Физиология опорно-двигательного аппарата. Регуляция его деятельности

Статокинетические рефлексы компенсируют отклонения тела при ускорении или замедлении прямолинейного движения, а также при вращениях. Например, при быстром подъеме усиливается тонус сгибателей, и человек приседает, а при быстром спуске усиливается тонус разгибателей, и человек выпрямляется -- это так называемый лифтный рефлекс. При вращении тела реакции противовращения проявляются в отклонении головы, тела и глаз в сторону, противоположную движению. Движение глаз со скоростью вращения тела, но в противоположную сторону и быстрое возвращение в исходное положение -- нистагм глаз -- обеспечивают сохранение изображения внешнего мира на сетчатке глаз и тем самым зрительную ориентацию.

В двигательной деятельности человека часто возникают ситуации, когда требуется подавить эти установочные рефлексы. Произвольное подавление врожденных установочных рефлексов продолговатого и среднего мозга обеспечивается тормозящими влияниями из коры полушарий. Например, для спринтера невыгодно раннее выпрямление туловища при стартовом разбеге, поэтому корой больших полушарий тормозится выпрямительный рефлекс.

2.2 Регуляция деятельности опорно-двигательного аппарата

Теория функциональной системы. Современные представления об организации целостных актов поведения живых организмов отражены в теории функциональной системы (П. К. Анохин). Для удовлетворения своих потребностей в условиях постоянного изменения внешней среды организму необходимо ставить перед собой определенные задачи и в своей поведенческой деятельности добиваться достижения намеченного результата.

Согласно теории П. К. Анохина, именно полезный результат является решающим фактором поведения и для его достижения в нервной системе формируется группа взаимосвязанных нейронов -- так называемая функциональная система. Сколько нервных клеток из огромного их числа будет включено в эту систему, какой уровень активности этих клеток необходим в данный момент, какие взаимосвязи должны возникнуть между ними и какие возможные взаимосвязи должны быть исключены -- все это определяется намечаемым результатом. Следовательно, важная задача деятельности системы -- выявление и оценка результата действия.

Организм в своем поведении использует далеко не все структурные и функциональные свои возможности (степени свободы), а оставляет лишь необходимые. Без этого деятельность его была бы хаотичной, нецелесообразной. Создание функциональной системы необходимо для того, чтобы отдельные ее элементы действовали не самостоятельно и независимо друг от друга, а подчинялись общей задаче -- получить искомый результат.

Деятельность функциональной системы можно разбить на отдельные последовательные этапы: 1) обработка всех сигналов поступающих из внешней и внутренней среды организма -- так называемый афферентный синтез; 2) принятие решения; 3) создание (на основе принятого решения) представления об ожидаемом результате действия и формирование конкретной программы действий для достижения этого результата; 4) анализ полученного результата и уточнение программы действий.

На первом этапе (афферентный синтез) в нервных центрах одновременно взаимодействуют 4 типа поступающих к ним раздражении:

1) пусковая афферентация--сигналы, вызывающие действие; 2) обстановочная афферентация -- все остальные внешние раздражения, создающие афферентный фон; 3) мотивация -- собственные потребности организма, доминирующие в данный момент: биологические мотивации -- жажда, голод, страх и другие, а также высшие мотивации, формирующиеся у человека под влиянием социальных факторов (желание добиться какой-либо цели в жизни, достичь определенного результата в спорте и др.); 4) память--имеющиеся в нервной системе следы прежних раздражении, накопленный опыт.

Все эти виды сигналов должны одновременно обрабатываться в нервных клетках и сопоставляться друг с другом. При оценке текущих афферентных раздражении производится их сопоставление со следами прежних раздражении, хранящихся в памяти. Большую роль в отборе сигналов играют доминирующие мотивации, так как они повышают восприимчивость организма к наиболее важным в данный момент сигналам.

На основании афферентного синтеза принимается решение («что надо делать») и вырабатывается программа действий («как надо делать»). При этом производится оценка всех возможных путей решения возникших перед организмом задач и ответных реакций организма и выбирается лишь одно необходимое решение. Одновременно в мозгу создается представление о том, какой результат должен быть получен.

Динамическая функциональная система -- это организованная система, результат действия которой сообщается в центральную нервную систему.

Без постоянной оценки результата действия невозможно выполнить задуманную программу, вносить в нее поправки для улучшения результата. Например, совершенствование техники выполнения упражнения невозможно без постоянной информации о его результатах.

Представление о функциональной системе П. К. Анохина имеет универсальное значение, так как помогает понять различные стороны деятельности организма (механизмы его поведения, закономерности формирования различных функций в процессе индивидуального развития, особенности их нарушения при патологии и возможные пути восстановления).

Циклическая многоуровневая система регуляции движений. Выполнение двигательных актов осуществляется обширным комплексом нейронов, расположенных в различных отделах центральной нервной системы. Каждый из нервных центров, входящих в данный комплекс, может воздействовать как на нижележащие, так и на вышележащие центры. При этом между ними могут возникать циклы взаимных влияний от высших центров к низшим и обратно. Например, очень часто наблюдается циркуляция импульсов между корой и промежуточным мозгом: импульсы из коры больших полушарий могут влиять на активность нейронов промежуточного мозга, а те, в свою очередь, могут воздействовать на корковые нейроны. В каждом подобном цикле роль задающих звеньев принадлежит преимущественно вышележащим центрам, а активность нижележащих центров является регулируемым звеном. Эта активность поддерживается на заданном уровне в зависимости от потребностей организма.

Наличие циклических взаимосвязей между различными отделами нервной системы позволяет говорить о замкнутой системе регулирования, или замкнутом цикле регулирования.

В процессе двигательной деятельности одновременно возникает множество замкнутых циклов регулирования (например, между корой и ретикулярной формацией, между корой и мозжечком, между мотонейронами спинного мозга и мышцей и др.).

Таким образом, система регуляции движения является многоэтажной (многоуровневой) системой. Важную роль в этой сложной функциональной системе играет кора больших полушарий, которая управляет процессами, протекающими в этих циклах регулирования, и направляет их на решение общей задачи--достижение рабочего эффекта, или цели движения.

Программирование. Для решения поставленных задач в центральной нервной системе вырабатываются программы двигательных действий. Они определяют набор и последовательность включения двигательных актов. В соответствии с этой программой включаются команды к эфферентным нейронам и далее--команды к мышцам.

Программы двигательных действий у человека разнообразны. Они обеспечивают бытовую, производственную и спортивную его деятельность. При этом команды к действию (например, выстрел стартового пистолета, команда «марш!») являются лишь сигналами о начале работы, сама же мышечная работа развертывается по имеющейся программе. В ряде случаев программирование протекает в условиях крайнего дефицита времени, (например при спортивных играх, фехтовании, борьбе и др.). В этих случаях требуется высокая скорость переработки поступающей информации и выполнения ответных действий.

Программы двигательных действий могут быть очень сложными, особенно при нестандартной работе, так как для достижения одного и того же результата в изменяющихся условиях (например, для успешного выполнения броска в баскетбольную корзину при разных игровых ситуациях) могут потребоваться включение различных мышечных групп, различная тактика поведения.

Обратные связи. Для функциональной системы регуляции движений недостаточно лишь наличия программирующих и управляющих нервных центров. Характерной особенностью подобных систем регуляции является наличие обратной афферентации, или так называемой обратной связи, от рабочего органа к регулирующим нервным центрам. Осведомление центральной нервной системы о деятельности, вызванной на периферии ее управляющими импульсами, происходит при помощи афферентных сигналов, отправляемых органами зрения проприорецепторами мышечной суставного аппарата и другими рецепторами.

Таким образом, с помощью обратных связей производится оценка выполненных движений, определяется их эффективность.

Аппараты сравнения. Эти нервные аппараты, получая обратную сигнализацию, сличают заданную программу с реальными результатами ее выполнения (П. К. Анохин, Н. А. Бернштейн и др.). Имеются данные, что такие аппараты находятся в лобных долях, подкорковых ядрах (хвостатые тела) и других образованиях.

Если есть расхождения фактического и требуемого действия, то в аппаратах сравнения возникают сигналы об ошибках--так называемые импульсы рассогласования. Соответственно этим импульсам в систему, управляющую движением, вносятся необходимые поправки -- коррекции. В результате этого в процессе выполнения движения можно сохранить его основные черты, целесообразность, несмотря на изменение условий его осуществления. Так, сохраняется, например, индивидуальный характер походки человека при различиях в обуви, грунте, скорости движения, положении центра тяжести и т. д.

В большинстве движений участвует множество мышц, причем сокращение и расслабление различных групп мышц происходит в определенном порядке и с определенной силой. Такая согласованность движений называется координацией движений. Она осуществляется нервной системой. Скелетные мышцы иннервируются соматическим отделом нервной системы. К каждой мышце подходит один или несколько нервов, проникающих в ее толщу и разветвляющихся на множество мелких отростков, которые достигают мышечных волокон. Посредством нервов осуществляется связь мышц с ЦНС, которая регулирует любые двигательные акты (ходьба, бег, пищевые движения и т. д.) и длительное напряжение мышц -- тонус, поддерживающий определенное положение тела в пространстве. Деятельность мышц носит рефлекторный характер. Мышечный рефлекс может запускаться с раздражения рецепторов, находящихся в самой мышце или в сухожилиях, либо с раздражения зрительных, слуховых, обонятельных, осязательных рецепторов.

В регуляции безусловно-рефлекторных движений принимает участие мозжечок. Он осуществляет координацию движения, регуляцию мышечного тонуса, способствует поддержанию равновесия и позы тела. При поражении мозжечка его регуляторные двигательные функции нарушаются.

Сокращаясь, мышца действует на кость как на рычаг и производит механическую работу. На осуществление работы мышцы затрачивается энергия, которая образуется в результате распада и окисления органических веществ, поступивших в мышечную клетку. Основным источником энергии является АТФ. Кровь доставляет мышцам питательные вещества и кислород и уносит образующиеся продукты диссимиляции (углекислый газ и др.). При длительной работе наступает утомление и снижение работоспособности мышцы, возникающее из-за несоответствия между ее кровоснабжением и возросшими потребностями в питательных веществах и кислороде. Систематическая мышечная работа усиливает кровоснабжение мыши и костей, к которым они прикрепляются. Это приводит к увеличению мышечной массы и усиленному росту костей. Сильные мышцы легко справляются с поддержанием туловища в нужном положении, противостоят развитию сутулости, искривлению позвоночника.

3. Методы исследования

3.1 Физические методы исследования

Исследование опорно-двигательного аппарата начинается с осмотра, который должен проводиться при хорошем освещении и включать обследование больного в положении стоя, лежа, сидя и во время ходьбы. При этом важно оценить осанку, характер походки, скорость ходьбы, наличие деформаций суставов, контрактур; это дает общее представление о наличии патологии опорно-двигательного аппарата и его функциональных возможностях. При резкой боли пациент стремится принять вынужденную позу, уменьшающую боль, выражение лица у такого больного настороженное из-за боязни возобновления болей.

При осмотре пациента следует обращать внимание на избыток массы тела (при повышенном питании чаще наблюдается подагра и остеоартроз). Напротив, при дефиците массы тела у больных чаще встречается синдром гипермобильности суставов. Дефицит массы тела может свидетельствовать также о далеко зашедшей стадии заболевания с выраженной амиотрофией и потерей подкожно-жирового слоя.

Пальпация суставов позволяет выявить:

· гипертермию;

· болезненность (чувствительность);

· припухлость;

· скопление жидкости;

· наличие уплотнений, узелков в мягких тканях и увеличенных бурс;

· болезненность по ходу сухожилий и в местах их прикрепления к костям.

Пальпация суставов проводится в состоянии покоя и во время активных и пассивных движений. Пальпируют сначала здоровый, затем пораженный сустав.

3.2 Инструментальные методы исследования

Рентгенологическое исследование. Этот метод основан на применении рентгеновского излучения и применяется при подозрении на патологию костной системы: переломы, а также группу дегенеративно-дистрофических заболеваний (в первую очередь дорсопатии, которые раньше назывались остеохондрозом). Непосредственное рентгенологическое исследование суставов показано главным образом при затяжном течении артрита, подозрении на деформирующий остеоартроз. Данный метод широко распространен, но зачастую недостаточно информативен: он может применяться как первичный метод для того, чтобы сузить круг предполагаемых заболеваний.

МРТ. Метод основан на применении магнитного излучения, которое безвредно для организма человека. Данное исследование является высокоинформативным и позволяет визуализировать кости, суставы, позвонки, межпозвонковые диски и их связочный аппарат. Этот метод применяется для диагностики дегенеративно-дистрофических заболеваний, а также для выбора способа лечения. Например, МРТ поясничного отдела позвоночника позволяет визуализировать степень дистрофических изменений межпозвонковых дисков - размеры представляются с точностью до 1 мм, и наметить тактику лечения - медикаментозного или хирургического. МРТ грудного отдела позвоночника позволяет верифицировать диагноз: при жалобах больного на боли в этом отделе, которые возникли впервые (особенно в молодом возрасте), всегда необходимо подозревать онкологические заболевания (первичное объемное образование или метастаз) и вести диагностический поиск в этом направлении.

РКТ. Рентгеновская компьютерная томография - это метод, который основан на применении рентгеновского излучения с формированием послойного изображения. Информативность этого метода особенно высока при исследовании костных образований. При исследовании связок, структур позвоночника и суставов более информативной является МРТ.

Сцинтиграфия. Этот метод имеет приоритетное значение при подозрении на онкологические заболевания костей или метастазов в них. Исследование основано на введении радиоактивного изотопа в организм, после чего фиксируется его излучение из различных участков организма.

Артроскопия. Этот инвазивный метод является не только диагностическим: под контролем эндоскопии осуществляют операции на крупных суставах.

Электромиография проводится для дифференциальной диагностики поражений нервных корешков (при межпозвоночных грыжах) от периферической невропатии. Позволяет определить стадию заболевания и степень поражений. Кроме этого, электромиографию проводят для оценки эффективности лечения.

Ультразвуковое сканирование (сонография) относится к методам инструментальной диагностики. В ортопедии с помощью сонографии исследуют поясничный и шейный отделы позвоночника, (для выявления протрузий диска или межпозвонковых грыж), состояние сухожилий, мышц, суставов, связок.

Выводы

Опорно-двигательный аппарат обеспечивает передвижение и сохранение положения тела животного в пространстве, образует внешнюю форму тела и участвует в обменных процессах. На его долю приходится около 60% от массы тела взрослого животного.

Условно опорно-двигательный аппарат разделяют на пассивную и активную части. К пассивной части относят кости и их соединения, от которых зависит характер подвижности костных рычагов и звеньев тела животного (15%). Активную часть составляют скелетные мышцы и их вспомогательные приспособления, благодаря сокращениям которых, приводятся в движение кости скелета (45%). Как активная, так и пассивная части имеют общее происхождение (мезодерма) и находятся в тесной взаимосвязи..

Скелет выполняет две основные функции: механическую и биологическую.

Механическая функция включает в себя:

--опорную функцию -- кости вместе с их соединениями составляют опору тела, к которой прикрепляются мягкие ткани и органы;

--функцию передвижения (хотя и косвенно, так как скелет служит для прикрепления скелетных мышц);

--рессорную функцию -- за счет суставных хрящей и других конструкций скелета (свод стопы, изгибы позвоночника), смягчающих толчки и сотрясения;

--защитную функцию -- формирование костных образований для защиты важных органов: головного и спинного мозга; сердца, легких. В полости таза располагаются половые органы. В самих костях находится красный костный мозг.

Под биологической функцией понимают:

--кроветворную функцию -- красный костный мозг, находящийся в костях, является источником клеток крови;

--запасающую функцию -- кости служат депо для многих неорганических соединений: фосфора, кальция, железа, магния и поэтому участвуют в поддержании постоянного минерального состава внутренней среды организма.

Список использованных источников

1. Анатомия человека: Учеб для студ. Высш. Учеб. Заведений. - М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2002.-384с.: ил.

2. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М: Медицина 2008.

3. Болезни суставов В.И. Мазуров, СпецЛит, 2008.

4. Краткая медицинская энциклопедия: В 3-х т. АМН СССР. Гл. ред. Б.В. Петровский - 2-е издание. - М. Советская энциклопедия.

5. Н.В Колесников Анатомия человека.-М.: Изд-во Высшая школа,1964 г.-372 с.

6. Н.Н. Данилова, А.Л. Крылова Физиология высшей нервной деятельности. -- Ростов-на-Дону: «Феникс», 2005.

7. Популярная медицинская энциклопедия, М.: Советская энциклопедия, 1977

8. Тишевской И.А. Анатомия центральной нервной системы, уч. пособие, Челябинск.: ЮУрГУ, 2000.-131с.

9. Смирнов В.М. Физиология человека. - Москва: Медицина, 2002. - 45-61, 82-94 с.

10. Физиология человека. Т.1 Под ред. Шмидта Р., Тевса Г. Москва, «Мир». - 1996 г.

11. Физиология человека . Под ред. Косицкого Г.И. - М., Медицина, 1985. С. 9-84

12. Физиология человека, под редакцией В.М. Покровского, Г.Ф.Коротько, 2003 г.

Размещено на Allbest.ru