Анатомические и физиологические особенности человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курс лекций

Анатомия и физиология человека



ВВЕДЕНИЕ

Анатомия человека - это наука о формах и строении, происхождении и развитии человеческого организма. Анатомия изучает внешние формы и пропорции тела человека, его частей, отдельные органы, их конституцию, микроскопическое и ультрамикроскопическое строение. Анатомия рассматривает строение тела человека, его органов в различные периоды жизни - от внутриутробного состояния и до старческого возраста, исследует особенности организма в условиях воздействия внешней среды.

Физиология изучает функции живого организма, его органов и систем, клеток и клеточных структур, процессы их жизнедеятельности. Она исследует функциональные взаимосвязи в теле человека в различные возрастные периоды и в условиях меняющейся внешней среды.

Необходимо отметить, что невозможно понять функции организма без знания строения тела человека, его анатомии. Также нельзя представить себе все особенности, закономерности его развития без изучения функций. Прогресс анатомии и физиологии как наук связан с развитием молекулярной биологии, генетики, физики, химии (биохимии).

Анатомия и физиология человека являются основой для изучения ряда других биологических дисциплин: антропологии, гистологии (от греч. histos - ткань), цитологии (от греч. kytos - клетка), эмбриологии (от греч. embryon - зародыш). Все эти дисциплины в различное время сформировались в недрах анатомии, а затем отделились от нее благодаря появлению и усовершенствованию новых методов исследований (гистологического, биохимического, хирургического, электрофизиологического, световой и электронной микроскопии и др.).

Анатомия и физиология тесно связаны между собой, потому что любое структурное преобразование органов и систем (морфогенез) в процессе онтогенеза обязательно приведет к изменению функций, к усложнению характера взаимодействия организма с внешней средой.

В результате организм становится более устойчив к постоянно меняющимся ее факторам, особенно неблагоприятным. Это означает, что организм лучше приспосабливается к новым изменениям.

Возрастная физиология изучает особенности жизнедеятельности организма в различные периоды онтогенеза (от греч. оntos - существо, особь, genesis - развитие, происхождение, индивидуальное развитие особи с момента зарождения в виде оплодотворенной яйцеклетки до смерти), функции организма в целом, его органов и систем.

Эффективность воспитания и обучения находится в тесной зависимости от того, в какой мере учитываются анатомо-физиологические особенности детей и подростков. Особого внимания заслуживают те стадии развития, для которых характерна наибольшая восприимчивость к воздействиям тех или иных факторов, а также периоды повышенной чувствительности и пониженной сопротивляемости организма.

Взаимодействие организма с образовательной средой изучает школьная гигиена.

Ее цель - разработка соответствующих нормативов и требований, направленных на охрану и укрепление здоровья учащихся. Гигиена дает педагогике научно обоснованные рекомендации по организации учебно-воспитательного процесса, режиму дня и отдыха учащихся.

Школьная гигиена, прежде всего, исходит из задач коллектива в целом, не всегда учитывая индивидуальные особенности ребенка. Но, тем не менее, изучение организма гигиенистами проводится дифференцированно, при этом выделяют три уровня здоровья ребенка:

1. Общий уровень, когда определяются гигиенические требования жизнедеятельности организма для практически здоровых детей и учитываются возрастные периоды.

2. Особенный уровень, когда в пределах одной возрастно-половой группы учитывается уровень здоровья ребенка, и с его учетом определяются гигиенические нормы жизнедеятельности для каждой определенной группы здоровья. При этом гигиенисты выделяют среди детей следующие уровни здоровья:

а) практически здоровые дети (10-14%);

б) дети с некоторыми функциональными или морфологическими отклонениями (40-45%);

в) хронически больные дети, но дееспособные (40-45%);

г) хронически больные дети, но не способные к труду (3-6%);

д) инвалиды (7%).

Чтобы определить соответствующий уровень здоровья для каждого конкретного ребенка, педагог и врач-гигиенист должны изучить историю болезни, индивидуальную медицинскую карточку.

3. Индивидуальные и рабочие возможности каждого конкретного ребенка.



ТЕМА 1. ОРГАНИЗМ И ЕГО УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ

Вопросы:

- понятие об организме и уровнях организации. Основные свойства организма;

- понятие функциональной системы по П.К. Анохину. Системный принцип регуляции физиологических функций;

- диалектико-материалистические основы физиологии. Физиологическая функция.

Ответы:

Понятие об организме и уровнях организации.

Основные свойства организма.

Организм (от лат. organizo - устраиваю, придаю стройный вид) - сложная, динамическая, замкнутая, саморегулирующая система. С другой стороны, с позиции обмена веществ, организм - это открытая система, так как вне связи с внешней средой он не может существовать.

Организм состоит из множества клеток, функционально взаимосвязанных тканей, органов.

На любое воздействие из окружающей среды организм реагирует как единое целое.

Основой жизнедеятельности организма являются:

- обмен веществ;

- движение;

- размножение.

Основные свойства организма:

- самостоятельная регуляция;

- гомеостаз;

- адаптация;

- биологическая надежность;

- иммунологическая реактивность (выработка антител).

Самостоятельная регуляция - это свойство организма, которое позволяет осуществлять адаптивные реакции при сохранении динамического постоянства его внутренней среды. Системы самостоятельной регуляций действуют не только на уровне организма, но и на уровне клеток. Организм является суммой составляющих его клеток, и оптимальное функционирование организма как целого зависит от оптимального функционирования образующих его частей.

Гомеостаз (от греч. homoios - подобный, сходный, и stasis - стояние, неподвижность) - это способность сохранять относительное постоянство состава внутренней среды и свойств организма.

Учение о гомеостазе было предложено французским физиологом Клодом Бернаром в 1878 г., а сам термин был введен в 1932 г., американским физиологом Уолтером Кэнноном. Постоянство внутренней среды организма поддерживается нервным и гуморальным механизмами, а также непрерывной работой внутренних органов.

Физико-химические и физиологические процессы поддержания гомеостаза на клеточном уровне направлены на устранение или существенное изменение возмущающих влияний внешней и внутренней среды.

Границы гомеостаза:

- пластические константы;

- уровень питательных веществ, рН крови;

- артериальное давление;

- температура тела.

Пластические константы могут отклоняться от гомеостатического уровня на некоторое время. Температура тела равна 36,6-37 С, однако, человек может выносить и температуру 40-42 С.

Жесткие константы не могут отклоняться от нормы, так как это вызовет необратимые явления и смерть. Верхние и нижние границы гомеостаза носят динамический характер.

С возрастом, по мере роста и развития ребенка, а также в процессе его закаливания, трудовой и спортивной деятельности, границы гомеостаза изменяются, и это делает организм устойчивым к неблагоприятным воздействиям окружающей среды.

Адаптация (от лат. adaptatio - приспособление) - это эффективная деятельность организма к воздействию факторов внешней среды. В адаптации можно выделить две тенденции: с одной стороны - отчетливые изменения, затрагивающие в той или иной мере все системы организма, с другой - сохранение гомеостаза, перевод организма на новый уровень функционирования при поддержании динамического равновесия.

Согласно представлениям П.К. Анохина, адаптацию следует рассматривать как формирование новой функциональной системы, в которой заложен приспособительный эффект.

Механизмы адаптации.

Срочные. Эволюционно механизмы адаптации генетически выработаны и параллельно заключены в каждом индивидууме и проявляются с первых дней жизни ребенка. Организм ребенка приспосабливается к колебаниям окружающей среды и другим, постоянно меняющимся факторам, благодаря готовым генетическим программам. Любое изменение окружающей или внутренней среды организма воспринимается соответствующими рецепторами, например, термо-баро-механорецепторами. Информация передается в центральную нервную систему (ЦНС), а затем к исполнительным внутренним органам (вегетативная регуляция), работа которых перестраивается в направлении сохранения гомеостаза.

Кратковременные. Вырабатываются в процессе онтогенеза многократным включением механизмов краткосрочной адаптации. Тренировка, закаливание организма имеют большое значение для выработки механизмов кратковременной адаптации. Организм более устойчив к изменениям окружающей среды: ослабевает первоначальная сила раздражителя - повышается порог чувствительности.

Биологическая надежность - это способность организма переносить отрицательные факторы внешней среды.

Биологическая надежность обеспечивается рядом принципов:

1. Принцип избыточности обеспечивается наличием большего числа элементов, чем требуется для реализации функции.

2. Принцип функции резерва - способность организма или функции системы иметь несколько уровней функционирования (от базального до аварийного). Благодаря этому орган или система органов переходит из состояния покоя к определенной функциональной деятельности. В случае необходимости ее уровень может быть повышен организмом с целью адаптации к той или иной ситуации (например, частота сердечных сокращений (ЧСС) - 74 удара в минуту в покое, а при физической нагрузке она достигает 200 ударов в минуту - это и есть функциональный резерв).

3. Принцип периодичности функционирования. Например, в легких происходит постоянная смена вентилируемых альвеол, в почках - функционирование нефронов, в головном мозге - функционирование возбуждающих нервных клеток и нервных центров.

4. Принцип взаимозаменяемости и замещения. В случае отказа или повреждения какой-либо функции ее роль берут на себя другие элементы организма, или же он начинает работать в новом режиме, чтобы не нарушались гомеостаз и процессы жизнедеятельности.

5. Принцип дублирования связан с наличием парных органов (легкие, почки). Он проявляется в системах регулирования. Например, в головном мозге существует множество нервных клеток, образующих одинаковые нервные волокна, которые выполняют одинаковую функцию. Один и тот же эффект может быть достигнуть разными путями регулирования. Например, ЧСС под влиянием симпатической нервной системы увеличивается, а под влиянием парасимпатической - уменьшается. Но, с другой стороны, регуляция сердца может быть изменена за счет, например, в случае повышения тонуса центра симпатической регуляции, тогда работа сердца усиливается, а в случае снижения тонуса, в состоянии эмоционального и мышечного покоя, работа замедляется.

6. Принцип смещения в ряду сопряженных функций обеспечивает достижение приспособительного результата при нарушении одной из функций за счет активизации другой. Например, при нарушении внешнего дыхания и поступлении кислорода в кровь активируется образование эритроцитов, изменение функции кровообращения, вследствие чего доставка кислорода к тканям не страдает.

7. Принцип усиления. Для получения регуляторного эффекта необходимо посылать большое количество сигналов или же небольшое количество гормонов, что вызывает изменение функций. Организм стремится повысить свою надежность различными способами:

а) путем усиления регенеративных процессов, восстанавливающих погибшие клетки;

б) разделением клеток на резервные и дежурные, по мере нарастания функции включаются резервные клетки;

в) использованием охранительного торможения;

г) достижением одного и того же результата разными поведенческими реакциями.

Иммунологическая реактивность - свойство живой системы реагировать выработкой антител на воздействие внешней среды.

Уровни организации организма.

Организм - это целостная, структурно-функциональная система, обладающая различными уровнями организации.

Уровень организации - это результат адаптационного генеза. В органическом мире различают организмы с протоплазматическим уровнем организации - это одноклеточные организмы, и организмы многоклеточные, включающие в себя клеточный, тканевый, органный, системный, организменный уровни.

Понятие функциональной системы по П.К. Анохину.

Системный принцип регуляции физиологических функций.

Впервые понятие о функциональной системе разработал физиолог П.К. Анохин.

Функциональная система - это совокупность органов и тканей, принадлежащих к различным анатомо-физиологическим образованиям, но обеспечивающих определенную форму приспособленной деятельности организма. Конечной целью работы функциональной системы является поддержание в организме гомеостаза.

Функциональная система - это не анатомическое образование, а временная совокупность различных нервных центров и периферических органов, объединенных в единое целое полезным для организма результатом, необходимым подбором органов и регулирующих их деятельность нервных центров, которые эта система создает.

Петр Кузьмич Анохин - основатель системного подхода к изучению организма. Он первый обратил внимание на то, что все системы объединены в организме в единую целостную систему. Это необходимо для того, чтобы организм мог достигнуть полезных приспособительных результатов, среди которых различают следующие:

- показатель гомеостаза;

- полезный результат поведенческой деятельности, который бы удовлетворял следующие биологические потребности: пищевые, оборонительные, половые;

- результат социальной деятельности, который бы удовлетворял социальные потребности или идеальные потребности человека.

При получении гомеостатического результата подключаются все физиологические системы, а нервная система координирует их работу.

В ней происходит интеграция информации, поступающей от различных раздражителей. Нервная система получает информацию о состоянии гомеостатических параметров и путем ее интеграции создается программа по достижению полезного результата. На основе этой программы изменяется деятельность всех физиологических систем, работа эндокринных желез, характер энергетических и пластических процессов в клетке.

Все эти изменения направлены на достижение полезного приспособительного результата.

Любое отклонение гомеостаза от нормы изменяет интенсивность обменных процессов, в крови накапливаются обменные продукты.

Рецепторы - это основной узел самостоятельной регуляций, потому что возникновение любой потребности в организме, прежде всего, вызывает возбуждение в рецепторах, расположенных в сердце, сосудах и т. д.

Рецепторы низко пороговые реагируют на сенсорные раздражители (прикосновение), высоко пороговые - на сверхсильные, разрушающие раздражители (болевые реакции).

В организме непрерывно идет обмен веществ, поэтому различные показатели внутренней среды могут постоянно отклоняться от нормы, т. е., от гомеостатического уровня. А быстрота восстановления этих показателей и норма определяются скоростью самостоятельной регуляции каждой функции. Если жесткая константа гомеостаза отклоняется от нормы, это приводит к быстрому включению организма к самостоятельной регуляции.

Если изменяется пластическая константа, то механизмы самостоятельной регуляции долго не включаются, и процессы жизнедеятельности не нарушаются.

Поведение с позиции теории функциональных систем рассматривается как приспособительный акт любой степени сложности, в основе которого лежат следующие процессы:

1. В организме идут обменные процессы, которые оказывают свое влияние на результаты показателей внутренней среды организма. Они отклоняются от нормы.

2. Результаты - различные показатели внутренней среды организма: артериальное давление (АД), осмотическое давление, рН среды. При отклонении показателей результата от нормы в организме возникает потребность в правильном результате, и возбуждаются рецепторы, которые ответственны за нормальный уровень строго определенного результата.

3. Рецепторы результата - рецепторы в стенках сосудов улавливают изменения АД или внешней среды. Хеморецепторы улавливают изменения концентрации кислорода, углекислого газа и химических веществ. Температурные рецепторы улавливают изменение температуры тела. Любое отклонение результата деятельности (сердечнососудистой системы, пищеварительной и т. д.) от нормы вызывает возбуждение в рецепторах, формируется электрический потенциал, который в виде волны возбуждения передается по нервным волокнам в ЦНС, где принимается решение целенаправленного поведения всех органов и систем, чтобы вернуть отклонившийся результат в норму.

4. Центральная нервная система. Импульс возбуждения поступает в отдел промежуточного мозга - гипоталамус, далее в кору головного мозга. После чего формируются поведенческие реакции в организме на данную ситуацию, которые направлены на удовлетворение возникшей биологической потребности. Гипоталамус регулирует работу всех внутренних органов и желез внутренней секреции. Эта работа также перестраивается на удовлетворение возникшей биологической потребности. Все изменения направлены на то, чтобы вернуть отклонившийся показатель результата к нормальному уровню, т. е., восстановить необходимый уровень обмена веществ в организме. При этом идет их перераспределение в организме, выход крови и питательных веществ из депо, а также поиск некоторых других веществ во внешней среде.

5. Как только показатель результата возвращается к норме, это улавливается рецепторами, и процессы возбуждения прекращаются. Таким образом, процессы регуляции в сложной системе, каковой является организм, совершаются автоматически.



ТЕМА 2. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМА

Вопросы:

- понятие роста и развития;

- общие закономерности роста и развития;

- состояние и здоровья детей и подростков и пути его укрепления средствами физического воспитания;

- этапы развития ребенка;

- факторы, влияющие на рост и развитие.

Ответы:

Понятие роста и развития.

Рост и развитие обычно употребляются как понятия тождественные, неразрывно связанные между собой. Между тем биологическая природа этих процессов различна, различны их механизмы и последствия.

Рост - реализация естественной потребности организма в достижении взрослого состояния, когда делается возможным продолжение рода. Задержка роста при неблагоприятных условиях среды в один период жизни (болезнь, недостаток питания) сменяется убыстрением роста при улучшении экзогенных условий в другой период. Это явление самостоятельной регуляции называется гомеорезисом.

К экзогенным факторам, оказывающим влияние на рост и развитие организма, относятся социально-экономические, психологические, климатические, экологические.

Развитие - это сложный процесс, состоящий из трех функций:

- роста;

- дифференцировки (когда клетки приобретают специфическую структуру - например, мышечную, нервную, т. е., приобретают признаки для данных клеток);

- формообразования.

Различают физическое развитие и соматическое - уровень половой зрелости, которая определяется по явлению вторичных половых признаков и по степени их развития. Процессы роста и развития организма начинаются со слияния двух половых клеток и продолжаются после рождения ребенка. Их окончательное формообразование заканчивается к 22 годам. Соматическое развитие протекает гетерохронно (неравномерно), когда периоды интенсивного роста сменяются периодами дифференцировки.

Взаимосвязь роста и развития проявляется, в частности, в том, что определенные стадии развития могут наступать только при достижении определенных размеров тела. Так, половое созревание у девочек может наступить только тогда, когда масса тела достигнет определенной величины (для представителей Европейской расы это около 48 кг.), активные ростовые процессы также не могут продолжаться на одной и той же стадии развития бесконечно.

Общие закономерности роста и развития.

Гетерохронный характер развития организма выдвигает много медико-биологических и педагогических проблем. Прежде всего, необходимо знать критические периоды в онтогенезе ребенка, и возникает сидром школьной дезадаптации, когда он быстрее утомляется, теряет интерес к занятиям на фоне плохого самочувствия и здоровья. Как правило, это происходит в периоды интенсивных скачков роста длины и массы тела, наблюдается резкое отставание развития внутренних органов от общего развития. Сердце отстает в своем развитии от бурного соматического развития, а сосуды отстают от развития сердца.

Это особенно усиливается на фоне пубертатного периода - у девочек в 11, у мальчиков в 12 лет. В этот период длина и масса тела увеличивается значительно. У девочек масса тела растет за счет увеличения жировой ткани, а у мальчиков - массы мышц. Мужской половой гормон - тестостерон способствует гипертрофии мышечной и увеличению костной ткани. Объясняя гетерохронность, П.К. Анохин исходил из концепции избирательного и ускоренного созревании тех структур, которые обеспечивают выживаемость организма. Например, мозг плода интенсивно развивается на 2-10 недели беременности, сердце на 3-7, пищеварительные органы - на 10-12. Если избирательность развития нарушена, то плод оказывается не жизнеспособным.

Понятие о «скачке роста». В тех случаях, когда во множестве различных тканей организма одновременно наблюдаются ростовые процессы, отмечаются феномены так называемых «скачков роста». В первую очередь это проявляется в резком увеличении продольных размеров тела за счет увеличения длины туловища и конечностей. В постнатальном онтогенезе человека такие «скачки» наиболее ярко выражены в первый год жизни (1,5 кратное увеличение длины и 3-4 кратное увеличение массы тела за год, рост преимущественно за счет удлинения туловища), в возрасте 5-6 лет (так называемые «полу ростовой скачок», в результате которого ребенок достигает примерно 70% длины тела взрослого, рост преимущественно за счет удлинения конечностей), а также в 13-15 лет (пубертатный скачок роста как за счет удлинения туловища, так и за счет удлинения конечностей).

Впервые о скачке роста стало известно из исследований графа Ф. де Монбейяра, который в 1759-1777 гг., наблюдал за развитием своего сына, взвешивая его каждые полгода. Эти результаты были впервые опубликованы Бюффоном в приложении к его «Естественной истории».

В результате каждого скачка роста существенно меняются пропорции тела, все более приближаясь к взрослым. Кроме того, количественные изменения, выражающиеся в увеличении длины тела и изменении его пропорций, обязательно сопровождаются качественными изменениями функционирования важнейших физиологических систем, которые должны «настроиться» на работу в условиях новой морфологической ситуации.

Системогенез - не равномерное созревание функциональных систем и структур их составляющих. Различают пренатальный (дородовой) и постнатальный этапы развития. В пренатальном периоде различные функциональные системы закладываются и созревают не одновременно. Закладываются те, которые обеспечивают выживаемость организма после рождения. В пределах одной функциональной системы также не все структуры созревают одновременно. Например, в пищеварительной системе в первую очередь созревают те из них, которые обеспечивают акт глотания и сосания.

Ребенок до рождения должен иметь готовый запас избирательно созревших функциональных систем, чтобы после рождения приспособиться к новым условиям. Другие функциональные системы находятся в состоянии неполной или недостаточной зрелости. Те функциональные системы, которые поддерживают гомеостаз, дыхание, кровообращение, пищеварение, созревают очень рано.

После рождения ребенка происходит дозревание одних функциональных систем и формирование тех, которые находились в состоянии неполной зрелости. При этом каждая функциональная система проходит следующие этапы:

1) она включает в свою работу те звенья, которые созрели на текущий момент;

2) включаются дополнительные структуры по мере роста и развития организма;

3) система начинает функционировать, то есть она обогащается за счет приобретенных функций. Важно приобретение индивидуального опыта, что обеспечивает сложные поведенческие акты.

Половой диморфизм - это наличие у одного биологического вида двух различных форм (мужской и женской) является общей закономерностью. В детском и подростковом возрасте половой диморфизм наиболее выражен в период половой зрелости и связан с различиями половых признаков.

Мальчики при рождении имеют более высокие антропометрические показатели, процесс роста у них заканчивается на 1-3 года позднее. Длина тела у мужчин в среднем на 8-11 см больше, чем у женщин. Причина заключается в развитии генетических программ, определяющих разную скорость в онтогенезе. Из этой картины выпадает только период полового созревания. В связи с тем, что у девочек пубертатный период и пубертатный скачок роста наступает на 2-3 года раньше, чем у мальчиков, антропометрические показатели у них в этот период более высокие.

Акселерация (от лат. аcceleration - ускорение) - ускоренное физическое, половое и психическое развитие. Оно проявлялось в том, что дети значительно опережали своих родителей в соответствующем возрасте по длине и массе тела, а также раньше достигали уровня половой зрелости. В период с 1960 по 1990 годы было проведено огромное число исследований с целью выявить сам факт акселерации роста и развития, а также попытаться дать ему рациональное объяснение. Об ускорении физического развития людей, в частности, о раннем созревании детей впервые сообщил английский антрополог Джеймс Гент в 1869 году. Позже в 1935 году. Е.М. Кох назвал это явление акселерацией.

Акселерация - процесс интенсивной реализации генетической программы под влиянием факторов среды. Традиционно акселерацию рассматривают в двух средах: вертикальной - вековая, эпохальная, групповая, и горизонтальной - внутригрупповая, индивидуальная (до 20% в каждом поколении).

Акселерация оказывает положительное влияние на рост и развитие, обеспечивая:

а) гармоничность физического развития, а именно соблюдение пропорций тела;

б) гармоничность соматического и функционального развития, когда происходит высокое внешнее развитие и высокое развитие функциональных систем и органов;

в) гармоничность биологическую и социальную.

В связи с явлением социальной акселерации и более раннем начале обучения приобретают важное значение проблемы школьной зрелости, а именно морфофункционального и психологически-эмоционального уровня развития ребенка.

Профессор С.М. Громбах считает, что момент поступления в школу должен соответствовать школьной зрелости, в том числе по уровню физического развития ребенка. Большинство детей от 5 до 7 лет хорошо справляются со школьным режимом, но встречаются ослабленные дети. Поэтому на 6-7 году очень трудно освоить школьный режим. Из подобных детей формируются неуспевающие школьники, чаще это происходит перед периодом полового созревания. Для определения школьной зрелости имеют значение не «паспортные данные» ребенка, а состояние его физического развития, условия жизни, перенесенные болезни. В возрасте 6 лет 51% детей относится к незрелым, в 7 лет - 13%. Незрелые дети оказываются менее способными адаптироваться к условиям школы. К причинам школьной незрелости относят патологию беременности, плохие бытовые условия, низкий культурный уровень родителей.

О школьной зрелости судят по следующим признакам:

- по количеству постоянных зубов;

- по антропометрическим показателям (длина и масса) тела;

- по функциональному состоянию организма (ЧСС, ЧД, АД, и их соответствие нормативным показателям);

- по уровню заболеваний (не более 4);

- по умственной работоспособности.

Таким образом, акселерация должна учитываться при организации учебно-воспитательного процесса, режима труда и отдыха.

Сенситивные периоды:

1) от рождения до 5 лет;

2) от 7 до 10 лет;

3) от 15 до 17 лет.

В эти периоды повышена чувствительность зрительной и слуховой функций, и организм становится более восприимчивым к процессу обучения.

Акселерация физического развития, проявившаяся в мире в последние 50 лет, практически не затрагивала темпов ментального и духовного развития, и это создавало определенные трудности в сфере обучения и воспитания. В частности, раннее достижение половой зрелости привело к массовому раннему вступлению подростков в половые отношения, что до сих пор представляет собой не малую социально-культурную, педагогическую и медицинскую проблему.

Этапы развития ребенка.

Младенчество (от 0 до 1 года). 1-й год жизни ребенка - это период интенсивной адаптации организма к новым условиям существования, период формирования всех органов и систем. Именно в этом возрасте возрастает начинается развитие высших психических функций, ребенок учится активно взаимодействовать с окружающей средой. В 1-й год жизни отмечаются наибольшая скорость роста тела в длину и темп нарастания массы тела. Кора больших полушарий новорожденных характеризуется наличием слабо дифференцированных нейронов с малым числом слабо ветвящихся дендритов и соответственно небольшим числом синаптических контактов. В этот период активно развиваются речевые центры коры.

Ранний возраст (от 1 года до 3 лет). Начиная со 2-го года жизни, скорость роста ребенка быстро снижается. На смену интенсивным ростовым процессам приходят процессы клеточных дифференцировок, что обеспечивает качественное изменение свойств детского организма, постепенно приближая его к зрелому состоянию. Пропорции тела продолжают изменяться, уменьшается относительный размер головы. Изменения функциональной организации мозга в раннем возрасте связаны, прежде всего, с дальнейшим созреванием коры больших полушарий.

Дошкольный возраст (от 3 до 6-7 лет). Происходят дальнейшие ростовые процессы в организме. На протяжении дошкольного возраста происходят значительные преобразования мозговых механизмов организации познавательной деятельности и целенаправленного поведения ребенка, которые во многом определяют его готовность к систематическому обучению в школе (т. е., школьную зрелость).

Младший школьный возраст (с 7 до 11-12 лет). Этот период характеризуется ускоренными процессами психического развития и формированием целенаправленного поведения на фоне продолжающихся морфофункциональных перестроек организма. При этом темп и характер этих перестроек определяют индивидуальную динамику психического развития. Завершается дифференцировка клеток больших полушарий, создаются условия для высших форм деятельности мозга.

Продолжается смена молочных зубов на постоянные. Абсолютные черепа фактически уже не отличаются от размеров черепа взрослых. Позвоночник продолжает расти, завершается формированием его изгибов.

Подростковый юношеский возраст (пубертатный период).

Характеризуется возрастными скачками в развитии ребенка. Начинается период полового созревания. Скачкообразные изменения массы тела отмечаются и в размерах внутренних органов - сердца, печени, желудка. Пубертатный период является результатом усиления гормональной функции в системе гипоталамус-гипофиз-надпочечники - половые железы. В юношеском возрасте (17-21 год у юношей и 16-20 лет у девушек) продолжается рост тела в длину (на 1-2 см в год), завершается формирование систем органов.

Факторы, влияющие на рост и развитие.

При нормальном развитии ребенка выделяют характерные и индивидуальные особенности. Они могут меняться в зависимости от состояния здоровья, условий жизни и других факторов.

На организм человека на всех этапах его развития влияют различные факторы, важнейшим из которых является наследственность - свойство организма сохранять и передавать совокупность признаков посредством генетического аппарата. Изменчивость - свойство организма приобретать новые признаки. Под влиянием среды повышается или понижается функциональная активность организма. Наследственная изменчивость приводит к серьезным заболеваниям.

В настоящее время известно около 1000 наследственных заболеваний. В их основе лежат мутации, которые развиваются под влиянием мутагенов. Физические мутации, связанные с солнечным излучением, вызывают болезнь Дауна, при которой дети имеют неправильную форму лица, языка, губ.

Лучистая энергия повреждает хромосомный аппарат половой клетки, вследствие чего дети рождаются мертвыми или имеют значительные отклонения в развитии.

Факторы внешней и внутренней среды могут в равной степени отрицательно воздействовать на потомство не только через материнский организм, но и через отцовский.

Двигательная активность способствует морфофункциональному развитию организма, его совершенствованию. Движение является биологической потребностью организма, незаменимым фактором жизнедеятельности организма. Двигательная активность влияет на физическое и умственное развитие человека.

Гиподинамия возникает при чрезмерных занятиях спортом, может сопровождаться серьезными нарушениями в деятельности организма. Выделяют благоприятные социальные факторы, влияющие на двигательную активность: рациональный суточный режим, правильное чередование труда и отдыха, физической и умственной работы.

Биоритмы - реальный физиологический механизм, имеет анатомо-функциональную структуру, изменяющую под влиянием внешних и внутренних факторов. Биоритмы следует учитывать при составлении режима активности и отдыха детей, для оптимизации работоспособности.

Работоспособность - свойство человека на протяжении длительного времени и с определенной эффективностью выполнять максимальное количество физической и умственной работы.



ТЕМА 3. ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Вопросы:

- строение и функции опорно-двигательного аппарата;

- строение и классификация костей;

- развитие и рост костей. Возрастные изменения костей;

- соединение костей скелета;

- классификация суставов;

- возрастные и функциональные изменения соединения костей;

- скелет туловища. Возрастные особенности позвоночника и грудной клетки;

- строение черепа. Череп новорожденного. Возрастные и половые особенности черепа;

- скелет верхних конечностей. Скелет нижних конечностей. Развитие и возрастные особенности скелета конечностей.

Ответы:

Строение и функции опорно-двигательного аппарата.

Опорно-двигательный аппарат (аппарат опоры и движения) объединяет кости, соединения костей и мышцы. Основной функцией аппарата является не только опора, но и перемещение тела и его частей в пространстве. Опорно-двигательный аппарат разделяют на пассивную и активную части. К пассивной части относятся кости и соединения костей. Активную часть составляют мышцы, которые, благодаря способности к сокращению, приводят в движение кости скелета.

Скелет (от греч. sceleton - высохший, высушенный) представляет собой комплекс костей, различных по форме и величине. В скелете человека различают кости туловища, головы, верхних и нижних конечностей. Кости соединены друг с другом при помощи различного вида соединений и выполняют функции опоры, передвижения, защиты, депо различных солей. Костный скелет называют также твердым, жестким скелетом.

Опорная функция скелета состоит в том, что кости вместе с их соединениями составляют опору всего тела, к которой прикрепляются мягкие ткани и органы. Мягкие ткани в виде связок, фасций, капсул и стромы органов называют мягким скелетом, так как они также выполняют механические функции (прикрепляют органы к твердому скелету, поддерживают строму органов, защищают их).

Функции опоры и передвижения скелета сочетаются с рессорной функцией суставных хрящей и других конструкций (сводов стопы), смягчающих толчки и сотрясения.

Защитная функция выражается в образовании костных вместилищ для жизненно важных органов: череп защищает головной мозг, позвоночный столб защищает спинной мозг, грудная клетка защищает сердце, легкие и крупные кровеносные сосуды. В полости таза располагаются органы размножения. Внутри костей находится костный мозг, дающий начало клеткам крови и иммунной системы.

Функция опоры и движения возможна благодаря строению костей в виде длинных и коротких рычагов, подвижно соединенных друг с другом и приводимых в движение мышцами, управляемых нервной системой. Кроме того, кости определяют направление хода сосудов, нервов, а также форму тела и его размеры.

Кости являются депо и для солей фосфора, кальция, железа, магния, меди и других соединений, сохраняют постоянство минерального состава внутренней среды организма.

В состав скелета входит 206 костей (85 парных и 36 непарных).

Масса «живого» скелета у новорожденных около 11% массы тела, у детей разного возраста - от 9 до 18%.

У взрослых людей отношение массы скелета к массе тела до пожилого, старческого возраста сохраняется на уровне до 20%, затем несколько уменьшается.

Строение и классификация костей.

Каждая кость как орган состоит из всех видов тканей, однако главное место занимает костная ткань, являющаяся разновидностью соединительной ткани.

Химический состав костей сложный. Кость состоит из органических и неорганических веществ. Неорганические вещества составляют 65-70% сухой массы кости и представлены главным образом солями фосфора и кальция. В малых количествах кость содержит более 30 других различных элементов. Органические вещества, получившие название оссеин, составляют 30-35% сухой массы кости. Это костные клетки, коллагеновые волокна. Эластичность, упругость кости зависит от ее органических веществ, а твердость - от минеральных солей. Сочетание неорганических и органических веществ в живой кости придает ей необычайные крепость и упругость. По твердости и упругости кость можно сравнить с медью, бронзой, чугуном. В молодом возрасте, у детей кости более эластичные, упругие, в них больше органических веществ и меньше неорганических. У пожилых, старых людей в костях преобладают неорганические вещества. Кости становятся более ломкими.

У каждой кости выделяют плотное (компактное) и губчатое вещество. Распределение компактного и губчатого вещества зависит от места в организме и функции костей.

Компактное вещество находится в тех костях и в тех их частях, которые выполняют функции опоры и движения, например, в диафизах трубчатых костей.

В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе с тем прочность, образуется губчатое вещество, например, в эпифизах трубчатых костей.

Губчатое вещество находится также в коротких (губчатых) и плоских костях. Костные пластинки образуют в них неодинаковой толщины перекладины (балки), пересекающиеся между собой в различных направлениях. Полости между перекладинами (ячейки) заполнены красным костным мозгом. В трубчатых костях костный мозг находится в канале кости, называемом костномозговой полостью. У взрослого человека различают красный и желтый костный мозг. Красный костный мозг заполняет губчатое вещество плоских костей и эпифизов трубчатых костей. Желтый костный мозг находится в диафизах трубчатых костей.

Вся кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей, или периостом. Суставные поверхности кости покрыты суставным хрящом.

Различают кости трубчатые (длинные и короткие), губчатые, плоские, смешанные и воздухоносные.

Трубчатые кости - это кости, которые расположены в тех отделах скелета, где совершаются движения с большим размахом (например, у конечностей). У трубчатой кости различают ее удлиненную часть (цилиндрическую или трехгранную среднюю часть) - тело кости, или диафиз, и утолщенные концы - эпифизы. На эпифизах располагаются суставные поверхности, покрытые суставным хрящом, служащие для соединения с соседними костями. Участок кости, расположенный между диафизом и эпифизом, называется метафизом. Среди трубчатых костей выделяют длинные трубчатые кости (например, плечевая, бедренная, кости предплечья и голени) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев). Диафизы построены из компактной, эпифизы - из губчатой кости, покрытой тонким слоем компактной.

Губчатые (короткие) кости состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного вещества. Губчатые кости имеют форму неправильного куба или многогранника. Такие кости располагаются в местах, где большая нагрузка сочетается с большой подвижностью. Это кости запястья, предплюсны.

Плоские кости построены из двух пластинок компактного вещества, между которыми расположено губчатое вещество кости. Такие кости участвуют в образовании стенок полостей, поясов конечностей, выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, грудина, ребра). Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение. Например, позвонки, кости основания черепа.

Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. Например, лобная, клиновидная, решетчатая кость, верхняя челюсть.

Развитие и рост костей. Возрастные изменения костей.

В онтогенезе человека большинство костей скелета последовательно проходит три стадии в своем развитии. Это перепончатая, хрящевая и костная стадии. Минуют хрящевую стадию так называемые покровные кости (кости свода черепа, лица, ключица). Вначале скелет человека представлен эмбриональной соединительной тканью - мезенхимой, которая на месте будущих костей уплотняется (перепончатая стадия развития скелета). Там, где будут покровные кости, в перепончатом скелете появляются одна или несколько точек окостенения. Эти островки костных клеток, образовавшихся из мезенхимы, разрастаются в стороны и формируют покровные кости. Такое развитие костей непосредственно из мезенхимы, в своем развитии минующих хрящевую стадию, получило название прямого генеза, или способа образования кости (от греч. desma - связка, ткань). Образовавшиеся таким образом кости называют первичными костями.

Кости туловища, конечностей проходят все три стадии своего развития - перепончатую, хрящевую, костную. Вначале в эмбриональной соединительной ткани (мезенхиме) перепончатого скелета на второй неделе развития появляются хрящевые зачатки будущих костей (хрящевая стадия развития скелета). Затем, начиная с 8-й недели внутриутробной жизни, хрящевая ткань на месте будущих костей начинает замещаться костной тканью. Первые костные клетки, точки окостенения появляются в диафизах трубчатых костей. Образование костной ткани на месте хрящевых моделей костей может происходить тремя способами. Это перихондральное, периостальное и энхондральное окостенение.

Перихондральное окостенение заключается в том, что надхрящница постепенно превращается в надкостницу. Внутренний слой надхрящницы начинает продуцировать не хрящевые, а молодые костные клетки (остеобласты). Остеобласты накладываются на хрящевую модель и образуют костную манжетку, которая постепенно замещает разрушающийся под нею хрящ.

Периостальное окостенение (образование кости) наблюдается тогда, когда сформировавшаяся надкостница продуцирует молодые костные клетки, которые методом аппозиции накладываются на лежащую под ними кость. Таким способом костная пластинка компактного вещества постепенно утолщается.

Энхондральное окостенение имеет место, когда костная ткань образуется внутри хряща. В хрящ из надкостницы прорастают кровеносные сосуды и соединительная ткань. Хрящ в этих местах начинает разрушаться. Часть клеток проросшей в хрящ соединительной ткани превращается в клетки, которые разрастаются в виде тяжей, формирующих в глубине кости ее губчатое вещество.

Диафизы трубчатых костей окостеневают во внутриутробном периоде. Появившиеся в них точки окостенения называют первичными. Эпифизы трубчатых костей начинают окостеневать или перед самым рождением, или уже во вне утробном периоде жизни человека. Такие точки, образовавшиеся в хрящевых эпифизах, получили название вторичных точек окостенения. Костное вещество эпифизов образуется энхондральным, перихондральным и периостальным способами.

Однако на границе эпифизов с диафизом довольно долго сохраняется хрящевая пластинка (эпифизарная), которая замещается костной тканью в 16-24 года, и эпифизы срастаются с диафизами. За счет эпифизарной пластинки трубчатые кости растут в длину. После замещения этих пластинок костной тканью рост костей в длину прекращается. Имеются также добавочные точки окостенения (апофизы), образовавшиеся в будущих буграх, отростках (над мыщелках, вертелах), которые постепенно срастаются с основной костью. В течение индивидуальной жизни человека после рождения кости скелета претерпевают значительные возрастные изменения. Так, у новорожденного ребенка костная ткань еще во многих местах не заменила хрящевые модели костей. В течение первого года жизни ребенка кости растут медленно, от 1 до 7 лет рост костей ускоряется в длину за счет эпифизарных хрящей и в толщину - благодаря аппозиционному утолщению компактного костного вещества в связи с костеобразующей функцией надкостницы. После 11 лет вновь кости скелета начинают быстро расти, формируются костные отростки (апофизы), костномозговые полости приобретают окончательную форму. В пожилом и старческом возрасте в губчатом веществе наблюдается уменьшение числа и истончение костных перекладин (балок), становится тоньше компактное вещество в диафизах трубчатых костей.

На рост и развитие костей влияние оказывают социальные факторы, в частности питание. Любой дефицит питательных веществ, солей или нарушение обменных процессов, влияющих на синтез белка, сразу же отражается на росте костей. Так, недостаток витамина С сказывается на синтезе органических веществ костного матрикса. В результате трубчатые кости становятся тонкими и хрупкими. Рост кости зависит от нормального течения процессов обызвествления, который связан с достаточностью уровня кальция и фосфора в крови и тканевой жидкости, с наличием необходимого организму количества витамина D.

Таким образом, нормальный рост кости зависит от нормального и сбалансированного течения процессов обызвествления и синтеза белка. Обычно эти два процесса протекают в теле человека синхронно и гармонично.

Нарушение нормального питания и обмена веществ вызывает изменения в губчатом и компактном веществе костной системы взрослого человека. На протяжении всей жизни в костях происходят процессы обновления остеонов (гаверсовых систем).

Изменения костей происходят под влиянием физических нагрузок. При высоких механических нагрузках кости приобретают, как правило, большую массивность, а в местах сухожильного прикрепления мышц образуются хорошо выраженные утолщения - костные выступы, бугры, гребни. Статические и динамические нагрузки вызывают внутреннюю перестройку компактного костного вещества (увеличение количества и размеров остеонов), кости становятся прочнее. Правильно дозированная физическая нагрузка замедляет процессы старения костей.

Соединение костей скелета.

Все соединения костей делятся на три большие группы. Это не прерывные соединения, полу суставы, или симфизы, и прерывные соединения, или синовиальные соединения.

Непрерывные соединения костей образованы с помощью различных видов соединительной ткани. Эти соединения прочные, эластичные, но имеют ограниченную подвижность. Непрерывные соединения костей делятся на фиброзные, хрящевые и костные.

К фиброзным соединениям относятся синдесмозы, швы и «вколачивания».

Синдесмозы - это соединения костей с помощью различной формы связок и мембран. Например, межкостные перепонки предплечья и голени, желтые связки, соединяющие дуги позвонков, связки, укрепляющие суставы. Швы - это соединения краев костей черепа между собой тонкими прослойками волокнистой соединительной ткани. Различают швы зубчатые (например, между теменными костями), чешуйчатые (соединение чешуи височной кости с теменной) и плоские (между костями лицевого черепа). Вколачиванием называют соединения корня зуба с зубной альвеолой (зуб как бы вколочен в зубную альвеолу).

К хрящевым соединениям (синхондрозам) относятся соединения с помощью хрящей. Например, соединения тел позвонков друг с другом, соединения ребер с грудиной.

Костные соединения (синостозы) появляются по мере окостенения синхондрозов между эпифизами и диафизами трубчатых костей, отдельными костями основания черепа, костями, составляющими тазовую кость, и др.

Симфизы также являются хрящевыми соединениями. В толще образующего их хряща имеется небольшая щелевидная полость, содержащая немного жидкости. К симфизам относится лобковый симфиз.

Суставы, или синовиальные соединения, представляют собой прерывные соединения костей, прочные и отличающиеся большой подвижностью. Все суставы имеют следующие обязательные анатомические элементы: суставные поверхности костей, покрытые суставным хрящом, суставная капсула, суставная полость, синовиальная жидкость. Суставные поверхности покрыты упругим гиалиновым хрящом. Лишь у нижнечелюстного и грудино-ключичного суставов хрящ волокнистый. Толщина суставного хряща колеблется в пределах от 0,2 до 6,0 мм., и находится в прямой зависимости от функциональной нагрузки, испытываемой суставом. Чем больше нагрузка, тем толще суставной хрящ. Суставная капсула имеет плотный наружный слой - фиброзную мембрану, прикрепляющуюся к костям вблизи краев суставных поверхностей, где она переходит в надкостницу.

Внутренний тонкий слой суставной капсулы образован синовиальной мембраной, образующей складки, ворсинки, увеличивающие ее свободную поверхность, обращенную в полость сустава.

Фиброзный слой суставной капсулы местами утолщен, образует внутри капсульные связки. Связки могут быть вне капсулы, рядом с нею (вне капсульные связки).

Связки укрепляют сустав и направляют его движения, они также ограничивают движения суставов.

Связки чрезвычайно прочные. Так, например, прочность на разрыв подвздошно-бедренной связки достигает 350 кг, а длинной связки подошвы - 200 кг.

Суставная полость в норме у живого человека представляет собой узкую щель, в которой содержится синовиальная жидкость. Даже у таких крупных суставов, как коленный или тазобедренный, ее количество не превышает 2- 3 см³. Давление в полости сустава ниже атмосферного.

Суставные поверхности редко полностью соответствуют друг другу по форме. Для достижения конгруэнтности (от лат. congruens - соответствующий) в суставах имеется ряд вспомогательных образований. Это хрящевые диски, мениски, суставные губы. Так, например, у височно-нижнечелюстного сустава имеется хрящевой диск, сращенный с капсулой по наружному краю и разделяющий суставную полость на две части. У коленного сустава имеются полулунные медиальный и латеральный мениски, которые расположены между суставными поверхностями бедренной и большеберцовой костей. По краю вертлужной впадины тазобедренного сустава имеется хрящевая вертлужная губа, благодаря которой суставная поверхность на тазовой кости углубляется и больше соответствует шаровидной головке бедренной кости.

Классификация суставов.

В зависимости от количества суставных поверхностей, участвующих в образовании сустава, суставы делятся на простые (две суставные поверхности) и сложные (более двух суставных поверхностей), комплексные и комбинированные. Если два или более анатомически самостоятельных суставов функционируют совместно, то они называются комбинированными.