Модуль 1. «Биомеханические основы двигательного аппарата и двигательных действий» (стр. 9 )

Движения человека выполняются в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: сагиттальной, фронтальной и горизонтальной. Сагиттальная плоскость делит тело на правую и левую части, фронтальная плоскость - на переднюю и заднюю части, горизонтальная плоскость - на верхнюю и нижнюю части. В соответствии с этим различают и три взаимно перпендикулярные оси: сагиттальную ось (переднезаднюю), фронтальную (поперечную) и вертикальную.

Продольная, поперечная и переднезадняя оси могут относиться и к каждой конечности. В анатомии для описания движений в суставах использую три типа основных движений вокруг этих осей, которые обозначаются так:

сгибание и разгибание – движения вокруг поперечной оси тела или сустава. При сгибании концевые части конечностей приближаются друг к другу или к туловищу, при разгибании – удаляются. Приближение одной из частей к другой (например, предплечья к плечу) именуется сгибанием, или флексией. Движение противоположного характера – разгибанием, или экстензией.

отведение и приведение – движения вокруг переднезадней (сагиттальной) оси во фронтальной плоскости, причем движение в сторону от сагиттальной оси называется отведением, а противоположное – приведением. Например, наклон туловища в сторону есть отведение, возвращение в исходное положение – приведение.

повороты или вращения – движения, совершаемые вокруг продольной оси тела или конечности. При обозначении вращения суставах конечностей эти движения принято называть супинацией (вращение наружу) и пронацией (вращение внутрь).

Фазные движения могут быть различной сложности и характера.

Движения классифицируют также по функциональному признаку. Различают движения ориентировочные, позоустановочные, пищедобывательные, оборонительные и др.

У человека движения контролируются центральной нервной системой (ЦНС), которая регулирует деятельность органов движения, реализуемой в последовательных мышечных сокращениях. Эту форму двигательной активности называют произвольными движениями или сознательными движениями, а согласованную деятельность мышечных групп при выполнении двигательного акта – координацией движений.

В формировании, регуляции и исполнении произвольной двигательной реакции, сложном многоступенчатом процессе участвуют все уровни нервной системы – спинной мозг, различные отделы образований головного мозга, периферические нервы, а также опорно-двигательный аппарат.

Наиболее точные знания по биомеханике движений и механизмам рефлекторной регуляции движений были получены в результате применения фотографической техники, кино - и видео съемок и хронофотоциклографии, а также при регистрации биоэлектрических процессов в мышцах с помощью специальной электронной аппаратуры

При биомеханическом описании движений в суставах в трехмерном пространстве обычно используют углы Эйлера, допуская при этом, что:

1)  звенья модели тела человека абсолютно твердые и его моделируют системой из двух или трех звеньев;

2)  звенья модели соединены в идеальные кинематические пары 3-го

класса, т. е. представляют собой шаровые шарниры;

3)  геометрические параметры звеньев модели совпадают с соответствующими параметрами звеньев тела человека.

Однако в биомеханических экспериментах определение действительных значений углов Эйлера представляется затруднительным, т. к. регистрация оптическими методами трех опорных точек на всех сегментах тела при движениях, особенно вращательных, является очень сложной задачей.

Для биомеханической характеристики движения необходимы данные о строении суставов и степенях свободы в кинематических цепях, образуемых костно-суставным аппаратом, о траектории движения, скоростях и ускорениях элементов кинематических цепей (кинематический анализ) и взаимодействии внутренних и внешних сил (динамический анализ).

При этом к внутренним силам относятся силы мышечного сокращения, а к внешним – сила тяжести, внешнее сопротивление, сопротивление при физическом труде и сила инерции. Изучение взаимодействий внутренних и внешних сил при биомеханическом анализе движений способствует разработке научно обоснованных методов рационализации трудовых операций, правильной организации тренировки спортсменов и физического воспитания детей, а также лечения двигательных нарушений.

Движения человека, как положения, в которых он может находиться, очень разнообразны. Они классифицируются по различным признакам и, по участию в движении звеньев тела различают простые и сложные движения. Сложные движения – это движения целостных кинематических цепей, происходящие одновременно в нескольких суставах, вокруг нескольких осей вращения, или движения всего тела.

По нагрузке на правую и левую половины тела различают симметричные и асимметричные движения. Симметричные движения – это движения, при которых правая и левая половины тела выполняют одновременно или разновременно одни и те же действия (ходьба, прыжок). Ассиметричные движения - это такие движения, когда обе половины тела выполняют разные действия (метание, толкание снарядов).

По чередованию фаз движения (по структуре) выделяют циклические и ациклические движения. Циклические движения состоят из периодически повторяющихся друг за другом движений в одной и той же последовательности (ходьба, бег). Ациклические движения представляют собой один законченный сложный двигательный акт, в котором нет периодически повторяющихся циклов движений.

Характер движений человека формируется постепенно на протяжении всей его жизни. Особенно это касается профессиональных двигательных навыков. Основные, естественные локомоции (ходьба, бег) являются врожденными и окончательно заканчивают свое формирование в разные периоды жизни ребенка. Ходьба и бег занимают особое место в массовой физической культуре и, спорте и способствует развитию всего двигательного аппарата.

Все формы движений осуществляются рефлекторным путем, По механизмам проявления различают безусловные и условные движения. К первым относятся врожденные движения, возникающие при раздражении соответствующих рецепторных полей, ко вторым – приобретенные, вырабатываемые в процессе индивидуальной жизни человека. В свете современных данных о механизмах координации движений, мышцы это не только моторный, исполнительный аппарат, но и своеобразный орган чувств. Рецепторный аппарат мышц, представленный мышечными веретенами и сухожильными рецепторами, посылает афферентные импульсы к нервным клеткам различных уровней ЦНС. В результате между мозгом и мышцами создается замкнутый цикл, в котором импульсы, идущие по моторным нервам, вызывают сокращение мышц, а нервные импульсы, распространяющиеся по афферентным нервам опорно-двигательного аппарата, информируют ЦНС о каждом элементе и моменте движения. Циклическая система связей обеспечивает точное управление движениями и их координацией. Нервные образования заднего и среднего мозга участвуют в обеспечении поз и установок тела, на фоне которых осуществляются разнообразные движения. Например, для осуществления ходьбы человеку необходимо придать телу вертикальное положение; для совершения любого рабочего движения также необходимо принять определенную позу. Эти установочные реакции осуществляются рефлекторным механизмом, заложенным в стволовой части мозга.

Координация условно рефлекторных движений также осуществляется на основе циклических связей между мозгом и управляемым аппаратом. Весь этот сенсорный аппарат, играющий существенную роль в движениях, назвал двигательным анализатором. Подчеркивая главную роль двигательного анализатора в механизмах движения, следует вместе с тем отметить, что произвольные движения есть результат комплексной деятельности многих анализаторов.

Для установления состава системы движения биомеханические характеристики дают возможность различать разные движения (системный анализ)

Для системного синтеза (определение структуры движений) биомеханические характеристики позволяют установить изменения одних движений под воздействием других.

Исследуя движения человека, регистрируют биомеханические характеристики тела (размеры, пропорции, распределение масс, подвижность в суставах и т. д.) и движений всего тела и его частей (звеньев). Детальное описание движения человека связано с использованием таких понятий, как положение, скорость, ускорение. При этом описывается лишь внешняя картина движений, без выяснения причин, вызывающих движение. Такой способ изучения движения называется кинематическим

Биомеханическая характеристика – это меры механического состояния биосистемы и его изменения (поведения). Биомеханические характеристики движений человека, это те их особенности, по которым они отличаются друг от друга. Эти показатели используются для количественного описания и анализа двигательной деятельности человека. Качественные характеристики описываются обычно без точной меры, количественные характеристики – имеют точную меру измерений. Все биомеханические характеристики делятся на кинематические, динамические и энергетические характеристики. С помощью биомеханических характеристик описывают поступательные и вращательные движения. Поступательным называется такое движение, при котором все точки тела перемещаются по одинаковым траекториям. При вращательном движении движущиеся точки тела перемещаются по круговым траекториям, центры которых лежат на оси вращения.

Вопросы контроля знаний.

1. В каком случае мышечные усилия можно рассматривать как усилия, приложенные к точке, а в каком случае оно представлено в виде нескольких линий действий?

2. Какие силы являются внутренними силами, какие – внешними силами для тела человека?

3.Что характерно для сложных движений? По какому типу классифицируют движения?

4. По какому признаку выделяют циклические и ациклические движения?

5. Что собой представляет рецепторный аппарат мышц

6.Что обеспечивает циклическая система связи между ЦНС и рецепторным аппаратом мышц?

7.Какие функции выполняют сухожилия и связки в организме человека?

8.В чем состоит главное различие сухожилий и связок?

9.Что определяют при изучении механических свойств сухожилий и связок?

10.В связи, с чем возникла необходимость изучения механических свойств сухожилий и связок?