Непосредственное практическое значение имеет также установленный факт, что сопротивление, оказываемое мышечному сокращению, влияет определенным образом на силу сокращения. Чем сопротивление больше, тем большую силу развивает мышечное сокращение. Максимальная сила достигается тогда, когда сопротивление настолько возрастает, что мышца не может его преодолеть. Это объясняется влиянием обратной связи проприорецепторов мышц на центральные двигательные механизмы. Напряжение мышцы под действием максимального сопротивления вызывает нервные разряды в мышечных веретенах и сухожильных рецепторах (рецепторы Golgi), которые усиливают возбуждение в моторных центрах ц. н. с. Это дает последующему волевому импульсу мышечного сокращения более высокий нервный заряд и позволяет вовлечь в действие максимальное число двигательных единиц мышцы, включительно и те, у которых порог раздражения выше и которые обычно не участвуют в сокращениях.

Как было уже упомянуто, физиологической основой различной силы мышечного сокращения является различное число двигательных единиц, принимающих участие в сокращении. С включением большего числа двигательных единиц сокращение усиливается. Это так называемый механизм рекрута (присоединения) новых двигательных единиц. Оно служит для более грубого и резкого изменения силы мышечных сокращений. Тонкая регуляция осуществляется путем изменения частоты сокращения отдельной двигательной единицы за счет изменений частоты нервных импульсов. Когда двигательная единица включается в сокращение, вначале ока сокращается обычно с частотой, равной 10-20 сокращений в секунду. Если необходимо увеличение силы мышечных сокращений, то активная двигательная единица увеличивает частоту своих сокращений до 40-50 в секунду. Едва после того, при необходимости, включаются новые двигательные единицы. Третьим механизмом для градации мышечного сокращения является так называемая синхронизация. Нормально частота сокращений отдельных двигательных единиц при сокращении мышцы не совпадает, а происходит асинхронно - подобно ударам дождевых капель в стекло окна. Это и обусловливает на практике гладкость мышечных сокращений. Но иногда, если необходимо очень резкое и сильное мышечное усилие, импульсы к большинству или всем двигательным единицам могут дойти одновременно - это и есть синхронизация. Внеочередная сила, получаемая при синхронизации, не может быть использована для продолжительного, поддерживающего сокращения.

Функциональная классификация мышц. Мышечная деятельность при движениях человека значительно сложнее, чем это кажется на первый взгляд. Едва ли существует движение, производимое одной единственной мышцей. Обычно участвует несколько мышц, которые выполняют различные задачи, различным способом содействуют осуществлению движения. В то время как одни вращают костные рычаги, другие обеспечивают необходимую стабильность, а третьи сокращаются с целью нейтрализации какого-либо нежелательного движения при конкретном действии.

Точное ознакомление с ролью и участием каждой отдельной мышцы при данном движении лежит в основе кинезиологического анализа как нормальных движений, так и их патологических нарушений. Это дает возможность далее найти наиболее эффективные компенсаторные или заместительные движения и выбрать подходящие средства и методы в кинезитерапии.

В кинезиологии принята следующая классификация мышц с учетом; того или иного участия мышц в осуществлении данного движения:

А. Двигатели или агонисты. Это мышцы, непосредственно-осуществляющие движение сустава. Сокращаясь концентрически, они вращают костный рычаг. Те из них. которые доставляют главную силу для движения, называются главными мышцами-двигателями. Вспомогательные двигатели имеют второстепенную роль, сокращаясь лишь при определенных обстоятельствах, а именно, когда необходима большая сила движения - быстрое движение и т. д. При слишком большом сопротивлении движению включаются и так называемые запасные мышцы или мышцы крайней необходимости.

Б. Фиксаторы, стабилизаторы и поддерживающие мышцы. Для того чтобы осуществить эффективное и целесообразное движение, как правило, необходимо, чтобы одно из мест прикрепления мышц-двигателей было фиксировано неподвижно. Стабилизацию кости, к которой прикрепляется какой-либо двигатель данного движения, производят мышцы-фиксаторы и стабилизаторы. Благодаря статическому сокращению они придают устойчивость определенным сегментам тела, включая против силы гравитации, или другим нежелательным для данного движения сокращениям мышц. Поэтому они называются поддерживающими мышцами.

В. Нейтрализаторы. Очень часто мышцы осуществляют более одного действия. Так, например, двуглавая мышца плеча является флексором локтевого сустава и супинатором предплечья. Однако, если желательна только одна флексия предплечья без супинации, то последнее действие мышцы должно быть воспрепятствовано. Это осуществляется за счет сокращения одной из мышц-пронаторов, которая в данном случае играет роль нейтрализатора. По правилу, мышцами-нейтрализаторами данного движения являются те, которые сокращаются с целью нейтрализации одного из нежелательных действий двигателей. Нередко двигатели обладают одним общим действием, а другое их действие может быть взаимно противоположным. Так, например, локтевой разгибатель кисти руки и лучевые ее разгибатели обладают общим действием - экстензия кисти, в то время как второе действие одних - лучевое отведение, а других - локтевое отведение кисти. Когда эти мышцы сокращаются одновременно, получается, экстензия кисти, причем их локтевое и лучевое отведение взаимно нейтрализуются.

Г. Антагонисты. Это мышцы, сокращения которых приводят в суставе к действию, противоположному двигателям. Антагонисты и двигатели обычно расположены по обе стороны оси сустава, и когда одни находятся в состоянии сокращения, другие расслаблены и растянуты.

Физиологические взаимоотношения между двигателями и антагонистами весьма интересны и играют важную роль в согласованности и тонкой координации движений человека. Sherrington установил, что, по правилу, антагонисты находятся в состоянии релаксации при сокращении двигателей, что позволяет осуществление движения. Это явление, названное реципрокной иннервацией, осуществляется автоматически. На практике релаксация и сокращение двигателей и антагонистов чередуются и степенуются, что обусловливает сложность и гладкость совершения движений в быту и труде. Во многих случаях двигатели, начавшие определенное движение и придавшие некоторую инерцию передвигаемому сегменту, приостанавливают свое дальнейшее сокращение. Тогда антагонисты путем эксцентрического сокращения осуществляют контролирующую роль за быстротой движения и служат его регулятором. Создание двигательного стереотипа, гладкое совершение некоторых сложных движений представляет собой согласованное действие между двигателями и антагонистами, своевременное и точное включение антагонистов в движение. С этой точки зрения значение антагонистов при движениях весьма широко и далеко не исчерпывается только противоположным двигателям действием.

В последнее время, главным образом с помощью электромиографии, было установлено, что участие антагонистов в качестве регуляторов или скорее модуляторов нормальных волевых движений гораздо больше, чем это раньше считалось. Это особенно относится к точным и тонким выполнениям движений руки. В данном случае почти всегда устанавливается одна или другая степень ЭМГ активности у антагонистов. Все более утверждается тенденция считать этот феномен правилом, а не исключением, хотя на первый взгляд он находится в некотором противоречии с закономерностью реципрокной иннервации. Следует согласиться, что последняя редко существует в чистом виде при сложных и тонких движениях, необходимых в ежедневной практике. Включение антагонистов с меняющейся, дозированной и приспособляющейся к конкретным требованиям движения активностью можно рассматривать как ее диалектическое дополнение. Исходя из этого, может быть, правильнее в таких случаях говорить не о мышцах-антагонистах, а о мышцах-модуляторах.

Физиологическое включение антагонистов в качестве модуляторов при движениях также объясняет случаи дискоординации двигательных актов, наблюдаемых при различных заболеваниях. Патологические моменты (болевые раздражения, нарушения проприорецептивной регуляции движения и т. д.) могут привести к расстройству физиологических координационных взаимоотношений агонистов-антагонистов, причем активность последних при данном движении неадекватно усиливается. Это может существенно изменить характер движения и сделать его совсем нецелесообразным. Так, например, во многих случаях акушерского или травматического паралича в области плечевого сустава при попытке совершить абдукцию плеча активно напрягается большая грудная мышца. Закрепление этого патологического двигательного стереотипа может сопровождаться длительным повышением тонуса большой грудной мышцы, блокированием абдукции и в результате этого - аддукторной контрактурой.

В кинезиологической литературе часто встречается также термин мышцы-синергисты. Сразу же следует отметить, что различные авторы вкладывают в это понятие иногда совершенно противоречивое содержание. Одни авторы называют синергистами вспомогательные двигатели, другие - стабилизаторы, а третьи - нейтрализаторы. То определение, согласно которому синергистами являются мышцы, которые помогают движению или действуют сообща при данном движении, не выдерживает серьезной критики. Сами по себе все мышцы, вовлеченные в данное движение, одним или другим способом помогают ему, способствуют его осуществлению. Это относится в некоторых случаях даже к антагонистам. Для кинезиологического анализа важно, однако, знать конкретный вклад каждой из мышц в движении, точную роль, которую она выполняет в нем. А именно этого нельзя определить с помощью термина «синергисты». Поэтому желательно избегать этого термина, заменяя его более точными определениями: двигатели, фиксаторы, нейтрализаторы и антагонисты.

Особенности при действии многосуставных мышц. Мышцы, которые охватывают два или более суставов, имеют некоторые особенности при двигательной деятельности. Движения, совершаемые в одном из суставов, отражаются определенным способом через эти мышцы и на другие суставы, над которыми они проходят.

При сокращении обычно мышцы укорачиваются приблизительно на 50% своей длины в спокойном расслабленном состоянии. Для односуставных мышц это достаточно для совершения полного объема движения сустава, над которым они перекинуты. При многосуставных же мышцах соотношения различны. Когда многосуставная мышца при сокращении закончит полный объем движения в одном из суставов, над которым она перекинута, сократительная способность, соответственно ее сила, недостаточна для окончания движения и в остальных суставах. Места прикрепления мышцы оказываются слишком близки одно к другому, мышца сравнительно расслаблена и при таком положении она не может развить достаточной силы. В таких случаях говорят об активной недостаточности многосуставных мышц. Так, например, флексоры пальцев руки проходят над лучезапястным суставом, пястно-фаланговыми суставами и межфаланговыми суставами пальцев. При полной флексии лучезапястного сустава (приблизительно 90°) эти мышцы не имеют уже достаточной силы для осуществления полного объема движения в пястно-фаланговых и межфаланговых суставах, т. е. при полной флексии кисти пальцы руки не могут сжаться в кулак.

Феномен активной мышечной недостаточности находит применение для изолирования действия односуставных мышц от действия многосуставных, например, при мануальном мышечном тестировании. Если над данным суставом перекинуты одно- и многосуставные мышцы, то эффект последних можно элиминировать в большей степени, поставив их в положение активной недостаточности.

Установлено, что поперечнополосатые мышцы, обладающие свойством эластичности, могут быть растянуты приблизительно в полтора раза своей длины в спокойном, расслабленном состоянии. Для односуставных мышц это вполне достаточно, чтобы позволить антагонистам совершить полный объем движения в суставе. Если же растянуть многосуставную мышцу путем совершения полного антагонистического движения в одном из суставов, над которыми она перекинута, то длина ее уже недостаточна, чтобы позволить полный (антагонистический) объем движения и в других суставах, над которыми она проходит. Принято называть это явление пассивной недостаточностью многосуставных мышц. Так, например, двухсуставные разгибатели тазобедренного сустава (двуглавая мышца бедра, полуперепончатая и полусухожильная мышцы) перекинуты над тазобедренным и коленным суставами. Если эти мышцы растянуть путем экстензии в коленном суставе, то их длина будет недостаточной для осуществления полной флексии в тазобедренном суставе. Если при исходном лежачем положении на спине привести в экстензию ногу в коленном суставе и затем согнуть в тазобедренном, то флексия достигает обычно 90°. Если же согнуть ногу в коленном суставе и упомянутые двухсуставные мышцы привести в состояние расслабления путем приближения их мест прикрепления, то флексия в тазобедренном суставе может быть совершена в полном объеме - до 125-130°. Достаточное ознакомление с проявлениями активной и пассивной недостаточности имеет важное значение для кинезитерапии. Оно раскрывает возможности дозированной тренировки определенных мышечных групп, растяжения и изолирования их деятельности.

Прямое положение (вертикальная поза). Прямое положение относится к основным видам двигательной деятельности тела человека. Его поддержание, связанное прежде всего с проблемой равновесия, представляет собой весьма важную задачу. Прямое положение зависит от большего числа различно взаимно расположенных сегментов тела, находящихся под постоянным воздействием гравитации и других разнообразных внешних сил.

Поддержание тела человека в прямом положении, как уже было упомянуто, возможно только благодаря сокращению определенных мышц. Так как при вертикальной позе линия гравитации проходит на 3-5 см впереди оси голеностопных суставов, то под действием своей тяжести все тело стремится наклониться вперед, т. е. перевернуться вперед. Этому противодействует сокращение трехглавой мышцы (m. triceps surae), причем главное участие принимает m. soleus. Устанавливается динамическое равновесие, при котором тело совершает некоторые постоянные небольшие колебания в своем стремлении сохранить идеальное положение равновесия. Вот почему некоторые авторы говорят о прямом положении как о «подвижном равновесии на неподвижном основании». Эти колебания являются результатом отклонения от положения равновесия вследствие движения рук, поворачивания головы, дыхания, сердечных пульсаций и пр. и обычно успешно корригируются при помощи сложного физиологического механизма, действующего автоматически на уровне подсознания. К центральной нервной системе постоянно посылается информация от зрительного анализатора, органов равновесия (полуокружных каналов внутреннего уха) и от проприорецепторов суставов, мышц и сухожилий. Там эта информация обрабатывается, и при появлении опасности нарушения равновесия автоматически подключаются такие движения, которые сохраняют благоприятную позицию линии гравитации близко от центра площади опоры.

При патологических состояниях, когда имеется двусторонний паралич трехглавых мышц голени, сохранение вертикальной позы значительно затрудняется. Чтобы не потерять равновесия, человек вынужден поддерживать линию гравитации на уровне оси голеностопных суставов или несколько позади нее, но не перед ней. Как только линия гравитации пройдет позади оси голеностопных суставов, для сохранения равновесия вступают в действие дорсальные флексоры ступни. Однако их возможности при коррекции равновесия незначительные, и в результате этого предохраняющий от потери равновесия объем наклона тела назад весьма ограничен. Это вынуждает больных с упомянутыми параличами искать другие способы компенсации, например, стремятся увеличить площадь опоры тела за счет широкого расставления ног или использования палок и костылей.

Поддержание тела человека в прямом положении требует участия целого ряда мышц. Ввиду того, что трехглавая мышца голени, как было упомянуто, более или менее всегда активна, перекинутые через коленный сустав обе головки m. gastrocnemius привели бы к флексии. С целью нейтрализации этого действия, угрожающего нарушением равновесия, сокращается экстензор коленного сустава - четырехглавая мышца бедра, стабилизирующая коленный сустав. Но одна из его головок - прямая мышца бедра, перекинута и через тазобедренный сустав. Его эффект - тенденция к наклонению таза вперед, нейтрализуется сокращением мышц живота и седалища. Далее это приводит к включению экстензоров туловища, которые обеспечивают его стабилизацию.

Степень мышечного сокращения, а отсюда и затрата энергии могут быть различными при одном или другом варианте прямого положения. Сравнительно наиболее энергичнее участие мышц требуется при прямом положении солдат в строю. Здесь расход энергии близок к обычной легкой двигательной деятельности. Наименьшим расходом энергии отличается поза при свободном, вялом, расслабленном положении тела: гиперэкстензия в коленных суставах, экстензия в тазобедренных суставах, слегка увеличенный поясничный лордоз, усиленный торакальный кифоз с некоторым наклонением туловища назад и слабо наклоненной головой вперед. Эта поза, при которой позиция суставов поддерживается с помощью натяжения суставных связок, а мышцы разгружаются. Она типична при состоянии усталости, когда человек вынужден стоять прямо длительное время. Эта поза экономична в отношении мышечной работы, но, с другой стороны, она отягощает связки. Такая продолжительная нагрузка связана с опасностью перерастяжения их и наступления последующих деформаций.

Ходьба. С точки зрения механики эта самая обычная двигательная деятельность человека представляет собой поступательное движение всего тела в результате ротационных движений его отдельных сегментов и прежде всего нижних конечностей. Ходьба - это постоянная посменная активность двух ног, при которой одна нога, опираясь на землю, служит для поддержки и последующего отталкивания тела (опорная фаза), в то время как другая, поднятая и свободно висящая в воздухе, перемещается, следуя инерции тела вперед (маховая фаза). Каждая нога последовательно проходит через обе фазы - опорную и маховую, причем при обычной ходьбе опорная фаза бывает большей продолжительности. При быстрой же ходьбе опорная фаза делается короче и при беге уже маховая фаза более продолжительна.

Опорная фаза. Она начинается с момента прикосновения пятки вынесенной вперед ноги к полу и продолжается до тех пор, пока эта нога находится в контакте с полом, до момента, когда большой палец оторвется от пола и окажется в воздухе. В опорной фазе различают два периода. Первый период называется удерживающим. Устремившееся вперед и потерявшее равновесие тело получает новую опору в момент прикасания пятки к полу. Равновесие восстанавливается, причем в первый момент нога удерживает инерцию тела. Постепенно тяжесть тела переносится на другую, ставшую опорной, ногу, причем центр тяжести перемещается вперед. В момент, когда линия гравитации пройдет точно над осью голеностопного сустава, заканчивается удерживающий период и начинается отталкивающий (пропульсионный). Общий центр тяжести, продолжая перемещаться вперед, выходит за пределы опоры (ступня на полу) и равновесие снова нарушается. В последней части отталкивающего периода пальцы ноги, особенно большой палец, придают телу движение вперед (отталкивание) с помощью энергичной плантарной флексии, и нога зависает в воздухе.

Маховая фаза продолжается до тех пор, пока нога, находящаяся в воздухе, передвигается вместе со всем телом вперед в своем стремлении прикоснуться пола пяткой, стать опорной и восстановить нарушенное равновесие. При обычной ходьбе начало опорной фазы одной ноги (удерживающий период) заступает с концом отталкивающего периода другой ноги. Таким образом на некоторое время обе ноги касаются земли - это период двойной опоры. При медленной ходьбе этот период равен приблизительно половине времени маховой фазы. При ускорении ходьбы период двойной опоры сокращается и полностью исчезает при беге. Здесь, наоборот, на короткий срок времени обе ноги находятся в воздухе, не имея контакта с землей.

Наряду с основными движениями в суставах нижних конечностей для эффективности ходьбы некоторую вспомогательную роль играют также движения таза, туловища и верхних конечностей.

Таз используется как средство для увеличения относительной длины маховой ноги, а вместе с этим и длины шага. В начале опорной фазы (удерживающий период) таз повернут в отношении опорной ноги так, что последняя находится во флексии, внешней ротации и абдукции в тазобедренном суставе. С продолжением фазы таз изменяет свое положение в отношении фиксированной опорной ноги и в конце фазы (пропульсионный период) последняя находится уже в экстензии, внешней ротации и аддукции в тазобедренном суставе. Таким образом экономится крайняя флексия и экстензия опорной ноги при ходьбе, а вместе с тем и вертикальные колебания всего тела.

Такая ротация таза вокруг опорной ноги влечет за собой и ротацию всего туловища, включая и плечевой пояс. Но вращение туловища, а вместе с ним и головы, налево и направо при каждом шаге было бы весьма нецелесообразным и неэкономичным с энергетической точки зрения. Чтобы этого не происходило, противоположная опорной ноге рука выносится вперед и, увлекая за собой плечевой пояс и туловище, осуществляет деротацию. Эта деротация туловища совершается в суставах позвоночника. Движения рук, которые можно считать содружественными с движениями нижних конечностей при ходьбе, имеют свободный, маховой характер и совершаются главным образом под действием инерции с весьма небольшой затратой энергии.

О передвижении тела можно судить лучше всего по перемещению его общего центра тяжести в пространстве. При нормальной ходьбе общий центр тяжести описывает синусоидальную кривую как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях. Отклонения в обеих плоскостях равняются 4,5 см.

Эти сравнительно небольшие колебания обеспечивают ровную походку, весьма экономичную в отношении расхода энергии. Всякое значительное отклонение, особенно в вертикальной плоскости, привело бы к большей затрате энергии при ходьбе.

Анализ движений в суставах при ходьбе. Прежде всего ходьба осуществляется с помощью движений сегментов нижних конечностей. Наряду с этим вспомогательную роль играют и движения таза, позвоночника и верхних конечностей.

В нижних конечностях совершаются главным образом движения, приводящие к флексии и экстензии. Тазовый пояс способствует этим движениям, ставя суставные ямки в благоприятную для действия соответствующей бедренной кости позицию при ходьбе. Это достигается за счет движений в поясничной и грудной частях позвоночника, а также и за счет движений противоположного тазобедренного сустава. Таким образом, когда при ходьбе одна, а затем и другая нога выносится вперед, направление движения во флексии и экстензии в тазобедренном суставе сопровождается легким ротационным движением, абдукцией и аддукцией в этом суставе, а также легкой латеральной флексией и ротацией позвоночника.

Ниже представлен анализ движений каждого отдельного сустава при маховой и опорной фазах. Этот анализ, однако, отличается лишь систематичностью и не указывает на последовательность и взаимную согласованность движений суставов по времени при ходьбе.

Длинный сгибатель большого пальца и длинный сгибатель остальных пальцев начинают сокращаться слабо с середины опорной фазы, переходя в умеренные в конце фазы. Вместе с ними сокращаются короткие сгибатели пальцев в ответ на давление опоры, противодействующей пальцам. При быстрой ходьбе их деятельность более энергична. При ходьбе босиком сокращения всех сгибателей пальцев сильнее, чем в обуви.

http://www.blackpantera.ru