Главная Прочие дисциплины Фізіологія і психологія праці - Крушельницька Я.В.

Фізіологія і психологія праці - Крушельницька Я.В.

Розділ 3 ФІЗІОЛОГІЯ РУХОВОГО АПАРАТУ ЛЮДИНИ І РАЦІОНАЛІЗАЦІЯ ТРУДОВИХ ПРОЦЕСІВ

3.1. Загальні відомості про будову рухового апарату людини та його функції

Найбільш загальним проявом життєдіяльності організму, основним засобом пристосування його до зовнішнього середовища є рухова діяльність. Рухи здійснюються за допомогою рухового апарату. Руховим апаратом називається сукупність тканин і органів, які забезпечують переміщення людини у просторі та її активні дії, спрямовані на предмети зовнішнього світу. Руховий апарат людини у процесі праці розглядається, з одного боку, як джерело енергії, а з іншого — як робоча машина, що змінює завдяки рухам предмет праці.

Функціонально до складу рухового апарату входять нервові клітини головного і спинного мозку — мотонейрони та їхні аксони, а також кістково-м’язова система.

У складному руховому апараті людини керівну і регулюючу функцію виконує центральна нервова система. Роль кістково-м’язових органів є виконавчою.

Кісткова система, або скелет, складається з 208 кісток, які надають форму тілу, слугують опорою організму і захищають внутрішні органи. Зв’язки і суглоби з’єднують кінці двох кісток і в місцях рухливих з’єднань забезпечують різні рухи кісток. Кістки під час виконання рухів слугують важелями, тобто відіграють пасивну роль.

Активну функцію під час рухів виконують скелетні м’язи, які сухожиллями прикріплені до кісток скелета. Вони складаються з м’язових клітин, які називаються волокнами. У складі кожного м’яза налічується від сотні до десятків тисяч волокон. М’язове волокно має такі властивості:

• збудливість — здатність відповідати збудженням на подразнення;
• провідність — здатність проводити збудження в обидва боки від місця подразнення по всій своїй довжині;
• скорочуваність — здатність під час збудження скорочуватися або змінювати рівень напруження.

За наявності протидії скороченню м’язи розвивають певне напруження, силу, під дією якої кістки змінюють своє положення. Розрізняють червоні і білі м’язові волокна, які відрізняються функціональними властивостями. У червоних волокнах швидкість проведення збудження вдвічі менша, а тривалість збудження в п’ять разів більша, ніж у білих. Тому червоні м’язові волокна називають повільними, або тонічними, а білі — швидкими, або тетанічними.

Скелетні м’язи виконують такі функції:

• переміщують тіло у просторі (ходьба, біг);
• переміщують частини тіла відносно одна одної (рухи ніг, рук, голови);
• підтримують позу тіла.

У м’язах, суглобах і сухожиллях розміщені рухові рецептори, які збуджуються під час рухів і напружень, сприймають скорочення і розслаблення м’язових волокон.

Під час збудження м’яза відбуваються такі процеси: механічна робота; біохімічні перетворення, внаслідок яких виділяється енергія і утворюються продукти розпаду; теплоутворення.

М’язи, які виконують одночасно рухи в одному напрямку, називаються синергістами, а м’язи, що виконують рухи в протилежних напрямках, — антагоністами.

М’язи синергісти і антагоністи можуть скорочуватися одночасно або по черзі в різній послідовності залежно від конкретного завдання під впливом нервових імпульсів, що надходять з центральної нервової системи по відцентрових нервах.

Основним функціональним елементом рухового апарату є рухова одиниця.

Вона складається з мотонейрона та іннервованих ним м’язових волокон. Аксон, що відходить від мотонейрона, при підході до м’яза розгалужується, утворюючи кінцеві гілочки, кожна з яких за допомогою синапсу з’єднується з м’язовим волокном. Передача збудження з нерва на м’язове волокно викликає його скорочення. Отже, один мотонейрон іннервує цілу групу м’язових волокон.

Кожна рухова одиниця викликає скорочення лише окремих волокон м’яза. Мотонейрони, які іннервують волокна одного м’яза, утворюють мотонейронний пул. Його функція полягає в дозуванні сили скорочення всього м’яза та виборі таких мотонейронів, діяльність яких необхідна в даний момент.

Усі рухові одиниці поділяються на великі й малі. Велика рухова одиниця складається з великого мотонейрона з товстим аксоном, який розгалужується на велику кількість гілочок та іннервує сотні і навіть тисячі м’язових волокон. Мала рухова одиниця складається з маленького мотонейрона з тонким аксоном, що утворює невелику кількість гілочок і, відповідно, іннервує невелику кількість м’язових волокон (усього кілька десятків).

Рухові одиниці різняться і за функціональними властивостями: збудливістю, швидкістю процесу збудження, частотою імпульсів. Так, збудливість малих мотонейронів вища, ніж великих. Це означає, що збудження в них виникає за меншої сили подразника порівняно з великими. Швидкість цього процесу в малих мотонейронах менша і частота імпульсів невелика (20—25 за 1 с). Великі мотонейрони здатні посилати іннервованим м’язовим волокнам до 50 імпульсів за 1 с.

Швидкість скорочення м’язових волокон різних рухових одиниць також неоднакова. В малих рухових одиницях час одного скорочення м’язового волокна становить біля 120 мс, а у великих — біля 60 мс. Отже, великі рухові одиниці — швидкі, здатні розвивати короткочасно велику силу і виконувати швидкі рухи. Малі рухові одиниці — повільні, розвивають невеликі зусилля і здатні до тривалої роботи.

Наявність різних рухових одиниць забезпечує залучення до роботи тих, участь яких найефективніша, а також сприяє боротьбі з утомою.

Від режиму активності рухових одиниць залежить м’язове напруження. Сама ця активність залежить від частоти імпульсації, що надходить із мотонейрона. Чим більша частота імпульсів, тим більшою є активність рухової одиниці і тим більше напруження виникає в її м’язових волокнах. М’язове напруження здійснюється завдяки погодженню активності різних рухових одиниць. Останні можуть скорочуватися одночасно або почергово. Синхронне скорочення групи рухових одиниць забезпечує більше напруження. У разі асинхронної роботи рухових одиниць підтримується постійність напруження, рухи більш плавні. Тому у процесі праці більшість рухових одиниць працює асинхронно. У разі стомлення вони починають працювати синхронно, що виявляється в порушенні точності рухів, тремтінні рук.

Скорочення м’язів пов’язане з перетворенням хімічної енергії на механічну і теплову. Основними речовинами, які забезпечують скорочення, є білки — актин і міозин, а джерелом хімічної енергії — аденозинтрифосфорна кислота (АТФ), вуглеводи, білки, жири та кисень.

Оскільки м’язи прикріплені сухожиллями до кісток скелета, то під дією м’язової сили останні в суглобах можуть змінювати своє положення.

Переважна більшість робіт виконується м’язами пальців руки, кисті, ліктя, передпліччя; рідше — спини, і ще рідше — ноги. Отже, рука є основним робочим органом людини. Вона являє собою робочий механізм, тобто коли привести її в дію, дає відповідний ефект. Проте робочий механізм людини відрізняється від технічних систем, оскільки налічує відносно невелику кількість рухових пристосувань і водночас здатний виконувати найрізноманітніші рухи.