Строение двигательной системы. Биомеханические системы, обеспечивающие движения человека

Опорно-двигательная система служит для удерживания тела в определенном положении и передвижения в пространстве. Опорно-двигательная система состоит из костной системы (скелета), связок, суставов и скелетных мышц. Кости, связки и суставы являются пассивными элементами органов движения. Активной частью двигательной системы являются мышцы.

Скелет служит опорой и защитой всего тела и отдельных органов, а многие кости являются еще и мощными рычагами, с помощью которых совершаются разнообразные движения тела и его частей в пространстве. Мышцы приводят в движение всю систему костных рычагов. Скелет образует основу тела и определяет его размер и форму. Такие части скелета, как череп, грудная клетка и таз, позвоночный столб, служат местом хранения и защитой жизненно важных органов - мозга, легких, сердца, кишечника и др. Скелет участвует в обмене веществ, в частности в поддержании на определенном уровне минерального состава крови. Кроме того, ряд веществ, входящих в состав костей (кальций, фосфор, лимонная кислота и др.), при необходимости легко вступают в обменные процессы. Органическая основа костного вещества состоит в основном из белков, минеральная же - из солей кальция и фосфора.

При увеличении твердая и гладкая поверхности костей имеют пористую структуру. Существуют разные виды костной ткани, которые чаще всего являются разными частями одной кости: компактный слой и губчатое вещество. Такие кости, как позвонки, шейка бедренной кости, эпифиз лучевой кости, состоят преимущественно из губчатого вещества. В губчатом веществе костные балки располагаются в виде изогнутых пластинок, соединенных поперечными или косо идущими перекладинами. Длинные трубчатые кости конечностей состоят в основном из вещества, в котором костные пластинки расположены очень плотно.

Кости, как и другие внутренние органы, состоят из клеток. Существуют особые клетки, которые постоянно разрушают костное вещество (остеокласты); клетки, которые обновляют, восстанавливают кость (остеобласты), и клетки, ответственные за образование костного остова и минерализацию костной ткани (остеоциты).

В течение жизни человека в костях постоянно происходят процессы перестройки костной ткани: в каком-то отдельно взятом небольшом участке костной ткани происходит разрушение костной ткани, затем удаляемая старая кость замещается точно таким же количеством новой. У здоровых людей процессы разрушения костной ткани и образования новой кости количественно одинаковы. Активность данных клеток контролируется многими биологически активными веществами, такими, как гормоны щитовидной и околощитовидных желез, гормоны коры надпочечников, витамин D3 и, наконец, половые гормоны (эстрогены и прогестерон). Рост и развитие костной ткани происходит до 16-25 лет. После достижения максимального уровня массы костной ткани, к 30-40 годам, начинается незначительная ее потеря, которая составляет 0,2-0,5% в год.

В возрасте 30-40 лет потеря костной ткани составляет 0,5% в год. А после наступления менопаузы у женщин - теряется 3-5% костной массы в год.

В теле человека выделяют также мягкий скелет (остов), который принимает участие в удерживании органов возле костей. К мягкому скелету относят фасции, связки, соединительно-тканные капсулы органов и другие структуры. Большинство мышц прикрепляется к костям. Мышцы включают кости скелета в движение и совершают работу. Многие мышцы, окружая полости тела, защищают внутренние органы.

Состояние костей зависит от нагрузки, которую они несут. Хорошо развитая мышечная ткань укрепляет суставы и способствует нормальному развитию и функции костей. И мышцы, и кости теряют свою массу, если нагрузка на них слишком мала. Поэтому для того, чтобы надолго сохранить опорно-двигательную систему в здоровом состоянии, необходимо постоянно тренироваться, выполнять различные физические упражнения. Каждый человек после 30-летнего возраста обречен на занятия физкультурой.

Это особенно важно для женщин, кости которых менее плотные, чем у мужчин. К тому же женщины в большей степени подвержены потере мышечной массы в пожилом возрасте.

Костную массу, степень ее формирования и ее потери можно контролировать полноценным питанием. Кальций и витамин D укрепляют кости и предотвращают их от трещин, переломов и других травм. Необходимая суточная доза кальция составляет примерно 1200-1500 мг для взрослых. Женщины, как и мужчины, набирают 50% костной массы в возрасте до 20 лет. В сочетании с регулярными физкультурными занятиями кальций способствует формированию здоровой, крепкой костной массы. В возрасте от 20 до 30 лет костная масса увеличивается незначительно, а после 30 лет начинается процесс ее потери.

В связи с биологической функцией своего организма особое внимание здоровому питанию должны уделять женщины. Беременность и грудное вскармливание требуют дополнительного количества кальция. Если в крови женщины не содержится необходимого количества этого минерала, то дополнительным источником кальция становятся кости, что в конечном итоге приводит к их ослаблению. Курение и чрезмерное употребление алкогольных напитков также способствуют потере костной массы. Гормон эстроген регулирует вымывание кальция из костей и тем самым создает нормальные условия для длительного роста костей. Однако в климактерический и постклимактерический период женский организм перестает вырабатывать эстроген, что является основной причиной ускоренной потери костной массы. Предотвратить этот процесс в постменструальный период помогут регулярные занятия спортом и увеличенная доза ежедневного потребления кальция. Помимо приема кальция в виде пищевой добавки, рекомендуется включать в дневной рацион пищу, содержащую этот элемент.

В программу физических занятий следует включать тренировки с весом. Важным фактором, определяющим здоровье опорно-двигательного аппарата, является поддержание оптимального веса.

Особое внимание нужно уделять ногам. Ноги играют очень важную роль в опорно-двигательной системе, как, впрочем, и в здоровье всего организма. Правильный уход за ногами предполагает, помимо прочих гигиенических процедур, тщательный подбор обуви. Удобная и правильно подобранная обувь - отличная профилактика многих заболеваний ног.

"Опорно-двигательная система" и другие статьи из раздела Заболевания опорно-двигательной системы

1 . Биомеханические особенности костной системы

Двигательная деятельность человека требует согласован-ной работы организма в целом, но главная роль при этом при-надлежит двигательному аппарату. С механической точки зре-ния двигательный аппарат человека представляет собой меха-низм, состоящий из сложной системы рычагов, приводимых в действие мышцами. Однако при изучении движений человека и причин, их вызывающих, было бы неправильно ограничи-ваться только представлениями механики. Для того, чтобы понять устройство двигательного аппарата и принцип его дей-ствия, необходимо иметь в виду биологическую природу "меха-низмов" человеческого тела. Анализ деятельности двигатель-ного аппарата с биологической точки зрения позволяет вскрыть своеобразие устройства и принципа действия "живых механиз-мов". Таким образом, изучая движения человека, необходимо хорошо знать, как устроен его опорно-двигательный аппарат с точки зрения биомеханики. Это означает, что следует ясно пред-ставлять себе принципы строения его пассивной (кости и их соединения) и активной (мышечная система) частей. В отли-чие от анатомии, которая изучает все детали строения тела, для биомеханики важно выявить именно те особенности строения, от которых зависят свойства органов опоры и движения, а также их участие в выполнении двигательной функции.

В биомеханическом исследовании невозможно учесть строение и функции тела во всех их особенностях. Для изуче-ния движений строят модель тела - биомеханическую сис-тему. Она обладает основными свойствами, существенными для выполнения двигательной функции, и не включает в себя множество частных деталей. Таким образом, биомеханичес-кая система - это упрощенная копия, модель тела человека, на которой можно изучать закономерности движений.

Двигательную часть человека составляют костная и мы-шечная системы.

Основным свойством, которым обладает костная систе-ма, является свойство упругости.

Упругость - способность противодействовать нагрузкам.

называются силы, приложенные к телу и в совокупности вызывающие его деформацию. Различают нагрузки, вызывающие растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

Нагрузки, обуславливающие растяжение, возникают, на-пример, при висах или во время удержания груза в опущен-ных руках.

Нагрузки, создающие сжатие костей, встречаются чаще всего при вертикальном положении тела на опоре. В этом случае на скелет действуют, с одной стороны, силы тяжести тела и вес внешних отягощений, а с другой - давление опоры.

Нагрузки, вызывающие изгиб, обычно встречаются, когда кости выполняют роль рычагов. В этих случаях приложен-ные к ним силы мышц и силы сопротивления направлены поперек костей и вызывают изгиб.

Нагрузки, обуславливающие кручение, чаще всего встре-чаются при вращательных движениях звена вокруг продоль-ной оси.

Соединение звеньев. Соединения костных звеньев обус-ловливают многообразие возможностей движений. От спо-соба соединения и участия мышц в движениях зависит их направление и размах (пространственная форма движений) .

Степени свободы движения. Суставы, связывая в единое целое части тела, сохраняют возможности для их движений. Если часть тела может двигаться только по одной траекто-рии, причем возможности движений по всем остальным тра-екториям ограничиваются связями, в механике говорят об одной степени свободы, или о степени подвижности.

Совершенно свободное тело имеет шесть степеней свободы. Оно может врашаться вокруг трех основных взаимно перпенди-кулярных осей, а также двигаться вдоль каждой из этих осей.

Если закрепить тело в одной точке, то у него остается толь-ко три степени свободы: оно может вращаться вокруг этой точки в трех основных направлениях (плоскостях) . При зак-реплении тела еще в одной точке оно как бы насаживается на ось, соединяющую обе данные точки. В этом случае сохраняет-ся лишь одна степень свободы: тело может вращаться лишь вокруг оси, проходящей через обе закрепленные точки.

Если же закрепить тело и в третьей точке, не лежащей на одной прямой с остальными двумя точками, то оно потеряет последнюю степень свободы: будет закреплено неподвижно.

Возможности движений отдельных точек тела при зак-реплении тела несколько иные. При одной закрепленной точ-ке любая точка этого тела имеет только две степени свободы, т.е. она может двигаться только в двух направлениях по ша-ровой поверхности. При двух закрепленных точках тела у любой его точки будет лишь одна степень свободы, т.е. воз-можна одна траектория движения. Само собой разумеется, что у тела, закрепленного в трех точках, нет ни одной степени свободы. У совершенно свободного тела любая точка имеет всего три степени свободы, т.е. может двигаться в любом из трех направлений трехмерного пространства.

Понятие о степенях свободы поможет разобраться в воп-росе о подвижности частей тела. Несколько подвижно соеди-ненных звеньев составляет кинематические пары и цепи.

Биокинематическая пара - это подвижное (кинема-тическое) соединение двух костных звеньев, в котором воз-можности движений определяются строением соединения и управляющим воздействием мышц.

Кинематическая цепь - это последовательное или раз-ветвленное соединение ряда кинематических пар. Кинема-тическую цепь, в которой конечное звено свободно, называют незамкнутой, а цепь, в которой нет свободного конечного зве-на, - замкнутой.

В каждом соединении незамкнутой цепи возможны изоли-рованные движения. Они геометрически независимы от движе-ний в других соединениях (если не учитывать взаимодействия мышц) . Например, свободные конечности, когда их концевые зве-нья свободны, представляют незамкнутые цепи. Замкнутыми кинематическими цепями в теле человека являются, например, грудина, ребро, позвоночник, ребро и снова грудина.

Такие замкнутые цепи разомкнуть невозможно. Незамк-нутые могут замыкаться, причем часто через опору. В слож-ной пирамиде, составленной несколькими акробатами, образу-ются даже своего рода "сети" (в плоскости) и "решетки" (в пространстве) с очень сложной взаимной зависимостью дви-жений звеньев.

В замкнутой или замкнувшейся цепи невозможно изоли-рованное движение, т.е. движение в одиночном сочленении. Так, сгибая и выпрямляя ноги в выпаде, можно убедиться в том, что движение в любом суставе непременно вызывает дви-жения и в других.

Таким образом, движения в незамкнутых цепях характери-зуются относительной независимостью звеньев. В замкнутых же, а также замкнувшихся цепях движения одних звеньев влияют на движения даже отдаленных звеньев (помогают или мешают) .

В замкнутых цепях возможностей движений меньше, но управление ими точнее, чем в незамкнутых.

В открытой кинематической цепи подвижность каждого следующего звена равна его собственной подвижности плюс подвижность предыдущих звеньев. Так, если у бедра три сте-пени свободы, а у голени относительно бедра еще две степени, то голень относительно таза имеет пять степеней свободы. Наибольшие возможности движений - у конечных звеньев цепи. Но больше шести степеней свободы конечное звено цепи иметь не может. Если же при суммировании степеней свобо-ды получается, что конечное звено имеет их больше шести, то это только значит, что при фиксировании этого звена проме-жуточные звенья сохраняют степени свободы на шесть степе-ней меньше. Так, кисть имеет относительно лопатки семь сте-пеней свободы (плечевой сустав - 3, плюс локтевой - 2, плюс лучезапястный - 2) . Если положить кисть на стол, то плечо и предплечье сохраняют 7-6=1 степень свободы. Они смогут двигаться лишь по одной траектории, вокруг оси, соединяю-щей плечевой и лучезапястный суставы.

Кости, соединенные подвижно, образуют основу биокине-матических цепей. Приложенные к ним силы (мышечные тяги и др.) действуют на звенья биокинематической цепи, как на рычаги. Это позволяет передавать действие силы по цепям, а также изменять эффект приложения сил. Таким образом, рычаг как простейший механизм служит для передачи дви-жения и силы на расстояние.

Различают рычаги первого рода (двуплечий) и второго рода (одноплечий) . Первый характеризуется тем, что две груп-пы сил приложены по обе стороны от оси (точки опоры) ры-чага, а во втором случае - по одну сторону.

Вне зависимости от вида рычага в каждом из них выделяют:

1) точку опоры;

2) точку приложения сил;

3) плечи рычага (расстояние от точки опоры до места приложения сил) ;

4) плечи сил (длина перпендикуляра, опущенного из точ-ки опоры на линию действия силы) .

Мерой действия силы на рычаг служит ее момент относи-тельно точки опоры. Поэтому для равновесия либо равномер-ного вращательного движения звена как рычага необходимо, чтобы противоположно направленные моменты сил относи-тельно оси рычага были равны. Для ускорения (торможения)

звена один момент силы должен быть больше другого. Так, момент движущих сил, преобладая над моментом тормозя-щих сил, придает звену положительное ускорение (в сторону движения) . Если же большим оказывается момент тормозя-щих сил, то он вызывает торможение звена.

С помощью рычага можно выиграть в силе. Для этого нужно действовать мышечной силой на более длинное плечо. Согласно "золотому правилу механики", выигрывая в силе, одновременно проигрываем в пути и в скорости. Наоборот, если действовать мышечной силой на короткое плечо, то мож-но выиграть в пути и в скорости за счет проигрыша в силе.

В большинстве случаев мышцы прикрепляются недале-ко от сустава и подходят к кости под острым углом. Поэтому плечо силы тяги мышцы, как правило, небольшое. Обычно плечо силы тяги мышц меньше плеча силы сопротивления, и, следовательно, при работе мышцы получается проигрыш в силе и выигрыш в пути и в скорости движения. Для некото-рого увеличения плеча силы тяги мышц большое значение имеют костные выступы, бугры, сесамовидные косточки, к ко-торым мышцы прикрепляются или через которые они пере-ходят. Выступы, бугры, сесамовидные косточки увеличивают угол подхода мышцы к кости как к рычагу, тем самым уве-личивают плечо силы тяги мышцы и момент вращения мы-шечной силы. Таким образом, можно выделить две причины проигрыша в силе. Первая - прикрепление мышцы вблизи сустава, вторая - тяга мышцы вдоль кости под очень острым (или тупым) углом.

Можно указать еще и на третью причину некоторых по-терь в силе мышц. При больших нагрузках напрягаются все мышцы, окружающие сустав. Мышцы-антагонисты, создавая моменты сил, которые направлены противоположно, полезной работы не производят, а энергию затрачивают. Но в конечном счете в этом есть определенный смысл: хотя и возникают по-тери энергии, сустав во время больших нагрузок получает ук-репление напряжением мышц, которые его окружают.

В связи с особенностями приложения мышечных тяг к костным рычагам необходимы весьма значительные напря-жения мышц для выполнения не только силовых, но и скорос-тных движении. При этом следует помнить, что входящие в биокинематические цепи звенья тела образуют системы состав-ных рычагов, в которых "золотое правило" механики проявля-ется намного сложнее, чем в простых одиночных рычагах.

2 . Биомеханические особенности мышечной системы

Основная функция мышц состоит в преобразовании хи-мической энергии в механическую работу или силу.

Мышца как физическое тело обладает рядом механиче-ских свойств (упругость, вязкость, ползучесть, релаксация), а как живой орган также и биологическими свойствами (возбу-димость, сократимость) , играющими важную роль при выпол-нении движений.

Упругость мышцы проявляется в напряжении, когда мышца растягивается под действием нагрузки.

По мере увеличения нагрузки мышца удлиняется и при этом растет ее напряжение. Отсюда следует:

1) нагрузка растягивает мышцу, удлиняя ее, т.е. для рас-тягивания мышцы необходимо приложить силу;

2) по мере удлинения мышцы ее напряжение увеличива-ется; следовательно, чтобы вызвать напряжение мышцы (без дополнительного возбуждения), необходимо ее растянуть;

3) приложенная нагрузка определяет величину напряже-ния мышцы, таким образом, чтобы получить большое напря-жение, надо приложить большую нагрузку (сопротивление тяге мышцы) - действие равно противодействию;

4) упругость мышцы нелинейна; следовательно, по мере значительного растягивания одинаковые приращения длины мышцы дают все большие приращения напряжения;

5) при отсутствии нагрузки длина мышцы является наи-меньшей ("свободная длина" мышцы) - нерастянутая мышца не напряжена;

6) в условиях организма длина мышцы больше "свобод-ной длины" и мышца несколько напряжена, т.е. всегда обла-дает "тонусом" покоя.

Таковы особенности упругих свойств невозбужденной мышцы.

Вязкость мышцы проявляется в запаздывании дефор-мации мышцы при изменении нагрузки.

При меньшей вязкости мышцы изменение ее длины от-стает от изменения напряжения как при растягивании мыш-цы, так и при ее сокращении. В этом случае мышца, хотя и не сразу, но все же возвращается к исходному состоянию. При большей вязкости замедление еще больше и мышца дольше не возвращается к прежнему состоянию - обнаруживается остаточная деформация. При этом неизбежна потеря энер-гии. Считают, что вязкость мышц увеличивается при быстрых движениях и при значительном возбуждении, т.е. как раз в условиях соревновательной борьбы спортсмена. Однако разогревание мышц при разминке снижает вязкость, умень-шает торможение при сокращении и растягивании мышц. Следовательно, на соревнованиях и тренировках важно для снижения вязкости сохранять в разогретых мышцах тепло.

Ползучесть мышцы проявляется в удлинении мышцы со временем, несмотря на то, что напряжение ее не изменяется.

Это свойство характеризует изменчивость соотношения "длина - напряжение" мышцы, не зависящую непосредствен-но от ее возбуждения, т.е. от управления мышцей как живым органом. Так, например, нагруженная (напряженная) мышца имея соответствующую длину; через некоторое время при тех же нагрузке и напряжении может начать увеличиваться. Ос-таточная деформация, упомянутая выше, тоже может быть рассмотрена как проявление ползучести.

Релаксация мышцы проявляется в уменьшении ее на-пряжения, несмотря на то, что длина ее не изменяется.

Релаксация заключается в том, что растянутая мышца, сохраняя длину, постепенно с течением времени уменьшает свое напряжение, расслабляется. Проявления ползучести и релаксации мышцы рассматриваются вне прямой зависимос-ти от ее возбуждения. Для живого организма такой подход чисто условен. Смысл его заключается в том, что даже с пози-ций механики не следует понимать связь напряжения и дли-ны мышцы как постоянные соотношения.

Совокупность механических свойств (упруговязких, пол-зучести и релаксации) во всевозможных сочетаниях в раз-личных условиях, в сущности, и есть то, что называется элас-тичностью мышцы.

Высокоэластичной мышце свойственны значительная растяжимость, большая жесткость при большом растягива-нии (нелинейная упругость) и малые потери энергии (неболь-шая вязкость) при деформациях. И хотя механизм, обеспечи-вающий названные свойства, еще не полностью объяснен, их проявления очень важно учитывать при изучении способов повышения эффективности действия мышц в движениях.

К биологическим свойствам мышц относят их возбуди-мость и сократимость.

Возбудимость мышцы - ее свойство переходить в со-стояние возбуждения, которое проявляется в изменении ее напряжения, упругости, вязкости и др.

Сократимость мышцы - ее свойство при возбуждении сокращаться, т. е. при той же нагрузке и напряжении изме-нять длину, укорачиваться.

При одном и том же напряжении мышцы и одинаковой нагрузке длина мышцы вследствие возбуждения становится мень-ше - мышца сокращается. Если уменьшить возбуждение или же увеличить нагрузку, мышца растягивается. Следовательно, изменения длины мышцы - ее сокращение и растягивание (уд-линение) - определяются степенью ее возбуждения и величиной нагрузки. Все это говорит о том, что проявление активности (режим работы) мышцы определяется изменением ее длины, либо ее напряжения, либо того и другого одновременно.

Различают следующие режимы работы мышцы:

Изотонический (напряжение одинаково - изменяется длина мышцы);

Изометрический (длина мышцы постоянна - напряже-ние меняется) ;

Ауксотонический (и длина и напряжение изменяется) .

В чистом виде в движениях человека изотонический ре-жим работы мышцы не наблюдается, так как всегда имеется сопротивление, изменяющее напряжение. Изометрический режим характерен не для движений, а для статических поло-жений. А в реальных движениях обычно наблюдается ауксо-тонический режим, когда сокращение и растяжение мышцы сочетаются с увеличением и уменьшением ее напряжения.

Механическое действие мышц проявляется как тяга, приложенная к месту их прикрепления. Величина силы тяги мышцы и ее проявление в движениях человека обусловлены рядом причин и зависят от совокупности механических, ана-томических и физиологических условий.

Основным механическим условием, определяющим тягу мышцы, служит нагрузка. Без нагрузки для мышцы не мо-жет быть ее напряжения, не может быть ее силы тяги. На-грузка может быть представлена весом отягощения, а также его силой инерции и другими силами.

Из анатомических условий проявления тяги мышцы надо назвать строение мышцы и ее расположение (в данный мо-мент движения) . Физиологический поперечник мышцы опре-деляет суммарную тягу всех волокон с учетом их взаимного расположения. От расположения волокон зависит и величи-

на их упругой деформации при растягивании всей мышцы, а значит, и величина возникающих упругих сил.

Расположение мышцы относительно оси сустава и звена в данный момент движения влияет, во-первых, на величину плеча силы, а стало быть, и величину момента силы тяги. При острых (менее 45°) и тупых (более 135°) углах вращающая тяга меньше укрепляющей. Во-вторых, расположение мыш-цы влияет на направление тяги мышцы.

Физиологические условия, определяющие величину тяги мышцы, в основном сводятся к условиям возбуждения мыш-цы и его изменения, в частности при утомлении. Как известно, от количества возбужденных мионов в основном зависит сила тяги мышцы. Максимальное возбуждение наибольшего коли-чества мионов обеспечивает наибольшую силу тяги мышцы. В связи с утомлением существенно изменяется работоспособ-ность мышцы. Это следует учитывать при биомеханическом исследовании спортивной техники.

Чтобы определить результат тяги мышцы, недостаточно установить величину и направление этой тяги. При различ-ных условиях закрепления звеньев одна и та же тяга приводит к неодинаковому результату - разным движениям звеньев в суставе. Поэтому следует помнить, что результат приложения тяги мышцы в кинематической цепи зависит от: а) закреп-ления звеньев; б) соотношения сил, вызывающих движение, и сил сопротивления, в) начальных условий вращения . При этом в каждом конкретном случае лишь совокупность всех факторов определяет результат работы мышц в целом.

Разновидности работы мышц определяются сочетани-ем изменений их силы тяги и длины. Общеизвестные виды работы мышц (преодолевающая, уступающая и удерживаю-щая) определяются только направлением изменения длины мышцы: укорочением, удлинением, сохранением длины. Для этих трех видов работы (первые два - динамическая, после-дний - статическая) существует возможность по меньшей мере трех вариантов изменения силы тяги мышц по сравнению с изометрическим: его нарастание, уменьшение, сохранение без изменений. Хотя работа мышц и проявляется только через их тягу, разновидности работы различны и результаты тяги в зависимости от конкретных условий очень разнообразны. В результате схематически можно выделить девять типичных разновидностей работы мышц В приведенной таблице названия разновидностей услов-ные, поскольку в практике не сложилось еще определенной терминологии. Кроме того, не все разновидности одинаково часто встречаются.

При сохранении положения тела чаще встречается по-стоянная фиксация (разновидность 5) . В движениях наиболее обычны разгон (3) и торможение (7) . В точных движениях характерно притормаживание (9) . Силовая работа выполня-ется с напряжениями в движениях "до отказа" (1) и усилени-ем фиксации (4) . При выполнении одного и того же действия могут иметь место смены (иногда неоднократные) разновид-ностей работы у одной и той же мышцы.

Мышцы, влияющие на движения биокинематических це-пей, как правило, функционируют не изолированно, а группа-ми. Взаимодействие осуществляется между мышцами внут-ри групп, а также между группами мышц. В результате рабо-чие тяги мьлпц (динамическая работа) обусловливают выполнение движений, а опорные тяги мышц (статическая работа) создают необходимые для этого условия.

Как известно, через каждый сустав проходит не одна мыш-ца, а несколько. Движение в суставе есть результат группово-го взаимодействия мышц, проходящих через него. Принято различать два вида взаимодействия мышц - синергизм и ан-тагонизм. Мышцы, которые выполняют общую работу, при-нимая участие в одном и том же движении, т.е. мышцы, рас-положенные по одну сторону данной оси сустава, называются синергистами. Мышцы, принимающие участие в различных движениях, противоположных одно другому, называются ан-тагонистами. Необходимо иметь в виду следующие два обстоя-тельства: во-первых, какого-либо истинного антагонизма в ра-боте мышц нет, так как не только мышцы содружественного (синергического), но и противоположного (антагонистического) действия работают согласованно, совместно обеспечивая выпол-нение данного движения. Особенно велика роль возбуждения антагонистов в регулировке движения. Посредством точной дозировки напряжения антагонистов регулируется скорость движения и развиваемая при этом результирующая сила, про-изводится торможение движения перед его окончанием, дости-гается плавный переход движения из одной фазы в другую. В основе точного регулирования противодействия антагонисти-ческих мышц лежит автоматически действующий врожден-ный рефлекс на растягивание: чем больше размах движения, тем больше растягиваются мышцы-антагонисты, тем сильнее раздражаются их проприорецепторы, тем больше возрастает в них рефлекторное напряжение. Этот спинальный рефлекс тон-ко регулируется высшими отделами центральной нервной сис-темы и дополняется специальными воздействиями центров на мышцы-антагонисты, в соответствии с характером двигатель-ного задания и условиями его выполнения.

Во-вторых, необходимо помнить, что синергетические и антагонистические отношения между мышцами не являются постоянными. Функциональная анатомия дает многочислен-ные примеры того, что многие мышцы изменяют свою функ-цию с изменением исходного положения и при движении по переходящим осям многоосных суставов. Мышцы, являю-щиеся для данного движения синергистами, для другого дви-жения могут становиться антагонистами. Изменение харак-тера взаимодействия между мышцами является важным фак-тором использования сустава со многими степенями свободы, как полносвязного механизма, работающего в направлении той или иной, но определенной степени свободы.

Перестройка использования мышц достигается благода-ря координирующей работе нервных центров. Распределение усилий в группе мышц данного сустава по ходу движения изменяется. Следует добавить, что практически невозможна совершенно точная дозировка величины тяги каждой мыш-цы, быстроты нарастания тяги, времени "включения" и "вык-лючения" мышцы. Поэтому всегда в той или иной степени возникают рассогласования тяг мышц, что является одной из главных внутренних помех в управлении движениями. На-учиться преодолевать рассогласования тяг мышц очень не-просто. Это одна из главных задач при овладении движения-ми, путь к наибольшей экономичности и точности движений.

Контрольные вопросы

1. Какова схема устройства двигательного аппарата че-ловека?

2. Что такое кинематическая пара и кинематическая цепь?

3. Каковы степени свободы в кинематических цепях тела человека?

4. Дайте понятие о звеньях тела как рычагах.

5. Как проявляется "золотое правило" механики в теле человека?

6. Каковы механические и биохимические свойства мышц?

7. Что влияет на силу мышц?

8. Какие существуют виды работ мышц?

9. Как проявляется групповое действие мышц?