Биомеханика движения человека

Понятие биомеханики

Биомеханика базируется на методах теоретической и прикладной механики, исследует деформации структурных элементов тела, движение частей тела в пространстве, управляемость и устойчивость движений, течение газов и жидкостей в живом организма и др.

Учет биомеханических характеристик позволяет предположить структуру систем, обеспечивающих управление физиологическими функциями. Нервно-мышечная система характеризуется широкими компенсаторными возможностями, надежностью, способностью повторять стандартные комплексы движений, выполнять произвольные движения.

Возможности нервной системы обеспечиваются переработкой информации о движениях, которая поступает по обратным связям, образованным сенсорной афферентацией. Деятельность нервно-мышечной системы отражается в динамической, кинематической, временной структурах движения, что позволяет получить информацию о регуляции движений и ее нарушениях. Этим пользуются в нейрофизиологических исследованиях с использованием специальных тестов, при диагностике заболеваний и т.д.

Биомеханика движения человека

Двигательная активность (локомоции) организма — это проявления жизнедеятельности, обеспечивающие возможность взаимодействия с окружающей средой. Это совокупность определенных согласованных движений человека, обеспечивающих перемещение в пространстве, приспособление к обитанию в разных условиях среды.

Локомоциями человека являются: бег, ходьба, прыжки, плавание и т. д. Каждый вид движения имеет несколько разновидностей (бег на разные дистанции, ходьба обычная и спортивная). Локомоциям характерны индивидуальные особенности.

Движения человека — это результат сокращения поперечно-полосатых мышц, обеспечивающих перемещение отдельных частей тела, всего тела в пространстве, поддержание позы.

При классификации движений учитываются:

• характер достигаемой позиции частей тела (разгибание, сгибание и др.);
• функциональное назначение (защитные, ориентировочные и др.);
• механические свойства (вращательные).

У человека движения контролируются ЦНС. Нервная система направляет деятельность органов движения на выполнение определенной задачи, которая реализуется в последовательных мышечных сокращениях. Такая форма двигательной активности является сознательными, или произвольными движениями. Координация движений — это согласованная деятельность мышц при осуществлении двигательного акта. Координация движений является непременным условием силы, ловкости, выносливости и быстроты человека.

Разновидности двигательных реакций: простые и сложные, представляющие серию последовательных движений, направленных на решение определенной двигательной задачи. К наиболее сложным движениям относятся танцевальные, трудовые, спортивные движения и т.д. Формирование, регуляция, исполнение произвольной двигательной реакции являются многоступенчатым и сложным процессом, в котором участвуют все уровни нервной системы (структуры головного мозга, спинной мозг, периферические нервы, элементы опорно-двигательного аппарата).

Движения характеризуются изменением положения сустава при сокращении скелетных мышц, которые выполняют роль двигателя для каждого сустава. Движения могут осуществляться одними мышцами без участия костно-мышечного аппарата (моргание, мимические мышцы, движение языка и др.). Фиксируя тело в определенном положении, поперечно-полосатые мышцы осуществляют статическую деятельность, а обеспечивая перемещение частей ела или всего тела в пространстве — динамическую. Оба вида мышечной деятельности тесно связаны между собой. Статическая деятельность обеспечивает исходный фон для динамической деятельности.

Положение сустава, как правило, изменяется с помощью мышц разнонаправленного и противоположного действия. Физиологический покой — это состояние, при котором все мышцы сустава расслаблены и не вызывают движений. Положение сустава при этом называется физиологическим положением. Сложные движения в суставе обеспечиваются одновременным, согласованным или последовательным сокращением мышечных групп ненаправленного действия. Согласованность движения необходима для выполнения двигательных актов, в которых принимает участие большое количество суставов (плавание, бег на лыжах и др.).

Управление произвольными движениями

Рецепторы мышечного веретена и сухожилий посылают импульсы к клеткам ЦНС, в результате чего возникает рефлекторная дуга. Импульсы, посылаемые рецепторами мышц, информируют ЦНС о каждом элементе, а импульсы, идущие по двигательным нервам, вызывают сокращения мышц. Циклическая система связи между разными элементами рефлекторной дуги обеспечивает координацию и точное управление движениями. Ведущая роль в обеспечении взаимодействия мышц, постановке цели двигательного акта, управлении движениями поперечно-полосатых мышц принадлежит коре больших полушарий головного мозга. В коре мозга чувствительная и двигательная зоны образуют единую систему, что позволяет точно выполнять движения, соотнося их с факторами окружающей среды.

Алгоритм управления произвольными движениями:

• мышление формирует задачи и цель двигательного действия, что определяет направленность усилий и внимания человека;
• эмоции и мышление аккумулируют и направляют эти усилия;
• механизмы высшей нервной деятельности обеспечивают взаимодействие психофизиологических механизмов управления движениями;
• взаимодействие и постоянный обмен информацией нервных образований и опорно-двигательного аппарата обеспечивают развертывание и коррекцию двигательной активности.

Значительную роль в обеспечении движения играют анализаторы. Двигательный анализатор устанавливает взаимосвязь и динамику мышечных сокращений, принимает участие во временной и пространственной организации двигательного акта. Вестибулярный аппарат (анализатор равновесия) воспринимает изменение положения головы и тела в пространстве, направление движения. Слух и зрение воспринимают информацию из внешнего мира, принимают участие в коррекции движения.