Vozrastnaya_anatomia_i_fiziologia

по родовым путям. Закрытие малых родничков происходит к 1–2 месяцам, большого лобного – к 1,5–2 годам. У новорожденных не развиты воздухоносные пазухи в костях черепа, они формируются в постнатальный период. После рождения рост черепа происходит неравномерно. Наиболее интенсивно кости черепа растут в течение первого года жизни, затем темп роста чуть снижается, но остается достаточно интенсивным до 7 лет. В процессе развития формируются швы, их сращивание происходит только к 4–5 годам, при рахите эти процессы замедляются. До 6 лет череп растет во всех направлениях,

с7 до 11 лет происходит интенсивный рост костей основания черепа,

с11–12 лет – усиливается рост лицевого и лобного отдела мозгового черепа. Развитие, рост, форма черепа находятся в тесной зависимости от развития головного мозга.

Позвоночник новорожденного почти не имеет изгибов и отличается чрезвычайной гибкостью. Изгибы формируются постепенно, к 2–2,5 месяцам появляется шейный лордоз, ребенок начинает держать головку. К 6 месяцам, когда он начинает сидеть, формируется грудной кифоз, к 8–12 месяцам, когда ребенок начинает стоять и ходить – поясничный лордоз. С его появлением центр тяжести перемещается кзади, препятствуя падению тела при вертикальном положении. К концу первого года жизни у ребенка имеются все изгибы, но они не фиксированы, поддерживаются за счет мышечного тонуса, исчезают при расслаблении мышц. Фиксация изгибов происходит постепенно, благодаря связочному аппарату. К 7-и годам у детей четко выражены и зафиксированы шейный и грудной изгибы, фиксация поясничного лордоза заканчивается к 11–14 годам, поэтому дети дошкольного возраста при стоянии затрачивают на фиксацию позвоночника больше усилий, чем взрослый человек, быстрее утомляются. При правильной осанке глубина шейного и поясничного лордозов составляет у младших школьников 3–4 см, у старших школьников – 4–5.

Межпозвоночные диски у детей толще, менее эластичны, но в целом позвоночник вследствие неполного окостенения более гибок. При неправильной посадке за столом, партой, несоответствии размеров школьной мебели ростовым показателям у детей, особенно со слабым физическим развитием, нередко возникают деформации позвоночника в стороны (сколиозы), в грудном или поясничном отделах, или увеличивается грудной кифоз. Эти искривления приводят к нарушению деятельности внутренних органов. Для грудного сколиоза в отличие от поясничного характерна склонность к прогрессированию. Наиболее интенсивный рост позвоночника наблюдается в 7–9 лет и в пубертатный период, после 14–15 лет позвоночник почти не растет в длину. Для нормального роста и развития позвоночного столба необходима физическая нагрузка.

– 301 –

Грудная клетка у новорожденных несколько сдавлена с боков, имеет форму конуса с обращенным вниз основанием, ее переднезадний размер больше поперечного. Верхние ребра, рукоятка грудины, ключицы расположены более высоко. Все ребра лежат почти горизонтально, поэтому грудная клетка у них принимает незначительное участие в акте дыхания.

По мере роста ребенка грудная клетка опускается вниз, расширяется, увеличивается диаметр ее верхней части, она приобретает форму конуса с обращенным кверху основанием, ребра занимают косое положение. Интенсивный рост грудной клетки происходит в первые два года жизни и в период полового созревания, к 12–13 годам она приближается к параметрам взрослого человека. Окостенение ребер, срастание костей грудины в единую кость заканчивается к 20–30 годам. При неправильной посадке за столом или партой, когда ребенок наваливается грудью на край, может произойти деформация передней стенки грудной клетки, нарушение деятельности и нормального развития легких, сердца, крупных сосудов, находящихся в грудной клетке.

Пояс верхних конечностей. Окостенение ключицы начинается в эмбриогенезе и почти полностью заканчивается к моменту рождения. Окостенение лопатки происходит в постнатальный период.

Свободная верхняя конечность. У новорожденных плечевая кость и кости предплечья имеют костные диафизы и хрящевые эпифизы. Кости запястья, головки пястных костей, фаланги пальцев представлены хрящами, их окостенение начинается на 1-м году жизни и заканчивается к 13 – 17 годам. Игра на музыкальных инструментах с раннего возраста задерживает процесс окостенения фаланг пальцев, что приводит к их удлинению (пальцы музыканта).

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.

Пояс нижних конечностей. У новорожденных тазовые кости (подвздошные, седалищные и лонные) не сросшиеся между собой в единую кость. Срастание костей тазового пояса начинается с 5–6 лет и заканчивается к 15–16 годам (у девочек – к 12–14 годам,

умальчиков – к 13–16 годам).

Вподростковом возрасте происходит постепенное срастание крестцовых позвонков в единую кость (крестец). После 9 лет отмечаются половые различия в строении таза: у мальчиков таз более высокий и узкий по сравнению с девочками. Раннее ношение девочками обуви

–302 –

на каблуках, резкие прыжки с большой высоты на твердую поверхность могут вызвать смещение не сросшихся костей, что может впоследствии создать трудности во время родов. В целом строение таза приближается к взрослому состоянию к 14–17 годам, с этого возраста таз способен выдерживать значительные нагрузки.

Свободная нижняя конечность. У новорожденных свод стопы почти не выражен, он формируется у ребенка по мере овладения навыком ходьбы. Стопа детей вследствие большей эластичности мышеч- но-связочного аппарата обладает большим объемом движений, чем у взрослых, но менее приспособлена к статическим нагрузкам (прыжкам, соскокам с высоких снарядов), поэтому у них быстрее развивается мышечное утомление и может возникать деформация стопы. Длительное пребывание детей в валяной, утепленной обуви, ношение тесной обуви, особенно с узким носом, толстой подошвой (платформой), высоким каблуком или совсем без каблука может привести к развитию плоскостопия. Уплощение стопы вызывает у детей нарушение осанки. У детей, страдающих плоскостопием, напряженная, неуклюжая походка, они сильно размахивают руками, топают. При значительной степени плоскостопия наблюдаются боли в стопе, икроножных мышцах, которые постепенно распространяются на мышцы бедра и поясничный отдел позвоночника. В основе профилактики плоскостопия лежит укрепление мышц стопы, ношение рациональной обуви, правильная установка стоп при ходьбе (они должны быть расположены параллельны друг другу, так как ходьба с разведенными носками перегружает внутренний свод, что может привести в деформации стопы ).

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 двигательная активность являются факторами риска в развитии патологий скелета.

13.6. СТРОЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЫШЦ

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), терморегуляция и т. д.

– 303 –

В теле человека насчитывается около 600 скелетных мышц (рис. 44). Мускулатура у мужчин составляет 35–45 %, а у женщин 28–35 % от общей массы тела.

Скелетная мышца – это орган, состоящий из множества мышечных волокон, образованный поперечно-полосатой мышечной тканью и содержащий, кроме того, соединительную ткань, нервы (двигательные, чувствительные и вегетативные) и сосуды (кровеносные и лимфатические). Каждая поперечно-полосатая мышца (исключение – мимические мышцы) заключена в соединительнотканный 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 соединительнотканных оболочек. Капилляры проходят параллельно мышечным волокнам и, соединяясь друг с другом, образуют петлистую сеть Плотность капилляров на единицу площади мышцы зависит от ее функционального состояния. В покое значительная часть капилляров органа находится в спавшемся состоянии и орган получает меньше крови, при деятельности (сокращении) капилляры раскрываются , улучшая кровоснабжение мышц. На концах мышца переходит в сухожилие (из плотной волокнистой соединительной ткани), обладающее большой прочностью, малой растяжимостью, но не способное сокращаться. Например, пяточное (ахиллово) сухожилие выдерживает нагрузку до 300 кг. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям скелета, лишь у мимических мышц одно сухожилие прикрепляется к костям черепа, другое вплетается в кожу (их сокращение вызывает смещение кожи, образование складок, морщинок). Сухожильные концы отличаются по форме (длинные, короткие, широкие, веерообразные), по месту прикрепления, чаще всего прикреплены к разным костям. Мышцы имеют разную форму (рис. 44.1).

По своему функциональному значению мышцы могут быть подразделены на группы:

1)по выполняемой деятельности – дыхательные, жевательные, мимические и др.

2)по действию на суставы – сгибатели, разгибатели, отводящие, 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 –

– 304 –

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 (пронаторы) или от центра (супинаторы).

13.7. СВОЙСТВА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ

Основное свойство мышц – сократимость – это способность мышц укорачиваться или развивать мышечное напряжение, связано

сособенностями ее строения и функциональными свойствами.

Вскелетным 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: в них много миоглобина (поэтому имеют красный цвет), гликогена, липидов, митохондрий. В ответ на раздражение происходит медленное постепенное сокращение и далее медленное расслабление мышц без заметного утомления, в 100 раз более медленное, чем у быстрых волокон. Тонические мышцы могут длительно сокращаться, что обеспечивает поддержание позы. Располагаются тонические волокна в глубоких слоях мышц конечностей и туловища.

Фазические волокна отличаются от тонических меньшим количеством миоглобина (имеют белый цвет), митохондрий. Эти волокна отвечают на раздражение быстрым сокращением, но в них довольно быстро развивается утомление, а также 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 двигательные нейроны передних рогов спинного мозга (мотонейроны). Причем один двигательный нейрон, как правило, иннервирует 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 иннервируются разным числом нервных клеток. Так, в мышцах глазного яблока один мотонейрон

– 305 –

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, иннервирующих мышцы, бывает различным. Группа мышечных волокон, иннервируемых 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 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 (проприорецепторов) 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 точным согласованием последовательности сокращений различных мышечных групп, их силы, и продолжительности. В регуляции любого движения принимают участие многие отделы ЦНС. В коре головного мозга в области передней центральной извилины находится зона двигательного анализатора. Кора осуществляет ус- ловно-рефлекторную регуляцию движений, т. е. тех движений, которые выработались у человека в процессе индивидуального опыта. Обучение новым формам движений возможно только при сохранности коры головного мозга. Роль промежуточного мозга, его подкорковых ядер заключается в том, что они регулируют движения, ставшие в результате многочисленных повторений автоматическими. Мозжечок принимает участие в регуляции безусловно рефлекторных

– 306 –

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 нервномышечного 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 нервномышечного аппарата, а значительные физические и умственные нагрузки – понижают.

Тонус скелетных мышц. Даже в состоянии покоя, 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 мышцы может сопровождаться ее укорочением, но напряжение при этом остается постоянным. Такое сокращение называют изотоническим. Если мышца напрягается, но укорочения не происходит, то сокращение мышцы называют изометрическим (например, при попытке поднять неподъемный груз). В естественных условиях мышечные сокращения всегда носят смешанный характер и движения человека сопровождаются как изотоническими, так и изометрическими сокращениями мышц. Поэтому можно говорить лишь об относительном преобладании изотонического и изометрического режима мышечной деятельности.

– 307 –

В экспериментальных условиях для мышечного сокращения достаточно одного нервного импульса. Такое сокращение мышцы называют одиночным, оно протекает очень быстро, за несколько десятков миллисекунд. В естественных условиях в организме из ЦНС к мышце посылается всегда серия импульсов. В результате она не успевает полностью расслабиться после возбуждения, вызванного предыдущим импульсом, как новый импульс вновь вызывает ее повторное сокращение и т. д. Иначе говоря, одиночные сокращения суммируются

водно более продолжительное сокращение, которое называют тетаническим сокращением, или тетанусом. Амплитуда тетанического сокращения может быть в несколько раз больше величины максимального одиночного сокращения. Именно тетанус обеспечивает длительность и плавность мышечных сокращений, которые реализуются

вестественных условиях нашей физической деятельности.

13.8.РАБОТА И СИЛА МЫШЦ

1.Величина сокращения мышцы при определенной силе раздражения зависит как от ее строения, так и функционального состояния мышечных волокон.

2.Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие.

3.Сила мышцы зависит от количества в ней мышечных волокон: чем больше количество сокращающихся волокон, тем больше развиваемая мышцей сила сокращения. Поэтому мышцы с перистым строением (содержащие большее количество мышечных волокон) способны развивать большую силу, чем мышцы с продольным расположением волокон.

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 и атрофия мышц. При систематической работе мышцы увеличивается масса мышечной ткани. Это явление называется рабочей гипертрофией мышечной ткани. В ее основе лежит увеличение массы цитоплазмы, митохондрий и числа миофибрилл, что приводит к увеличению диаметра мышечных волокон. В них ускоряются процессы биосинтеза нуклеиновых кислот, белков, АТФ, гликогена. В результате сила и скорость сокращения мышц возрастают.

– 308 –

При отсутствии нагрузок на мышечную систему, в случаях длительного пребывания больного в постели, при переломах, возникает противоположное состояние – атрофия (гипотрофия) мышц.

13.9. ФИЗИЧЕСКАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И ФИЗИЧЕСКОЕ УТОМЛЕНИЕ

Способность человека совершать длительную 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.)

ифункционального состояния организма. В последние годы определение уровня физической работоспособности широко используют для оценки общего физического развития и состояния здоровья детей

иподростков.

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-мышечные синапсы и, в последнюю очередь – мышцы. 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 – достаточно быстро, хотя мышечные нагрузки могут быть меньшими.

Утомление представляет собой нормальный физиологический процесс, выработанный в процессе эволюции для защиты систем организма от систематического переутомления, которое является патологическим процессом может вызвать расстройство деятельности нервной системы и других физиологических систем организма.

13.10. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МЫШЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Мышечная система человека в процессе онтогенеза претерпевает значительные структурные и функциональные изменения. Формирование мышечных клеток и образование мышц, как и других органов, происходит гетерохронно, т. е. сначала образуются те скелетные мышцы, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма ребенка на данном возрастном этапе. Процесс «чернового» формирования мышц заканчивается к 7–8 неделе пренатального

– 309 –

развития. После рождения процесс формирования мышечной системы продолжается. Количество мышечных волокон может увеличиваться до 4–5 месяцев постнатального развития, в дальнейшие сроки изменяются только диаметры и длина волокон. У новорожденных мышцы бледнее (в них меньше миоглобина), нежнее, эластичнее, слабо развиты сухожилия. По мере роста и развития ребенка происходит рост мышц, увеличение размеров сухожилий. Наиболее 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 волокон (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.

Значительно меняются в процессе онтогенеза и функциональные свойства мышц. Увеличивается возбудимость и лабильность мышечной ткани, сила и скорость сокращения мышц, их способность к длительному напряжению. Изменяется мышечный тонус. У новорожденных и грудных детей первых двух месяцев жизни отмечается повышенный мышечный тонус, особенно мышц-сгибателей конечностей. 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. Тонус мышц-сгибателей рук снижается к концу 2-го месяца жизни, мышц-сгибателей ног только к 5–6 месяцам, что необходимо для развития ходьбы. Только после 13–15 лет движения становятся более пластичными. Именно в этом возрасте заканчивается формирование всех отделов двигательного анализатора.

Двигательная активность формируется у детей по механизму условного рефлекса и большую роль в обучении ходьбе, двигательным навыкам играет взаимодействие двигательного, зрительного, вестибулярного и тактильного анализаторов.

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 движений Быстрота (скорость) движений характеризуется числом движений, которое ребенок

– 310 –