<<
>>

7.1. Строение и значение скелета

Важнейшие функции скелета заключаются в сохранении формы тела, защите внутренних органов, движении, кроветворении, участии в минеральном обмене. В состав скелета человека входит около 206 костей, соединенных между собой при помощи суставов, связок и других соедине­ний (рис.

58).

7.1.1. Строение и классификация костей

Кость - основной материал, из которого построен скелет; она несет опорную, метаболическую и защитную функции. Помимо костной ткани в кости находятся кровеносные сос)'ды и нервы. Особенности строения костной ткани обусловливают важнейшую особенность кости - ее механическую прочность. Например, большая берцовая кость, входящая в скелет голени, по­ставленная вертикально, способна выдержать груз почти в две тонны весом. Важное значение для прочности костей имеет их химический состав.

Костная ткань скелета взрослого человека содержит минеральные и органические вещества в соотношении 2:1. Первые придают костям твердость, вторые - упругость. Основной органический компонент кости -оссеин. Неорганические соединения кости представлены в основном солями кальция, но в костной ткани в различных количествах содержатся натрий, магний, калий, хлор, фтор, карбонаты и цитраты. Химический состав кости Регулируется гормонами кальцитонином и параттормоном. Внутреннее оение костей специально приспособлено к тому, чтобы выдержать "11 деФ°Рмаиии сжатия и растяжения. Снаружи кость покрыта ~ соелинительн°-тканнои оболочкой. У человека она обычно слоев- в наружном слое находится сплетение кровеносных КотоРые проникают вместе с нервами внутрь кости. Внутренний ть^ Костницы с°держит коллагеновые и эластические волокна и остео-Ъ активно делящиеся клетки костной ткани. Пучки коллагеновых во-

36

37

локон, идущих из надкостницы, образуют основу для прикрепления сухожи­лий.

Надкостница обеспечивает рост кости в толщину и ее регенерацию при повреждениях. Под надкостницей находится компактное вещество. Оно больше развито в тех костях, основная функция которых - опора и движение. Под компактным веществом находится губчатое, которое состоит из большо­го числа костных перекладин. Они располагаются по тем направлениям, по которым кость испытывает давление силы тяжести и растяжение прикреп­ляющихся к ней мышц. Как правило, направления костных пластинок двух соседних костей продолжают друг друга через сустав. В частности, в слож­ном комплексе костей стопы общее направление костных пластинок имеет дугообразую форму. Полости между перегородками губчатого вещества за­полнены красным костным мозгом, участвующим в кроветворении. Поверх­ность многих костей имеет шероховатости, бугорки и гребни, расположе­ние и степень развития которых определяется двигательными нагрузка­ми. У мужчин они выражены больше, чем у женщин, а у людей, занимаю­щихся спортом больше, чем у не занимающихся (рис. 59).

Все кости по форме делятся на четыре группы (рис. 60): трубчатые (длинные и короткие), губчатые (длинные, короткие и сесамовидные), плоские и смешанные.

К длинным трубчатым относятся бедренные кости, плечевые, кости предплечья, голени. В них различают среднюю часть - тело с полостью внут­ри, заполненной у взрослых желтым костным мозгом, и концы костей, по­крытые хрящом и образующие суставные поверхности. Короткие трубчатые кости находятся в кисти и стопе.

К длинным губчатым костям относятся ребра, грудина, к коротким губчатым - позвонки, кости запястья и предплюсны, к сесамовидным - ко­ленная чашка.

Плоские и широкие кости имеют небольшую толщину, но различны по размерам (лопатка, теменные). Смешанные кости отличаются разнообра­зием строения и сочетают губчатые и плоские элементы (тазовые кости, ниж­няя челюсть, скуловые кости, затылочная и др.). Некоторые смешанные кости содержат воздухоносные полости (височные, верхнечелюстные, кли­новидная, решетчатая кости черепа).

7.1.2. Соединения костей

Соединения костей скелета можно подразделить на три типа: не­прерывные, прерывные (суставы) и полусуставы (рис. 61).

Непрерывные соединения характеризуются почти полной неподвиж­ностью или небольшой подвижностью и образуются с помощью соедини­тельной ткани (межкостные швы, соединение между зубом и стенкой зубной

лунки) или хряща (межпозвоночные диски и др.). Эти соединения очень прочны и способны выдержать значительные деформации.

Суставы обладают самой большой подвижностью. Каждый сустав состоит из суставных поверхностей (не менее двух), суставной сумки и суставной полости. Суставная полость представляет собой герметически замкнутое пространство между суставными поверхностями, отграниченное от других органов стенками суставной сумки или капсулы. Стенки капсулы со­стоят из двух слоев: фиброзного и синовиального. Наружный фиброзный слой образован плотной соединительной тканью и обеспечивает суставной капсуле прочность. Внутренний синовиальный - состоит из особой ткани, вырабатывающей суставную (синовиальную) жидкость, которая уменьшает трение суставных поверхностей и обеспечивает питание суставных хрящей. Суставы укреплены связками, большинство которых представляет собой производные наружного слоя суставной капсулы. Различают цилиндриче­ские, блоковидные, эллипсоидные, седловидные и шаровидные формы суставов.

В большинстве случаев суставные поверхности плотно прилегают друг к другу, что обеспечивается следующими факторами:

4) отрицательным давлением в полости сустава по отношению к атмосферному;

5) тонусом мышц, прикрепляющихся к суставу;

6) формой сочленяющихся костей (головке одной соответствует впа­ дина другой).

В результате чрезмерных нагрузок на сустав возможно его поврежде­ние, растяжение или разрыв связок, смещение сочленяющихся концов костей (вывих).

Существует также третий (переходной) тип соединения костей - по­лусуставы или симфизы. В полусуставах отсутствует суставная сумка, а вы­раженная хрящевая прослойка между костями в центре имеет полость, запол­ненную жидкостью, сходной по составу и свойствам с синовиальной.

Полу­суставы обладают большей, чем у непрерывных соединений, подвижностью. Примеры: лонное соединение тазовых костей.

Различают следующие основные части скелета:

скелет головы - череп,

скелет туловища (это - осевая часть скелета),

скелет верхних и нижних конечностей (рис. 58).

Масса костей взрослого человека составляет у мужчин примерно 18% от общей массы тела, у женщин - 16%.

7-1.3. Череп

Скелет головы состоит из мозгового и лицевого отделов Фис. 62, 63). К костям черепа прикрепляются верхние отделы дыхательной и

Г.

38

пищеварительной систем. Внутри мозгового отдела черепа находится го­ловной мозг. Этот отдел имеет форму округлой коробки и образован непод­вижно соединенными друг с другом костями. Следует отметить, что соедине­ния костей черепа являются в основном непрерывными и осуществляются с помощью швов. Имеется лишь одно прерывное подвижное соединение - ви-сочно-нижнечелюстной сустав, который обеспечивает поднимание и опуска­ние нижней челюсти и ее движения влево, вправо, кпереди и кзади. Спереди в мозговом отделе черепа располагается большая непарная лобная кость, свер­ху - парные теменные кости, с боковых сторон - парные височные кости. В образовании нижней стенки мозгового отдела черепа принимают участие не­парные клиновидная и решетчатая кости, задняя стенка образована заты­лочной костью, в которой имеется большое затылочное отверстие. Через за­тылочное отверстие соединяются головной и спинной мозг. Окружность че­репа у взрослого человека - 52-64 см. Объем черепной коробки около 1500 см3.

В состав лицевой части черепа входят: верхняя (парная) и нижняя (непарная) челюсти, носовые, скуловые, слезные, небные кости, а также две нижние носовые раковины и сошник, участвующие в образовании сте­нок носовой полости. К костям лицевого черепа относится и подъязычная кость, к которой прикрепляется гортань. Через многочисленные каналы и от­верстия в черепе (они находятся в основном в нижней его части) проходят нервы и сосуды.

Череп, преимущественно - лицевой, является вместилищем для органов слуха, зрения, обоняния, а также образует скелет носовой и рото­вой полостей.

7.1.4. Скелет туловища

В состав скелета туловища входят позвоночник и грудная клетка. Позвоночник - это своеобразная ось тела, верхний конец которой соединяет­ся с черепом, а к нижнему присоединяются кости таза (рис. ). Позвоночник образован из 33 - 34 позвонков, состоящих из тела, дуги и отростков. Каж­дый позвонок имеет внутри отверстие, так что в совокупности в позвоночни­ке образуется позвоночный канал, в котором находится спинной мозг. В по­звоночнике выделяют пять отделов.

шейный, состоящий из семи позвонков;

грудной - из двенадцати позвонков;

поясничный - из пяти позвонков,

крестцовый - из пяти сросшихся позвонков и

копчиковый, в состав которого входят 4-6 преимущественно сросших­ся позвонков.

Размеры тел позвонков увеличиваются от шейных к поясничным в связи с большей нагрузкой на нижележащие позвонки. Эта же причина, а

39

та прикрепление тазовых костей, приводит к срастанию и гипертро­фии крестцовых позвонков.

Позвонки шейного, грудного и поясничного отделов соединены связками, суставами и хрящами. Последние располагаются между телами позвонков, имеют форму дисков и образованы волокнистым хрящом, кото­рый обладает большой прочностью и гибкостью. Амплитуда движений между двумя позвонками невелика, но в целом эти отделы позвоночника обладают значительной подвижностью.

Позвоночник человека имеет четыре функциональных изгиба. В

шейном и поясничном отделах изгибы обращены выпуклостью вперед и на­зываются лордозами; в грудном и крестцовом отделах - выпуклостью назад, их называют кифозами. Изгибы позвоночника способствуют амортизации при ходьбе,- беге, прыжках. В процессе постнатального онтогенеза сначала формируется шейный изгиб, когда ребенок начинает держать голову. Появле­ние поясничного и крестцового изгибов связано с прямохождением.

Грудная клетка образована грудиной и 12-ю парами плоских дуго­образно изогнутых ребер.

Ребра сзади своими головками подвижно (при по­мощи суставов) сочленяются с грудными позвонками, а спереди (кроме двух пар нижних ребер) посредством своих хрящей сочленяются с грудиной. Со­единения костей грудной клетки достаточно подвижны, что имеет важное значение при дыхании. Передне - задний размер грудной клетки меньше бокового. Это способствует смещению центра тяжести тела к позво­ночнику и повышает устойчивость при прямохождении. В целом грудная клетка человека имеет яйцевидную форму, которая несколько изменяется в зависимости от возраста, пола, профессии и патологических воздействий.

7.1.5. Скелет верхних конечностей

Состоит из плечевого пояса и свободной конечности. Плечевой пояс образован лопаткой - плоской костью треугольной формы, сочленяю­щейся с плечевой костью шаровидным, очень подвижным суставом. С клю­чицей, второй костью плечевого пояса, лопатка сочленяется плоским, отно­сительно малоподвижным суставом. Вторым своим концом ключица подвиж­но соединена с грудиной.

Свободная верхняя конечность (или рука) состоит из плеча, предпле­чья и кисти. Плечо образовано одной трубчатой плечевой костью. Предпле­чье имеет две кости - локтевую и лучевую. Кости предплечья вместе с пле-човой составляют сложный локтевой сустав, а с костями запястья - лучеза-^стный сустав. Кисть включает восемь небольших косточек запястья, Расположенных в два ряда, пять косточек пястья, образующих ладонь, и че-•ырнадцать фаланг пальцев, из которых большой палец имеет две фаланги,

остальные - по три. У человека большой палец противопоставлен осталь­ным четырем.

■~

41

Г.

7.1.6. Скелет нижних конечностей

Делится на скелет тазового пояса и скелет свободной конечности. Тазовый пояс включает парные тазовые кости, каждая из которых состоит из трех сросшихся костей: подвздошной (сверху), седалищной (снизу сза­ди) и лобковой (спереди). Тазовый пояс вместе с крестцом образует таз,

защищающий внутренние органы брюшной полости.

Свободная нижняя конечность (нога) включает бедро, голень и стопу. Бедро представлено длинной трубчатой бедренной костью. Ее головка в верхней части входит в углубление тазовой кости, образуя шаровидный трех­осный тазобедренный сустав - более прочный, но менее подвижный, чем плечевой. Голень образована большой и малой берцовыми костями. Кости бедра и голени соединяются коленным суставом, в котором совершаются ам­плитудные движения сгибания и разгибания. Спереди этот сустав прикрыва­ется сесамовидной костью — коленной чашкой, которая служит блоком для перекидывания сухожилия четырехглавой мышцы бедра. С костями пред­плюсны кости голени соединяются блоковидным голеностопным суставом. В стопе различают предплюсну, состоящую из семи костей (наиболее крупные из них пяточная и таранная), плюсну, образованную пятью костями, и фа­ланги пальцев. Большой палец имеет две фаланги, остальные - по три. В связи с прямохождением стопа человека приобрела форму свода, что придает ей свойства рессоры и обеспечивает пружинистую походку (рис. 65).

7.1.7. Возрастные особенности скелета

В процессе пренатального и постнатального онтогенеза костная систе­ма ребенка подвергается сложным преобразованиям. Формирование скелета начинается в середине второго месяца эмбриогенеза и продолжается до 18 - 25 лет после рождения. Вначале у эмбриона весь скелет состоит из хря­щевой ткани, окостенение которой не завершается к моменту рождения, по­этому у новорожденного в скелете еще много хрящей. Да и сама кость по хи­мическому составу значительно отличается от кости взрослого человека. В первые годы она содержит много органических вешеств, не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятный внешних воздействий: узкой обуви, неправильного положения ребенка в кроватке и т.д. Интенсивное утолщение костей и повышение их механиче­ской прочности идет до 6-8 лет. Затем до 14 лет толщина компактного слоя кости почти не меняется, а в пубертатный период вновь наблюдается интен­сивное усиление прочности костей. Окостенение скелета завершается у жен­щин в 17-21 год, а у мужчин - в 20 - 26 лет. Кости различных отделов око­стеневают в разное время. Например, окостенение позвоночника завершается к 20 - 25 годам, а копчиковых позвонков - даже к 30 годам; окостенение

трубчатых костей кисти заканчивается к 6 - 8 годам, а запястья - в 16 - 17 лет В связи с этим напряженная тонкая ручная работа может нарушить раз­витие костей кисти, а ношение неудобной обуви - привести к деформациям стопы (чаще всего - к развитию плоскостопия). Следует отметить, что темпы развития костей кисти хорошо коррелируют с общим физическим разви­тием детей и подростков. Поэтому сопоставление паспортного и «костного» возраста дает относительно правильную характеристику темпов общего фи­зического развития детей и подростков, их биологического возраста.

Позвоночник новорожденного не имеет изгибов и отличается чрезвы­чайной гибкостью. К 3 - 4 годам он приобретает все четыре физиологических изгиба. В 3 месяца появляется шейный лордоз, в 6 месяцев - грудной кифоз, к 1-му году - поясничный лордоз. Крестцовый кифоз формируется последним. Однако до 12 лет позвоночник ребенка остается эластичным и изгибы слабо фиксированы, что легко приводит к искривлениям при неблагоприятных условиях развития. Наиболее интенсивный рост позвоночника наблюдается в 7-9 лет и в пубертатный период. После 14-15 лет позвоночник почти не рас­тет в длину. Грудная клетка к 12 —13 годам также приближается к парамет­рам взрослого состояния.

Кости таза срастаются к 8 - 9 годам, тогда же начинают формировать­ся его половые различия. В целом строение таза приближается к взрослому состоянию к 14 - 17 годам, с этого возраста таз способен выдерживать значи­тельные нагрузки.

Весьма большие изменения претерпевает череп (рис. 66). Закрытие родничков происходит в 1 - 2 года, а сращивание черепных швов - только к четырем-пяти годам. Лицевая часть черепа интенсивно растет в пубертатном периоде до наступления половой зрелости. Смена молочных зубов и форми­рование постоянных зубов заканчивается к пубертатному периоду и только третьи большие коренные зубы (зубы «мудрости») появляются после полово­го созревания.

Сроки появления молочных зубов и их смена на постоянные также коррелирует с общим физическим развитием и используется для опре­деления уровня биологической зрелости детей и подростков.

Таким образом, в целом скелет детей и подростков характеризуется

высокой эластичностью, что всегда является угрозой его деформации

пРи нарушении гигиенических норм. Неправильное, положение ребенка за

Рабочим столом, перегрузки детей и подростков, а также сниженная двига-

ельная активность являются факторами риска в развитии патологий скелета.

аиоолее часто встречаются различные искривления позвоночника (сколио-

ы ■ боковые изгибы).

Особое значение для правильного развития костной системы имеет неценное и богатое витаминами питание. Например, при недостатке ви-ffla Д возможно развитие заболевания, названного рахитом. Оно проявля-

42

43

ется в задержке роста и деформации различных частей скелета: в искривле­нии ног, деформации черепа, грудной клетки и позвоночника.

7.2. Мышечная система

Сокращения скелетных мышц обеспечивают движения тела и удержа­ние его в вертикальном положении. Вместе со скелетом мышцы придают телу форму. С деятельностью скелетных мышц связаны функции дыхания (работа межреберных мышц и диафрагмы), глотания, слуха (работа мышц, переме­щающих слуховые косточки), зрения (перемещение глаза в глазнице), звуко­вая речь (работа мышц гортани и языка) и т.д.

В теле человека насчитывается около 600 скелетных мышц (рис. 67). Мускулатура у мужчин составляет 35-45%, а у женщин 28-35% от общей мас­сы тела.

7.2.1. Строение и классификация скелетных мышц

Скелетная мышца - это орган, образованный поперечно-полосатой мышечной тканью и содержащий, кроме того, соединительную ткань,

нервы (двигательные, чувствительные и вегетативные) и сосуды (кровенос­ные и лимфатические). Каждая поперечнополосатая мышца (исключение -мимические мышцы) заключена в соединительно-тканный футляр (фасцию), имеющую гладкую поверхность, поэтому она движется относительно сосед­них мышц с минимальным трением. Прослойки рыхлой соединительной тка­ни находятся и внутри мышцы, разделяя мышечные волокна на отдельные группы (пучки). Более того, каждое мышечное волокно покрыто тонким сло­ем соединительной ткани. Кровеносные сосуды и нервы подходят к мышеч­ным волокнам в составе этих соединительно-тканных оболочек. Плотность капилляров на единицу площади мышцы зависит от ее функционального со­стояния. На концах мышца переходит в сухожилие (из плотной волокнистой соединительной ткани), обладающее большой прочностью, но не способное сокращаться (рис. 68). Например, пяточное (ахиллово) сухожилие выдержи­вает нагрузку до 300 кг. Сухожильные концы отличаются по форме (длин­ные, короткие, широкие, веерообразные), по мышц прикреплены чаще всего к разным костям (рис. 69). Скелетные мышцы отношению к суставам (действующие на один сустав, двухсуставные, многосуставные), по располо­жению в теле человека (поверхностные, глубокие), по направлению мы­шечных волокон (круговые или кольцевые = сфинктеры, лентовидные, вере-теновидные, перистые). По своем}' функциональному значению мышцы могут быть подразделены на группы:

Мышцы

по действию на суставы

сгибатели у / \ \ пронаторы разгибатели 1

по выполняемой деятельности

дыхательные | мимические жевательные

отводящие

I супинаторы приводящие

При осуществлении любого двигательного акта происходит сокращение целой группы мышц. Мышцы, движения которых сочетаются, например, при сгибании, называются синергистами или содружественными, а мышцы, участвующие в противоположных действиях - антагонистами. Мышцы ан­тагонисты не препятствуют деятельности мышц - синергистов: при сокраще­нии сгибателей одновременно расслабляются разгибатели, что обеспечивает согласованность движений. Мышцы, сокращение которых вызывает движе­ние конечности от тела, называют отводящими, а их антагонистов, прибли­жающих конечность к телу, - приводящими. Мышцы-вращатели при сво­ем сокращении вращают ту или иную часть тела (голову, плечо, предплечье и т.д.) к центру (лронаторы) или от центра (супинаторы).

7.2.2. Свойства скелетных мышц

, Сократимость - основное свойство мышц. Она характеризуется спо­собностью мышцы укорачиваться или развивать мышечное напряжение.

Эта способность мышцы связана с особенностями ее строения и функцио­нальными свойствами.

В скелетным мышцах выделяют два типа мышечных волокон: медленные (тонические) и быстрые (фазические). В некоторых мышцах на­ходятся только быстрые или только медленные волокна, в других - и те и другие одновременно. Благодаря двум типам волокон организм может под­держивать позу и осуществлять движения.

Особенности тонических мышц следующие: в них много митохонд-Рий, а источником энергии является кислородные (аэробные) процессы. В от-вет на раздражение происходит медленное постепенное сокращение и да-лее медленное расслабление, в 100 раз более медленное, чем у быстрых во­локон. Тонические мышцы могут длительно сокращаться, что обеспечивает Держание позы. Располагаются тонические волокна в глубоких слоях ' ЫШц конечностей и туловища.

хо ®азические волокна характеризуются меньшим количеством мито-jjjj •чРий, поэтому основным источником энергии являются анаэробные (бес-СОк/>ОДные) процессы. Эти волокна отвечают на раздражение быстрым

Щен но в них довольно быстро развивается утомление, а также

44

45

кислородная задолженность. Фазические мышцы важны для обеспечения бы­стрых движений. Они располагаются ближе к поверхности тела.

Деятельность мышц регулируется центральной нервной системой (ЦНС). Нервные импульсы, возникающие в различных отделах ЦНС в конеч­ном итоге попадают на двигательный нейрон передних рогов спинного мозга (мотонейрон). Причем один двигательный нейрон, как правило, иннерви-рует несколько мышечных волокон. Было выяснено, что в скелетных мышцах имеется около 250 млн. мышечных волокон, тогда как число мото­нейронов в спинном мозге - 420 тыс. Мышцы разных отделов тела иннер-вируются разным числом нервных клеток. Так, в мышцах глазного яблока один мотонейрон иннервирует 3-6 мышечных волокон, тогда как в мышцах ног их число достигает 650. Таким образом, в зависимости от тонкости двига­тельных актов и их биологической значимости количество нейронов, иннер-вируюших мышцы, бывает различным. Группа мышечных волокон, иннер-вируемых одним мотонейроном, получила название моторной единицы. Благодаря большому количеству моторных единиц можно объяснить плав­ность движений. Если бы нервные импульсы, подходящие к мышце, приво­дили бы к одновременному возбуждению всех мышечных волокон, то движе­ния носили бы марионеточный, кукольный характер. Но этого не происходит, так как от различных двигательных нейронов импульсы к мышце подходят не одновременно, а несколько асинхронно. Это и способствует постепенному (градуальному) нарастанию сокращений и плавности движений нашего те­ла.

Движения человека, в основе которых лежат сокращения мышц, име­ют рефлекторную природу. Сократительные механизмы мышечных волокон срабатывают под влиянием нервных импульсов, идущих от нервных центров. Деятельность последних, в свою очередь, определяется раздражениями, при­ходящими из окружающей среды благодаря деятельности органов чувств. Кроме того, в процессе самого движения мозг на основе обратных связей (че­рез систему рецепторов, расположенных в самой мышце, ее сухожилиях, или в связках и суставах) постоянно получает сигналы о ходе его осуществления. Так образуется рефлекторное кольцо, представляющее собой непрерывный поток нервных импульсов, идущих от периферических рецепторов (проприо-рецепторов) в мозг, от него - в исполнительные органы (мышцы), сокращения которых регистрируются периферическими рецепторами, а оттуда^снова по­ток нервных импульсов устремляется к нервным центрам.

Любой двигательный акт, будь то ходьба, бег, тонкие движения паль­цев рук при письме или игре на фортепиано и т.д., связан с тонким и точ-; ным согласованием последовательности сокращений различных мы­шечных групп, их силы, и продолжительности. В регуляции любого дви- ] жения принимают участие многие отделы ЦНС. В коре головного мозга в области передней центральной извилины находится зона двигательного ана­лизатора. Кора осуществляет условно-рефлекторную регуляцию движений, i

т е. тех движений, которые выработались у человека в процессе индивиду­ального опыта. Обучение новым формам движений возможно только при со­хранности коры. Роль промежуточного мозга, его подкорковых ядер заклю­чается в том, что они регулируют движения, ставшие в результате Многочис­ленных повторений автоматическими. Мозжечок принимает участие в регу­ляции безусловнорефлекторных движений. Между корой, мозжечком и подкорковыми ядрами существуют двусторонние связи. На уровне про­межуточного, среднего, продолговатого и спинного мозга осуществляется рефлекторная регуляция тонуса мышц.

; ) Возбудимость и лабильность мышц. В ответ на раздражение в мышце развивается процесс возбуждения. Эта способность, как было отмечено выше, называется возбудимостью. Уровень возбудимости мышцы является одним из важнейших показателей, характеризующих функциональное состояние всего нервно-мышечного аппарата. Процесс возбуждения мышцы сопровож­дается изменением обмена веществ в мышечных волокнах, прежде всего пе­рераспределением ионов К+ и Na+ между внутриклеточным и внеклеточным пространствами.

Деятельность мышц в значительной степени характеризуется ее ла­бильностью - скоростью или длительностью протекания процесса возбужде­ния в возбудимой ткани. Мышечные волокна обладают значительно мень­шей лабильностью в сравнении с нервными волокнами, но большей, чем ла­бильность синапсов.

Уровни возбудимости и лабильности не являются постоянными и ме­няются при разных ситуациях. Так, небольшая физическая нагрузка (утренняя зарядка) повышает возбудимость и лабильность нервно-мышечного аппарата, а значительные физические и умственные нагрузки - понижают.

Тонус скелетных мышц. Даже в покое, вне работы, мышцы не полно­стью расслаблены, а находятся в состоянии некоторого устойчивого непроиз­вольного напряжения (тонуса). Это приводит к более быстрой реакции на раздражитель и более сильному сокращению. Внешним выражением тонуса является определенная степень упругости мышцы. Во время умственного и эмоционального напряжения тонус различных мышц может усиливаться, а во время глубокого сна он уменьшается.

Изотоническое и изометрическое сокращение мышц. Сокращение

мыщцы может сопровождаться ее укорочением, но напряжение при этом

остается постоянным. Такое сокращение называют изотоническим. Если

Ща напрягается, но укорочения не происходит, то сокращение мышцы на-

1вают изометрическим (например, при попытке поднять неподъемный

^. ). в естественных условиях мышечные сокращения всегда носят

скцШаНИЫЙ хаРакгеР и Движения человека сопровождаются как изотониче-

вОрW> так и изометрическими сокращениями мышц. Поэтому можно го-

Ричес-Ь ЛИшь об относительном преобладании изотонического и изомет-

ОГо Режима мышечной деятельности. ,

46

47

В экспериментальных условиях для мышечного сокращения доста­точно одного нервного импульса. Такое сокращение мышцы называют одиночным, оно протекает очень быстро, за несколько десятков миллисе- j кунд. В естественных условиях в организме к мышце посылается всегда серия импульсов. В результате она не успевает полностью расслабиться ] после возбуждения, вызванного предыдущим импульсом, как новый импульс 1 вновь вызывает ее сокращение и т.д. Иначе говоря, одиночные сокращения 1 суммируются в одно более продолжительное сокращение, которое назы- 1 вают тетаническим сокращением, или тетанусом. Амплитуда его может I быть в несколько раз больше величины максимального одиночного сокраще- I ния. Именно тетанус обеспечивает длительность и плавность мышеч- 1 ных сокращений, которые реализуются в естественных условиях нашей физической деятельности.

7.2.3. Работа и сила мышц

Величина сокращения мышцы при определенной силе раздражения зависит как от ее строения, так и физиологического состояния мышечных волокон:

1. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем корот­ кие.

2. Сила мышцы зависит от количества мышечных волокон в ней: чем больше количество сокращающихся волокон, тем больше развивае­ мая мышцей сила сокращения. Поэтому мышцы с перистым строением (содержащие большее количество мышечных волокон) способны развивать большую силу, чем мышцы с продольно распо­ ложенными волокнами.

3. Умеренное растяжение мышцы увеличивает ее сокращение. Но, при сильном растяжении сокращение мышцы ослабляется. По­следнее связано с тем, что нити актина утрачивают связи с нитями миозина (не перекрываются) и сократительный аппарат волокна не способен развить активную силу.

Рабочая гипертрофия мышц и атрофия. При систематической работе мышцы увеличивается масса мышечной ткани. Это явление называется рабо- , чей гипертрофией мышечной ткани. В ее основе лежит-увеличение массы цитоплазмы, митохондрий и числа миофибрилл, что приводит к увеличению 1 диаметра мышечных волокон. В них ускоряются процессы биосинтеза нук- j леиновых кислот, белков, АТФ, гликогена. В результате сила и скорость со- J крашения мышц возрастают. При отсутствии нагрузок на мышечную систему, j в случаях длительного пребывания больного в постели, при переломах, воз- | никает противоположное состояние - атрофия (гипотрофия) мышц.

7.2.4. Физическая работоспособность и физическое утомление

Способность человека совершать длительное время физическую (мышечную) работу называют физической работоспособностью. Величи­на физической работоспособности человека зависит от .возраста, пола, трени­рованности, факторов окружающей среды (температуры, времени суток, со­держания в воздухе кислорода и т.д.) и функционального состояния организ­ма. Для сравнительной характеристики физической работоспособности раз­личных людей рассчитывают общее количество произведенной работы за 1 минуту, делят его на массу тела (кг) и получают относительную физиче­скую работоспособность ( кг*м/мин на 1кг массы тела ). В среднем уровень физической работоспособности юноши 20 лет составляет 15,5 кг*м/мин на 1кг массы тела, а у юноши-спортсмена того же возраста он достигает 25. В последние годы определение уровня физической работоспособности широко используют для оценки общего физического развития и состояния здоровья детей и подростков.

Длительные и интенсивные физические нагрузки приводят к вре­менному снижению физической работоспособности организма. Это фи­зиологическое состояние называют утомлением. В настоящее время пока­зано, что процесс утомления затрагивает, прежде всего, ЦНС, затем нерв­но-мышечный синапс и, в последнюю очередь - мышцу. Впервые значение нервной системы в развитии процессов утомления в организме было отмече­но И.М.Сеченовым. Доказательством справедливости этого заключения мож­но рассматривать обстоятельство, что интересная работа долго не вызывает утомления, а неинтересная - весьма быстро, хотя мышечные нагрузки в пер­вом случае могут даже превосходить работу, совершаемую тем же самым че­ловеком во втором случае.

Утомление представляет собой нормальный физиологический про­цесс, выработанный эволюционно для защиты систем организма от сис­тематического переутомления, которое является патологическим процессом и характеризуется расстройством деятельности нервной системы и других физиологических систем организма.

7.2.5. Возрастные особенности мышечной системы

Мышечная система в процессе онтогенеза претерпевает значительные

"фуктурные и функциональные изменения. Формирование мышечных клеток

°разование мышц как структурных единиц мышечной системы проис-

ДИт гетерохронно, т.е. сначала образуются те скелетные мышцы, ко-

Р к необходимы для нормальной жизнедеятельности организма ре-

мыи*8 НЯ данном возрастном этапе. Процесс "чернового" формирования

проц заканчивается к 7-8 неделе пренатального развития. После рождения

есс Формирования мышечной системы продолжается. В частности,

49

интенсивный рост мышечных волокон наблюдается до 7 лет и в пубертатный период. К 14 -16 годам микроструктура скелетной мышечной ткани практически полностью созревает, но утолщение мышечных волоков (со­вершенствование их сократительного аппарата) может продолжаться до 30 -35 лет.

Развитие мышц верхних конечностей опережает развитие мышц нижних конечностей. У годовалого ребенка мышцы плечевого пояса и рук развиты значительно лучше, чем мышцы таза и ног. Более крупные мышцы формируются всегда раньше мелких. Например, мышцы предплечья фор­мируются раньше мелких мышц кисти. Особенно интенсивно мышцы рук развиваются в 6 - 7 лет. Очень быстро общая масса мышц нарастает в пе­риод полового созревания: у мальчиков - в 13-14 лет, а у девочек - в 11- 12 лет. Ниже приведены данные, характеризующие массу скелетных мышц в процессе постнатального онтогенеза.

Возраст

0- 10 дней

8 лет

12 лет

15 лет

18 лет

Масса мышц, % к общей массе тела

23,3 27,2 29,4 32,6 44,2

Значительно меняются в процессе онтогенеза и функциональные свойства мышц. Увеличивается возбудимость и лабильность мышечной ткани. Изменяется мышечный тонус. У новорожденного отмечается повы­шенный мышечный тонус, а мышцы-сгибатели конечностей преобладают над мышцами-разгибателями. В результате руки и ноги грудных детей находятся чаще в согнутом состоянии. У них плохо выражена способность мышц к расслаблению (с этим связана некоторая скованность движений детей), кото­рая с возрастом улучшается. Только после 13 - 15 лет движения становятся более пластичными. Именно в этом возрасте заканчивается формирование всех отделов двигательного анализатора.

В процессе развития опорно-двигательного аппарата изменяются двигательные качества мышц: быстрота, сила, ловкость и выносли­вость. Их развитие происходит неравномерно. Прежде всего, развиваются быстрота и ловкость.

Быстрота (скорость) движений характеризуется числом движений, которое ребенок в состоянии произвести за единицу времени. Она определя­ется тремя показателями:

4) скоростью одиночного движения,

5) временем двигательной реакции и

6) частотой движений.

Скорость одиночного движения значительно возрастает у детей с 4 -5 лет и к 13-15 годам достигает уровня взрослого. К этому же возрасту уровня взрослого достигает и время простой двигательной реакции, которое обу­словлено скоростью физиологических процессов в нервно-мышечном ап­парате. Максимальная произвольная частота движений увеличивается с 7 до 13 лет, причем у мальчиков в 7 -10 лет она выше, чем у девочек, а с 13 - 14 лет частота движений девочек превышает этот показатель у мальчиков. Наконец, максимальная частота движений в заданном ритме также резко уве­личивается в 7 - 9 лет. В целом, скорость движений максимально развивается к 16-17 годам.

До 13- 14 лет завершается в основном развитие ловкости, которая свя­зана со способностью детей и подростков осуществлять точные, координиро­ванные движения. Следовательно, ловкость связана:

4) с пространственной точностью движений,

5) с временной точностью движений,

6) с быстротой решения сложных двигательных задач.

Наиболее важен для развития ловкости дошкольный и младший школь­ный период. Наибольший прирост точности движений наблюдается с 4 - 5 до 7 - 8 лет. Интересно, что спортивная тренировка оказывает благотворное влияние на развитие ловкости и у 15 - 16 летних спортсменов точность дви­жений в два раза выше, чем у нетренированных подростков того же возраста. Таким образом, до 6 - 7 лет дети не в состоянии совершать тонкие точные движения в предельно короткое время. Затем постепенно развивается про­странственная точность движений, а за ней и временная. Наконец, в послед­нюю очередь совершенствуется способность быстро решать двигатель­ные задачи в различных ситуациях. Ловкость продолжает улучшаться до 17-18 лет.

Наибольший прирост силы наблюдается в среднем и старшем школь­ном возрасте, особенно интенсивно сила увеличивается с 10 - 12 лет до 16 -17 лет. У девочек прирост силы активируется несколько раньше, с 10 - 12 лет, а у мальчиков - с 13 - 14 лет. Тем не менее, мальчики по этому показателю во всех возрастных группах превосходят девочек.

Позже других двигательных качеств развивается выносливость, характеризующаяся тем временем, в течение которого сохраняется достаточ­ный уровень работоспособности организма. Существуют возрастные, поло­вые и индивидуальные отличия в выносливости. Выносливость детей до­школьного возраста находится на низком уровне, особенно к статической ра-°те. Интенсивный прирост выносливости к динамической работе наблюда-ся с 11 - 12 лет т/а^ если принять объем динамической работы детей 7 лет за 100%, то у Ю-летних он составит 150%, а у 14-15-летних - более 400%. нак же интенсивно с 11-12 лет у детей нарастает выносливость к статическим ^ТУзка В целом, к 17-19 годам выносливость составляет около 85% от

уровня взрослого. Своего максимального уровня она достигает к 25 - 30 го­дам.

Развитие движений и механизмов их координации наиболее интен­сивно идет в первые годы жизни и в подростковый период. У новорожденно­го координация движений очень несовершенна, а сами, движения имеют толь­ко бузусловно-рефлекторную основу. Особый интерес вызывает плаватель­ный рефлекс, максимальное проявление которого наблюдается примерно к 40 дню после рождения. В этом возрасте ребенок способен совершать в воде плавательные движения и держаться на ней до 15 минут. Естественно, что го­лова ребенка должна поддерживаться, так как его собственные мышцы шеи еще очень слабы. В дальнейшем рефлекс плавания и другие безусловные рефлексы постепенно угасают, а им на смену формируются двигательные на­выки. Все основные естественные движения, свойственные человеку (ходь­ба, лазанье, бег, прыжки и т.д.) и их координация формируются у ребенка в основном до 3 - 5 лет. При этом большое значение для нормального развития движений имеют первые недели жизни. Естественно, что и в дошкольном возрасте координационные механизмы еще очень несовершенны. Несмотря на это, дети способны овладевать относительно сложными движениями. В ча­стности, именно в этом возрасте они учатся орудийным движениям, т.е. дви­гательным умениям и навыкам пользоваться инструментом (молотком, ключом, ножницами). С 6 - 7 лет дети овладевают письмом и другими дви­жениями, требующими тонкой координации. К началу подросткового перио­да формирование координационных механизмов в целом завершается, и все виды движений становятся доступными для подростков. Конечно, совер­шенствование движений и их координации при систематических упражнени­ях возможно и в зрелом возрасте (например, у спортсменов, музыкантов и др.).

Совершенствование движений всегда тесно связано с развитием нервной системы ребенка. В подростковом периоде очень часто координа­ция движений вследствие гормональных перестроек несколько нарушается. Обычно к 15 - ] 6 годам это временное ухудшение бесследно исчезает. Общее формирование координационных механизмов заканчивается в конце подро­сткового возраста, а к 18 - 25 годам они полностью достигают уровня взрос­лого человека. Возраст в 18-30 лет считают «золотым» в развитии моторики человека. Это возраст расцвета его двигательных способностей. 7.3. Школьное пй«

<< | >>
Источник: Лекции по анатомии человека.

Еще по теме 7.1. Строение и значение скелета:

  1. 7.1. Строение и значение скелета
  2. СТРОЕНИЕ, РАЗВИТИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
  3. Рост и развитие костного скелета
  4. Опорно-двигательный аппарат человека включает в себя костную (скелет) и мышечную системы.
  5. 8.1.1. Строение сердца
  6. 1. 1. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗЕМЛИ
  7. 1. Значение органов выделения
  8. 2. Строение системы дыхания
  9. 8.1. Сердце: строение и работа
  10. 8.2.1. Строение и классификация сосудов.
  11. 1.2. Содержание и значение государственного бюджета.
  12. 2. Мочевыделительная система. Почки: строение н функции.
  13. Значение землеустройства в преобразовании земельных отношений