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O reflexo de estiramento é testado pelo clinico quase todas ás vezes em que é feito um exame físico, são utilizadas por neurologistas para avaliar o grau de facilitação dos centros medulares. Seu objetivo é determinar a excitação basal ou tônus, que o cérebro está enviando para a medula espinal, envolvendo somente dois neurônios: o neurônio sensitivo do fuso muscular e o neurônio motor somático do músculo. O reflexo patelar é um exemplo de um reflexo de estiramento monossináptico.
Para demonstrar o reflexo patelar, o indivíduo senta-se na beira da mesa de modo que as pernas fiquem relaxadas e pendentes. Quando o tendão patelar, embaixo da cápsula patelar, é tocado com um pequeno martelo de borracha, a pressão gerada alonga o músculo quadríceps, na porção anterior da coxa. Este alongamento ativa os receptores extensores do fuso muscular no interior muscular, enviando um potencial de ação através do neurônio sensitivo para a medula espinal. O neurônio sensitivo faz sinapse diretamente com o neurônio motor que controla a contração do músculo quadríceps (reflexo monossináptico). O potencial de ação no neurônio motor faz com que as fibras musculares do quadríceps se contraiam e as pernas que estão pendidas balancem para frente.
Somando-se à contração muscular que estende a perna, também deve ocorrer o relaxamento dos músculos flexores antagonistas (inibição recíproca). Na perna, isto exige o relaxamento dos músculos posteriores da coxa. Um único estímulo, de golpe ou pancada no tendão, realiza ambos, a contração do quadríceps e a inibição dos músculos posteriores da coxa. OS neurônios sensitivos se ramificam entrando na medula espinal. Uma sinapse colateral ativa o neurônio motor que inerva o quadríceps, enquanto outra sinapse colateral ativa o interneurônio inibitório. Este interneurônio inibe o neurônio motor que controla o músculo posterior da coxa, impedindo assim o impulso de um potencial de ação (reflexo polissináptico). O