Предмет основы анатомии, физиологии, гигиены детей и подростков. Связь с другими науками

В соответствии с типом сокращения основных мышц, осуществляющих выполнение заданной работы, выделяют статические (сохранение фиксированной позы, некоторые упражнения у гимнастов, стойка стрелка и др.) и динамические напряжения (ходьба, бег, езда на велосипеде, плавание и др.).

           Рис.27.1. Соотношение между

              нагрузкой и скоростью  сокращения 

              скелетной  мышцы.

50.                100

                 Скорость укорочения

                  (% от максимальной)

С учетом зависимости "нагрузка — скорость укорочения мышцы" (см. рис.) при динамической работе проявляемая сила обратно пропорциональна скорости   укорочения мышцы. Это означает, что чем больше внешняя нагрузка на мышцу, тем меньше скорость движения участка (звена) тела или укорочения мышцы. По проявлению силы мощности сокращений мышц физические упражнения подразделяют на: (1) силовые; (2) скоростно-силовые; (3) упражнения на выносливость.

При мышечной деятельности силового характера основные мышцы, участвующие в работе, развивают максимальное или почти максимальное напряжение в статическом или динамическом режиме, при малой скорости движений в условиях большого внешнего сопротивления.

К скоростно-силовым относят такие виды работы, при которой ведущие мышечные группы проявляют относительно большую силу (30-50% от максимальной) и скорость сокращения (30-60% от максимальной скорости укорочения).

При работе на выносливость активные мышцы развивают не очень большие по силе и скорости сокращения, но способны выполнить их на протяжении от нескольких десятков минут до многих часов.

По показателям энерготрат работу обычно подразделяют на легкую, умеренную, тяжелую и очень тяжелую.

По мощности, развиваемой человеком во время выполнения различных видов спортивных упражнений, выделяют работу максимальной мощности (предельное время такой работы 20-30 с), субмаксимальной мощности (от 20-30 с до 3-5 мин), большой мощности (от 3- 5 мин до 30- 40 мин) и относительно умеренной мощности (больше 30-40 мин). Эти зоны мощности являются общими для всех циклических движений.

В зависимости от характера изменений  структуры движений во времени все  их виды делят на циклические и ациклические. К циклическим упражнениям относят бег, езду на велосипеде, бег на лыжах и т.д. Для циклической работы характерно многократное повторение стереотипных движений при относительно постоянной силе и скорости сокращения. При ациклических упражнениях (метания, прыжки, единоборства, гимнастические упражнения, спортивные игры и др.) постоянно меняется не только характер двигательной активности, но и мощность выполняемой работы.

Различают истинное и ложное устойчивое состояние физиологических функций при работе. Истинное устойчивое состояние характеризуется высокой согласованностью работы двигательного аппарата и вегетативных систем, участвующих в ее обеспечении. Функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем не достигают своих предельных величин.

При ложном устойчивом состоянии потребление кислорода человеком либо близко к максимально возможной для него величине, либо даже равно ей. Несмотря на это, потребность мышц в кислороде  все же полностью не удовлетворяется. Постепенно в организме образуется и нарастает кислородный долг. С целью восполнения недостаточного поступления кислорода легочная вентиляция, частота сердечных сокращений и минутный объем кровообращения увеличиваются и достигают максимально возможных величин. Недостаток кислорода ведет к усилению доли анаэробных процессов в обеспечении мышц энергией. В результате этого, в мышцах и в крови возрастает концентрация молочной кислоты. Происходит сдвиг рН крови в кислую сторону. Таким образом, при ложном устойчивом состоянии относительная стабильность физиологических функций на протяжении работы обусловлена не соответствием их уровней запросам организма для обеспечения работы требуемой мощности, а невозможностью их дальнейшего усиления.

Работа мышц может быть измерена произведением массы поднятого груза на высоту его поднятия. Работа мышцы равна нулю, если она сокращается без груза. При увеличении массы груза работа возрастает до определенного уровня, а затем начинает снижаться. Если груз очень большой и мышца не может его поднять, работа также становится равной нулю. При среднем для данной мышцы грузе и разном ритме его поднятия наибольшей окажется работа мышцы при среднем ритме движений. Средние величины нагрузок и темпа неодинаковы для разных людей и зависят от их профессии. При частых или редких сокращениях, а также слишком большой или малой нагрузке работа мышц снижается.

 

25. Утомление мышц

При длительной работе возникает  утомление, которое развивается тем быстрее, чем больше нагрузка на мышцы и чаще их сокращение. Снижение работоспособности мышц обусловлено двумя основными причинами. Первой является накопление в мышцах в связи с недостатком кислорода недоокисленных продуктов обмена (молочной кислоты и др.). Они вызывают утомление нервных центров, управляющих работой мышц. Второй причиной является истощение в мышцах энергетических запасов (в первую очередь гликогена), так как при длительной интенсивной работе кровь не успевает снабжать мышцы питательными веществами и кислородом. Когда мышца прекращает работу и находится в состоянии покоя, кровь выносит из нее вредные вещества, приносит кислород и питательные вещества и работоспособность мышцы восстанавливается.

Утомление — функциональное состояние человека, временно возникающее под влиянием продолжительной или интенсивной работы и приводящее к снижению ее эффективности.

Локализация и механизмы утомления. Относительно локализации утомления, то есть о тех конкретных морфологических структурах и физиологических системах, в которых развивается утомление, и о механизмах проявления утомления пока нет единого мнения. В зависимости от локализации структур, изменения в которых приводят к уменьшению работоспособности, механизмы утомления делятся на центральные и периферические. В случае ведущего значения центральных механизмов в развитии утомления, снижение работоспособности (например, при работе максимальной мощности) происходит вследствие понижения уровня функциональной активности нервных структур, управляющих деятельностью мышц и их вегетативным обеспечением.

При физической работе большой  длительности утомление возникает из-за изменений в деятельности вегетативной нервной и эндокринной систем. Следствием этих изменений являются снижение скорости доставки кислорода к работающим мышцам и ухудшение эффективности энергообмена.

Помимо изменений в центральной  нервной системе утомление может вызываться процессами, происходящими в исполнительном звене нервно-мышечного аппарата. В этом случае говорят о периферических механизмах утомления, среди которых выделяют, во-первых, блокаду проведения нервных импульсов с аксона мотонейрона на мембрану мышечного волокна вследствие уменьшения выброса ацетилхолина из концевых веточек двигательного аксона (пресинаптический блок), или снижения скорости его разрушения ацетилхо-линэстеразой (постсинаптический блок).

Во-вторых, выделяют недостаточность кальциевых механизмов мышечных клеток, ухудшающую процессы электромеханического сопряжения в развитии сократительного процесса. Снижение рН, уменьшение запасов креатинфосфата и гликогена, увеличение температуры мышц увеличивают задержку выхода ионов кальция из цистерн саркоплазматического ретикулума, усиливая тем самым скорость развития утомления.

В-третьих, отмечают изменения в самих работающих мышцах, возникающие вследствие: 1) истощения энергетических ресурсов скелетных мышц. При мощной и непродолжительной работе (длительность от 10 с до 2-3 мин) развитию утомления способствует уменьшение запасов фосфагенов (АТФ и Крф). Во время упражнений, длящихся более 15 мин, одной из причин утомления является истощение внутримышечных запасов гликогена; 2) накопления в мышцах продуктов метаболизма, в первую очередь, молочной кислоты. При выполнении работы субмаксимальной мощности, то есть при ее предельной длительности от 20 с до 2- 3 мин, в энергообеспечении активных мышц преобладает анаэробный гликолиз. При этом концентрация молочной кислоты в крови возрастает в 10-20 раз, а в мышцах даже в сотни раз. В результате значительного уменьшения рН происходит снижение скорости образования актин-миозиновых мостиков и, следовательно, ухудшение сократительной функции мышц. Кроме того, понижается активность ключевых ферментов гликолиза, а значит и скорость энергопродукции; (3) недостаточного кровоснабжения мышц и, соответственно, увеличения доли продукции энергии за счет анаэробных процессов, уменьшения скорости вымывания из мышц молочной кислоты и других продуктов метаболизма, снижающих эффективность сократительных процессов мышечных клеток.

 

26. Развитие мышечной системы

 

В онтогенезе мышечные волокна развиваются из одноядерных веретенообразных клеток — миобластов. Миобласты превращаются в многоядерные миосимпласты. На 5—6-й нед в миосимпластах появляются миофибриллы. Сначала миофибриллы немногочисленны и лежат по периферии, а саркоплазма и ядра — в центре. Отсюда название мышечных волокон —мышечные трубочки. В дальнейшем количество миофибрилл увеличивается, они становятся тоньше и перемещаются в центр мышечного волокна, оттесняя ядра и саркоплазму да периферию, появляется поперечная исчерченность миофибрилл. Мышечные трубочки превращаются в дефинитивные мышечные волокна

  Обособление отдельных мышц  в общих чертах завершается у зародыша на 7—8-й нед, несколько позже дифференцируются мышцы кисти и стопы.

Во второй половине внутриутробного  периода и в постнатальном  онтогенезе в структуре скелетных  мышц наблюдаются следующие основные изменения: мышечные волокна растут (рост мышечных волокон в длину происходит по концам волокон, где находятся скопления мышечных ядер, в ответ на тягу, создаваемую ростом костей, к которым прикрепляется мышца), диаметр их увеличивается. Уменьшается количество ядер на единицу площади сечения мышечного волокна; ядра становятся мельче, из круглых или овальных они превращаются в палочковидные; увеличивается количество миофибрилл; нарастают различия в диаметре мышечных волокон; развивается внутримышечная соединительная ткань; мышечные волокна группируются в мышечные пучки, которые приобретают все более правильную структуру. Все эти изменения заканчиваются примерно к 25 годам.

 

 

Таблица

 

Распределение мышечных масс в теле взрослого человека и новорожденного, %

Признаки	Новорожденные	Взрослые
		мужчины	женщины
Отношение массы мышц к весу тела	23	42	36
Доля от суммарной  массы мышц
мышц головы	4,6	1,4	1,4
мышц туловища и шеи	30,3	15,9	18,4
мышц верхней конечности	27,1	28,4	25,4
мышц нижней конечности	38,0	54,3	54,8

 

 

Основным источником для развития скелетных мышц являются миотомы. Из них развиваются мышцы  туловища, поперечнополосатые мышцы  глазного яблока, мышцы языка. До сих  пор не решен окончательно вопрос о развитии мышц конечностей. Но большинство ученых считают, что и они развиваются из миобластов, которые мигрируют в почки конечностей из миотомов.

Особое происхождение  имеют мимические и жевательные  мышцы, а также мышцы дна рта. Как и мышцы глотки и гортани, они развиваются на основе мускулатуры жаберных дуг (бранхиомерные мышцы). Из висцеральной мускулатуры развиваются также трапециевидная мышца, мышца, поднимающая лопатку, и грудинно-ключично-сосцевидная. Широчайшая мышца спины, большая и малая грудные мышцы развиваются из мышечной закладки передней конечности и распространяются на туловище вторично.

После того как в основных чертах закончилась дифференцировка  мышц, продолжаются их рост и дифференциация волоконной структуры. Вес мышц увеличивается в течение жизни в 37 раз, тогда как вес скелета в 27 раз, а кожи только в 19 раз. Нарастание веса различных мышечных групп происходит неравномерно (см.табл.).

В нижней конечности с  возрастом преобладание мышц разгибателей над сгибателями, наметившееся уже в плодном периоде, увеличивается. Это связано с опорной и локомоторной функциями конечностей.

 

 

 

27. Развитие двигательной активности  и координации движений

 

У новорожденного ребенка  мускулатура развита слабо. Тело как бы стремится сохранить внутриутробное положение с согнутыми руками и ногами. Позднее (6 –7 мес.) дети учатся ползать, что укрепляет их мускулатуру; затем вставать и ходить, сначала держась руками за опору, затем самостоятельно. Развиваются основные движения: бег, лазание, бросание, прыжки и др. Это развитие идет главным образом в направлении улучшения их качества – все большей согласованности и умения управлять своими движениями в соответствии с окружающими условиями.

Совершенствуются и  движения рук – при правильном воспитании ребенок может самостоятельно одеться, раздеться, умыться уже в 3 года. Он овладевает некоторыми тонкими движениями кисти рук, пальцев: начинает рисовать карандашом, застегивать пуговицу и т.д.

У детей 3-4- лет еще  неравномерный темп ходьбы и недостаточная  четкость движений, несоблюдение указанного направления, боковые раскачивания, разведения рук для сохранения равновесия, шарканье ногами, ноги при ходьбе полусогнуты. В 5-7 лет координация движений улучшается, содружественные движения рук и ног улучшаются более чем у 70% детей, становится более равномерным шаг. К 7 годам почти у 100% детей увеличивается длина шага и замедляется темп ходьбы, возрастает скорость ходьбы на расстояние. У большинства детей имеется правильная осанка при ходьбе.

Постепенно на протяжении дошкольного возраста улучшается координация движений рук и ног при беге, возрастает скорость бега, улучшается при прыжках толчок и приземление, увеличивается длина прыжка с места, они начинают использовать взмах рук при отталкивании. В дошкольном возрасте усложняется деятельность коры больших полушарий головного мозга.