Физиология двигательного аппарата. Координация движений

      Министерство аграрной политики и продовольствия  Украины

Харьковская государственная  зооветеринарная академия

Кафедра нормальной и патологической физиологии

 

 

 

Реферат

 на тему:

«Физиология двигательного  аппарата. Координация движений»  

 

 

                                                                         Выполнила:

                                                                         Волкова А.А. 

                                                                         студентка 2 курса 1 группы ФВМ

                                                                         Проверила: 

                                                                         Водопьянова Лариса Анатольевна, 

                                                                         старший преподаватель

                                                                         кафедры физиологии 

 
                                                                 

 

 

 

Харьков – 2012

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

Раздел 1. Физиология двигательного  аппарата………………………………...4

Раздел 2. Координация  движений………………………………………………6

Список использованной литературы……………………………………..……10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Очевидная огромная биологическая значимость двигательной деятельности организмов — почти единственной формы осуществления не только взаимодействия с окружающей средой, но и активного воздействия на эту среду, изменяющего ее с небезразличными для особи результатами, — заставляет особенно остро недоумевать перед тем теоретическим отставанием, которое наблюдается в физиологии движений по сравнению с разделами рецепторики или физиологии внутренних процессов, и перед тем пренебрежением, в каком до настоящего времени находится раздел движений в физиологических руководствах, уделяющих ему обычно от нуля до нескольких страниц. Необходимо вкратце показать, как велик был ущерб, понесенный вследствие этого общей физиологией.

Если классифицировать движения организма с точки зрения их биологической значимости для него, то ясно, что на первом плане по значимости окажутся акты, решающие ту или иную возникшую перед особью двигательную задачу. Отсрочивая пока анализ этого понятия, заметим, что значимые задачи, разрешаемые двигательной акцией, как правило, возникают из внешнего окружающего организм мира. Сказанное сразу устраняет из круга значимых акций как все «холостые» движения, не связанные с преодолеванием внешних сил, так и значительную часть мгновенных, однофазных движений типа отдергивания лапы и т.п. Уже отсюда видно, что лабораторная физиология, за малыми исключениями оставлявшая за порогом рабочей комнаты все движения, кроме болевых, оборонительных, самое большее — чесательных рефлексов1, тем самым обедняла свои познавательные ресурсы не только количественно, но и качественно и, как мы сейчас увидим, отнюдь не только в отношении узко двигательной проблематики.

Состоит ли решаемая двигательная задача в локомоции (особенно чем-либо осложненной: бежать по неровному месту, вспрыгивать на возвышение, плыть при волнах и многое другое), в борьбе с другим животным, в рабочем процессе, выполняемом человеком, — всегда предпосылкой для решения является преодоление сил из категории неподвластных, а следовательно, непредусмотримых и не могущих быть преодоленными никаким стереотипом движения, управляемым только изнутри. Неосторожное отметание из поля зрения этих процессов активного взаимодействия с неподвластным окружением (видимо, самоограничение одними «атомами движений» выглядело вполне оправданным для механицистов-атомистов прошлого века, считавших, что целое есть всегда сумма своих частей и ничего более) повело прежде всего к тому, что принцип сенсорной обратной связи, который именно на двигательных объектах мог быть легко усмотрен и обоснован уже 100 лет назад, оставался в тени до недавнего времени.

 

 

Раздел 1.

Физиология двигательного аппарата

Долгие годы в физиологии непреоборимо держался в качестве ведущего и универсального принцип разомкнутой  рефлекторной дуги. Нельзя исключить  возможности того, что действительно в таких элементарных процессах, как рефлекс слюноотделения, или в таких отрывистых и вообще второстепенных по биологическому значению, как рефлекс болевого отдергивания и т.п., дуга не замыкается в рефлекторное кольцо, характерное для схемы управляемого процесса, либо из-за кратковременности акта, либо вследствие его крайней элементарности. Но возможно и вероятно также, что в силу тех же причин краткости и элементарности имеющаяся и здесь циклическая структура ускользала до сих пор от внимания и регистрации (для слюноотделительного процесса это уже почти несомненно). Так или иначе, но представляется очень правдоподобным, что рефлекс по схеме дуги есть лишь рудимент или очень частный случай физиологического реагирования.

Система органов опоры и движения — опорно-двигательный аппарат — это скелет, состоящий из костей и их соединений, и мышцы. Мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата. Сокращения мышц приводят в движение кости скелета. С помощью мышц человек может долго находиться в неподвижности, удерживая часто очень сложные хореографические позы. Общее количество мышц у человека примерно 600. Они составляют у взрослого человека около 54% веса тела, а у детей — 24%.

Скелет — пассивная часть опорно-двигательного аппарата. К нему прикрепляются мышцы. Он состоит из костей и хрящей. В скелете человека 206 костей. Из них 85 парных и 36 непарных. Они имеют разную форму и размеры. Кости мозгового черепа, таза, а также лопатки называются плоскими, длинные кости конечностей — трубчатыми. Короткие кости по форме похожи на куб или шар, а смешанные имеют неправильную, часто очень сложную форму.

Значение скелета.

Скелетживотных участвует в движениях тела и его частей. Он служит опорой при движениях тела и любых позах. Скелет защищает от повреждений центральную нервную систему и внутренние органы. Следовательно, он выполняет двигательную, опорную и защитную функции. 
Скелет высших позвоночных животных состоит из одинаковых отделов: черепа, позвоночника, грудной клетки, поясов конечностей и свободных коиечностей.

Отличия в строении скелета  человека развились в результате перехода предков человека к прямохождению. По этой причине строение и форма  всего скелета, отдельных костей, строение суставов и расположение мышечных групп у человека отличаются от животных. В связи с прямохождением руки еще у далеких предков людей перестали выполнять функцию опоры тела и высвободились для трудовой деятельности. Под влиянием труда человека произошли большие изменения в строении руки.

Суставы различаются по тому, какие движения они обеспечивают: спайки, не допускающие никакого движения (кости черепа), хрящевые сочленения, дающие крайне ограниченное движение (лонные кости таза), истинные суставы, поверхности которых, вовлеченные в движение, покрыты гиалиновыми хрящами и имеют общую для двух суставов сумку. Внутри пространство сумки заполнено вязкой жидкостью, синовией, которая играет одновременно и питающую, и смазывающую роль для хряща. Хрящевая ткань суставов очень уязвима, в случае повреждения она не восстанавливается. Отсюда становится понятно двойное значение синовиальной защиты. Суставная сумка часто окружена фиброзной оболочкой и многочисленными связками, что усиливает крепление сустава. Если суставные поверхности костей не совсем соответствуют друг другу, то между ними располагается дополнительный диск или хрящевой мениск (коленный сустав).

 Мышцы состоят из множества сократительных клеток, связанных между собой мембранами, формирующими мышечные пучки. Окончания мышечных пучков преобразуются в сухожилия, которые крепятся к костям. Сократительные клетки имеют особое строение, позволяющее им сжиматься, что вызывает сокращение в мышце. Необходимая для этого энергия, получаемая из крови, накапливается и преобразуется на клеточном уровне. Сокращение мышц контролируется нервами. Место соединения нервной и мышечной клеток называется моторной (двигательной) бляшкой. Это сложная система, позволяющая преобразовывать сигналы, поступающие из нервной системы в мышечную. Таким образом, система мышц тесно связана с кровообращением и нервной системой. Повреждение любой из этих систем очень быстро отражается на состоянии опорно-двигательного аппарата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 2.

Координация движений

 

Координация — процессы согласования активности мышц тела, направленные на успешное выполнение двигательной задачи. Термин «координация» происходит от латинского coordinatio — взаимоупорядочение. При формировании двигательного навыка происходит видоизменение координации движений, в том числе овладение инерционными характеристиками двигающихся органов.

На начальных стадиях  управление осуществляется прежде всего  за счет активной статической фиксации этих органов, затем — за счет коротких физических импульсов, которые направляются в необходимый момент к определенной мышце.^[1] Наконец, на заключительных стадиях формирования навыка происходит уже использование возникающих инерционных движений, направляемых теперь на решение задач.

В сформированном динамически  устойчивом движении происходит автоматическое уравновешивание всех инерционных  движений без продуцирования особых импульсов для коррекции. Когда мышцы человека взаимодействуют слаженно и эффективно, можно говорить о хорошей координации движений. Люди с хорошей координацией, как правило, выполняют движения легко и без видимых усилий, как, например, профессиональные спортсмены. Однако координация нужна не только в спорте. От нее зависит каждое движение животного.Для центральной нервной системы объектом управления является опорно-двигательный аппарат. Своеобразие скелетно-мышечной системы заключается в том, что она состоит из большого числа звеньев, подвижно соединенных в суставах, допускающих поворот одного звена относительно другого. Суставы могут позволять звеньям поворачиваться относительно одной, двух или трех осей, т. е. обладать одной, двумя или тремя степенями свободы. Чтобы в трехмерном пространстве достичь любой заданной точки (в пределах длины конечности), достаточно иметь двухзвенную конечность с двумя степенями свободы в проксимальном суставе («плече») и одной степенью свободы в дистальном («локтевом»). На самом деле конечности имеют большее число звеньев и степеней свободы. Поэтому, если бы мы захотели решить геометрическую задачу о том, как должны изменяться углы в суставах, для того чтобы рабочая точка конечности переместилась из одного заданного положения в пространстве в другое, мы обнаружили бы, что эта задача имеет бесконечное множество решений. Чтобы кинематическая цепь совершала нужное движение, необходимо исключить те степени свободы, которые для данного движения являются избыточными. Этого можно достичь двумя способами: 1) можно зафиксировать избыточные степени свободы путем одновременной активации антагонистических групп мышц (коактивация); 2) можно связать движения в разных суставах определенными соотношениями, уменьшив, таким образом, число независимых переменных, с которыми должна «иметь дело» центральная нервная система. Такие устойчивые сочетания одновременных движений в нескольких суставах, направленных на достижение единой цели, получили название синергий. 
Анатомическая классификация мышц (например, сгибатели и разгибатели, синергисты и антагонисты) не всегда соответствуют их функциональной роли в движениях. Так, некоторые двухсуставные мышцы в одном суставе осуществляют сгибание, а в другом — разгибание. Антагонист может возбуждаться одновременно с агонистом для обеспечения точности движения, и его участие помогает выполнять двигательную задачу. В связи с этим, учитывая функциональный аспект координации, в каждом конкретном двигательном акте целесообразно выделить основную мышцу (основной двигатель), вспомогательные мышцы (синергисты), антагонисты и стабилизаторы (мышцы, фиксирующие, не участвующие в движении суставы). Роль мышц не ограничивается генерацией силы, антагонисты и стабилизаторы часто функционируют в режиме растяжения под нагрузкой. Этот режим используется для плавного торможения движений, амортизации толчков.

В планировании, преобразовании и исполнении двигательной программы  участвуют различные структуры  нервной системы, организованные по иерархическому принципу. Двигательная программа может быть реализована различными способами. В простейшем случае центральная нервная система посылает заранее сформированную последовательность команд к мышцам, не подвергающуюся во время реализации никакой коррекции. В этом случае говорят о разомкнутой системе управления. Такой способ управления используется при осуществлении быстрых, так называемых баллистических движений. Чаще всего ход осуществления движения сравнивается с его планом на основе сигналов, поступающих от многочисленных рецепторов, и в реализуемую программу вносятся необходимые коррекции — это замкнутая система управления с обратными связями. Однако и такое управление имеет свои недостатки. Вследствие относительно малой скорости проведения сигналов, значительных задержек в центральном звене обратной связи и времени, необходимых для развития усилия мышцей после прихода активирующей посылки, коррекция движения по сигналу обратной связи может запаздывать. Поэтому во многих случаях целесообразно реагировать не на отклонение от плана движения, а на само внешнее возмущение еще до того, как оно успело вызвать это отклонениеМеханизмы координации движений, роль тех или иных отделов ЦНС в управлении движениями изучаются чаще в опытах на животных, однако объектом исследования естественных движений является преимущественно человек, что обусловлено двумя обстоятельствами. Во-первых, человек в зависимости от задачи исследования может воспроизводить любую требуемую форму двигательной деятельности. Во-вторых, движения человека являются проявлением его поведения и трудовой деятельности и поэтому представляют особый интерес как с теоретической точки зрения вследствие их сложности и дифференцированности, так и с практической — в связи с их значением для медицины, физиологии труда, космонавтики, эргономики, физиологии спорта.

Физиология движений изучает роль сигналов от различных рецепторов в планировании и осуществлении движений и поддержании позы. Среди них есть как простейшие — закрывание глаз, так и более сложные — использование призматических очков, смещающих или переворачивающих изображения окружающего мира, специальных систем, позволяющих вызвать у человека иллюзию движения зрительного окружения. Значение вестибулярного аппарата можно изучать в условиях его гальванической или калорической стимуляции, а также при искусственном изменении величины и направления вектора силы тяжести — на центрифуге, в условиях кратковременной или длительной невесомости. Поступающие от мышцы проприоцептивные сигналы можно менять, прикладывая к ее сухожилию вибрацию, вызывающую активацию рецепторов мышечных веретен. 
При совершении одного и того же, даже простого, движения организация мышечной деятельности в сильной степени зависит от вмешательства немышечных сил, в частности, внешних по отношению к человеку. Так, при ударе молотком, когда к массе предплечья добавляется масса молотка, и, следовательно, возрастает роль инерции, разгибание предплечья совершается по типу баллистического движения — мышцы-разгибатели активны только в начале разгибания, которое дальше совершается по инерции, а в конце притормаживается мышцами-антагонистами. Аналогичное по кинематике движение при работе напильником ( 4.19), когда основная внешняя сила — трение, совершается путем непрерывной активности мышцы на протяжении всего разгибания. Если первое из этих двух движений является в основном предпрограммированным, то во втором велика роль обратных связей. 
Поза. У млекопитающих животных и человека поддержание позы обеспечивается теми же фазическими мышцами, что и движения, специализированные тонические мышцы отсутствуют. Отличие заключается в том, что при «позной» деятельности сила сокращения мышц обычно невелика, режим близок к изометрическому, длительность сокращения значительна. В «позный», или постуральный, режим работы мышц вовлекаются преимущественно низкопороговые, медленные, устойчивые к утомлению двигательные единицы.