Нервная регуляция позы и движений

Нервная регуляция работы скелетных мышц осуществляется двигательными центрами ЦНС. Они должны гарантировать стро­го необходимую степень возбуждения и торможения иннервирую-щих эти мышцы мотонейронов, чтобы возникающие мышечные сокращения обеспечивали только нужное движение — не больше и не меньше. Однако точное выполнение движений возможно толь­ко в случае адекватного исходного положения туловища и ко­нечностей. Нервная регуляция соответствия позы и движения, их правильного сопряжения — одна из важнейших функций двига­тельных центров.

Запрограммированные (автоматические) движения. Орга­низация движений не всегда основана на рефлексах. Например, внешнее дыхание. Такая последовательность движений, поддер­живаемая ЦНС без внешней стимуляции, называется «запрограм­мированной», или автоматической.

После того, как была обнаружена способность ЦНС к такой дея­тельности, быстро получила признание гипотеза, согласно которой движения регулируются в основном программами, а не рефлек­сами, и представление о «программной организации» ЦНС стало общепринятым. Дыхание, ходьба, чесание — все это примеры врожденных программ, к которым в течение жизни индивида до­бавляется множество приобретенных. Среди последних есть спор­тивные или профессиональные навыки (гимнастические движения, печатание и т. п.), становящиеся в результате соответствующей практики почти автоматическими.

Целенаправленные функции и функции позы. Другой важный момент состоит в том, что значительная часть нашей мышечной

деятельности направлена не на осуществление движений во внеш­ней среде, а на принятие и поддержание позы, положения тела в пространстве. Без контроля позы со стороны двигательной сис­темы, человек беспомощно рухнет на землю, как боксер в нокауте.

Кроме того, двигательная система управляет всеми целенаправ­ленными движениями тела во внешнем мире. Они всегда сопро­вождаются работой и реакциями механизмов позы, идет ли речь о подготовке к движению или о коррекции позы во время или после него. Тесная взаимосвязь между функциями позы и целенаправ­ленными функциями — функциональное свойство двигательной системы.

Адаптация двигательной системы к выполнению все более слож­ных задач происходит постепенно. Филогенетическое развитие происходит путем не столько преобразования уже существующих, сколько формирования добавочных регулирующих механизмов для выполнения новых видов деятельности. Параллельно этому повы­шается и специализация отдельных двигательных центров. В ре­зультате центры регуляции двигательной активности не только составляют элементы иерархической системы, но одновременно действуют как партнеры. Рис. 2.22 схематически обобщает функ­ции ЦНС в ходе управления позой и движениями. Слева перечис­лены двигательные центры, справа указан их предполагаемый вклад в результирующий двигательный акт. Следует отметить важ­ную роль во всех этих фазах сенсорных входов.

В спинном мозге сенсорные аффрентные волокна образуют мно­жество связей с мотонейронами, главным образом — через интер­нейроны. От того, какие связи задействованы, зависит активация или торможение определенных движений.

Организм используют нужные программы, не привлекая выс­шие нервные центры к разработке деталей их выполнения.

Высшие двигательные системы включают все супраспинальные центры, участвующие в двигательной регуляции. Функции позы и их координация с целенаправленными движениями контролиру­ются главным образом структурами ствола мозга, а сами целена­правленные движения требуют участия центров еще более высо­ких уровней. Как показывает рис. 2.22, побуждение к действию и стратегия движения формируются в подкорковых мотивационных областях и ассоциативной коре, затем преобразуются в програм­мы движения, те передаются в спинной мозг, а оттуда к скелетным мышцам для реализации.

Как следует из рисунков (2.22 и 2.23), сенсорная информация и двигательная активность тесно взаимосвязаны. Для правильно­го выполнения движений необходимо, чтобы ко всем отвечающим за это структурам в каждый момент времени поступала с перифе­рии информация о положении тела и о ходе реализации состав­ленной программы.

Основные характеристики локомоции, т. е. перемещения чело­века в окружающей среде при помощи координированных движе­ний конечностей, запрограммированы на уровне спинного мозга (R.M. Herman et al. 1976; M.L. Shik, G.N. Orlovsky, 1976).

Функциональныйанализ положения человека в позе стоя

Опорная роль нижних конечностей наиболее велика при раз­личных формах позы стоя. Различают позу стоя (стойку) симмет­ричную, при которой тяжесть тела распределяется равномерно на обе нижние конечности (рис. 2.24), и асимметричную, когда тя­жесть тела передается преимущественно или целиком на одну из конечностей. При всех видах — как симметричной, так и асиммет­ричной позы стоя удержание тела в состоянии равновесия возмож­но только в том случае, когда вертикальная линия, проведенная из центра тяжести тела, проходит в пределах площади опоры.

Симметричная поза стоя в зависимости от положения тела имеет три основных вида: стойка нормальная, стойка военная и стойка неряшливая. Нормальная стойка обычно принимается за исходное положение (и. п.) при атропометрических измерениях тела. Это такой вид стойки, при котором общий центр тяжести тела и поперечная ось тазобедренного сустава лежат в одной плоскости, туловище и голова умеренно выпрямлены, угол наклона таза 50—65°, пятки вместе, носки разведены под углом 65—70°, перпендикуляр,

опущенный из общего центра тяжести, пересекает линию, соеди­няющую вершины внутренних сводов стоп.

При нормальной стойке для уравновешивания тела необходимо небольшое балансирующее напряжение всех мышц, окружающих тазобедренный сустав. Удержание колена в среднем положении определяется некоторым напряжением его связок и тонусом мыш­цы, натягивающей широкую фасцию (отчасти также сгибатели ко­лена). В голеностопных суставах тяжесть тела уравновешивается главным образом напряжением камбаловидных мышц. Устойчи­вость равновесия тела при этой стойке может быть увеличена, если расставить ноги во фронтальной плоскости.

Стойка военная (положение «смирно») характеризуется тем, что перпендикуляр, опущенный из общего центра тяжести тела, проходит спереди поперечных осей главнейших суставов (тазобед­ренный, сустав колена, голеностопный) нижних конечностей. При этом виде стойки туловище и голова выпрямлены, поясничный лордоз, а вместе с ним и наклон таза увеличен до 80—90°, живот подтянут, грудная клетка расширена. Положение «вольно» такое же, как и при нормальной стойке. В данном случае для удержания тела в состоянии равновесия, в частности, для предотвращения его падения вперед, необходимо сильное напряжение мышц зад­ней поверхности тела и особенно нижних конечностей, причем наи­большую нагрузку несут ягодичные мышцы. Отмеченная стойка отличается большой неустойчивостью, но более выгодна для не­посредственного перехода к движению.

При стойке неряшливой («удобное положение») туловище как бы откинуто назад, а нижние конечности в коленных суставах в большей или меньшей степени переразогнуты, в результате чего перпендикуляр, опущенный из ОЦТ, сдвинут назад. При этом все тело в известной мере расслаблено, грудной кифоз увеличен, а по­ясничный лордоз, наоборот, уменьшен, таз расположен более го­ризонтально (наклон около 40°), ребра опущены.

Отмеченный вид стойки отличается наибольшим участием в функции удержания тела в равновесии пассивных соединитель­нотканных элементов. Особенно важна роль при этом подвздош-но-бедренных связок, натяжение которых препятствует падению туловища назад. Сустав колена удерживается в разогнутом состоя­нии главным образом при помощи связок. В голеностопных суста­вах сохраняется равновесие за счет незначительного сокращения камбаловидных мышц.

Неряшливая стойка обеспечивает наиболее устойчивое рав­новесие, которое может быть увеличенным, если расставить ноги на ширину плеч. К неблагоприятному влиянию этого вида стойки следует отнести уменьшенную глубину вдоха и давление органов малого таза на мышцы тазового дна.

От различных видов положения стоя следует отличать осанку тела, под которой понимается не вынужденное или сознательное взаиморасположение звеньев, а привычное держание тела, обу­словленное индивидуальными особенностями человека (рис. 2.25).

Осанка зависит от формы позвоночника, равномерности раз­вития и тонуса мускулатуры торса, вида деятельности, возраста и других факторов.

Напряжение (тонус) мышц в спокойном состоянии невелико. Момент силы тяжести головы способствует ее наклону вперед, этому противодействует напряжение мышц, вызывающих наклон головы назад и разгибание шеи. Противодействие силе тяжести, стремящейся произвести сгибание позвоночного столба, оказы­вают мышцы, разгибающие его (рис. 2.26). Наклон таза назад препятствует натяжению подвздошно-бедренных и лобково-бед-ренных связок.

Кроме пассивных сил в обеспечении равновесия тела принима­ют участие также мышцы нижних конечностей: сгибатели бедра, разгибатели голени и сгибатели стопы.

При функциональном нарушении осанки и сколиозе выявляется мышечный дисбаланс.

Глава 3

КИНЕМАТИКА

Раздел механики, в котором изучается механическое движение, но не рассматриваются причины этого движения, называется кине­матикой (гр. kinema — движение). Описание движения как тела человека (его частей) в различных видах спорта, так и всевозмож­ных спортивных снарядов является неотъемлемой частью спортив­ной биомеханики.