Некоторые морфофункциональные особенности развития детей и подростков

Преддошкольный возраст (до 3 лет).Этот возрастной период характеризуется бурным ростом и развитием. Так, рост на первом году жизни увеличивается на 23—25 см. На втором-третьем ежегодное увеличение роста составляет 8—10 см. Масса тела на первом году возрастает на 6 кг, на втором-третьем — на 4—6 кг. Изменяются пропорции тела: относительное уменьшение размеров головы с ¹/₄ длины (у новорожденного) до ¹/₅ (у ребенка 2—3 лет).

В этом возрасте идет активный процесс перестройки костной ткани, изменяется структура костного вещества — грубоволокнистая уступает место пластинчатой. Происходит окостенение скелета: на первом году жизни появляются ядра окостенения в некоторых костях запястья, в 4—8 мес. окостенения головки бедра. На первом-втором году жизни возникают центры окостенения в эпифизах плечевой кости.

Окостенение позвоночника происходит постепенно: к моменту рождения точки окостенения имеются в телах позвонков и остистых отростках. Позвоночник новорожденного не имеет изгибов. В 6—7 недель ребенок начинает поднимать и держать голову, что приводит к возникновению шейного изгиба. К началу стояния и ходьбы образуется поясничный изгиб. К 3—4 годам позвоночник ребенка имеет выраженные изгибы, однако они еще не фиксированы.

Объем мозгового черепа увеличивается на первом году жизни в 2¹/₂ раза. В последующие годы интенсивность роста черепа снижается, однако к З годам объем его мозговой части составляет 80% объема мозгового черепа взрослого человека. Так как скелет туловища еще в этом возрастном периоде не сформирован, а по химическому составу костная ткань содержит больше органических веществ (оссеин) и меньше минеральных, то в связи с этим неблагоприятные условия (длительное неправильное положение в кроватке, ношение ребенка на одной и той же руке, вождение за одну и ту же руку) могут вызвать искривление позвоночника и деформацию грудной клетки.

Развитие мышечной ткани у детей раннего возраста происходит неравномерно. На первом году жизни ребенка развиваются мышцы туловища и нижних конечностей, выполняющие функции сидения, прямостояния и ходьбы. В дальнейшем происходит развитие мышц руки и др. К 3 годам отмечается заметное нарастание мышечной массы и развивается нервный аппарат мышечной ткани. Переход ребенка в вертикальное положение требует согласованной деятельности большого числа мышц, и координация их работы к 3 годам становится достаточно точной, и это позволяет ребенку свободно ходить и бегать. Однако следует отметить высокую возбудимость и лабильность нервно-мышечного аппарата, незначительную силу мышц, что нужно учитывать при организации физического воспитания детей преддошкольного возраста.

В этот период изменяются размеры и гистологическое строение сердца: быстрое увеличение объема сердца и медленная гистологическая дифференцировка его тканей. Артерии у детей относительно широкие, капилляры также имеют широкий просвет. Это в свою очередь облегчает работу сердца, обеспечивает усиленное поступление питательных веществ и кислорода к растущим тканям и органам.

Частота сердечных сокращений с возрастом уменьшается: в первые месяцы жизни она составляет 120—140 в минуту, к концу первого года — 110—120, к 3—4 годам — 100—110.

Дыхательная система в первые годы жизни ребенка также имеет особенности.

Верхние дыхательные пути (носовые ходы, гортань, трахея и бронхи) сравнительно узки. Грудная клетка в верхней части узка, ребра расположены почти под прямым углом к позвоночнику, купол диафрагмы находится высоко.

Поэтому дыхание у детей раннего возраста поверхностное. Необходимая легочная вентиляция обеспечивается за счет частоты дыхательных движений. Так, число дыхательных движений в минуту у новорожденного равно 40—60; у ребенка 1 года — 30—35,2; 3 лет — 25—30. В связи с этим относительный минутный объем дыхания (на 1 кг массы тела) у детей до 3 лет в 2 раза больше, чем у взрослых.

В первые годы жизни происходит интенсивное морфологическое и функциональное созревание органов пищеварения: емкость желудка к концу второго года увеличивается почти в 15 раз (с 50 до 740 мл). С 6 мес. начинается прорезывание молочных зубов, к году число их доходит до 8, а к 2—2¹/₂ годам прорезываются все 20 молочных зубов. В связи с переходом на смешанную пищу увеличивается толщина мышечного слоя желудка. Нарастает кислотность и ферментативная активность желудочного сока, происходит интенсивный рост кишечника.

Самым ранним условным рефлексом является рефлекс на положение для кормления: он формируется к концу 2-й недели. Образование условных рефлексов на зрительные и слуховые раздражители отмечено на 2—3-м месяце жизни.

Для правильного развития ребенка на первом году жизни необходимо соблюдать режим, чередование сна и бодрствования, кормления и прогулок. При этом происходит выработка стереотипа, что облегчает приспособление ребенка к окружающей среде. После года у ребенка вырабатываются условные рефлексы на речевые раздражители.

Становление и развитие речи происходит уже со 2-го месяца. Сначала ребенок издает звуки, визжит, позднее — гулит, затем к 5—6 мес. произносит слоги. К концу первого года ребенок произносит по 5—10 простых слов. На втором году происходит интенсивное развитие речи: появляются фразы, запас слов доходит до 500 и больше. К 3 годам запас слов увеличивается до 800—1000.

Развитию речи способствует произношение слов в сочетании с воздействием на двигательные, зрительные и слуховые анализаторы. Игровая деятельность, общение с другими детьми и родителями, чтение, демонстрация картинок и рисунков, четкая речь взрослых способствуют появлению новых слов, условных рефлексов на них.

Таким образом, в преддошкольном возрасте в организме детей происходят значительные изменения: отмечается усиленный рост органов и тканей, их дифференцировка. Морфологические изменения ведут к функциональному совершенствованию органов и систем. Ребенок овладевает свободным передвижением и речевой функцией.

Дошкольный возраст (3—7 лет).Отмечается относительно равномерное увеличение всех размеров тела у детей этого возрастного периода. Годичная прибавка роста составляет в среднем 5—8 см, массы тела — около 2 кг, окружности грудной клетки —1—2 см. Меняются пропорции тела: к 6—7 годам высота головы составляет лишь ¹/₆ тела.

Происходит дальнейшее окостенение хрящевой ткани — в эпифизах трубчатых костей, позвоночника. В возрасте 7 лет процессы окостенения в позвоночнике не завершены: верхние и нижние поверхности тел позвонков состоят из хрящевой ткани. Окружность грудной клетки с 3 до 7 лет увеличивается в среднем на 6—7 см. К 7 годам появляются ядра окостенения во всех костях запястья. Наиболее интенсивно развиваются мышцы, которые обеспечивают прямостояние и ходьбу, однако мышцы брюшного пресса еще развиты слабо. Поэтому дошкольнику трудно принять стойку смирно, а подъем тяжестей может вызвать расхождение мышц живота.

Формирование нервного аппарата мышц приводит к значительному развитию движений. В связи с этим дети в возрасте 7 лет способны выполнять разнообразные движения, требующие определенной координации. Они овладевают умением быстро бегать и прыгать, свободно ходить по ступеням. Им становятся доступны движения, необходимые при рисовании, лепке, плетении.

Развитие двигательных функций в дошкольном возрасте отражает дальнейшее становление межсистемных связей, центральных рефлекторных механизмов регуляции. Как считает И. А. Аршавский, особенности осуществления форм двигательной активности — объективный показатель возрастного развития организма.

Процессы роста и дифференцировки тканей сердца замедлены. Уменьшается число кровеносных сосудов, но их просвет становится шире, появляются крупные сосудистые ветви. Увеличивается толщина левого желудочка; заканчивается развитие нервного аппарата сердца. Но до 5—6 лет сердце ребенка характеризуется недостаточностью мышечной и соединительной ткани, обилием лимфатических и кровеносных сосудов. Это предрасполагает к развитию различных инфекций.

Рост сосудов продолжается, но несколько отстает от роста сердца. Относительное сужение просвета сосудов способствует повышению артериального давления с возрастом. Так, к 7 годам систолическое давление составляет около 100—110 мм рт. ст. Частота сердечных сокращений равна 85—90 уд/мин.

К 7 годам в основном заканчивается формирование легочной ткани, увеличивается количество эластических элементов. Возрастает глубина дыхания, снижается его частота, и к 6—7 годам она составляет 22—24 в минуту. Жизненная емкость с возрастом увеличивается, и в 4 года она равна примерно 1100 см³, к 7 годам достигает 300—1400 см³. В этом возрасте еще наблюдается высокая возбудимость дыхательного центра. Непродолжительные физические напряжения, эмоции приводят к нарушению ритма дыхательных движений, резкому увеличению их частоты.

К 7 годам секреторная и моторная функции желудочно-кишечного тракта приближаются к функции взрослых. В 5—6 лет начинается смена молочных зубов на постоянные.

В этом возрастном периоде продолжается совершенствование высшей нервной деятельности. Условные рефлексы образуются значительно быстрее, чем в раннем возрасте, но доминантные очаги, возникающие в коре больших полушарий, еще не стойки и при внешних воздействиях с возникновением ориентировочной реакции детей легко нарушаются. Исследования Д. А. Фарбер электрической активности мозга свидетельствуют о значительных сдвигах в созревании структур мозга и становлении функций восприятия и внимания между 4 и 6 годами.

В этот период большое значение в развитии детей имеют игры и речь. Коллективные игры со сложными сюжетами, осмысленными взаимоотношениями, активной деятельностью, четким выполнением заданий и распоряжений стимулируют общее развитие детей. К 5—6 годам ребенок правильно произносит звуки, речь становится более сложной с богатым запасом слов.

Отмечается дальнейшее совершенствование зрительных функций, однако в дошкольном возрасте сохраняется еще дальнозоркость. Нарастает острота слуха. Наблюдаются изменения в соотношении активности желез внутренней секреции: уменьшается активность зобной железы (тимуса) и коркового вещества надпочечников; в значительной степени нарастает функция щитовидной железы. Наблюдается усиление функции гипофиза (его передней доли), регулирующего вместе со щитовидной железой процессы роста и развития детского организма.

Таким образом, в дошкольном возрасте наблюдается развитие многих функций, и он является важным периодом в становлении произвольной двигательной функции, системного взаимодействия организма с внешней средой.

Изменения, происходящие со стороны высшей нервной деятельности ребенка дошкольного возраста, делают его способным к восприятию информации, необходимой для обучения в школе.

Младший школьный возраст (7—10 лет).Развитие детей в младшем школьном возрасте протекает интенсивно и относительно равномерно. Ежегодно у мальчиков и девочек длина тела увеличивается на 4—5 см, масса тела — на 2—3 кг и окружность грудной клетки — на 1,5—2 см.

Продолжается окостенение и рост скелета, позвоночник гибок и податлив, и поэтому неправильное положение тела детей во время занятий, ношение тяжестей в одной руке могут привести к искривлению позвоночника и деформации грудной клетки.

Усиленный рост ребер способствует увеличению поперечного диаметра грудной клетки по сравнению с переднезадним. Происходит интенсивное окостенение костей запястья.

В младшем школьном возрасте продолжается рост диаметра мышечного волокна скелетных мышц, увеличивается число миофибрилл. Увеличивается мышечная сила.

Как и в дошкольном возрасте, у младших школьников наиболее интенсивно развиваются крупные мышцы. Этим объясняется способность детей к движениям с большим размахом и затруднения при выполнении мелких точных движений. В 7 лет мелкие мышцы кисти еще недостаточно развиты. В сочетании с неполным окостенением костей запястья это создает трудности во время обучения детей письму. После 7 лет происходит быстрое развитие мелких мышц кисти, что позволяет детям выполнять тонкие движения и овладевать навыками быстрого письма. Значительно возрастает сила мышц нижних конечностей, однако глубокие мышцы спины в младшем школьном возрасте развиты еще слабо. Длительная статическая нагрузка, неправильная поза оказывают неблагоприятное влияние на развитие этих мышц. Слабость мышц является одним из факторов, способствующих развитию сколиоза.

В этом возрастном периоде отмечается незначительное увеличение массы сердца. Систолическое давление составляет 100—105 мм рт. ст., частота сердечных сокращений 80—85 ударов в минуту. С точки зрения морфологического и функционального состояния сердечно-сосудистой системы этот возрастной период является весьма благоприятным для выполнения физических нагрузок.

Продолжается дальнейший рост легочной ткани. Число дыханий сокращается с 20—22 в возрасте 7 лет до 18—20 в 10 лет. При этом увеличиваются их глубина и минутный объем дыхания. Значительно возрастает жизненная емкость легких: с 1300—1400 см³ в 7 лет до 1900—2000 см³ в 10 лет.

Происходит смена молочных зубов на постоянные. Именно в этом возрасте имеет место кариес зубов. Поэтому необходим тщательный уход за полостью рта и постоянная ее санация.

Продолжается функциональное развитие нервной системы. К 9—10 годам почти заканчивается увеличение массы мозга, достигающей в среднем 1300 г. Имеются особенности высшей нервной деятельности: быстрое наступление первой стадии утомления с последующим развитием запредельного торможения.

С 8—9 лет увеличивается скорость образования условных рефлексов; они становятся более прочными. Усиливается внутренние торможение, а также процессы отрицательной индукции, обеспечивающие более устойчивое внимание. Продолжается созревание коры и подкорковых структур мозга. Еще недостаточное, развита вторая сигнальная система, что обусловливает конкретность, образность мышления, трудность восприятия отвлеченных абстрактных понятий. В процессе обучения письму и чтению слово приобретает особое значение и становится предметом сознания.

К 7—10 годам рефракция глаза становится соразмерной, его функции совершенствуются. Слух также достигает значительной степени развития.

Доминирующими железами внутренней секреции в этом возрасте являются щитовидная и гипофиз. Тимус наивысшего развития достигает к 8—10 годам. Затем начинается ее инволюция и усиление деятельности половых желез. В этом возрасте повышается сопротивляемость организма вредным воздействиям внешней среды и отмечается снижение заболеваемости к концу младшего школьного возраста.

Средний школьный возраст (11—14 лет).Этот возрастной период в процессе созревания организма является переломным. Он характеризуется гормональными сдвигами, изменением функционального состояния органов и систем, связанным с половым созреванием. Происходит интенсивный рост и увеличение размеров тела, рост и дифференцировка органов и тканей. Прирост длины тела за год составляет 4—7,5 см, массы — 3—5 кг; размеры тела у девочек больше, чем у мальчиков. В связи с усиленным ростом верхних и нижних конечностей меняются пропорции тела. Значительно увеличиваются переднезадний и особенно поперечный размеры грудной клетки. Продолжается формирование позвоночника, наблюдается интенсивный рост всех его отделов, изгибы в основном сформировываются, однако есть опасность появления сколиозов и нарушений осанки и в этом возрасте. Окостенение костей запястья в основном заканчивается к 12—13 годам. С 12 лет наблюдается усиленный рост мышц в толщину, в связи с этим увеличивается общая масса мышц по отношению к массе тела. Завершается развитие нервного аппарата мышц, продолжает нарастать мышечная сила.

Отмечается функциональная неустойчивость нервной системы в период полового созревания, поэтому мышечная сила и выносливость не достигают совершенства, поэтому физическая нагрузка должна быть строго дозированной.

Значительные изменения происходят в сердечно-сосудистой системе: усиленный рост сердца, увеличение диаметра волока и ядра. Быстрое развитие сердца по сравнению с просветом сосудов обусловливает повышение систолического давления в среднем до 115—120 мм рт. ст., диастолического — до 75 мм рт. ст. В связи с повышением возбудимости сердечно-сосудистых нервных центров наблюдается нарушение ритма сердечной деятельности, головная боль.

Увеличивается жизненная емкость легких, причем больше у мальчиков. Так, к 14 годам у мальчиков она достигает 3 200 см^з, у девочек — 2 700 см³.

В этот возрастной период начинается усиленный рост половых желез и нарушаются соотношения в деятельности эндокринных желез. Усиливается активность щитовидной железы, надпочечников, задней доли гипофиза. Начинается развитие вторичных половых признаков.

Повышается возбудимость центральной нервной системы, ее подкорковых отделов, ослабевает роль коры больших полушарий и всех видов внутреннего торможения. У девочек это выражено в большей степени и может сопровождаться нарушением вегетативных функций (сердцебиение, сосудистые расстройства). Наблюдается повышенная утомляемость как при умственных, так и при физических нагрузках.

Старший школьный (подростковый) возраст.Происходит завершение полового созревания и сопровождается уменьшением прироста размеров тела. У девочек снижение прироста длины и массы тела происходит в 15—16 лет, у мальчиков — в 17—18 лет.

К 17—18 годам в основном завершаются рост и окостенение длинных трубчатых костей. В 15—16 лет начинаются окостенение верхних и нижних поверхностей тел позвонков, грудины и срастание ее с ребрами. К 17—18 годам заканчивается сращение тазовых костей, но полное их окостенение происходит к 20—25 годам. Завершается окостенение костей стопы и кисти. К 17—18 годам полностью формируется мышечное волокно с небольшим количеством узких вытянутых ядер. Происходит нарастание массы мышечной ткани; совершенствуется система энергообеспечения мышечной деятельности, увеличивается мышечная сила. Значительный прирост мышечной силы отмечается у мальчиков в 15—16 лет. С возрастом разница между мышечной силой мальчиков и девочек увеличивается. В 15 лет она составляет 8—10 кг, в 18 лет — 15—20 кг. Приобретается способность к выполнению длительной интенсивной нагрузки.

Продолжается интенсивный рост сердечной мышцы, увеличивается диаметр ее волокон, что приводит к утолщению миокарда и некоторой гипертрофии левого желудочка, характерной для юношеского сердца. Соотношение толщины стенки левого и правого желудочков равно 3 : 1, у взрослых 2,5 : 1. В этом возрасте наблюдаются функциональные расстройства сердечной деятельности, сопровождающиеся неорганическими шумами, повышением артериального давления, изменением ритма. Эти нарушения как правило носят временный характер, но они требуют рациональной организации режима труда и спорта. К 18 годам формирование сердечно-сосудистой системы в основном заканчивается.

К 15—16 годам значительно увеличивается жизненная емкость легких, особенно у мальчиков. Повышение легочной вентиляции при физической нагрузке происходит не только за счет учащения дыхания, но и за счет его углубления.

К 17—18 годам соотношение активности желез внутренней секреции становится таким, как у взрослого человека.

Со стороны высшей нервной деятельности сохраняется преобладание процессов возбуждения и ослабление всех видов внутреннего торможения. У некоторых подростков наблюдается психическая неуравновешенность, явления негативизма и аффективных состояний. Рациональный режим дня, занятия спортом, доброжелательные отношения со стороны взрослых создают условия, чтобы переходный период прошел без функциональных расстройств. К концу периода полового созревания устанавливаются сбалансированные отношения коры больших полушарий и подкорковых отделов, уравновешиваются процессы возбуждения и торможения.

Вопросы для самоконтроля

1. Понятие онтогенеза. Основные концепции онтогенетического развития.

2. Показатели физического, полового и умственного развития.

3. Сущность гетерохронного развития.

4. Роль наследственности и внешней среды в развитии организма. Значение социальной среды для развития человека.

5. Схемы возрастной периодизации. Критерии периодизации. Их краткая характеристика.

6. Понятие школьной зрелости. Способы ее оценки.

7. Понятие «акселерация» и «ретардация». Основные гипотезы, объясняющие причины акселерации.

8. Биологический возраст, критерии его определения у детей разного возраста.

9. Принципы биологической надежности. Изменение надежности в онтогенезе.

Список литературы

Анатомия, физиология, психология человека : иллюстрированный краткий словарь / под ред. А. С. Батуева. — СПб.: Лань, 1998. — 256 с.

Анатомия человека : в 2 т. / под ред. М. Р. Сапина. — 2-е изд., доп. и перераб. — М.: Медицина, 1993. — Т. 2. — 560 с.

Андронеску, А. Анатомия ребенка / А. Андронеску. — Бухарест : Меридиан, 1970. — 363 с.

Анохин, П. К. Системогенез как общая закономерность эволюционного процесса / П. К. Анохин // Бюл. эксперим. биол. и медицины. — 1984. — Т. 26. — №2. — С. 81.

Антропова, М. В. Морфо-функциональное созревание основных физиологических систем организма детей дошкольного возраста
/ М. В. Антропова, М. М. Кольцова. — М. : Педагогика, 1983. — 160 с.

Аршавский, И. А. Основы возрастной периодизации : руководство по физиологии. Возрастная физиология / И. А. Аршавский. — М. : Наука, 1975. — С. 5—67.

Аршавский, И. А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития (основы негентропийной теории онтогенеза) / И. А. Аршавский. — М. : Наука, 1982. — 270 с.

Безруких, М. М. Возрастная физиология (физиология развития ребенка) : учеб. пособие / М. М. Безруких. — М. : Академия, 2002. — 416 с.

Безруких, М. М. Хрестоматия по возрастной физиологии / М. М. Безруких, В. Д. Сонькин, Д. А. Фарбер. — М. : Академия, 2002. — 288 с.

Гигиена детей и подростков / под ред. В. Н. Кардашенко. — М. : Медицина, 1988. — 512 с.

Гигиена детей и подростков. Руководство для санитарных врачей / под ред. Г. Н. Сердюковской и А. Г. Сухаревой. — М.: Медицина, 1986. — 496 с.

Гребнева, Н. Н. Особенности формирования и функциональные резервы детского организма в условиях Западной Сибири: монография. — Тюмень, 2001. — 108 с.

Любимова, З. В. Возрастная физиология: учебник для студ. высш. учеб. заведений: в 2 ч. / З. В. Любимова, К. В. Маринова, А. А. Никитина. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2004. — Ч. 1. — 304 с.

Солодков, А. С. Физиология человека : общая, спортивная, возрастная / А. С. Солодков, Е. Б. Сологуб. — М., 2001. — 519 с.

Ткаченко, Б. И. Основы физиологии человека : учебник для вузов : в 2 т. / Б. И. Ткаченко. — СПб., 1994. — Т. 2. — 412 с.

Харрисон, Дж. Биология человека / Дж. Харрисон, Дж. Уайнер, Дж. Тэннер, Н. Барникот, В. Рейнолдс ; пер. с англ. ; под ред. В. В. Бунака. — М. : Мир, 1979. — С. 366 — 438.

Хрипкова, А. Г. Возрастная физиология : учеб. пособие для студентов небиол. спец. пед. ин-тов / А. Г. Хрипкова. — М. : Просвещение, 1978. — 287 с.

Хрипкова, А. Г. Возрастная физиология и школьная гигиена : учеб. пособие для студентов пед. ин-тов / А. Г. Хрипкова. — М. : Просвещение, 1990. — 319 с.