Механические свойства костей и суставов

Механические свойства костей определяются их разнообразными функциями; кроме двигательной, они

выполняют защитную и опорную функции. Так кости черепа и грудной клетки защищают внутренние

органы, а кости позвоночника и конечностей выполняют опорную функцию.

4 Вида механического воздействия на кость:

растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

Прочность кости на растяжение почти равна прочности чугуна.

При сжатии прочность костей еще выше.

Самая массивная кость – большеберцовая (основная кость бедра) выдерживает силу сжатия в 16-18 кН.

Менее прочны кости на изгиб и кручение. Однако регулярные тренировки приводят к гипертрофии костей.

Так, у штангистов утолщаются кости ног и позвоночника, у теннисистов – кости предплечья и т.п.

Механические свойства суставов зависят от их строения. Суставная поверхность смачивается синовиальной жидкостью, которую хранит суставная сумка. Синовиальная жидкость обеспечивает уменьшение трения в суставе примерно в 20 раз. При этом при снижении нагрузки на сустав жидкость поглощается губчатыми образованиями сустава, а при увеличении нагрузки она выжимается для смачивания поверхности сустава и

уменьшения коэффициента трения. Прочность суставов, как и прочность костей, небеспредельна. Так, давление в суставном хряще не должно превышать 350 Н/см2. При более высоком давлении прекращается смазка суставного хряща и увеличивается опасность его механического стирания.

Основы организации двигательной деятельности

Движения человека могут быть произвольными, осуществляемыми сознательно, и непроизвольными, осуществляемыми автоматически. Произвольные движения человека во многом опираются на базу непроизвольных движений, носящих рефлекторный характер.

Безусловные рефлексы

это врожденные, наследственно передающиеся реакции организма. Они являются видовыми, т. е. свойственными всем представителям данного вида относительно постоянны, как правило, сохраняются в течение всех жизни осуществляются в ответ на адекватные раздражения, приложенные к одному определенному рецептивному полю замыкаются на уровне спинного мозга и стволовой части головного мозга осуществляются через филогенетически закрепленную, анатомически выраженную рефлекторную дугу.

Нужно отметить, однако, что у человека и обезьяны, у которых имеется высокая степень кортикализации функций, многие сложные безусловные рефлексы осуществляются при обязательном участии коры больших полушарий. Это доказывается тем, что ее поражения у приматов приводят к патологическим нарушениям безусловных рефлексов и исчезновению некоторых из них.

Следует также подчеркнуть, что далеко не все безусловные рефлексы появляются сразу к моменту рождения. Многие безусловные рефлексы, например, связанные с локомоцией, половым актом, возникают у человека и животного через длительный срок после рождения, но они обязательно появляются при условии нормального развития нервной системы.

Безусловные двигательные рефлексы:

1. Рефлексы новорожденных и детей раннего возраста (1-2 года). Сосательный, хватательный.

2. Оборонительный (защитный). Избавление от неприятного раздражителя, например отдергивание руки от горячего утюга.

3. Шагательный рефлекс.

4. Выпрямительный рефлекс. Восстановление нарушенной позы – сначала выпрямляется голова, потом туловище.

5. Ориентировочный рефлекс.

6. Положительная реакция опоры.

Спинальные выпрямительные рефлексы.

Если спинальное животное положить на бок, оно будет совершать некоординированные движения, пытаясь подняться. Это называют спиналъным выпрямительным рефлексом. Наличие такого рефлекса свидетельствует об интеграции некоторых относительно сложных позных рефлексов на уровне спинного мозга.

Источник: http://meduniver.com/Medical/Physiology/1024.html MedUniver

Шагательные движения и ходьба

Реципрокное шагание противоположных конечностей. Если поясничный отдел спинного мозга не расщеплен посередине, каждый раз, когда происходит шагательное движение одной конечности вперед, противоположная конечность обычно движется назад. Этот эффект является результатом реципрокной иннервации двух конечностей.

На самом деле спинальный механизм регуляции шагания, вероятно, еще сложнее. Например, если кончик стопы неожиданно наталкивается на препятствие при выпаде вперед, движение временно останавливается; затем последовательно осуществляется подъем стопы и перемещение ее вперед так, чтобы оказаться над препятствием. Это называют рефлексом спотыкания. Таким образом, спинной мозг является «умным» регулятором ходьбы. Источник: http://meduniver.com/Medical/Physiology/1024.html MedUniver

Если спинальное животное (выхоженное после высокой перерезки спинного мозга на уровне шеи над областью иннервации верхних конечностей) удерживать над полом так, чтобы его лапы свободно свисали вниз, растяжение конечностей иногда возбуждает шагательные рефлексы, вовлекающие все четыре конечности. В целом, шагательные движения передних и задних конечностей осуществляются по диагонали. Эта диагональная реакция является еще одним проявлением реципрокной иннервации, на этот раз осуществляемой вдоль всей длины спинного мозга в направлении вверх и вниз между передними и задними конечностями. Такую организацию шагания называют рефлексом шагания на месте.

Рефлекс галопирования. Другим типом рефлекса у спинальных животных является рефлекс галопирования, при котором обе передние конечности движутся вместе назад, тогда как обе задние конечности движутся вперед. Это происходит, когда почти равные стимулы растяжения или давления действуют одновременно на конечности с обеих сторон тела; неравная стимуляция вызывает диагональный шагательный рефлекс. Такое представление поддерживается особенностями шагания и галопа в нормальных условиях. При шагании одновременно стимулируются только одна передняя и одна задняя конечности, что способствует продолжению шагания. Во время галопа все конечности стимулируются примерно в равной степени, и животное сразу ударяет о землю обеими передними и обеими задними конечностями.

Чесательный рефлекс. Особенно важным спинальным рефлексом у некоторых животных является чесательный рефлекс, который запускается ощущениями зуда или щекотки. Этот рефлекс включает две функции: (1) ощущение положения, которое позволяет лапе точно найти место раздражения на поверхности тела; (2) чесателъные движения вперед-назад. Ощущение положения чесательного рефлекса является высокоразвитой функцией. Так, если блоха заползает на плечо спинального животного, его задняя лапа может определить ее положение, несмотря на то, что для приведения лапы к месту, где ползает блоха, должны одновременно и весьма координированно сокращаться 19 мышц конечности. На еще большую сложность рефлекса указывает факт, что при переходе блохи на другую сторону первая лапа прекращает чесание, а противоположная лапа начинает движения вперед-назад и в итоге находит блоху. Движения вперед-назад, как и шагательные локомоторные движения, вовлекают контуры с реципрокной иннервацией, которые вызывают осцилляцию.

Источник: http://meduniver.com/Medical/Physiology/1025.html MedUniver

Спинальные рефлексы, вызывающие мышечный спазм.

У людей часто наблюдается локальный мышечный спазм. Во многих, если не в большинстве случаев, причиной такого спазма является локальная боль.

Мышечный спазм в результате перелома кости. Один тип клинически важного спазма происходит в мышцах, окружающих сломанную кость. Этот спазм является результатом болевых импульсов, возникающих в сломанных концах кости, что заставляет мышцы, окружающие эту область, сокращаться тонически. Уменьшение боли при введении локального анестетика в область перелома снижает спазм; глубокий общий наркоз, например эфирный, также уменьшает спазм. Часто предварительное использование одного из этих видов обезболивания необходимо для успешного преодоления спазма в процессе приведения концов переломанной кости в правильное положение.

Спазм брюшных мышц при перитоните. Другим типом локального спазма, вызываемого спинальными рефлексами, является спазм мышц передней брюшной стенки в результате раздражения пристеночной брюшины при перитоните. В этом случае облегчение боли позволяет спастически сокращенным мышцам расслабиться. Тот же тип спазма часто происходит во время хирургической операции. Например, при операции на брюшной полости болевые импульсы от пристеночной брюшины часто заставляют брюшные мышцы сильно сокращаться, иногда выдавливая кишечник через хирургический разрез. По этой причине для проведения операций внутри брюшной полости обычно требуется глубокая анестезия. Судороги мышц. Другим типом локального спазма является типичная мышечная судорога. Электромиографические исследования указывают, что причина некоторых мышечных судорог следующая. Любой местный раздражающий фактор или нарушение метаболизма в мышце, например сильный холод, прекращение кровоснабжения или перенапряжение, может вызвать проведение болевых или других сенсорных сигналов от мышцы к спинному мозгу, что, в свою очередь, вызывает рефлекторное сокращение мышцы по механизму обратной связи. Полагают, что сокращение еще больше стимулирует сенсорные рецепторы, заставляя спинной мозг усилить интенсивность сокращения. Таким образом, благодаря развитию положительной обратной связи даже небольшое первичное раздражение вызывает все более сильное сокращение, вплоть до развития выраженного судорожного сокращения мышцы.

Спинальный шок

Когда спинной мозг внезапно пересекается в верхней части шеи, сначала практически все функции спинного мозга, включая спинномозговые рефлексы, мгновенно подавляются, вплоть до полного их выключения. Эту реакцию называют спинальным шоком. Причиной такой реакции является то, что нормальная активность спинальных нейронов зависит в большой степени от постоянного тонического возбуждения спинного мозга под действием импульсов, поступающих к нему по нисходящим нервным волокнам от высших центров, особенно по ретикулоспинальным, вестибулоспинальным и кортикоспинальным трактам. В течение нескольких часов или недель возбудимость спинальных нейронов постепенно восстанавливается. По-видимому, это общее естественное свойство нейронов повсюду в нервной системе, т.е. после потери источника облегчающих импульсов нейроны увеличивают собственную естественную степень возбудимости, чтобы компенсировать потерю хотя бы частично. Большинству неприматов, чтобы возвратить к норме возбудимость центров спинного мозга, требуется от нескольких часов до нескольких суток. Однако у человека восстановление часто задерживается на несколько недель, а иногда полного восстановления совсем не происходит. В других случаях, наоборот, происходит чрезмерное восстановление с результирующей повышенной возбудимостью некоторых или всех функций спинного мозга. Далее перечислены некоторые из спинальных функций, особенно страдающих во время или после спинального шока. 1. В начале спинального шока сразу и очень значительно падает артериальное давление, иногда опускаясь ниже 40 мм рт. ст., что свидетельствует о практически полной блокаде активности симпатической нервной системы. Давление обычно возвращается к норме в течение нескольких дней (даже у человека). 2. Все рефлексы скелетных мышц, интегрированные в спинном мозге, во время первых стадий шока блокируются. Животным для восстановления этих рефлексов до нормы требуется от нескольких часов до нескольких дней; людям — от 2 нед до нескольких месяцев. И у животных, и у человека некоторые рефлексы могут в итоге стать чрезмерно возбудимыми, особенно в тех случаях, когда на фоне пересечения основной части путей между головным и спинным мозгом некоторые облегчающие пути сохраняются. Первыми восстанавливаются рефлексы на растяжение, в дальнейшем постепенно восстанавливаются более сложные рефлексы в соответствующем порядке: сгибательные, антигравитационные позные и частично шагательные. 3. Рефлексы крестцового отдела спинного мозга, контролирующие опорожнение мочевого пузыря и прямой кишки, подавлены у человека в течение первых недель после пересечения спинного мозга, но в большинстве случаев они в итоге восстанавливаются.

Источник: http://meduniver.com/Medical/Physiology/1026.html MedUniver