Опорно двигательный аппарат человека

Чтобы успешно заниматься физическими упражнениями с отягощениями и на тренажерах, необходимо иметь четкое представление об опорно двигательном аппарате человека.

Опорой всех человеческих тканей и органов является скелет, состоящий из множества костей. Подвижные соединения в костном скелете — их насчитывается до 230 — называются суставами. Концы сочленяющихся костей плотно охвачены соединительной оболочкой, называемой суставной сумкой.

Основную роль в укреплении суставов играют связки — прочные и упругие тяжи из соединительной ткани. Они, срастаясь с соединительной сумкой, укрепляют ее. Большое значение в укреплении суставов имеют сухожилия, прикрепляющиеся к костям. Для разнообразия движений в некоторых суставах имеются особые пластинки или диски из соединительно-тканного волокнистого вещества. Выделяемая в полость сустава внутренними слоями тканей суставной сумки вязкая жидкость (синовия) снижает трение между контактирующими поверхностями костей. Основные ключевые движения в суставах это:

• а) сгибание,
• б) разгибание,
• в) приведение,
• г) отведение,
• д) ротация (вращение),
• е) круговые движения.

Благодаря силовым упражнениям повышается крепкость суставов, они становятся более подвижными. Однако при запредельной (чрезмерной) нагрузке и значительном превышении степени свободы вероятны травмы — вывихи, порой даже с разрывом тканей и кровеносных сосудов.

Все движения человек выполняет благодаря сократительной деятельности более шестисот скелетных мышц. Различают два вида мускулатуры — гладкую, сокращающуюся помимо воли (желудок, стенки кровеносных сосудов), и поперечнополосатую, перемещающую тело в пространстве, за счет управляемого человеком мышечного сокращения. В состав поперечнополосатой мышцы входят тонкие нити белка актина и толстые нити — миозина, которые, объединяясь, образуют саркомеры — элементарные двигательные единицы, где происходит преобразование химической энергии в механическую, вызывая движение человека.

Имеется предположение, что сократительный процесс мышцы возникает в результате взаимного проникновения нитей актина и миозина. В связи с этим энергетический уровень саркомера зависит от положения этих нитей в нем. Объединяясь в группы, саркомеры образуют более тысячи тонких нитей — фибрилл, из которых и состоит мышечное волокно. Волокна образуют мышечные пучки, а те, объединяясь, — саму мышцу. Сократительные волокна мышцы оканчиваются у соединительной ткани, которая переходит в сухожилие и переносит напряжение при сокращении. Соединительная ткань обладает высокой прочностью.

Виды мышц

В зависимости от внешнего вида мышцы получили следующие названия:

• длинные,
• короткие,
• широкие,
• кольцеобразные.

Почти все широкие мышцы расположены на туловище, длинные — в основном на конечностях, короткие — между отдельно взятыми позвонками. Визуально длинные мышцы похожи на веретено. Средняя часть такой мышцы называется «брюшком», начало зовётся «головкой», а второй конец (который более длинный) — «хвостом».

Некоторые мышцы имеют несколько головок или посередине перетягиваются сухожилистыми образованиями, разделяющими их на несколько частей. Сухожилия мышцы прикрепляются к всевозможным шероховатостям, бугристостям и различным выступам костей, прочно вплетаясь в надкостницу и даже частично проникая вглубь костного вещества, а в некоторых случаях к суставной сумке, фасции или коже.

Механика движений человека

При сокращении мышца перемещает кости, выступающие в роли рычагов, в суставах. Она, относительно немного укорачиваясь, развивает довольно большие усилия. Поэтому в опорно двигательном аппарате человека обычно имеют место костные рычаги с проигрышем силы при работе мышцы, но с выигрышем пути приложения этой силы. Величина момента силы зависит от угла, под которым сила действует на рычаг. Наибольший эффект достигается, когда сила действует под прямым углом к рычагу.

С изменением угла сгибания в локтевом суставе от 0 до 100° происходит увеличение плеча силы в среднем от 11,5 до 44,5 мм, или проще — в четыре раза, причем максимум внешней силы достигается при угле 90°. Однако в действительности момент внешней силы человека значительно меньше максимального из-за приложения силы мышцы к кости не под прямым углом.

Различные бугры и выступы на костях скелета, а также сесамовидные косточки (например, коленная чашечка) способствуют более рациональному воздействию мышцы на костные рычаги. Мышцы, вызывающие при сокращении движение звеньев тела только в одном суставе, называются односуставными, а прикрепленные своими концами одновременно к костям я отдельным частям скелета и приводящие к изменению углов сразу во многих суставах — многосуставными.

При выполнении суставного движения за счет сокращения определенных групп мышц-синергистов — всегда (за исключением наличия противодействия внешних сил) можно вернуть движущееся звено в исходное положение благодаря наличию мышц-антагонистов.

Сила мышцы зависит от анатомического строения. Выделяют мышцы, имеющие перистое строение, веретенообразное с параллельными волокнами. Установлено, что мышцы перистого строения короткие и приспособлены к развитию напряжения большой силы (например, икроножная), а мышцы с параллельными и веретенообразными волокнами более длинные и обеспечивают быстрые, ловкие и размашистые движения (портняжная, двуглавая плеча).

Быстрые и медленные мышечные волокна

Сила мышц тем больше, на сколько больше их площадь поперечного сечения, а величина сокращения тем выше, чем длиннее мышечные волокна. Некоторые мышцы могут укорачиваться до трети — половины исходной длины. В мышцах имеются быстрые и медленные мышечные волокна. Первые, представленные в основном в перистых мышцах, например в икроножной, сокращаются быстрее медленных при прочих равных условиях. Сокращение также зависит от внешней нагрузки, от деятельности центральной нервной системы и от силы самой мышцы.

Связь величины силы мышцы с поперечником обусловлена количеством ее составляющих волокон. К примеру, одиночное поперечнополосатое волокно может развивать напряжение 0,1 — 0,2 г.

Анатомия движений

Сократительная способность характеризуется абсолютной силой, развиваемой всей мышцей, приходящейся на 1 см² поперечного сечения (физиологический поперечник). Это позволяет сравнивать силу различных мышц, независимо от их величины. Например, абсолютная сила а) икроножной мышцы в сумме с камбаловидной равна 6,24, б) двуглавой плеча —11,4, в) трехглавой плеча — 16,8, г) плечевой — 12,1 кг/см². Физиологический поперечник у некоторых мышц значительно превосходит анатомический поперечник.

Мышца сокращается благодаря импульсу, поступающему из центральной нервной системы (на одиночный импульс — одиночное сокращение). Чем выше нагрузка, тем больше скрытый период момента поступления импульса до момента сокращения. Величина этого сокращения зависит от приложенной внешней нагрузки: чем она больше, тем в меньшей степени укорачивается мышца.

Достигнув максимума сокращения после одиночного раздражения, мышца снова расслабляется и удлиняется до исходного уровня. Но это происходит не мгновенно, а в течение некоего времени. Поэтому если, не дав мышце полностью расслабиться, повторить раздражение, она опять сократится, но еще быстрее и мощнее, чем в первый раз. При частых импульсах раздражения происходит слияние одиночных сокращений в одно, называемое тетанусом.

В спортивных движениях или при обычной мышечной деятельности всегда присутствует тетаническое сокращение скелетной мускулатуры, причем тем более высокое, чем сильнее и чаще происходит импульсация из центральной нервной системы.

В неработающей мышце всегда есть некоторое напряжение, и она слегка сокращена за счет поступающих слабых импульсов. Это обстоятельство во многом и определяет рельеф мускулатуры, что особенно выражено у атлетически сложенных спортсменов.

Каждому состоянию мышцы соответствует ее определенная длина. Если нет препятствий со стороны внешних факторов, то с изменением своего физиологического состояния мышца стремится принять длину, соответствующую этому состоянию. В случае, когда за счет внешних условий длина и физиологическое состояние мышцы не соответствуют друг другу (если длина мышцы больше ее длины в ненагруженном состоянии), она деформирована относительно собственной длины, т. е. растянута. Учитывая упругие свойства мышцы, можно говорить о наличии потенциальной энергии упругой деформации, благодаря которой при изменении внешних условий может совершаться работа по перемещению окружающих костных рычагов и связанных с ними других тел.

Третий закон Ньютона

Мышечная тяга рождается в результате непосредственного взаимодействия нашего двигательного аппарата с всевозможными внешними объектами. Разновидность мышечной работы определяется характером этого взаимодействия — соотношением между внутренними и внешними силами. Если основной момент сил группы мышц превышает момент сил, противодействующей тяге, они осуществляют преодолевающую работу, а в противном случае — уступающую. При этом, когда моменты сил мышечной тяги равны сопротивлению, мы имеем дело с удерживающим видом мышечной работы. В положении основной стойки мышцы ног работают в статическом режиме, во время приседания — в уступающем, а при выпрямлении ног — в преодолевающем.

Таким образом, физической работе статического или динамического характера всегда предшествует изменение потенциальной энергии упругой деформации мышц.

Каждая мышца в организме выполняет строго определенную двигательную функцию. Рассмотрим самые основные из них:

Мышцы плечевого пояса.

• Грудино-ключично-сосцевидная мышца крепится к рукоятке грудины, внутреннему концу ключицы и к височной кости черепа (так называемому сосцевидному отростку). При одновременном сокращении правой и левой мышцы голова человека наклоняется вперед; при одностороннем сокращении происходит вращение и наклон головы соответственно в сторону задействованной мышцы.
• Дельтовидная мышца является мощной поверхностной мышцей, которая имеет крепление к дельтовидной бугристости, находящейся в верхнем участке плечевой кости. В зависимости от остальных креплений и функций она подразделяется на ключичную, плечевую и лопаточную, причем все три части способны к самостоятельному сокращению. Передняя часть мышцы отводит руку вперед и поворачивает внутрь; средняя часть производит отведение руки в сторону, отведение вперед и вверх; а вот задняя — отводит руку вверх, назад и вращает наружу.
• Малая круглая мышца крепится к нижнему и верхнему краям лопатки и к большому бугру на плечевой кости. Обеспечивает вращение плеча наружу и приведение руки.
• Большая круглая тянется от нижнего угла лопатки до гребня малого бугра плечевой кости. Участвует в тяге плеча вниз и назад и в его вращении.
• Двуглавая мышца плеча (бицепс) имеет две головки и один хвост. Она берет свое начало в ямке плечевого сустава и так называемого клювовидного отростка и закрепляется к лучевой кости. Бицепс сгибает плечо, а также предплечье в локтевом суставе, участвует во вращении предплечье наружу.
• Трехглавая мышца плеча (трицепс) имеет 3-ри головки: длинная имеет начало от лопатки, внутренняя и внешняя головки — от плечевой кости. В итоге все эти 3-ри головки сходятся к единому сухожилию, закрепленному на локтевой отросток локтевой кости. Мышца разгибает предплечье.
• Мышцы предплечий делятся на мышцы передней и задней групп. Мышцы передней группы сгибают кисть и пальцы в кулак, производят вращение предплечья внутрь, сгибают в локтевом суставе. Мускулатура задней группы производит разгибание кисти и пальцев, а также вращает предплечье наружу, разгибает его.

Мускулатура груди.

• Большая грудная мышца проходит поверхностно и обладает треугольной формой. Начинаясь от внешнего участка ключицы, грудины, конкретнее от хрящей 2—7-го рёбер, она крепится к плечевой кости – точнее к гребню ее большого бугорка. Участвует в движениях приведения руки к торсу, а также вращает ее внутрь.
• Малая грудная мышца имеет веерообразную форму и расположена глубже большой. При сокращении оттягивает лопатку по направлению вперед и вниз.

Мышцы спины.

• Трапециевидная группа размещается в верхней трети спины. Ее верхняя часть поднимает лопатку, нижняя — опускает, а средняя — приближает к позвоночнику. В результате сокращения мышцы лопатка приводится к средней линии. Верхняя ее часть в значительной степени предопределяет внешний контур шеи, так как имеет свое начало непосредственно в области шеи и распространяется до 12-ого грудного позвонка.
• Широчайшая мышца спины охватывает нижне-боковой отдел спины человека и, поднимаясь вверх, крепится к гребню плечевой кости – опять же малого ее бугорка. Эта мышца тянет плечом руку назад, а также одновременно вращает её внутрь. Еще она приводит нижний угол лопатки спины к грудной клетке.
• Глубокие мышцы спины расположены по обеим бокам у самого позвоночника практически по всей его длине и образуют длинный разгибатель позвоночника.

Мускулатура живота.

• Наружная косая мышца торса широким пластом проходит снаружи и сверху вниз. Начинается зубцами от 8-ми нижних ребер. Спереди и внизу перетекает в широкое плоское сухожилие, называемое апоневроз. Косые мышцы торса обеспечивают наклонные движения позвоночника в всевозможные стороны и его повороты вправо и влево.
• Прямая мышца живота лежит снаружи от средней линии и идет продольно сверху вниз. Сухожильными образованиями делится на 4 части и, следовательно, имеет четыре брюшка. Участвует в сгибании туловища вперед.

Мышцы ног.

• Большая и малая ягодичные мышцы. Большая производит вращение бедра кнаружи, с одновременным разгибанием его. Малая — отводит бедро.
• Четырехглавая мышца нижней конечности (квадрицепс) — разгибает нашу голень в коленном суставе, а также сгибает бедро.
• Двуглавая мышца бедра расположена на задней его поверхности у наружного края. Она выполняет сгибание голени в коленном суставе, производит разгибание в тазобедренном суставе, поворачивает голень наружу.
• Сгибание голени осуществляется также с помощью полусухожильной, полуперепончатой и стройной мышц задней поверхности бедра.

Важно понимать, что без теории – нет практики. Поэтому, только досконально изучив, как устроен наш опорно двигательный аппарат, можно добиться выдающихся достижений в фитнесе и бодибилдинге. Только четко понимая, как работает наше тело, можно приступать к его строительству. Так что не ленитесь лишний раз заглядывать в теорию. Чем больше Вы знаете – тем меньше ошибок Вы будете делать и меньше времени потратите, а это – дорогого стоит…