Eine motorische Einheit besteht aus einem Alpha-Motoneuron zusammen mit allen Muskelfasern, die es stimuliert. Da der menschliche Körper im Durchschnitt 250,000,000 Muskelzellen und etwa 420,000 Motoneuronen enthält, besteht eine motorische Einheit im Allgemeinen aus einem einzigen Motoneuron, das mit vielen Muskelfasern gepaart ist. Beim Krafttraining handelt es sich bei den frühen Kraftzuwächsen von Anfängern oft nicht um Zuwächse an Größe oder Anzahl der Muskelfasern, sondern um die Aktivierung zuvor ruhender motorischer Einheiten.
Das Motoneuron ist eine spezialisierte Art von Nervenzelle, die zwischen dem zentralen Nervensystem und den Muskeln verläuft. Neuronen bestehen typischerweise aus einem Zellkörper – dem Axon – und den Dendriten. Würde ein Neuron als Baum betrachtet, wäre das Axon dem Stamm und die Dendriten den Ästen analog. Neuronen im Gehirn haben normalerweise relativ kurze Axone, aber Neuronen, die Teil einer motorischen Einheit sind – weil sie sich mit den Muskeln des Körpers verbinden müssen – haben verlängerte Axone, die durch das Rückenmark und zu den zugehörigen Muskelfasern verlaufen. Jede Muskelfaser ist mit einem bestimmten Dendriten verbunden, und über die Dendriten werden Nachrichten zwischen dem Zentralnervensystem und der Muskelfaser weitergeleitet.
Muskelfasern sind längliche Zellen, die darauf spezialisiert sind, die Funktionen der spezifischen Muskeln auszuführen, zu denen sie gehören. Dies gilt für die Herzmuskeln des Herzens, die glatten Muskeln, die die Auskleidung vieler innerer Organe bilden, und die Skelettmuskulatur. Nur die Skelettmuskulatur wird jedoch bewusst kontrolliert. Die Größe und Form der Muskelfaser hängt von ihrer Funktion ab, wobei die glatten Muskelzellen abgeflacht und fliesenartig sind; Skelettmuskelzellen, lang und seilartig; und Herzmuskelzellen mit einigen Eigenschaften der anderen beiden.
Ein einzelner Muskel besteht in der Regel aus mehreren zusammenarbeitenden motorischen Einheiten, dem sogenannten Motorpool. Wenn das zentrale Nervensystem eine Muskelkontraktion erfordert, wird ein elektrisches Signal entlang des Motoneurons gesendet, das die Muskelfasern zur Kontraktion anregt. Normalerweise folgt auf jede Kontraktion eine kurze Entspannungsphase der Muskelfasern, und dieses Muster wiederholt sich in einem wellenförmigen Muster, das als Zucken bekannt ist. Skelettmuskelfasern können je nach der für das Auftreten von Kontraktion und Entspannung erforderlichen Zeit in langsam zuckende und schnell zuckende Fasern unterteilt werden. Langsam zuckende Fasern werden mit Ausdauer in Verbindung gebracht, während schnell zuckende Muskelfasern mit Kraft in Verbindung gebracht werden.
Einzelpersonen können ein Übergewicht der einen oder anderen Muskelfaserart oder einer Kombination aus beiden haben. Alle Muskelfasern innerhalb einer motorischen Einheit sind von einem einzigen Typ, was entweder schnelles Zucken oder langsames Zucken bedeutet. Dies kann bis zu 1,000 Muskelfasern umfassen, wie bei den großen Quadrizepsmuskeln des Oberschenkels, oder weniger als zehn, wie bei motorischen Einheiten, die ein hohes Maß an Präzision erfordern, wie den Muskeln, die die Augenbewegungen steuern.
Bei der Kontraktion wird die kleinste motorische Einheit, also diejenige, die mit den wenigsten Muskelfasern verbunden ist, normalerweise zuerst aktiviert. Mit fortschreitender Kontraktion werden größere motorische Einheiten ins Spiel gebracht. Eine effiziente Muskelkontraktion hängt davon ab, dass die motorischen Einheiten innerhalb eines Muskels effektiv zusammenarbeiten. Regelmäßiges körperliches Training erleichtert diese Art der Koordination.
Gelegentlich erhält eine motorische Einheit eine Reihe von schnellen kontraktilen Stimulationen in so kurzer Abfolge, dass der motorische Pool keine Zeit hat, bei jedem Zucken in die Entspannungsphase einzutreten. In diesem Fall kann es zu einem Zustand maximaler Kontraktion kommen, der als tetanische Kontraktion bekannt ist. Deutlich stärker als ein natürliches Zucken kann die tetanische Kontraktion eine Reihe von Ursachen haben, wie z. B. eine Krankheit oder eine unerwünschte Arzneimittelwirkung. Einer der bekannteren Gründe für dieses Phänomen ist mit Tetanusinfektionen verbunden.