Всего за 480 руб. Купить полную версию
Редукция или выраженное снижение силы двух упомянутых мышечных групп в определенной мере является критичной для функции поясничного отдела позвоночника. Современный человек функционально утратил силу как раз именно тех мышц, которые вносят существенный вклад в стабилизацию поясничного отдела. Чисто анатомиически данные мышцы еще сохранились, но функционально они уже мало к чему пригодны без специальной тренировки (попробуйте подтянуться 50 раз на перекладине). Крестообразно пересекаясь, волокна этих мышц формируют надосную связку позвоночника и натягивают пояснично-грудную фасцию, которая является основным стабилизатором поясничного отдела позвоночника. Значительная потеря мышечной массы позвоночника при переходе от Бонобо к Австралопитеку, затем потеря двух стабилизирующих мышечных групп при переходе от Австралопитека к Человеку прямоходящему значительно ослабили всю конструкцию позвоночного столба и поясничного отдела в частности.
Переход от Австралопитека к Человеку прямоходящему ознаменовался еще одним значительным изменением увеличением длины нижней конечности за счет увеличения длины бедренной и берцовых костей.
Вместе с тем, для снижения инерции верхнего сегмента произошло значительное укорочение верхних конечностей, которые теперь стали выполнять функцию балансира и ротационного стабилизатора корпуса, компенсируя тем самым крутящий момент при ходьбе и беге. Для снижения инерционной составляющей пришлось пожертвовать не только мышечной массой передних конечностей, но и мышечной массой всего туловища, включая мышцы спины. Также значительно снизилась минерализация костей, тем самым максимально облегчив скелет туловища. Общий центр масс сместился максимально вниз к головкам бедренных костей. Такое смещение ОЦМ уравновесило инерционные моменты сил верхней части корпуса и нижних конечностей, обеспечив возможность балансировки тела с минимальными мышечными затратами и при минимальной площади опоры. Смещение ОЦМ в таз «замкнуло» позвоночник на бедре, убрав необходимость мышечного удержания равновесия большими мышечными группами.
Снятие нагрузки с рук привело к двойной нагрузке на нижние конечности. Сустав бедра начал работать не только как консольная балка, но и как несущая опора. Межпозвонковые диски, до этого работавшие только в режиме буфера с чередованием фаз растяжение компрессия с элементами ротации, теперь стали выполнять не свойственную им функцию: функция буфера (работа в горизонтальной плоскости) сменилась на функцию амортизации (работа в вертикальной плоскости). Но самым важным изменением в данной конструкции явилось то, что в вертикальном положении диск начал выполнять функцию точки опоры рычага первого рода вышележащего сегмента.
Если грубо сравнивать биомеханические модели предка предков человека и современного человека, то двигательные системы, не имея кардинального анатомического различия, имеют существенные биомеханические различия и особенности.
Модель «Условный общий Предок» модель «стол» на 4 ногах. Общий центр масс (ОЦМ) располагается непосредственно между 4 опорными конечностями. Для противодействия силе гравитации конечности должны быть разогнуты хотя бы частично. Мышцы-разгибатели конечностей в тонусе, поэтому животное не падает на живот под действием силы тяжести. Нагрузка равномерно распределена между 4 конечностями. В такой модели для 4 конечностей разгибающий [отталкивающий] контур конечностей преобладает над сгибающим. Для туловища наоборот сгибательный контур доминирует над разгибательным. Туловище не провисает животом вниз по направлению к земле под действием силы тяжести.
Модель «Условный Человек» обратный вертикальный маятник, точнее инерционный многозвенный рычажно-маятниковый механизм с осью вращения ведущих маятников, проходящую через тазобедренные суставы. Верхняя маятниковая система (руки) с осью, проходящую через плечевые суставы, несет вспомогательную стабилизирующую функцию.
При спокойном положении вертикаль общего центра масс (тяжести) проходит сзади поперечных осей тазобедренных суставов. Голова сбалансирована относительно головок бедренных костей. В расслабленном положении поддержание осанки происходит при минимальном мышечном напряжении. Поддержание вертикальной позы происходит за счет натяжения подвздошнобедренной связки, подколенных связок и поясничной порции передней продольной связки.
Таз слегка подан вперед, голеностопный сустав замкнут формой таранной кости при легком наклоне вперед.
Вертикально стоящий человек благодаря такой форме позвоночника буквально «висит» на натянутых связках позвоночника и бедра вдоль вектора силы гравитации. Гравитация через натяжение связок «замкнула» позвоночник в положении, для которого не требуется значительная мышечная работа для поддержания вертикального положения.
Коррекция вертикального положения при данной конфигурации осуществляется фоновой тонической работой постуральных мышц, главная из которых камбаловидная мышца голени.
Само по себе поддержание вертикального положения с минимальными затратами не является самоцелью и в чистом виде особой ценности не имеет. Но поддержание оптимального вертикального положения (ортоградного) как части целых двигательный актов имеет решающее значение для локомоции в целом. Качество и экономичность движений зависят от работы постуральной системы, поскольку стабилизация тела считается критическим фактором при выполнении любых задач, особенно динамических.
Любое движение может быть рассмотрено как перемещение из одной равновесной точки (то есть точки, в которой мышечная активность минимальна) в другую.
Выделяют три основных группы двигательных задач:
задачи, связанные с перемещением базы опоры (ходьба или бег)
задачи, связанные с неподвижной базой опоры сидение или стояние
манипуляционные задачи, требующие выполнения движений верхними конечностями.
Любое перемещение (ходьба или бег) представляет собой переход из нейтрального устойчивого положения в цикл остановленных падений с чередованием фаз опоры и отталкивания с последующим переносом ОЦМ над опорной ногой. Таким образом, ходьба или бег череда рефлекторно контролируемых «управляемых падений». В начале ходьбы или бега, мышечное сокращение импульсным сокращением смещает ОЦМ в сторону направления движения и выводит тело из равновесного положения вынуждает тело «падать» в заданную сторону. При каждом шаге человек наклоняется вперед и начинает падение, которому препятствует выдвинутая вперёд нога. После того как она касается земли, на неё переносится вес тела, колено подгибается, амортизируя падение, и выпрямляется, возвращая тело на исходную высоту.
При таком типе локомоции кинетическая энергия движения при постановке ноги рассеивается не полностью, а частично переходит в потенциальную энергию упруго деформирующихся звеньев, которая, в свою очередь, при смене опорной ноги частично преобразуется в кинетическую энергию при отталкивании. Скелет и составляющие его звенья работают как рекуператор энергии, преобразующий часть кинетической энергии движения в потенциальную энергию упругого деформирования скелета и обратно.