Нервная система как система власти Проблема власти и организации является основной проблемой в деятельности нервной системы. Задачи этой системы сводятся к организации и управлению процессами, происходящими внутри организма и между организмом и его средой. Тот факт,

Все живое характеризуется четырьмя признаками: ростом, обменом веществ, раздражимостью и способностью к самовоспроизведению. Совокупность данных признаков свойственна только живым организмам. Осуществление этих функций будет более понятно, если сначала дать описание тканей организма, а затем функциональных систем, в деятельности которых они принимают участие.

ТКАНИ

Структурной и функциональной единицей живого является клетка – анатомическая основа большинства организмов, включая человека. Комплексы специализированных клеток, характеризующиеся общностью происхождения и сходством как структуры, так и выполняемых функций, называются тканью. Различают четыре основных типа тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную. См. также ГИСТОЛОГИЯ .

Эпителиальная ткань

покрывает поверхность тела и полости различных трактов и протоков, за исключением сердца, кровеносных сосудов и некоторых полостей. Кроме того, практически все железистые клетки – эпителиального происхождения. Слои эпителиальных клеток на поверхности кожи защищают тело от инфекций и внешних повреждений. Клетки, выстилающие пищеварительный тракт от рта до анального отверстия, обладают несколькими функциями: они секретируют пищеварительные ферменты, слизь и гормоны; всасывают воду и продукты пищеварения. Эпителиальные клетки, выстилающие дыхательную систему, секретируют слизь и удаляют ее из легких вместе с задерживаемой ею пылью и другими инородными частицами. В мочевой системе эпителиальные клетки осуществляют выделение и реабсорбцию (обратное всасывание) различных веществ в почках, а также выстилают протоки, по которым моча выводится из организма. Производными эпителиальных клеток являются половые клетки человека – яйцеклетки и сперматозоиды, а весь путь, который они проходят от яичников или семенников (мочеполовой тракт), покрыт специальными эпителиальными клетками, секретирующими ряд веществ, необходимых для существования яйцеклетки или сперматозоида.

Соединительная ткань,

или ткани внутренней среды, представлена разнообразной по структуре и функциям группой тканей, которые располагаются внутри организма и не граничат ни с внешней средой, ни с полостями органов. Соединительная ткань защищает, изолирует и поддерживает части тела, а также выполняет транспортную функцию внутри организма (кровь). Например, ребра защищают органы грудной клетки, жир служит прекрасным изолятором, позвоночник поддерживает голову и туловище, кровь переносит питательные вещества, газы, гормоны и продукты обмена. Во всех случаях соединительная ткань характеризуется большим количеством межклеточного вещества. Выделяют следующие подтипы соединительной ткани: рыхлую, жировую, фиброзную, эластическую, лимфоидную, хрящевую, костную, а также кровь.

Рыхлая и жировая.

Рыхлая соединительная ткань имеет сеть из эластичных и упругих (коллагеновых) волокон, расположенных в вязком межклеточном веществе. Эта ткань окружает все кровеносные сосуды и большинство органов, а также подстилает эпителий кожи. Рыхлая соединительная ткань, содержащая большое количество жировых клеток, называется жировой тканью; она служит местом запасания жира и источником образования воды. Некоторые части тела более, чем другие, способны накапливать жир, например под кожей или в сальнике. Рыхлая ткань содержит и другие клетки – макрофаги и фибробласты. Макрофаги фагоцитируют и переваривают микроорганизмы, разрушившиеся клетки тканей, чужеродные белки и старые клетки крови; их функцию можно назвать санитарной. Фибробласты ответственны главным образом за образование волокон в соединительной ткани.

Фиброзная и эластическая.

Там, где необходим упругий, эластичный и прочный материал (например, для присоединения мышцы к кости или для того, чтобы удержать вместе две соприкасающиеся кости), мы, как правило, обнаруживаем фиброзную соединительную ткань. Из этой ткани построены сухожилия мышц и связки суставов, и представлена она почти исключительно коллагеновыми волокнами и фибробластами. Однако там, где нужен мягкий, но эластичный и крепкий материал, например в т.н. желтых связках – плотных перепонках между дугами соседних позвонков, мы обнаруживаем эластическую соединительную ткань, состоящую в основном из эластических волокон с добавлением коллагеновых волокон и фибробластов.

Лимфоидная

ткань будет рассмотрена при описании системы кровообращения.

Хрящевая.

Соединительная ткань с плотным межклеточным веществом представлена либо хрящом, либо костью. Хрящ обеспечивает прочную, но гибкую основу органов. Наружное ухо, нос и носовая перегородка, гортань и трахея имеют хрящевой скелет. Основная функция этих хрящей состоит в поддержании формы различных структур. Хрящевые кольца трахеи препятствуют его спадению и обеспечивают продвижение воздуха в легкие. Хрящи между позвонками делают их подвижными относительно друг друга.

Костная.

Кость представляет собой соединительную ткань, межклеточное вещество которой состоит из органического материала (оссеина) и неорганических солей, главным образом фосфатов кальция и магния. В ней всегда присутствуют специализированные костные клетки – остеоциты (видоизмененные фибробласты), рассеянные в межклеточном веществе. В отличие от хряща кость пронизана большим количеством кровеносных сосудов и некоторым числом нервов. С внешней стороны она покрыта надкостницей (периостом). Надкостница является источником клеток-предшественников остеоцитов, и восстановление целости кости – одна из ее основных функций. Рост костей конечностей в длину в детском и юношеском возрасте происходит в т.н. эпифизарных (расположенных в суставных концах кости) пластинках. Эти пластинки исчезают, когда рост кости в длину прекращается. Если рост прекращается рано, образуются короткие кости карлика; если же рост продолжается дольше обычного или происходит очень быстро, получаются длинные кости гиганта. Скорость роста в эпифизарных пластинках и кости в целом контролируется гипофизарным гормоном роста. См. также КОСТЬ .

Кровь

– это соединительная ткань с жидким межклеточным веществом, плазмой, составляющей немногим более половины общего объема крови. Плазма содержит белок фибриноген, который при соприкосновении с воздухом или при повреждении кровеносного сосуда образует в присутствии кальция и факторов свертывания крови фибриновый сгусток, состоящий из нитей фибрина. Прозрачная желтоватая жидкость, остающаяся после образования сгустка, называется сывороткой. В плазме находятся различные белки (в т.ч. антитела), продукты метаболизма, питательные вещества (глюкоза, аминокислоты, жиры), газы (кислород, углекислый газ и азот), разнообразные соли и гормоны. В среднем у взрослого мужчины ок. 5 л крови.

В красных кровяных клетках (эритроцитах) содержится гемоглобин – железосодержащее соединение, имеющее высокое сродство к кислороду. Основная часть кислорода переносится зрелыми эритроцитами, которые из-за отсутствия у них ядра живут недолго – от одного до четырех месяцев. Они образуются из ядерных клеток костного мозга, а разрушаются, как правило, в селезенке. В 1 мм 3 крови женщины около 4 500 000 эритроцитов, мужчины – 5 000 000. Миллиарды эритроцитов ежедневно заменяются новыми. У обитателей высокогорных районов содержание эритроцитов в крови повышено как адаптация к меньшей концентрации в атмосфере кислорода. Число эритроцитов или количество гемоглобина в крови снижено при анемии (см. также АНЕМИЯ).

Белые кровяные клетки (лейкоциты) лишены гемоглобина. В 1 мм 3 крови в среднем содержится примерно 7000 белых клеток, т.е. на одну белую клетку приходится около 700 красных клеток. Белые клетки разделяют на агранулоциты (лимфоциты и моноциты) и гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы). Лимфоцитам (20% всех белых клеток) принадлежит решающая роль в образовании антител и других защитных реакциях. Нейтрофилы (70%) содержат в цитоплазме ферменты, разрушающие бактерии, поэтому их скопления обнаруживаются в тех участках тела, где локализуется инфекция. Функции эозинофилов (3%), моноцитов (6%) и базофилов (1%) тоже в основном носят защитный характер. В норме эритроциты находятся только внутри кровеносных сосудов, но лейкоциты могут покидать кровяное русло и возвращаться в него. Продолжительность жизни белых клеток – от одного дня до нескольких недель.

Образование кровяных клеток (гемопоэз) – сложный процесс. Все клетки крови, а также тромбоциты происходят из стволовых клеток костного мозга. См. также КРОВЬ .

Мышечная ткань.

Мышцы обеспечивают передвижение организма в пространстве, его позу и сократительную активность внутренних органов. Способность к сокращению, в какой-то степени присущая всем клеткам, в мышечных клетках развита наиболее сильно. Выделяют три типа мышц: скелетные (поперечнополосатые, или произвольные), гладкие (висцеральные, или непроизвольные) и сердечную. См. также МЫШЦЫ .

Скелетные мышцы.

Клетки скелетных мышц представляют собой длинные трубчатые структуры, число ядер в них может доходить до нескольких сотен. Их основными структурными и функциональными элементами являются мышечные волокна (миофибриллы), имеющие поперечную исчерченность. Скелетные мышцы стимулируются нервами (концевыми пластинками двигательных нервов); они реагируют быстро и контролируются в основном произвольно. Например, под произвольным контролем находятся мышцы конечностей, тогда как диафрагма зависит от него лишь опосредованно.

Гладкие мышцы

состоят из веретенообразных одноядерных клеток с фибриллами, лишенными поперечных полос. Эти мышцы действуют медленно и сокращаются непроизвольно. Они выстилают стенки внутренних органов (кроме сердца). Благодаря их синхронному действию пища проталкивается через пищеварительную систему, моча выводится из организма, регулируются кровоток и кровяное давление, яйцеклетка и сперма продвигаются по соответствующим каналам.

Сердечная мышца

образует мышечную ткань миокарда (среднего слоя сердца) и построена из клеток, сократительные фибриллы которых имеют поперечную исчерченность. Она сокращается автоматически и непроизвольно, подобно гладким мышцам.

Нервная ткань

характеризуется максимальным развитием таких свойств, как раздражимость и проводимость. Раздражимость – способность реагировать на физические (тепло, холод, свет, звук, прикосновение) и химические (вкус, запах) стимулы (раздражители). Проводимость – способность передавать возникший в результате раздражения импульс (нервный импульс). Элементом, воспринимающим раздражение и проводящим нервный импульс, является нервная клетка (нейрон). Нейрон состоит из тела клетки, содержащего ядро, и отростков – дендритов и аксона. Каждый нейрон может иметь много дендритов, но только один аксон, у которого бывает, однако, несколько ветвей. Дендриты, воспринимая стимул от разных участков мозга или с периферии, передают нервный импульс на тело нейрона. От тела клетки нервный импульс проводится по одиночному отростку – аксону – к другим нейронам или эффекторным органам. Аксон одной клетки может контактировать либо с дендритами, либо с аксоном или телами других нейронов, либо с мышечными или железистыми клетками; эти специализированные контакты называются синапсами. Аксон, отходящий от тела клетки, покрыт оболочкой, которую образуют специализированные (шванновские) клетки; покрытый оболочкой аксон называют нервным волокном. Пучки нервных волокон составляют нервы. Они покрыты общей соединительнотканной оболочкой, в которую по всей длине вкраплены эластические и неэластические волокна и фибробласты (рыхлая соединительная ткань).

В головном и спинном мозгу присутствует еще один тип специализированных клеток – клетки нейроглии. Это вспомогательные клетки, содержащиеся в мозгу в очень большом количестве. Их отростки оплетают нервные волокна и служат для них опорой, а также, по-видимому, и изоляторами. Кроме того, они имеют секреторную, трофическую и защитную функции. В отличие от нейронов клетки нейроглии способны к делению.

СКЕЛЕТНАЯ СИСТЕМА

Скелетная система включает в себя все кости тела и связанные с ними хрящи. Место контакта между костями называется суставом или сочленением.

Кости, хрящи и их сочленения выполняют три важные функции: 1) скелет обеспечивает опору для мягких частей тела; 2) положение костей таково, что они защищают некоторые жизненно важные органы; 3) движения тела возможны только потому, что мышцы прикреплены к скелету.

В скелете человека можно выделить две части: осевой скелет и скелет конечностей. Осевой скелет, служащий опорой для тела, включает череп, позвоночник, ребра и грудину. Скелет конечностей – это кости плечевого пояса и верхних конечностей, таза и нижних конечностей.

Череп состоит из лицевого и мозгового отделов. Лицевой скелет образует остов начальных отделов пищеварительной и дыхательной систем и является местом прикрепления жевательных и мимических мышц. Кости мозгового отдела окружают и защищают мозг и связанные с ним структуры, к ним прикреплены жевательные мышцы и мышцы, двигающие кожу черепа. Череп имеет ряд отверстий для нервов и кровеносных сосудов. В некоторых его костях есть полости (пазухи), открывающиеся в носовую полость.

Позвоночник состоит из 32–34 позвонков, расположенных друг над другом; он окружает и защищает спинной мозг. Спинномозговые нервы отходят от спинного мозга и проходят через межпозвоночные отверстия. Движения шеи и корпуса выполняют мышцы, прикрепленные к позвонкам. Большинство движений связано с шейным и поясничным отделами – здесь самые подвижные межпозвоночные суставы. Таз сформирован крестцом (пять сросшихся позвонков) и двумя тазовыми костями, известными как безымянные, каждая из которых образована сросшимися лобковой, седалищной и подвздошной костями. Некоторые особенности строением таза человека связаны с переходом к прямохождению.

С грудными позвонками сочленяются ребра, которые вместе с реберными хрящами и грудиной образуют грудную клетку, защищающую сердце, легкие и другие органы грудной полости. К ребрам прикреплены дыхательные мышцы, обеспечивающие попеременное увеличение и уменьшение объема грудной клетки. Кости конечностей тоже служат для прикрепления мышц.

Человек имеет две уникальные особенности: способность привычно поддерживать вертикальное положение тела и хватательную способность руки в результате противопоставления большого пальца остальной части кисти. Особенности строения костей имеют большое значение для осуществления этих способностей. Часть костей человека содержит центральную полость, заполненную красным и желтым костным мозгом.

Строение суставов довольно разнообразно, однако можно выделить два их основных типа: 1) неподвижные суставы – синартрозы и 2) подвижные суставы – диартрозы. Неподвижно соединены, например, кости черепа. Большинство суставов подвижно (см . СУСТАВ). Суставные капсулы вокруг них образуют полость, заполненную синовиальной жидкостью, действующей как смазка и обеспечивающей минимальное трение сочленяющихся костей. Суставные поверхности костей покрыты тонким гладким хрящом. Капсула укреплена жесткими связками. Порванные связки причиняют много неприятностей, так как плохо восстанавливаются.

МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА

Произвольные, или скелетные, мышцы – анатомические структуры произвольного движения. Свою функцию они осуществляют через сокращение. На них приходится около двух пятых веса человека.

Каждая мышца состоит из множества расположенных параллельно друг другу мышечных волокон, одетых оболочкой из рыхлой соединительной ткани, и имеет три части: тело – брюшко, начальный отдел – головку и противоположный конец – хвост. Головка прикреплена к кости, которая при сокращении остается неподвижной, а хвост – к кости, совершающей движение; однако есть мышцы, у которых головка и хвост не различаются. Мышечные клетки не контактируют непосредственно с костью. У мышц на обоих концах имеются сухожилия, посредством которых они прикрепляются к костям. Сухожилия образованы плотной волокнистой соединительной тканью, которая срастается с надкостницей. Сухожилия способны выдерживать большую нагрузку при растяжении. Поврежденное сухожилие, как и связка, плохо восстанавливается в отличие от быстро заживающей кости.

Бесчисленное количество нервных окончаний в мышцах, сухожилиях, костях и суставах непрерывно посылает импульсы в центральную нервную систему. Эти импульсы обрабатываются в головном и спинном мозгу, и ответные импульсы посылаются в мышцы. Импульсы, которые возникают в ответ на изменения в самом организме, называются проприоцептивными; их основная задача – координация работы мышц.

В тех частях тела, где возможно трение, имеются синовиальные сумки (бурсы). Они выстланы синовиальными мембранами и содержат синовиальную жидкость. Сумки располагаются между кожей и костью, сухожилием и костью, мышцами и костями, мышцами и мышцами, связками и костями. Их воспаление называется бурситом. См. также МЫШЦЫ .

ПОКРОВНАЯ СИСТЕМА

Кожа и такие сопутствующие ей структуры, как волосы, потовые железы, ногти, образуют наружный слой тела, называемый покровной системой. Кожа состоит из двух слоев: поверхностного (эпидермиса) и глубокого (дермы). Эпидермис образован из многих слоев эпителия. Дерма представляет собой соединительную ткань под эпидермисом. См. также КОЖА .

Кожа выполняет четыре важные функции: 1) защиту тела от внешних повреждений; 2) восприятие раздражений (сенсорных стимулов) из окружающей среды; 3) выделение продуктов метаболизма; 4) участие в регуляции температуры тела.

Защитная функция кожи осуществляется несколькими способами. Наружный слой эпидермиса, состоящий из отмерших клеток, противостоит снашиванию. В случае сильного трения эпидермис утолщается и образует мозоли. Веки защищают роговицу глаза. Брови и ресницы препятствуют попаданию инородных тел на роговицу. Ногти защищают кончики пальцев рук и ног. Выделения различных кожных желез предотвращают высыхание кожи (серные железы наружного уха, сальные железы волосистой части головы, слезные железы глаз, подмышечные и паховые потовые железы). Волосы тоже в какой-то степени выполняют защитную функцию.

Специализированные нервные окончания в коже воспринимают прикосновение, тепло и холод и передают соответствующие стимулы периферийным нервам. Глаз и ухо в некотором смысле могут рассматриваться как специализированные кожные образования, служащие для восприятия света и звука.

Выделение продуктов метаболизма, таких, как соли и вода, – функция потовых желез, рассеянных по всему телу; особенно их много на ладонях рук и подошвах ног, подмышками и в паху.

Участие кожи в регуляции температуры тела определяется следующим. Во-первых, она излучает тепло; при этом потери тепла частично зависят от объема кровотока в капиллярной сети. Во-вторых, выделение пота способствует потере тепла через испарение. С другой стороны, подкожный жир сохраняет тепло.

Молочные железы представляют собой специализированные кожные железы, выделяющие молоко под действием определенных гормонов (см . МОЛОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА).

НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Нервная система является объединяющей и координирующей системой организма. Она включает головной и спинной мозг, нервы и связанные с ними структуры, например мозговые оболочки (слои соединительной ткани вокруг головного и спинного мозга). Анатомически различают центральную нервную систему, состоящую из головного и спинного мозга, и периферическую нервную систему, состоящую из нервов и ганглиев (нервных узлов).

Функционально нервную систему можно разделить на два отдела: цереброспинальный (произвольный, или соматический) и вегетативный (непроизвольный, или автономный). Цереброспинальная система ответственна за восприятие стимулов извне и от внутренних частей тела (произвольных мышц, костей, суставов и т.д.) с последующей интеграцией этих стимулов в центральной нервной системе, а также за стимуляцию произвольных мышц. Вегетативная нервная система состоит из симпатической и парасимпатической систем, которые воспринимают стимулы от внутренних органов, кровеносных сосудов и желез, передают эти стимулы в центральную нервную систему и стимулируют работу гладких мышц, сердечной мышцы и желез.

В целом, произвольные и быстрые действия (бег, речь, жевательные движения, письмо) контролируются цереброспинальной системой, в то время как непроизвольные и медленные действия (продвижение пищи через пищеварительный тракт, секреторная деятельность желез, выведение мочи из почек, сокращение кровеносных сосудов) находятся под контролем вегетативной нервной системы. Несмотря на вполне определенное функциональное разделение, обе системы в значительной степени связаны.

С помощью цереброспинальной системы мы ощущаем боль, температурные изменения (тепло и холод), прикосновение, воспринимаем вес и размеры предметов, осязаем структуру и форму, положении частей тела в пространстве, чувствуем вибрацию, вкус, запах, свет и звук. В каждом случае стимуляция чувствительных окончаний соответствующих нервов вызывает поток импульсов, которые передаются отдельными нервными волокнами от места воздействия стимула в соответствующий отдел головного мозга, где они интерпретируются. При формировании любого из ощущений импульсы распространяются по нескольким, разделенным синапсами, нейронам, пока не достигнут осознающих центров в коре головного мозга.

В центральной нервной системе полученная информация передается нейронами; образуемые ими проводящие пути называются трактами. Все ощущения, кроме зрительных и слуховых, интерпретируются в противоположной половине головного мозга. Например, прикосновение правой руки проецируется в левое полушарие мозга. Звуковые ощущения, идущие с каждой стороны, поступают в оба полушария. Зрительно воспринимаемые объекты тоже проецируются в обе половины мозга.

Часть центральной нервной системы, называемая спинным мозгом, – это продольно ориентированный толстый пучок нервов. Они передают импульсы в головной мозг и опосредуют целый ряд рефлекторных действий. Сам головной мозг разделен на большие полушария (большой мозг) и стволовую часть. Нервная ткань двух полушарий образует глубокие и мелкие борозды и извилины, покрытые тонким слоем серого вещества – корой. Большинство центров умственной деятельности и высших ассоциативных функций сосредоточены именно в коре головного мозга. Мозговой ствол состоит из продолговатого мозга, моста (варолиева моста), среднего мозга, мозжечка и зрительного бугра – таламуса. Продолговатый мозг в своей нижней части является продолжением спинного мозга, а его верхняя часть примыкает к мосту. Он содержит жизненно важные центры регуляции сердечной, дыхательной и сосудодвигательной деятельности. Мост, который соединяет два полушария мозжечка, расположен между продолговатым и средним мозгом; через него проходят многие двигательные нервы и начинаются или заканчиваются несколько черепно-мозговых нервов. Расположенный над мостом средний мозг содержит рефлекторные центры зрения и слуха. Мозжечок, состоящий из двух крупных полушарий, координирует мышечную деятельность. Таламус, верхняя часть мозгового ствола, передает все сенсорные импульсы в кору мозга; его нижний отдел – гипоталамус – регулирует деятельность внутренних органов, осуществляя контроль за активностью вегетативной нервной системы и секрецией гормонов гипофиза.

Интеграция осознанных ощущений и подсознательных импульсов в головном мозгу – сложный процесс. Нервные клетки организованы таким образом, что возможны миллиарды вариантов их объединения в цепи. Этим объясняется способность человека осознавать множество стимулов, интерпретировать их в свете предыдущего опыта, предсказывать их появление, вызывать в воображении и даже искажать стимулы.

В головном мозге есть несколько систем, контролирующих двигательную активность. Все они начинаются на одной стороне мозга и переходят на противоположную. Так называемая пирамидная система контролирует тонкие мышечные движения, например движения фаланг пальцев. Другие части головного мозга, т.н. базальные ганглии, играют значительную роль в автоматической двигательной деятельности (например, размахивании руками при ходьбе).

СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА

Анатомически сердечно-сосудистая система состоит из сердца, артерий, капилляров, вен и органов лимфатической системы. Сердечно-сосудистая система выполняет три основные функции: 1) транспортировку питательных веществ, газов, гормонов и продуктов метаболизма к клеткам и из клеток; 2) защиту от вторгающихся микроорганизмов и чужеродных клеток; 3) регуляцию температуры тела. Эти функции непосредственно выполняются жидкостями, циркулирующими в системе, – кровью и лимфой. Лимфа – прозрачная, водянистая жидкость, содержащая белые клетки крови и находящаяся в лимфатических сосудах.

С функциональной точки зрения сердечно-сосудистая система образована двумя родственными структурами: системой кровообращения и лимфатической системой. Первая состоит из сердца, артерий, капилляров и вен, которые обеспечивают замкнутый круговорот крови. Лимфатическая система состоит из сети капилляров, узлов и протоков, впадающих в венозную систему.

Сердце – мышечный орган, окруженный околосердечной сумкой (перикардом), содержащей перикардиальную жидкость. Эта сумка позволяет сердцу свободно сокращаться и расширяться. Сердце состоит из нескольких структур: стенок, перегородок, клапанов, проводящей системы и системы кровоснабжения. Стенки и перегородки составляют мышечную основу четырех камер сердца. Мышцы камер расположены по спирали, так что при их сокращении кровь буквально выбрасывается из сердца. Притекающая венозная кровь поступает в правое предсердие, проходит через трехстворчатый клапан в правый желудочек, откуда попадает в легочную артерию, пройдя через ее полулунные клапаны, и далее в легкие. Таким образом, правая часть сердца получает кровь от тела и прокачивает ее в легкие. Кровь, возвращающаяся из легких, поступает в левое предсердие, проходит через двустворчатый, или митральный, клапан и попадает в левый желудочек, из которого проталкивается в аорту, прижимая к ее стенке аортальные полулунные клапаны. Таким образом, левая часть сердца получает насыщенную кислородом кровь из легких и прокачивает ее в тело. Клапаны представляют собой соединительнотканные складки, которые допускают ток крови только в одном направлении. В случае дефекта (порока) клапанов, ведущего к их неполному смыканию, возникает обратный ток (регургитация) некоторого количества крови через поврежденный клапан при каждом мышечном сокращении. Сердце имеет строго определенную последовательность сокращения (систолы) и расслабления (диастолы), называемую сердечным циклом. Поскольку длительность систолы и диастолы одинакова, половину времени сердце находится в расслабленном состоянии. Сердечная деятельность регулируется тремя факторами: 1) сердцу присуща способность к спонтанным ритмическим сокращениям (т.н. автоматизм); 2) частота сердечных сокращений определяется главным образом иннервирующей сердце вегетативной нервной системой; 3) гармоничное сокращение предсердий и желудочков координируется проводящей системой, расположенной в стенках сердца. Сердце имеет и собственное кровоснабжение; особые ветви аорты – коронарные артерии – снабжают его насыщенной кислородом кровью.

Лимфатическая система

возвращает в кровеносную систему тканевые жидкости, не просочившиеся в капилляры. Если отток этих жидкостей нарушается, возникает отек. Тканевые жидкости попадают в лимфатические капилляры, затем лимфа по протокам проходит лимфатические узлы и по большим лимфатическим сосудам впадает в подключичную вену. Ток лимфы направлен только в сторону сердца; клапаны сосудов и протоков не позволяют ей течь вспять. Лимфатические узлы представляют собой овальные тела, рассеянные по всей системе. Здесь отфильтровываются и разрушаются бактерии и другие инородные тела, а также происходит созревание лимфоцитов. Вся лимфа проходит через лимфатические узлы, прежде чем включится в кровоток. Многие инфекционные процессы сопровождаются опуханием и затвердением лимфатических узлов. При некоторых формах рака злокачественные клетки распространяются в организме по лимфатической системе, давая начало новым опухолям (метастазам).

Слева от желудка расположена селезенка, которая связана с лимфатической системой. Макрофаги селезенки поглощают бактерии и инородные тела. В ней происходят разрушение эритроцитов, созревание лимфоцитов, образование антител; она же – депо эритроцитов. Эндотелиальные и ретикулярные клетки лимфатических желез, селезенки, печени и костного мозга образуют т.н. ретикулоэндотелиальную систему. Ее основные функции – образование клеток крови, желчи и желчных пигментов, участие в иммунитете, обмене железа и фагоцитозе отживших кровяных клеток и инородных частиц различного происхождения. См. также СЕЛЕЗЕНКА .

ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Дыхательная система объединяет органы, образующие воздухоносные, или дыхательные, пути (полость носа, носоглотку, гортань, трахею, бронхи), и легкие, в которых происходит газообмен, т.е. поглощение кислорода и удаление углекислого газа.

Полость носа.

Носовая полость выстлана влажной слизистой оболочкой, содержащей клетки, снабженные ресничками, и железистые клетки, выделяющие слизь. Эти выделения увлажняют слизистую оболочку, а вместе с ней и вдыхаемый воздух, и задерживают пылевые частицы, удаляемые затем движением ресничек (направленным в сторону горла). Слизистая носовой полости очень богата кровеносными сосудами, что способствует согреванию вдыхаемого воздуха. В верхней носовой раковине слизистая покрыта особым обонятельным эпителием, содержащим рецепторные (обонятельные) клетки. В носоглотку открывается слуховая (евстахиева) труба, которая соединяет полость среднего уха с носовой. В верхней части горла находятся миндалины, являющиеся лимфатическим органом. Если они увеличены, дыхание через нос затруднено.

Гортань

построена из парных и непарных хрящей, подвижно сочлененных между собой связками и соединительнотканными мембранами. Сверху и спереди вход в гортань прикрывает надгортанник (эластичный хрящ), он перекрывает вход в гортань в момент проглатывания пищи. Между голосовыми отростками двух хрящей натянуты парные голосовые связки. От их длины и степени натяжения зависит высота голоса. Звук формируется на выдохе, в его образовании помимо голосовых связок принимают участие в качестве резонаторов полость носа и рот.

На уровне последних шейных позвонков гортань переходит в трахею (дыхательное горло). Гортань, трахея, бронхи и бронхиолы выполняют воздухопроводящую функцию. Все эти трубчатые структуры выстланы слизистой оболочкой, содержащей реснитчатый эпителий; движения ресничек продвигают выделяемую слизь в направлении от легких. Сжатие и расширение бронхиол, ритмичная последовательность вдоха и выдоха, а также изменение характера дыхательных движений контролируются нервной системой.

Легкие.

Трахея в грудной полости делится на два бронха: правый и левый, каждый из которых, многократно разветвляясь, образует т.н. бронхиальное дерево. Мельчайшие бронхи – бронхиолы – заканчиваются слепыми мешочками, состоящими из микроскопических пузырьков – легочных альвеол. Совокупность альвеол и образует ткань легких, где осуществляется активный газообмен между кровью и воздухом. При выдохе через легкие выводится значительное количество воды в виде пара. Сами по себе легкие – пассивные структуры. Во время вдоха воздух засасывается в них за счет увеличения объема грудной клетки при сокращении наружных межреберных мышц и диафрагмы. В этом случае давление внутри легких становится меньше атмосферного, и воздух устремляется в легкие. Уменьшение объема грудной клетки за счет расслабления указанных выше дыхательных мышц и – при напряженном дыхании –сокращения внутренних межреберных мышц обеспечивает выдох. Легкие окружены особой оболочкой – плеврой. См. также ДЫХАНИЯ ОРГАНЫ .

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Пищеварительная система, или пищеварительный тракт, представляет собой трубку, тянущуюся от рта до заднего прохода. Рот, глотка, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник, прямая кишка – все это органы пищеварительной системы. Желудочно-кишечным трактом называют часть этой системы, состоящую из желудка и кишечника. Вспомогательными органами служат зубы, язык, слюнные железы, поджелудочная железа, печень, желчный пузырь и червеобразный отросток слепой кишки (аппендикс).

Функции пищеварительной системы – заглатывание пищи (твердой и жидкой), ее механическое измельчение и химическое изменение, всасывание полезных продуктов пищеварения и выделение бесполезного остатка.

Рот

служит для нескольких целей. Зубы измельчают пищу, язык ее перемешивает и воспринимает ее вкус. Выделяемая слюна смачивает пищу и в какой-то мере начинает переваривание крахмала. Глотание представляет собой сложный акт, требующий координированного действия многих мышц. Пища проталкивается в глотку, проходит в пищевод и под действием волнообразных сокращений мышц пищевода попадает в желудок.

Желудок

– мешковидное расширение пищеварительного тракта, где проглоченная пища накапливается и начинается процесс ее переваривания. Она перемешивается благодаря волнообразным сокращениям мышц желудочной стенки и одновременно подвергается действию желудочного сока, выделяемого железами стенки. Психические стимулы и присутствие пищи стимулируют выделение ок. 1 л желудочного сока в сутки. В среднем пища остается в желудке от трех до шести часов, пока не переместится в двенадцатиперстную кишку. Частично переваренная пища называется химусом. См. также ЖЕЛУДОК .

Тонкий и толстый кишечник и вспомогательные органы.

Двенадцатиперстная кишка секретирует кишечный сок; кроме того, в нее поступают секреты поджелудочной железы (панкреатический сок) и печени (желчь), необходимые для пищеварения. Содержимое желудка имеет кислую реакцию, тонкого кишечника – щелочную. Когда кислое содержимое желудка попадает в щелочную среду кишечника, определенные клетки в стенке кишечника секретируют в кровь гормоны, стимулирующие секрецию поджелудочной железы, а также выброс желчи из желчного пузыря в двенадцатиперстную кишку.

Поджелудочная железа и желчный пузырь.

Печень.

Кроме секреции желчи печень имеет множество других функций, совершенно необходимых для жизнедеятельности организма. См. ПЕЧЕНЬ .

Тонкий и толстый кишечник.

Благодаря сокращениям гладких мышц стенок кишечника химус проходит через три отдела тонкого кишечника (двенадцатиперстную кишку, тощую кишку и подвздошную кишку). Волна сокращения, проталкивающая пищу, – перистальтическая волна – активируется парасимпатической нервной системой. Клетки выстилки кишечника секретируют различные ферменты, которые завершают расщепление частично непереваренных продуктов. После того как разные вещества переварились на растворимые небольшие фрагменты, они всасываются клетками слизистой оболочки, главным образом в тонком кишечнике. Аминокислоты, глюкоза, витамины и другие вещества, проникнув в кровь, прежде поступают в печень и уже из нее – в общий кровоток. Продукты переваривания жиров (глицерин и жирные кислоты) всасываются и в клетках слизистой вновь превращаются в нейтральные жиры; новообразованные жиры (в виде т.н. хиломикронов) выходят в межклеточное пространство, откуда попадают в лимфу и – по лимфатическим протокам – в кровь. Алкоголь и некоторые другие наркотики всасываются в желудке; вода – в основном в толстом кишечнике.

В местах соединения желудка с тонким кишечником и тонкого кишечника с толстым находятся круговые мышцы – сфинктеры. Когда они расслаблены, пища может переходить из одной структуры в другую. Миновав сфинктер между тонким и толстым кишечником, содержимое кишечника последовательно проходит восходящую ободочную кишку, поперечную ободочную кишку, нисходящую ободочную кишку, сигмовидную кишку, прямую кишку и выводится через заднепроходное отверстие. Кал формируется и накапливается в нижнем конце толстой кишки. Акт дефекации осуществляется согласованным действием мышц этого отдела. См. также ПИЩЕВАРЕНИЕ .

МОЧЕВЫДЕЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

В организме имеется четыре органа для выведения конечных продуктов обмена. Кожа выделяет воду и минеральные соли, легкие удаляют углекислый газ и воду, из кишечника выбрасываются непереваренные остатки, а почки – выделительный орган мочевой системы – удаляют в растворенном виде конечные продукты белкового обмена (азотистые шлаки), токсины, минеральные соли и воду. Почки имеют еще одну жизненно важную функцию: она регулирует состав плазмы крови путем сохранения или выделения воды, сахара, солей и других веществ. Если состав крови выходит за определенные, довольно узкие пределы, может последовать необратимое повреждение отдельных тканей и даже гибель организма.

Мочевыделительная система состоит из двух почек, мочеточников (по одному от каждой почки), мочевого пузыря и мочеиспускательного канала. Почки расположены в поясничной области, книзу от уровня самого нижнего ребра. В каждой почке имеется от одного до четырех миллионов почечных канальцев, расположенных упорядоченным, но очень сложным образом. В начале каждого канальца находится т.н. мальпигиево тельце – расширенный участок канальца (капсула) с клубочком кровеносных капилляров. У почек очень богатое кровоснабжение. Почечные канальцы выстланы несколькими типами эпителиальных клеток. Высокое давление в капиллярах мальпигиевых телец обеспечивает профильтровывание таких низкомолекулярных веществ, как вода, мочевая кислота, мочевина, некоторые соли. Каждый день через мальпигиевы тельца в канальцы отфильтровывается ок. 140 л воды. Практически вся эта вода подвергается обратному всасыванию (реабсорбции) в канальцах. Различные сегменты канальцев выделяют одни вещества в просвет канальцев и абсорбируют другие, например воду и глюкозу, возвращая их в кровяное русло. Пройдя по канальцам, моча попадает в воронкообразную почечную лоханку и далее в мочеточник. Движение мочи по мочеточнику в мочевой пузырь обеспечивается сокращением гладких мышц стенок мочеточника. Мочевой пузырь представляет собой эластичный мешок со стенками, содержащими гладкие мышцы; он служит для накопления и выведения мочи. В стенках мочеиспускательного канала, там, где он отходит от мочевого пузыря, есть мышцы, окружающие просвет канала. Эти мышцы (сфинктеры) функционально связаны с мускулатурой мочевого пузыря. Мочеиспускание осуществляется за счет непроизвольных сокращений мышц мочевого пузыря и расслабления сфинктеров. Ближайший к мочевому пузырю сфинктер не контролируется волевым усилием, а второй контролируется. У женщин через мочеиспускательный канал выводится только моча, у мужчин – моча и сперма. См. также ПОЧКИ .

ПОЛОВАЯ СИСТЕМА

Мужская половая система

состоит из: 1) яичек (семенников), парных желез, производящих сперматозоиды и мужские половые гормоны; 2) протоков для прохода спермы; 3) нескольких дополнительных желез, продуцирующих семенную жидкость, и 4) структур для выброса спермы из тела.

Яички имеют овальную форму и расположены в мошонке. Пониженная температура в мошонке (по сравнению с температурой в брюшной полости) имеет существенное значение для развития сперматозоидов. Каждое яичко состоит из множества семенных канальцев, эпителиальные клетки которых продуцируют зрелые сперматозоиды. Здесь же вырабатывается и часть семенной жидкости. Между канальцами находится соединительная ткань, интерстициальные клетки которой секретируют половые гормоны, ответственные за развитие вторичных мужских половых признаков. До периода полового созревания, пока яички не функционируют, голос сохраняет детскую высоту звучания, лицо, грудь и конечности не покрыты волосами, грудная клетка еще не развита по мужскому типу и могут наблюдаться значительные жировые отложения.

Сперма (т.е. сперматозоиды в семенной жидкости) после выхода из яичка проходит через прямые канальцы, сеть яичка, выносящий каналец и придаток яичка (эпидидимис), который дополнительно секретирует семенную жидкость. Выходя за пределы мошонки, сперма продвигается по семявыносящему протоку, который объединяется с протоком одного из семенных пузырьков (парная железа, секретирующая семенную жидкость) и образует семявыбрасывающий проток, проходящий через предстательную железу и впадающий в мочеиспускательный канал. Семявыбрасывающие протоки парные. Предстательная железа (простата) полностью окружает семявыбрасывающий проток и часть мочеиспускательного канала сразу за мочевым пузырем. Эта железа, секретирующая семенную жидкость, при некоторых заболевания, а также в пожилом возрасте может увеличиться, сдавливать мочеиспускательный канал и тем самым затруднять мочеиспускание. Мочеиспускательный канал проходит через половой член, по нему выводятся моча и сперма.

Эрекция полового члена (пениса) обусловлена изменениями кровотока и контролируется вегетативной нервной системой. При возбуждении кровь наполняет большие пещеристые тела полового члена, при этом приток крови превосходит его отток. При обратной ситуации пенис становится мягким. Эякуляция, т.е. выброс семени, – результат внезапного сокращения мышц под влиянием нервной стимуляции. В среднем один эякулят содержит 200–300 млн. сперматозоидов. Если их меньше 50 млн. на эякулят, оплодотворение не происходит.

Женская половая система

состоит из яичников, маточных труб (яйцеводов, или фаллопиевых труб), матки, влагалища и наружных половых органов. Две молочные железы также органы этой системы.

В яичниках формируется яйцеклетка и вырабатываются женские половые гормоны.

После выхода из яичника яйцеклетка попадает в маточную трубу, где и происходит оплодотворение. Сперматозоиды, оказавшись в полости влагалища, проходят через матку в маточные трубы. Яйцеклетка, оплодотворена она или нет, попадает в матку благодаря сокращениям мышц стенки маточных труб.

Матка имеет грушевидную форму и предназначена для развития оплодотворенной яйцеклетки. Она состоит из трех слоев: 1) внешнего, соединительнотканного слоя (периметрия), контактирующего с полостью брюшины; 2) среднего (миометрия), построенного из гладких мышц; 3) внутреннего (эндометрия), состоящего из соединительной и эпителиальной железистой тканей. Эндометрий – наиболее важный слой, так как именно в него имплантируется оплодотворенная яйцеклетка. Под влиянием гормонов яичников, продукция которых меняется на протяжении менструального цикла, эндометрий подвергается циклическим изменениям.

Нижний отдел матки называется шейкой. Она переходит во влагалище – трубку, соединяющую матку с наружными половыми органами (гениталиями). Через влагалище поступает семя, вытекает менструальная кровь, рождается ребенок и выходит послед. Наружные женские половые органы, включая лобок, большие и малые половые губы, клитор, преддверие и отверстие влагалища, объединяют термином «вульва».

ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Аорта (7), Д, Е, Ж, З

Аппендикс, червеобразный отросток (6), Е, Ж

Бедренные кожные нервы (46), З

Бедренная артерия (46), З

Бедренный нерв (47), Г

Бедренная вена (46), З

Бедренная кость (48), З

Большие полушария (большой мозг) (25), Г, Д, З

Большой сальник (86), Г

Большая грудная мышца (95), Б, В

Большая скуловая мышца (150), Б

Бронхи (21), Е

Брыжейка (81), Д, Е, Ж

Варолиев мост (101), Д, З

Венечные артерии (32), Г

Венечная вена (32), Г

Венечная связка печени (113), В, Г

Верхняя брыжеечная артерия (80), Е, Ж, З

Верхняя полая вена (148), Г, Д, Е

Верхняя челюсть (76), В, Г, Д, З

Верхнечелюстная (гайморова) пазуха (121), В, Г

Височная мышца (133), Б

Внутренняя яремная вена (67), Г, Д

Внутренняя косая мышца живота (1б), Б, В

Воротная вена (102), Д, Е, Ж

Гипофиз (100), Д, З

Глазница (91), В

Глазное яблоко (43), Г

Глотка (99), Д, З

Головной мозг (20), Г, З

Гортань (70), Д, З

Грудина (127), Б, В

Грудной лимфатический проток (134), Г, Д

Грудино-ключично-сосцевидная мышца (126), Б, В

Двенадцатиперстная кишка (37), Е, Ж

Двуглавая мышца плеча (10), Е, Ж, З

Дельтовидная мышца (35), Б, В, Г, Д, З

Диафрагма (36), В, Г, Д, Е, Ж, З

Жевательная мышца (74), Б

Желчный пузырь (54), Г, Д

Желудок (128), Г, Д

Затылочная мышца (85), Б

Зрительный нерв (88), Г

Квадратная поясничная мышца (108), З

Ключица (26), Б, В, З

Клювовидный отросток лопатки (31), З

Клювовидно-плечевая мышца (30), З

Кожные нервы предплечья (4), Г

Кожные нервы плеча (13), Г

Крестцовая артерия (114), З

Крестцовая вена (114), З

Круговая мышца глаза (89), Б, В

Круговая мышца рта (90), Б

Латеральная подкожная вена (22), В, Г, Д

Легкое (72), Г, Д, Е, Ж

Легочные артерии (103), Е

Легочные вены (104), Е

Лобная кость (52), Г, Д

Лобная мышца (53), Б, В

Лобная пазуха (120), В, Г, Д, З

Малая грудная мышца (96), Б, В

Малый сальник (87), Г, Д

Межжелудочковая перегородка (66), Д, Е

Межреберные сосуды и нервы (65), В, З

Межреберные мышцы (64), Б, В, З,

Мозжечок (23), Г, Д, З

Мозолистое тело (33), Д, З

Мозговые артерии (24), Г, Е, Ж

Мозговая капсула (34), В

Мост см . Варолиев мост

Мочевой пузырь (11), З

Мочеточник (145), З

Надгортанник (39), Д, Е, З

Надпочечники (3), З

Наружная косая мышца живота (1a), Б, В

Нёбо твердое (92), Д, З

Нёбо мягкое (93), Д, З

Нёбный язычок (146), Д, З

Непарные вены (9), З

Нижняя брыжеечная артерия (79), Е, Ж

Нижняя надчревная артерия (38), В

Нижняя надчревная вена (38), В

Нижняя полая вена (147), Д, Е, Ж, З

Нижняя челюсть (73), Б, В, Г, Д, З

Носовая кость (82), Б

Носовая перегородка (84), Е, Ж

Носовая раковина (143), Д, З

Носовые хрящи (83), Г

Общая подвздошная вена (59), З

Общая сонная артерия (29), Е, Ж

Общая подвздошная артерия (59), З

Общий желчный проток (28), Д, Е, Ж

Овальная ямка (51), Г, Д

Околосердечная сумка (97), Г

Околоушная слюнная железа (115), Б, В

Пазуха клиновидной кости (122), Д, З

Паховый канал (62), Б, В

Паховая (пупартова) связка (63), З

Передняя зубчатая мышца (119), Б

Печень (71), Г, Д

Печеночная артерия (56), Д, Е

Печеночная вена (57), Д, Е

Пищевод (40), Е, Ж

Плечевая артерия (12), Е, Ж

Плечевая мышца (15), З

Плечевая кость (58), З

Плечевое сплетение нервов (16), Е, Ж, З

Плечеголовной ствол (17), Е, Ж

Плечеголовная левая вена (18а), Г, Д

Плечеголовная правая вена (18б), Г, Д

Плечелучевая мышца (19), Е, Ж, З

Подвздошная кость (61), З

Подвздошная мышца (60), З

Поджелудочная железа (94), Е, Ж

Подъязычная слюнная железа (116), В, Г

Подключичная артерия (129), Е, Ж

Подключичная вена (130), Г, Д

Подлопаточная мышца (131), З

Подмышечная артерия (8), Е, Ж

Поднижнечелюстная слюнная железа (117), Б, В

Позвоночник (149), З

Поперечная ободочная кишка (69в), Г, Д, Е, Ж

Поперечная мышца груди (135), В

Поперечная мышца живота (1г), Б, В

Портняжная мышца (118), Д, З

Почка (68), З

Почечная артерия (110), З

Почечная вена (110), З

Поясничная мышца (105), З

Приводящие мышцы (2), З

Привратник желудка (106), Д, Е

Пристеночная (париетальная) брюшина (98), Е, Ж

Продолговатый мозг (78), Д, З

Прямая мышца живота (1в), Б, В

Прямая кишка (69е), З

Пупок (144), Б, В

Разгибательные мышцы предплечья и кисти (42), З

Ребро (111), Б, В, З

Сгибательные мышцы предплечья и кисти (50), Е, Ж, З

Сердце (55), Г, Д, Е

Селезенка (124), Е, Ж

Селезеночная артерия (125), Е, Ж

Селезеночная вена (125), Е, Ж

Слуховая (евстахиева) труба (41), Д, Ж

Серп большого мозга (44), Д

Симпатический ствол (132), З

Сосцевидный отросток височной кости (75), Г

Срединный нерв (77), Е, З

Тимус (136), Г

Толстая кишка (69), Г, Д, Е, Ж, З

Тонкая кишка (123), Г, Д

Трахея (140), Е, Ж

Трапециевидная мышца (141), З

Трехглавая мышца плеча (142), З

Фасции бедренных мышц (45), Г, Д

Фасции предплечья (5), Г, Д

Фасции плеча (14), Г, Д

Хрящевая часть ребра (112), Б, В

Четырехглавая мышца бедра (109), Е, Ж, З

Четырехугольная мышца верхней губы (107), Б

Чревная артерия (27), Е, З

Щитовидный хрящ (137), Г, Д

Щитовидная железа (138), Г, Д

Язык (139), Г, Д, З

Внутренних органов, кожи, сосудов.

Скелетные мышцы совместно со скелетом составляют опорно-двигательную систему организма, которая обеспечивает поддержание позы и перемещение тела в пространстве. Кроме того, они выполняют защитную функцию, предохраняя внутренние органы от повреждений.

Скелетные мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата, включающего также кости и их сочленения, связки, сухожилия. Масса мышц может достигать 50% общей массы тела.

С функциональной точки зрения к двигательному аппарату можно отнести и моторные нейроны, посылающие нервные импульсы к мышечным волокнам. Тела моторных нейронов, иннервирующих аксонами скелетную мускулатуру, располагаются в передних рогах спинного мозга, а иннервирующих мышцы челюстно-лицевой области — в моторных ядрах ствола мозга. Аксон мотонейрона при входе в скелетную мышцу ветвится, и каждая веточка участвует в формировании нервно-мышечного синапса на отдельном мышечном волокне (рис. 1).

Рис. 1. Разветвления аксона моторного нейрона на аксонные терминалы. Электронограмма

Рис. Строение скелетной мышцы человека

Скелетные мышцы состоят из мышечных волокон, которые объединяются в мышечные пучки. Совокупность мышечных волокон, иннервируемых веточками аксона одного моторного нейрона, называют двигательной (или моторной) единицей. В глазных мышцах 1 двигательная единица может содержать 3-5 мышечных волокон, в мышцах туловища — сотни волокон, в камбаловидной мышце — 1500-2500 волокон. Мышечные волокна 1 двигательной единицы имеют одинаковые морфофункциональные свойства.

Функциями скелетных мышц являются:

• передвижение тела в пространстве;
• перемещение частей тела относительно друг друга, в том числе осуществление дыхательных движений, обеспечивающих вентиляцию легких;
• поддержание положения и позы тела.

Скелетные мышцы вместе со скелетом составляют опорно-двигательную систему организма, которая обеспечивает поддержание позы и перемещение тела в пространстве. Наряду с этим скелетные мышцы и скелет выполняют защитную функцию, предохраняя внутренние органы от повреждения.

Кроме того, поперечно-полосатые мышцы имеют значение в выработке тепла, поддерживающего температурный гомеостаз, и в депонировании некоторых питательных веществ.

Рис. 2. Функции скелетных мышц

Физиологические свойства скелетных мышц

Скелетные мышцы обладают следующими физиологическими свойствами.

Возбудимость. Обеспечивается свойством плазматической мембраны (сарколеммы) отвечать возбуждением на поступление нервного импульса. Из-за большей разности потенциала покоя мембраны поперечно-полосатых мышечных волокон (Е 0 около 90 мВ) возбудимость их ниже, чем нервных волокон (Е 0 около 70 мВ). Амплитуда потенциала действия у них больше (около 120 мВ), чем у других возбудимых клеток.

Это позволяет на практике достаточно легко регистрировать биоэлектрическую активность скелетных мыши. Длительность потенциала действия составляет 3-5 мс, что определяет короткую продолжительность фазы абсолютной рефрактерности возбужденной мембраны мышечных волокон.

Проводимость. Обеспечивается свойством плазматической мембраны формировать локальные круговые токи, генерировать и проводить потенциал действия. В результате потенциал действия распространяются по мембране вдоль мышечного волокна и вглубь по поперечным трубочкам, формируемым мембраной. Скорость проведения потенциала действия составляет 3-5 м/с.

Сократимость. Представляет собой специфическое свойство мышечных волокон изменять свою длину и напряжение вслед за возбуждением мембраны. Сократимость обеспечивается специализированными сократительными белками мышечного волокна.

Скелетные мышцы обладают также вязкоэластическими свойствами, имеющими важное значение для расслабления мышц.

Рис. Скелетные мышцы человека

Физические свойства скелетных мышц

Скелетные мышцы характеризуются растяжимостью, эластичностью, силой и способностью совершать работу.

Растяжимость - способность мышцы изменять длину под действием растягивающей силы.

Эластичность - способность мышцы восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы.

- способность мышцы поднимать груз. Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную силу путем деления максимальной массы на число квадратных сантиметров ее физиологического сечения. Сила скелетной мышцы зависит от многих факторов. Например, от числа двигательных единиц, возбуждаемых в данный момент времени. Также она зависит от синхронности работы двигательных единиц. Сила мышцы зависит и от исходной длины. Существует определенная средняя длина, при которой мышца развивает максимальное сокращение.

Сила гладких мышц тоже зависит от исходной длины, синхронности возбуждения мышечного комплекса, а также от концентрации ионов кальция внутри клетки.

Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением массы поднятого груза на высоту подъема.

Работа мышц возрастаете увеличением массы поднимаемого груза, но до определенного предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, т.е. снижается высота подъема. Максимальная работа совершается мышцей при средних нагрузках. Это называется законом средних нагрузок. Величина мышечной работы зависит от числа мышечных волокон. Чем толще мышца, тем больший груз она может поднять. Длительное напряжение мышцы приводит к ее утомлению. Это обусловлено истощением энергетических запасов в мышце (АТФ, гликоген, глюкоза), накоплением молочной кислоты и других метаболитов.

Вспомогательные свойства скелетной мускулатуры

Растяжимость — это способность мышцы изменять свою длину под действием растягивающей ее силы. Эластичность — способность мышцы принимать свою первоначальную длину после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы. Живая мышца обладает малой, но совершенной эластичностью: уже небольшая сила способна вызвать относительно большое удлинение мышцы, а возвращение ее к первоначальным размерам является полным. Это свойство очень важно для осуществления нормальных функций скелетных мышц.

Сила мышцы определяется максимальным грузом, который мышца в состоянии поднять. Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную силу, т.е. максимальный груз, который мышца в состоянии поднять, делят на число квадратных сантиметров ее физиологического поперечного сечения.

Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением величины поднятого груза на высоту подъема. Работа мышцы постепенно увеличивается с увеличением груза, но до определенного предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, так как снижается высота подъема груза. Следовательно, максимальная работа мышцей производится при средних величинах нагрузок.

Утомление мышц. Мышцы не могут работать беспрерывно. Длительная работа приводит к снижению их работоспособности. Временное понижение работоспособности мышцы, наступающее при длительной работе и исчезающее после отдыха, называется утомлением мышцы. Принято различать два вида утомления мышц: ложное и истинное. При ложном утомлении утомляется не мышца, а особый механизм передачи импульсов с нерва на мышцу, называемый синапсом. В синапсе истощаются резервы медиаторов. При истинном утомлении в мышце происходят следующие процессы: накопление недоокисленных продуктов распада питательных веществ вследствие недостаточного поступления кислорода, истощение запасов источников энергии, необходимой для мышечного сокращения. Утомление проявляется уменьшением силы сокращения мышцы и степени расслабления мышцы. Если мышца на некоторое время прекращает работу и находится в состоянии покоя, то восстанавливается работа синапса, а с кровью удаляются продукты обмена и доставляются питательные вещества. Таким образом, мышца вновь приобретает способность сокращаться и производить работу.

Одиночное сокращение

Раздражение мышцы или иннервирующего ее двигательного нерва одиночным стимулом вызывает одиночное сокращение мышцы. Различают три основные фазы такого сокращения: латентная фаза, фаза укорочения и фаза расслабления.

Амплитуда одиночного сокращения изолированного мышечного волокна от силы раздражения не зависит, т.е. подчиняется закону «все или ничего». Однако сокращение целой мышцы, состоящей из множества волокон, при ее прямом раздражении зависит от силы раздражения. При пороговой силе тока в реакцию вовлекается лишь небольшое число волокон, поэтому сокращение мышцы едва заметно. С увеличением силы раздражения число волокон, охваченных возбуждением, возрастает; сокращение усиливается до тех пор, пока все волокна не оказываются сокращенными («максимальное сокращение») — этот эффект называется лестницей Боудича. Дальнейшее усиление раздражающего тока на сокращение мышцы не влияет.

Рис. 3. Одиночное сокращение мышцы: А — момент раздражения мышцы; а-6 — скрытый период; 6-в — сокращение (укорочение); в-г — расслабление; г-д — последовательные эластические колебания.

Тетанус мышцы

В естественных условиях к скелетной мышце из центральной нервной системы поступают не одиночные импульсы возбуждения, которые служат для нее адекватными раздражителями, а серии импульсов, на которые мышца отвечает длительным сокращением. Длительное сокращение мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение, получило название тетанического сокращения, или тетануса. Различают два вида тетануса: зубчатый и гладкий (рис. 4).

Гладкий тетанус возникает, когда каждый последующий импульс возбуждения поступает в фазу укорочения, а зубчатый - в фазу расслабления.

Амплитуда тетанического сокращения превышает амплитуду одиночного сокращения. Академик Н.Е. Введенский обосновал изменчивость амплитуды тетануса неодинаковой величиной возбудимости мышцы и ввел в физиологию понятия оптимума и пессимума частоты раздражения.

Оптимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение поступает в фазу повышенной возбудимости мышцы. При этом развивается тетанус максимальной величины (оптимальный).

Пессимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение осуществляется в фазу пониженной возбудимости мышцы. Величина тетануса при этом будет минимальной (пессимальной).

Рис. 4. Сокращение скелетной мышцы при разной частоте раздражения: I — сокращение мышцы; II — отметка частоты раздражения; а — одиночные сокращения; б- зубчатый тетанус; в — гладкий тетанус

Режимы мышечных сокращений

Для скелетных мышц характерны изотонический, изометрический и смешанный режимы сокращения.

При изотоническом сокращении мышцы изменяется ее длина, а напряжение остается постоянным. Такое сокращение происходит в том случае, когда мышца не преодолевает сопротивления (например, не перемещает груз). В естественных условиях близкими к изотоническому типу сокращениями являются сокращения мышц языка.

При изометрическом сокращении в мышце во время ее активности нарастает напряжение, но из-за того, что оба конца мышцы фиксированы (например, мышца пытается поднять большой груз), она не укорачивается. Длина мышечных волокон остается постоянной, меняется лишь степень их напряжения.

Сокращаются по аналогичным механизмам.

В организме сокращения мышц никогда не бывают чисто изотоническими или изометрическими. Они всегда имеют смешанный характер, т.е. происходит одновременное изменение и длины, и напряжения мышцы. Такой режим сокращения называется ауксотоническим, если преобладает напряжение мышцы, или ауксометрическим, если преобладает укорочение.

В процессе эволюции животные осваивали всё новые и новые территории, виды пищи, приспосабливались к изменившимся условиям жизни. Эволюция постепенно меняла облик животных. Для того чтобы выжить, необходимо было активнее искать пищу, лучше прятаться или защищаться от врагов, перемещаться быстрее. Изменяясь вместе с организмом, опорно-двигательная система должна была обеспечивать все эти эволюционные изменения. Самые примитивные простейшие не имеют опорных структур, медленно передвигаются, перетекая с помощью ложноножек и постоянно меняя форму.

Первая появившаяся опорная структура - оболочка клетки . Она не только отграничила организм от внешней среды, но и позволила повысить скорость перемещения за счёт жгутиков и ресничек. Многоклеточные животные имеют большое разнообразие опорных структур и приспособлений для движения. Появление наружного скелета повысило скорость передвижения за счёт развития специализированных групп мышц. Внутренний скелет растёт вместе с животным и позволяет достигать рекордных скоростей. У всех хордовых внутренний скелет. Несмотря на значительные различия в строении опорно-двигательных структур у разных животных, их скелеты выполняют сходные функции: опоры, защиты внутренних органов, перемещения тела в пространстве. Движения позвоночных осуществляется за счёт мышц конечностей, которые осуществляют такие виды движения, как бег, прыжки, плавание, полёт, лазание и т.д.

Скелет и мышцы

Опорно-двигательная система представлена костями, мышцами, сухожилиями, связками и другими соединительнотканными элементами. Скелет определяет форму тела и вместе с мускулатурой защищает внутренние органы от всевозможных повреждений. Благодаря соединениям кости могут перемещаться друг относительно друга. Движение костей происходит в результате сокращения мышц, которые к ним прикрепляются. В этом случае скелет представляет собой пассивную часть двигательного аппарата, выполняющую механическую функцию. Скелет состоит из плотных тканей и защищает внутренние органы и мозг, образуя для них естественные костные вместилища.

Кроме механических функций, костная система выполняет ряд биологических функций. В костях содержится основной запас минеральных веществ, которые используются организмом по мере надобности. В костях находится красный костный мозг, вырабатывающий форменные элементы крови.

В состав скелета человека входят в общей сложности 206 костей - 85 парных и 36 непарных.

Строение костей

Химический состав костей

Все кости состоят из органических и неорганических (минеральных) веществ и воды, масса которой достигает 20% массы костей. Органическое вещество костей - оссеин - обладает эластичными свойствами и придаёт костям упругость. Минеральные вещества - соли углекислого, фосфорнокислого кальция - придают костям твёрдость. Высокая прочность костей обеспечивается сочетанием упругости оссеина и твёрдости минерального вещества костной ткани.

Макроскопическое строение кости

Снаружи все кости покрыты тонкой и плотной плёнкой из соединительной ткани - надкостницей . Только головки длинных костей не имеют надкостницы, но они покрыты хрящом. В надкостнице имеется много кровеносных сосудов и нервов. Она обеспечивает питание костной ткани и принимает участие в росте кости в толщину. Благодаря надкостнице срастаются переломленные кости.

Разные кости имеют неодинаковое строение. Длинная кость имеет вид трубки, стенки которой состоят из плотного вещества. Такое трубчатое строение длинных костей придаёт им прочность и лёгкость. В полостях трубчатых костей находится жёлтый костный мозг - богатая жиром рыхлая соединительная ткань.

Концы длинных костей содержат губчатое костное вещество . Оно также состоит из костных пластинок, образующих множество перекрещенных перегородок. В местах, где кость подвержена наибольшей механической нагрузке, количество этих перегородок самое высокое. В губчатом веществе находится красный костный мозг , клетки которого дают начало клеткам крови. Короткие и плоские кости тоже имеют губчатое строение, только с наружи они покрыты слоем плотинного вещества. Губчатое строение придаёт костям прочность и лёгкость.

Микроскопическое строение кости

Костная ткань относится к соединительной ткани и имеет много межклеточного вещества, состоящего из оссеина и минеральных солей.

Это вещество образует костные пластинки, расположенные концентрически вокруг микроскопических канальцев, идущих вдоль кости и содержащих кровеносные сосуды и нервы. Костные клетки, а следовательно, и кость - это живая ткань; она получает питательные вещества с кровью, в ней протекает обмен веществ и могут происходить структурные изменения.

Типы костей

Строение костей определено процессом длительного исторического развития, в течение которого организм наших предков изменялся под влиянием окружающей среды и приспосабливался путём естественного отбора к условиям существования.

В зависимости от формы различают трубчатые, губчатые, плоские и смешанные кости.

Трубчатые кости находятся в органах, которые совершают быстрые и обширные движения. Среди трубчатых костей есть длинные кости (плечевая, бедренная) и короткие (фаланги пальцев).

В трубчатых костях различают среднюю часть - тело и два конца - головки. Внутри длинных трубчатых костей имеется полость, заполненная жёлтым костным мозгом. Трубчатое строение обуславливает нужную для организма крепость костей при затрате на них наименьшего количества материала. В период роста кости между телом и головкой трубчатых костей находится хрящ, благодаря которому осуществляется рост кости в длину.

Плоские кости ограничивают полости, внутри которых помещаются органы (кости черепа), или служат поверхностями для прикрепления мышц (лопатка). Плоские кости, подобно коротким трубчатым костям, преимущественно состоят их губчатого вещества. Концы длинных трубчатых костей, а также короткие трубчатые и плоские кости полостей не имеют.

Губчатые кости построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные губчатые кости (грудина, рёбра) и короткие (позвонки, запястье, предплюсна).

К смешанным костям относятся кости, слагающиеся из нескольких частей, имеющих разное строение и функцию (височная кость).

Выступы, гребни, шероховатости на кости - это места прикрепления к костям мышцы. Чем лучше они выражены, тем сильнее развиты прикрепляющиеся к костям мышцы.

Скелет человека.

Скелет человека и большинства млекопитающих имеет одинаковый тип строения, состоит из тех же отделов и костей. Но человек отличается от всех животных способностью к труду и разумом. Это наложило существенный отпечаток и на строение скелета. В частности, объём полости черепа у человека намного больше, чем у любого животного, которое имеет тело такого же размера. Размер лицевого отдела черепа человека меньше, чем мозгового, а у животных, наоборот, он значительно больше. Это связано с тем, что у животных челюсти являются органом защиты и добывания пищи и поэтому хорошо развиты, а объём головного мозга меньше, чем у человека.

Изгибы позвоночника, связанные с перемещение центра тяжести вследствие вертикального положения тела, способствуют сохранению человеком равновесия и смягчают толчки. У животных таких изгибов нет.

Грудная клетка человека сжата спереди назад и приближена к позвоночнику. У животных она сжата с боков и вытянута к низу.

Широкий и массивный тазовый пояс человека имеет вид чаши, поддерживает органы брюшной полости и переносит массу тела на нижние конечности. У животных масса тела равномерно распределена между четырьмя конечностями и тазовый пояс длинный и узкий.

Кости нижних конечностей человека заметно толще, чем верхние. У животных нет значительной разницы в строении костей передних и задних конечностей. Большая подвижность передних конечностей, особенно пальцев рук, даёт возможность человеку выполнять руками разнообразные движения и виды работ.

Скелет туловища осевой скелет

Скелет туловища включает позвоночник, состоящий из пяти отделов, а грудные позвонки, рёбра и грудина образуют грудную клетку (см. таблицу).

Череп

В черепе различают мозговой и лицевой отделы. В мозговом отделе черепа - черепной коробке - находится головной мозг, она защищает головной мозг от ударов и т.п. Черепная коробка состоит из неподвижно соединённых плоских костей: лобной, двух теменных, двух височных, затылочной и основной. Затылочная кость соединяется с первым позвонком позвоночника с помощью эллипсовидного сустава, который обеспечивает наклон головы вперёд и в сторону. Вращается голова вместе с первым шейным позвонком благодаря соединению между первым и вторым шейными позвонками. В затылочной кости есть отверстие, через которое головной мозг соединяется со спинным. Дно черепной коробки образовано основной костью с многочисленными отверстиями для нервов и кровеносных сосудов.

Лицевой отдел черепа образует шесть парных костей - верхняя челюсть, скуловая, носовая, нёбная, нижняя носовая раковина, а также три непарные кости - нижняя челюсть, сошник и подъязычная кость. Нижнечелюстная кость - единственная кость черепа, подвижно соединённая с височными костями. Все кости черепа (за исключением нижней челюсти), соединены неподвижно, что обусловлено защитной функцией.

Строение лицевого черепа у человека определено процессом «очеловечивания» обезьяны, т.е. ведущей ролью труда, частичным перенесением хватательной функции с челюстей на руки, ставшими органами труда, развитием членораздельной речи, употреблением искусственно приготавливаемой пищи, облегчающей работу жевательного аппарата. Мозговой череп развивается параллельно с развитием головного мозга и органов чувств. В связи с увеличением объёма мозга увеличился объём черепной коробки: у человека он составляет около 1500 см 2 .

Скелет туловища

Скелет туловища состоит из позвоночника и грудной клетки. Позвоночник - основа скелета. Он состоит из 33–34 позвонков, между которыми находятся хрящевые прокладки - диски, что придает позвоночнику гибкость.

Позвоночный столб человека образует четыре изгиба. В шейном и поясничном отделах позвоночника они обращены выпуклостью вперёд, в грудном и крестцовом - назад. В индивидуальном развитии человека изгибы появляются постепенно, у новорождённого позвоночник почти прямой. Сначала образуется шейный изгиб (когда ребёнок начинает держать голову прямо), затем грудной (когда ребёнок начинает сидеть). Появление поясничного и крестцового изгибов связано с поддержанием равновесия при вертикальном положении тела (когда ребёнок начинает стоять и ходить). Эти изгибы имеют важное физиологическое значение - увеличивают размеры грудной и тазовой полостей; облегчают сохранение телом равновесия; смягчают толчки при ходьбе, прыжках, беге.

При помощи межпозвоночных хрящей и связок позвоночник образует гибкий и эластичный столб, обладающий подвижностью. Она не одинакова в разных отделах позвоночника. Большей подвижностью обладают шейные и поясничные отделы позвоночника, менее подвижен грудной отдел, так как соединён с рёбрами. Крестец совершенно неподвижен.

В позвоночнике выделяют пять отделов (см. схему «Отделы позвоночника»). Размеры тел позвонков увеличиваются от шейных к поясничным в связи с большей нагрузкой на нижележащие позвонки. Каждый из позвонков состоит из тела, костной дуги и нескольких отростков, к которым прикреплены мышцы. Между телом позвонка и дугой есть отверстие. Отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал , в котором расположен спинной мозг.

Грудная клетка образована грудиной, двенадцатью парами рёбер и грудными позвонками. Она служит вместилищем для важных внутренних органов: сердца, лёгких, трахеи, пищевода, крупных сосудов и нервов. Принимает участие в дыхательных движениях благодаря ритмичному поднятию и опусканию рёбер.

У человека в связи с переходом к прямохождению и рука освобождается от функции передвижения и становится органом труда, вследствие этого грудная клетка испытывает тягу прикрепляющихся мышц верхних конечностей; внутренности давят не на переднюю стенку, а на нижнюю, образованную диафрагмой. Это приводит к тому, что грудная клетка становится плоской и широкой.

Скелет верхней конечности

Скелет верхних конечностей состоит из плечевого пояса (лопатка и ключица) и свободной верхней конечности. Лопатка представляет собой плоскую треугольную кость, прилегающую к задней поверхности грудной клетки. Ключица имеет изогнутую форму, напоминающую латинскую букву S. Её значение в организме человека заключается в том, что она отставляет плечевой сустав на некоторое расстояние от грудной клетки, обеспечивая большую свободу движений конечности.

К костям свободной верхней конечности принадлежат плечевая кость, кости предплечья (лучевая и локтевая) и кости кисти (кости запястья, кости пястья и фаланги пальцев).

Предплечье представлено двумя костями - локтевой и лучевой. За счет этого оно способно не только к сгибанию и разгибанию, но и пронации - поворотам вовнутрь и наружу. Локтевая кость в верхней части предплечья имеет вырезку, соединяющуюся с блоком плечевой кости. Лучевая кость соединяется с головкой плечевой кости. В нижней части наиболее массивный конец имеет лучевая кость. Именно она при помощи суставной поверхности вместе с костями запястья принимает участие в формировании лучезапястного сустава. Напротив, конец локтевой кости здесь тонкий, он имеет боковую суставную поверхность, при помощи которой соединяется с лучевой костью и может вращаться вокруг нее.

Кисть - это дистальная часть верхней конечности, скелет которой составляют кости запястья, пястья и фаланги. Запястье состоит из восьми коротких губчатых костей, расположенных в два ряда, по четыре в каждом ряду.

Скелет руки

Рука - верхняя или передняя конечность человека и обезьян, для которой прежде считалось характерной особенностью способность противопоставлять большой палец всем остальным.

Анатомическое строение руки достаточно простое. Рука прикрепляется к туловищу посредством костей плечевого пояса, суставов и мышц. Состоит из 3-х частей: плеча, предплечья и кисти. Плечевой пояс является самым мощным. Сгибание рук в локте дает рукам большую подвижность, увеличивая их амплитуду и функциональность. Кисть состоит из множества подвижных суставов, именно благодаря им человек может щелкать по клавиатуре компьютера или мобильного телефона, показывать пальцем в нужном направлении, нести сумку, рисовать и т.д.

Плечи и кисти соединяются посредством плечевых костей, локтевой и лучевой костей. Все три кости между собой соединяются с помощью суставов. В локтевом суставе руку можно сгибать и разгибать. Обе кости предплечья соединяются подвижно, поэтому во время движения в суставах лучевая кость вращается вокруг локтевой кости. Кисть можно повернуть на 180 градусов.

Скелет нижних конечностей

Скелет нижней конечности состоит из тазового пояса и свободной нижней конечности. В состав тазового пояса входят две тазовые кости, сочленённые сзади с крестцом. Тазовая кость образована слиянием трёх костей: подвздошной, седалищной и лобковой. Сложное строение этой кости обусловлено рядом выполняемых ею функций. Соединяясь с бедром и крестцом, перенося тяжесть тела на нижние конечности, она выполняет функцию движения и опоры, а также защитную функцию. В связи с вертикальным положением тела человека скелет таза у него относительно шире и массивнее, чем у животных, так как поддерживает лежащие над ним органы.

К костям свободной нижней конечности относятся бедро, голень (большая и малая берцовые кости) и стопа.

Скелет стопы образован костями предплюсны, плюсны и фалангами пальцев. Стопа человека отличается от стопы животного сводчатой формой. Свод смягчает толчки, получаемые телом при ходьбе. В стопе слабо развиты пальцы, за исключением большого, так как она утратила свою хватательную функцию. Предплюсна, наоборот, развита сильно, особенно велика в ней пяточная кость. Эти все особенности стопы тесно связаны с вертикальным положением человеческого тела.

Прямохождение человека привело к тому, что различие в строении верхних и нижних конечностей стало значительно большим. Ноги человека гораздо длиннее рук, а кости их массивнее.

Соединения костей

В скелете человека имеется три типа соединения костей: неподвижное, полуподвижное и подвижное. Неподвижный тип соединения - это соединение вследствие сращения костей (тазовые кости) или образования швов (кости черепа). Это сращение является приспособлением к несению большой нагрузки, испытываемой крестцом человека в виду вертикального положения туловища.

Полуподвижное соединение осуществляется при помощи хрящей. Так соединены между собой тела позвонков, что способствует наклону позвоночника в разные стороны; рёбра с грудной костью, что обеспечивает движение грудной клетки при дыхании.

Подвижное соединение, или сустав , - это наиболее распространённая и вместе с тем сложная форма соединения костей. Конец одной из костей, образующих сустав, выпуклый (головка сустава), а конец другой - вогнутый (суставная впадина). Форма головки и впадины соответствуют друг другу и движениям, осуществляемыми в суставе.

Суставная поверхность сочленяющихся костей покрыты белым блестящим суставным хрящом. Гладкая поверхность суставных хрящей облегчает движение, а их эластичность смягчает толчки и сотрясения, испытываемые суставом. Обычно суставная поверхность у одной кости, образующей сустав, выпуклая и называется головкой, у другой - вогнутая и называется впадиной. Благодаря этому соединяющиеся кости плотно прилегают друг к другу.

Суставная сумка натянута между сочленяющимися костями, образуя герметически замкнутую полость сустава. Суставная сумка состоит из двух слоёв. Наружный слой переходит в надкостницу, внутренний выделяет в полость сустава жидкость, которая играет роль смазки, обеспечивая свободное скольжение суставных поверхностей.

Особенности скелета человека, связанные с трудовой деятельностью и прямохождением

Трудовая деятельность

Тело современного человека хорошо приспособлено к трудовой деятельности и прямохождению. Прямохождение является приспособлением к важнейшей черте человеческой жизнедеятельности - труду. Именно он проводит резкую грань между человеком и высшими животными. Труд оказал прямое воздействие на строение и функции руки, которая стала влиять на остальной организм. Первоначальное развитие прямохождения и возникновение трудовой деятельности повлекло за собой дальнейшее изменение всего человеческого организма. Ведущая роль труда способствовала, частичное перенесение хватательной функции с челюстей на руки (в дальнейшем ставшие органами труда), развитием человеческой речи, употреблением искусственно приготовленной пищи (облегчает работу жевательного аппарата). Мозговой отдел черепа развивается параллельно с развитием головного мозга и органов чувств. В связи с этим увеличивается объём черепной коробки (у человека - 1 500 см 3 , у человекообразных обезьян - 400–500 см 3).

Прямохождение

С развитием двуногой походки связана значительная часть признаков присущих для скелета человека:

• опорная стопа с сильно развитым, мощным большим пальцем;
• кисть с очень развитым большим пальцем;
• форма позвоночника с его четырьмя изгибами.

Форма позвоночника выработалась благодаря пружинистого приспособления к ходьбе на двух ногах, что обеспечивает плавность движений туловища, оберегает его от повреждений при резких движениях и прыжках. Туловище в грудном отделе уплощенное, что приводит к сжатости грудной клетки спереди назад. Нижние конечности тоже претерпели изменения в связи с прямохождением - широко расставленные тазобедренные суставы придают устойчивость телу. В ходе эволюции произошло перераспределение тяжести тела: центр тяжести переместился вниз и занял положение на уровне 2–3 крестцового позвонка. У человека очень широк таз, а ноги сильно расставлены, это даёт возможность телу быть устойчивым при передвижении и стоянии.

Кроме позвоночника с изогнутой формой, пяти позвонков в составе крестца, сжатой грудной клетки можно отметить удлинение лопатки и расширенный таз. Всё это повлекло за собой:

• сильное развитие таза в ширину;
• скрепление таза с крестцом;
• мощное развитие и особый способ укрепления мышц и связок в тазобедренной области.

Переход предков человека к прямохождению повлёк за собой развитие пропорций тела человека, отличающих его от обезьян. Так для человека характерны более короткие верхние конечности.

Прямохождение и труд привели к образованию асимметрии тела человека. Правая и левая половины человеческого тела не симметричны по форме и строению. Ярким примером этому является рука человека. Большинство людей являются правшами, а левшей около 2–5%.

Развитие прямохождения, сопровождающее переход наших предков к проживанию на открытой местности, привело к значительным изменениям скелета и всего организма в целом.

Все органы движения, обеспечивающие перемещение тела в пространстве, объединены в единую систему. К ней относятся кости, суставы, мышцы и связки. Опорно-двигательный аппарат человека выполняет определенные функции, обусловленные особенностями формирования и строения органов движения.

Значение опорно-двигательной системы

Скелет человека выполняет несколько жизненно важных функций:

• опорную;
• защитную;
• обеспечивает движение;
• принимает участие в и кроветворении.

Нарушение опорно-двигательного аппарата вызывает патологические процессы в работе многих систем организма. Мышцы, прикрепленные к костям, осуществляют их перемещение относительно друг друга, благодаря чему и обеспечивается передвижение тела в пространстве. Мышечный аппарат имеет свою функциональную особенность:

• окружает полости организма человека, защищая их от механических повреждений;
• выполняют опорную функцию, поддерживая тело в определенном положении.

В процессе развития опорно-двигательного аппарата человека происходит стимуляция развития ЦНС. Развитие мышц и нервных клеток - зависимые друг от друга процессы. Зная, какие функции опорно-двигательного аппарата необходимы для нормального функционирования организма, можно сделать вывод, что скелет является жизненно необходимой структурой тела.

В период эмбриогенеза, когда на организм практически не воздействуют никакие раздражители, движения плода вызывают раздражение мышечных рецепторов. От них импульсы идут к ЦНС, стимулируя развитие нейронов. В то же время развивающаяся нервная система стимулирует рост и развитие мышечного аппарата.

Анатомия скелета

Скелет - совокупность костей, выполняющих опорную, двигательную и защитную функции. Опорно-двигательный аппарат человека насчитывает около 200 костей (в зависимости от возраста), из которых непарные всего 33-34 кости. Различают осевой (грудная клетка, череп, позвоночник) и добавочный (свободные конечности) скелеты.

Кости образованы относящейся к разновидности соединительной ткани. В ее состав входят клетки и плотное межклеточное вещество, в котором содержится множество минеральных компонентов и коллаген, обеспечивающий упругость.

Скелет является вместилищем для жизненно важных органов человека: в черепе расположен головной мозг, в позвоночном канале - спинной мозг, грудная клетка обеспечивает защиту пищевода, легких, сердца, основных артериальных и венозных стволов, а таз защищает от повреждений органы мочеполовой системы. Нарушение опорно-двигательного аппарата может вызвать повреждения внутренних органов, иногда несовместимые с жизнью.

Строение костей

В костях выделяют губчатое и компактное вещество. Их соотношение изменяется в зависимости от расположения и функций определенной части опорно-двигательного аппарата.

Компактное вещество локализуется в диафизе которые обеспечивают опорную и локомоторную функции. Губчатое вещество размещается в плоских и коротких костях. Вся поверхность кости (за исключение суставной) покрыта периостом (надкостницей).

Формирование костей

В онтогенезе формирование системы опорно-двигательного аппарата проходит несколько этапов - перепончатый, хрящевой и костный. Со второй недели после зачатия в мезенхиме перепончатого скелета происходит формирование хрящевых зачатков. Уже к 8-й неделе хрящевая ткань постепенно заменяется костной.

Замещение хрящевой ткани костной может проходить несколькими способами:

• перихондриальное окостенение - образование костной ткани по периметру хряща;
• периостальное окостенение - продуцирование молодых остеоцитов сформировавшейся надкостницей;
• энхондральное окостенение - образование костной ткани внутри хряща.

Процесс формирования костной ткани заключается в прорастании сосудов и соединительной ткани из надкостницы внутрь хряща (в этих местах происходит разрушение хряща). Из части остеогенных клеток впоследствии развивается губчатое вещество кости.

В период внутриутробного развития плода происходит окостенение диафизов трубчатых костей (точки окостенения называются первичными), затем после рождения происходит окостенение эпифизов трубчатых костей (вторичные точки окостенения). До возраста 16-24 лет между эпифизами и диафизами сохраняется хрящевая эпифизарная пластинка.

Благодаря ее наличию удлиняются органы опорно-двигательного аппарата. После того как заменяется костной и происходит сращение диафизов и эпифизов трубчатых костей, рост человека прекращается.

Строение позвоночного столба

Позвоночный столб представляет собой последовательно накладывающиеся позвонки, которые соединены межпозвоночными дисками, суставами и связками, которыми основана опорно-двигательная система. Функции позвоночника заключаются не только в опоре, но и в защите, препятствуя механическим повреждениям внутренних органов и спинного мозга, проходящего в позвоночном канале.

Различают пять отделов позвоночника - копчиковый, крестцовый, поясничный, грудной и шейный. Каждый отдел имеет определенную степень подвижности, полностью неподвижным является только крестцовый отдел позвоночника.

Движение позвоночника или его отделов обеспечивается при помощи скелетных мышц. Правильное развитие опорно-двигательного аппарата в неонатальном периоде обеспечивает необходимую опору для внутренних органов и систем и их защиту.

Строение грудной клетки

Грудная клетка - костно-хрящевое образование, состоящее из грудины, ребер и 12 грудных позвонков. По форме грудная клетка напоминает неправильный усеченный конус. Грудная клетка имеет 4 стенки:

• переднюю - образована грудиной и хрящами ребер;
• заднюю - образована позвонками грудного отдела позвоночника и задними концами ребер;
• 2 боковые - образованы непосредственно ребрами.

Кроме этого выделяют два отверстия грудной клетки - верхнюю и нижнюю апертуры. Через верхнее отверстие проходят органы дыхательной и пищеварительной системы (пищевод, трахея, нервы и сосуды). Нижняя апертура закрыта диафрагмой, в которой есть отверстия для прохождения крупных артериальных и венозных стволов (аорты, нижней полой вены) и пищевода.

Строение черепа

Череп является одной из основных структур который образует опорно-двигательная система. Функции черепа - защита головного мозга, органов чувств и опора для начальных отделов дыхательной и пищеварительной систем. Он состоит из парных и непарных костей и подразделяется на мозговой и лицевой отделы.

Лицевой отдел черепа состоит:

• из верхнечелюстной и нижнечелюстной костей;
• двух носовых костей;

В состав мозгового отдела черепа входят:

• парная височная кость;
• парная клиновидная кость;
• парная ;
• затылочная кость.

Мозговой отдел выполняет защитную функцию для головного мозга и является его вместилищем. Лицевой отдел обеспечивает опору для начального отдела дыхательной и пищеварительной системы и органов чувств.

Опорно-двигательная система: функции и строение конечностей

В процессе эволюции скелет конечностей приобрел обширную подвижность благодаря суставному сочленению костей (особенно это касается лучевого и запястного суставов). Выделяют грудной и тазовый пояса.

Верхний пояс (грудной) включает в себя лопатку и две кости ключицы, а нижний (тазовый) образуется парной тазовой костью. В свободной части верхней конечности выделяют следующие отделы:

• проксимальный - представлен плечевой костью;
• средний - представлен локтевой и лучевой костями;
• дистальный - включает в себя кости запястья, пястные кости и кости пальцев.

Свободная часть нижней конечности состоит из следующих отделов:

• проксимальный - представлен бедренной костью;
• средний - включает в себя большеберцовую и малоберцовую кости;
• дистальный - кости предплюсны, плюсневые кости и кости пальцев.

Скелет конечностей обеспечивает возможность широкого спектра действий и необходим для нормальной трудовой деятельности, которую обеспечивает опорно-двигательная система. Функции скелета свободных конечностей сложно переоценить, так как с их помощью человек выполняет практически все действия.

Строение мышечной системы

Скелетные мышцы крепятся к костям и при сокращении обеспечивают передвижение тела или его отдельных частей в пространстве. В основе скелетных мышц лежат поперечнополосатые мышечные волокна. Кроме опорной и двигательной функций мышцы обеспечивают функцию дыхания, глотания, жевания, принимают участие в мимике, выработке тепла и артикуляции речи.

Основными свойствами скелетных мышц являются:

• возбудимость - деятельность мышечных волокон осуществляется под влиянием нервных импульсов;
• проводимость - от нервных окончаний до ЦНС происходит быстрое проведение импульса;
• сократимость - в результате движения нервного импульса осуществляется сократимость скелетной мышцы.

Мышца состоит из сухожильных концов (сухожилий, прикрепляющих мышцу к кости) и брюшка (состоящего из поперечнополосатых мышечных волокон). Скоординированная работа опорно-двигательного аппарата осуществляется правильным функционированием мышц и необходимой для этого нервной регуляцией мышечных волокон.