ББК 57.204я73 М 15

Рецензент: канд. мед. наук, доцент Ю. Ф. Никифоров

Макарова Л. П.

М 15 Основы возрастной анатомии и физиологии: Учебное пособие. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2003. — 90 с.

ISBN 5-8064-0678-4

В учебном пособии содержатся сведения о развитии, строении и функцио­нировании основных систем организма человека; раскрываются анатомо­физиологические особенности, связанные с изменением возраста. Особое вни­мание уделено функциональному состоянию организма детей и подростков.

Пособие предназначено для студентов педагогических вузов, а также ши­рокого круга читателей.

ББК 57.204я73

ISBN 5-8064-0678-4

© Л. П. Макарова, 2003 О Издательство РГПУ им. А. И. Герцена, 2003

Введение

Учебное пособие разработано в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образова­ния (ОПД.Ф.05) и программой обучения студентов педагогических вузов.

В пособии изложены обобщенные данные литературы, посвящен­ные описанию развития, строения и функционирования различных анатомо-физиологических систем организма человека в возрастном аспекте.

Материалы, приведенные в настоящей работе, необходимы сту­дентам как базовые для последующего изучения .гигиены детей и подростков (школьной гигиены) и других медико-биологических дис­циплин (профилактика заболеваний и первая медицинская помощь), а также для использования их в практической деятельности по обуче­нию; воспитанию и сохранению здоровья школьников. Известно, что значимость здоровья для человека в современных условиях повыша­ется в связи с неблагоприятными тенденциями состояния здоровья населения, особенно детского и подросткового.

Изучение общих закономерностей роста и развития позволит бу­дущим педагогам правильно понимать влияние условий обучения на организм школьников и разрабатывать адекватные каждому возрас­тному периоду методы обучения и воспитания, т. е. сформировать на­учный подход к организации учебно-воспитательного процесса.

1. Понятие о возрастной анатомии и физиологии. Общие закономерности роста и разбития детей и подростков

Понятие о возрастной анатомии и физиологии

Анатомия — наука о строении организма человека. Возрастная анатомия изучает особенности строения в зависимости от возраста.

Возрастная физиология является ветвью физиологии человека и животных.

Физиология (греч. physis — природа, logos — учение) наука о функциях или процессах жизнедеятельности, протекающих в орга­низме.

К настоящему времени физиология человека и животных на­копила огромный фактический материал, и от нее отделились не­которые научные направления. Стала самостоятельной наукой и возрастная физиология, в предмет которой входит изучение зако­номерностей становления жизненного пути человека — от оплодо­творения до конца жизни (А. А. Маркосян, 1974), т. е. онтогенеза (греч. onthos -— существо, особь; genesis — развитие, происхождение) — индивидуального развития, в отличие от филогенеза (phylon — род, племя) — исторического развития, которое изучает эволюцион­ная физиология.

В онтогенезе принято выделять периоды: пре-, или антенаталь­ный (до рождения), и постнатальный (после рождения).

Антенатальный, или внутриутробный, период, в свою очередь, делится на периоды эмбриогенеза (первые 3 месяца) и фетогенеза (по­следующие 6 месяцев).

В возрастной физиологии появился специальный раздел — фи­зиология детей и подростков, в становлении которого большая роль принадлежит отечественному педиатру и физиологу Н. П. Гундобину (1860-1908). Выдающимися отечественными физиологами были Н. Е. Введенский, П. Ф. Лесгафт, А. А. Ухтомский и др.

Основными задачами изучения возрастной физиологии в педаго­гическом вузе являются следующие:

• Будущие педагоги должны знать анатомо-физиологические особенности детей и подростков; понимать основные биологические закономерности роста и развития организма; учитывать периоды раз­вития, для которых характерна наибольшая восприимчивость к воз­действию тех или иных факторов, а также периоды повышенной чув­ствительности и пониженной сопротивляемости организма.

• Знание физиологии ребенка необходимо при физическом вос­питании для определения эффективных методов обучения на уроках физической культуры, для разработки методов формирования двига­тельных навыков, развития двигательных качеств, для определения содержания физкультурно-оздоровительной работы в школе.

• Важное значение возрастная физиология имеет для понима­ния возрастных особенностей психологии ребенка. Ознакомление с условно-рефлекторными основами процессов обучения и воспитания детей и подростков, а также физиологическими механизмами некото­рых сложных психических процессов (память, внимание и др.) помо­жет использовать эти знания при организации и совершенствовании учебно-воспитательной работы.

Значение знаний по анатомии и физиологии ребенка подчеркива­ли многие выдающиеся педагоги. К. Д. Ушинский обращал большое внимание на то, что учитель должен иметь естественнонаучную под­готовку. А. С. Макаренко также отмечал существенную роль знаний физиологических особенностей деятельности развивающегося орга­низма в воспитании и обучении.

Общие закономерности роста и развития детей и подростков

Организм человека представляет собой сложноорганизованную систему.

Существуют следующие уровни организации в организме чело­века: клеточный, тканевой, органный и системный. Самыми элемен­тарными структурными единицами человеческого тела являются клетки, которые, объединяясь друг с другом, образуют ткани (рис. 1). Различают четыре основных вида тканей: эпителиальную, соедини­тельную, мышечную и нервную. Ткани, в свою очередь, образуют различные органы: легкие, сердце, печень, желудок и т. д. Объедине­ния анатомически однородных органов, обеспечивающие какие либо сложные акты жизнедеятельности, называют физиологическими сис­темами. В организме человека выделяют физиологические системы крови, крово- и лимфообращения, пищеварения, костную и мышеч­ную, дыхания и выделения, желез внутренней секреции, или эндок­ринную, и нервную систему.

Рис. /. Ткани:

А — эпителиальные: а — однослойный кубический эпителий, б — многорядный реснитчатый эпителий, в — переходный эпителий, г— многослойный плоский неороговевающий эпителий;

Б — соединительные: неоформленная рыхлая соединительная ткань,

б — плотная оформленная соединительная ткань, в — хрящевая ткань (волокнистый хрящ), г — костная ткань;

В т-- мышечная; Г — нервная

Наконец, сам организм, в свою очередь, представляет собой, по словам И. П. Павлова, «систему систем», в которой деятельность всех клеток, тканей, органов и систем строго согласована и направлена на обеспечение оптимальной жизнедеятельности организма как целого. Таким образом, одним из основных законов формирования ребенка является закон целостности, в соответствии с которым все состав­ляющие части организма взаимосвязаны и взаимообусловлены.

Наряду с физиологическими системами существует понятие о функциональных системах, под которыми подразумеваются времен­ные объединения органов детского организма, направленные на дос­тижение полезного для существования организма результата. Так, в процессе обучения ребенка письму, чтению, навыкам личной гигиены и т. д. требуется образование функциональных систем, в которые включаются разнообразные органы. Вопросы теории функциональ­ных систем и особенности их формирования в процессе онтогенеза были разработаны известным отечественным физиологом академиком П. К. Анохиным (1898-1974), его учениками и последователями.

Образование в процессе онтогенеза в организме человека бесчис­ленного множества различных функциональных систем обеспечивает ему оптимальное взаимодействие с факторами внешней среды. Взаи­модействие организма с окружающей средой является вторым основ­ным законом формирования ребенка. С одной стороны, человек как биологическое существо оказывает влияние на среду в гигиениче­ских, экологических аспектах (так называемые антропогенные на­грузки, антропогенные загрязнения воды, воздуха и т. д.). С другой стороны, среда, в частности социальная, играет большую роль в формировании личности ребенка, а экологическая — влияет на здоровье И Т. П. •

В возрастной физиологии понятия «рост» и «развитие» более конкретны, чем в других науках.

Рост -—увеличение длины и массы тела детей и подростков, свя­занное с увеличением числа клеток и их составляющих органических молекул, т. е. количественные изменения.

Под развитием понимают качественные изменения в организме, заключающиеся в совершенствовании (усложнении) его организации, т. е. строения и функции органов и тканей, их взаимоотношений и процессов их регуляции.

Рост и развитие ребенка тесно взаимосвязаны и обусловливают друг друга. Постепенно количественные изменения, происходящие в процессе роста организма, приводят к появлению у ребенка новых ка­чественных особенностей. Так, созревание нервно-мышечного аппа­рата, проявляющееся увеличением мышечной массы и изменением свойств мышечной ткани, улучшением проведения нервных импуль­сов и т. п. приводит к тому, что движения, по мере увеличения воз­раста, совершенствуются. Рост и развитие всех органов и физиологических систем организма детей и подростков происходит не одновре­менно, т. е. гетерохронно (греч. heteros -—другой, chronos — время). Например, сердце функционирует уже на 3-й неделе пренатального развития, нервная система — на 4-й неделе, а почки формируются значительно позднее и вступают в действие только у новорожденного ребенка. В процессе онтогенеза периоды усиления роста и развития сменяются периодами замедления их, и наоборот, т. е. рост и развитие характеризуются неравномерностью.

В постнатальном развитии выделяют три так называемых «кри­тических периода», или «возрастных криза», с наиболее резкими анатомо-физиологическими преобразованиями.

Первый критический период наблюдается в возрасте от 2 до 3 лет, когда ребенок начинает активно двигаться и общаться с внешним миром, происходит интенсивное физическое и психическое развитие, ускоренное формирование речи и сознания. С другой стороны, растут воспитательные требования, что в совокупности приводит к напря­женной работе физиологических систем организма, а при слишком высоких требованиях — к их «поломке» (особенно ранимой оказыва­ется нервная система). В этот период формируется большинство пси­хических заболеваний, отмечается повышенная частота детского травматизма.

Второй критический период совпадает с началом обучения в школе и приходится на возраст 6-8 лет. В этот период приспособле­ния к новым условиям и повышенным требованиям, характеризу­ющийся также напряженной деятельностью физиологических систем организма, необходимо особенно бережное отношение к ребенку со стороны школы и родителей. А в связи с наибольшим числом транс­портных несчастных случаев следует разъяснять детям правила до­рожного движения.

Третий критический период (пубертатный) связан с изменениями в организме гормонального баланса, с созреванием и перестройкой работы желез внутренней секреции. Обычно это происходит в 11— 15 лет, т. е. в подростковом возрасте, который также характеризуется повышенной ранимостью нервной системы и возникновением множе­ства нервных расстройств, психических заболеваний и др.

Однако гетерохронность и неравномерность развития не отрица­ют его гармоничности, поскольку неодновременное и неравномерное созревание морфофункциональных систем обеспечивает необходи­мую надежность функционирования целостного организма и опти­мальное взаимодействие с условиями среды.

Физическое и психическое развитие детей и подростков

Понятие «физическое развитие» имеет два значения: с одной стороны, оно характеризует процесс формирования, биологического созревания клеток, тканей, органов и всего организма в целом; с дру­гой — морфофункциональное состояние на каждый данный отрезок времени.

В настоящее время при изучении физического развития детей и подростков не только исследуются его признаки, но и определяется уровень биологического развития организма, т. е. степень соответст­вия показателей физического развития данному календарному возрас­ту, в связи с чем вводятся два понятия: «акселерация» и «ретардация».

Акселерация (лат. acceleratio — ускорение) — это ускорение фи­зического развития и формирования функциональных систем орга­низма детей и подростков. Это явление не всегда может рассматри­ваться как положительное, так как нередко сопровождается отставанием развития некоторых физиологических систем (сердечно­сосудистой, нервной и др.), а также более медленным созреванием организма в социальном плане.

Различают два вида акселерации:

• эпохальная акселерация, которая характерна для детей и под­ростков в сравнении с предшествующими поколениями; существуют ее различные теории (гелиогенная, алиментарная, радиоволновая, ге­нетическая и т. п.), на которых мы останавливаться не будем, учиты­вая, что процесс акселерации в крупных городах нашей страны, а также в ряде других стран завершился к концу 80-х годов;

• внутригрупповая акселерация — ускорение физического раз­вития отдельных детей и подростков в определенной возрастной группе (наблюдается у 13—20% детей данного возраста).

Явление ретардации развития детей и подростков интересует ученых главным образом в связи с решением проблемы школьной зрелости. Число ретардированных детей внутри возрастной группы также составляет 13-20%, что важно учитывать при поступлении де­тей в школу.

Внешне физическое развитие характеризуется увеличением раз­меров частей тела ребенка и изменением функциональной деятельно­сти его различных органов и систем. Физическое развитие детей и подростков изучают медико-биологические науки, в том числе воз­растная физиология, морфология.

Психическое развитие — это процесс формирования познава­тельной деятельности детей РГ подростков (совершенствование про­цессов ощущения, восприятия, памяти и др.) развитие у них чувств и воли, формирование различных свойств личности: темперамента, ха­рактера, способностей, потребностей, интересов. Изучают его психо­логические науки, педагогика и социология, поэтому мы будем ка­саться этих вопросов в дальнейшем лишь постольку, поскольку в основе психических процессов человека лежит физиологическая дея­тельность его мозга.

Физическое и психическое развитие человека тесно связаны и взаимообусловлены. Общеизвестно, что существенные дефекты в развитии головного мозга несмотря на адекватность обучения и вос­питания ребенка, непременно нарушают его психическое развитие. С другой стороны, дефекты в обучении и воспитании нормального ре­бенка могут привести к функциональным и структурным нарушениям деятельности его мозга.

О тесной связи между физическим и психическим развитием де­тей и подростков свидетельствует также повышение умственной ра­ботоспособности, связанное с улучшением таких психических про­цессов, как внимание, восприятие, память, после уроков физической культуры, спортивных занятий.

Для оценки физического развития выделяют три группы пока­зателей (признаков):

1) соматометрические, или антропометрические — измерение роста, массы тела, окружности грудной клетки;

2)физиометричеекие -.определение функциональных показате­лей, например, жизненной емкости легких, мышечной силы рук и др.;

3)соматоскопические, такие, как форма позвоночника, грудной клетки, ног, осанка, развитие мускулатуры, половое созревание. Оп­ределяются они при осмотре и имеют наибольшее значение для педа­гога.

Каждый учитель и воспитатель, ежедневно встречаясь с детьми, в определенной степени несет ответственность за их нормальное разви­тие, поэтому для педагога обязательно умение быстро и правильно оценить степень физического развития детей и подростков. Это важно не только с гигиенических позиций, но и необходимо для правильной организации индивидуальной учебно-воспитательной работы, так как дети с худшими показателями развития требуют к себе большего внимания.В настоящее время существует ряд методов точной количествен­ной оценки физического развития (метод стандартов, или сигмальных отклонений, метод оценки по шкале регрессии, центильный, ком­плексный метод и др.). На основании обследования большого числа детей и подростков разработаны усредненные таблицы, содержащие антропометрические показатели физического развития здоровых де­тей и подростков и соответствующие методу математико-статические показатели.

Всякое существенное отклонение от средних данных свидетель­ствует о нарушениях физического развития ребенка. Нередко в основе этих нарушений лежат различные заболевания. Следовательно, физи­ческое развитие является одним из показателей здоровья детей и под­ростков.

Для повседневной оценки физического развития детей и подрост­ков в процессе педагогической работы вовсе не обязательно владеть всем комплексом антропометрических методик. Достаточно учиты­вать длину (рост) и массу тела ребенка, которые на разных этапах он­тогенеза меняются с различной интенсивностью. Так, наиболее ин­тенсивные изменения этих показателей происходят в первые годы постнатального развития: в течение первого года жизни длина тела ребенка возрастает в среднем на 25 см, а его масса увеличивается на 6-7 кг. Затем в возрасте от 1 до 3-х лет темпы развития несколько снижаются. Новое нарастание темпов роста наблюдается в 5-7 лет (годовой прирост длины тела в это время может составить 7—10 см). Далее с 8 до 10-11 лет вновь наблюдается замедление роста. Наконец, возрастание темпов физического развития наблюдается в период по­лового созревания — с 11—12 до 15—16 лет. В последующие годы тем­пы физического развития снижаются, и рост у женщин останавлива­ется примерно к 18-22 годам, а у мужчин к 20-25 годам.

С возрастом изменяются пропорции тела: уменьшаются относи­тельные размеры головы й увеличивается абсолютная и относитель­ная длина рук и ног. Эти изменения могут служить косвенными при­знаками биологической зрелости детей и готовности их к обучению в школе.

Половые отличия процессов роста и развития отсутствуют до 10 лет. Далее физическое развитие девочек идет быстрее (у них отмеча­ется более высокий рост). К 14-15 годам мальчики догоняют, а затем перегоняют девочек в росте, однако продолжают отставать в физиче­ском развили в целом и к функциональному уровню взрослого орга­низма приходят на 1-3 года позже девочек.

В настоящее время предложено много схем деления на возраст­ные периоды постнатального развития человека. Одна из них охваты­вает весь постнатальный онтогенез (А. А. Маркосян, 1969). В основу ее положены морфофункциональные и психологические критерии. Схема включает следующие периоды:

новорожденный — от 1 до 10 дней;

грудной возраст — с 10 дней до 1 года;

раннее детство — 1-3 года;

I детство — 4-7 лет;

II детство — 8-12 лет — мальчики, 8-11 — девочки;

подростковый возраст — 13-16 лет — мальчики, 12-15 — девочки; юношеский возраст— 17-21 год юноши, 16-20 — девушки;

зрелый возраст:

1. период — 22-35 лет — мужчины, 21-34 — женщины;

II период—36-60 лет мужчины, 35-55 - женщины;

пожилой возраст - 61-74 года —- мужчины, 56-74 — женщины; старческий возраст — 75-90 лет мужчины и женщины;

долгожители — 90 лет и выше.

Для педагогов более удобной является периодизация, построен­ная на основе педагогических и социологических критериев и охва­тывающая возраст от рождения до 17-18 лет. Эта схема включает пе­риоды:

младенческий — до 1 года;

преддошкольный с 1 до 3 лет;

дошкольный — с 3 до 7 лет;

младший школьный^:— с 7 до 11-12 лет;

средний школьный с 11-12 до 15 лёт;

старший школьный — с 15 до 17-18 лет.

В заключение следует отметить, что всякая возрастная периоди­зация довольно условна, учитывая возможные явления акселерации и ретардации, не всегда имеющееся соответствие календарного возраста детей и подростков их биологической зрелости, но она необходима:

• для учета меняющихся в процессе онтогенеза физиологиче­ских и морфологических свойств организма детей и подростков;

• для разработки научно обоснованной системы охраны их здо­ровья;

• для создания таких приемов воспитания и обучения, которые были бы адекватны каждой возрастной группе и способствовали бы оптимальному развитию физических и психических возможностей детей и подростков.