Мышечная масса и сила мышц в различные возрастные периоды кратко

Обновлено: 03.07.2024

Cаркопения, или возрастассоцированное уменьшение количества скелетной мышечной ткани, является одной из наиболее распространенных и клинически значимых причин уменьшения эффективности функционирования скелетной мускулатуры у пожилых людей. Цель этой статьи – проанализировать: 1) текущие определения саркопении, 2) возможные причины ее возникновения и 3) клинические последствия, а также 4) возможность предупреждения и лечения данного заболевания. Саркопения была определена как заболевание, связанное с возрастом, характеризующееся непроизвольной потерей массы и силы скелетных мышц. Снижение мышечной силы и массы линейным образом было обнаружено начиная уже с 40-летнего обследуемых. Следует отметить, что к 80 годам жизни теряется до 50% мышечной массы [6]. Учитывая, что мышечная ткань составляет до 60% от общей массы тела, патологические изменения этой важной метаболически активной ткани могут иметь тяжелые последствия для пожилого человека, поскольку сила и снижение функциональной активности скелетной мускулатуры могут привести к полной утрате скелетными мышцами своих функции, инвалидности и слабости. Хотя консенсусный диагноз не был поставлен, саркопения в данный момент определяется как регистрацией потери мышечной массы, так и утратой мышечной функции и/или силы. Причина ее развития расценивается как многофакторная, с неврологическим уклоном, гормональными изменениями, активацией воспалительных путей, снижением физической активности, хроническими заболеваниями, жировой инфильтрацией и нерациональным питанием, которые, как было показано, являются факторами, способствующими развитию данного заболевания. Недавно полученные данные молекулярных исследований, направленных на изучение апоптоза клеток, снижения функциональной активности митохондрий и ангиотензиновой системы в скелетной мышце, выявили биологические механизмы, которые также могут приводить к возникновению саркопении.

1. Collins-Hooper H / Age-related changes in speed and mechanism of adult skeletal muscle stem cell migration / Woolley TE, Dyson L, Patel A, Potter P, Baker RE, Gaffney EA, Maini PK, Dash PR, Patel K // doi: 10.1002/stem.1088

2. Drey M / C-terminal Agrin Fragment as a potential marker for sarcopenia caused by degeneration of the neuromuscular junction / Sieber CC, Bauer JM, Uter W, Dahinden P, Fariello RG, Vrijbloed JW; FiAT intervention group // doi: 10.1016/j.exger.2012.05.021

3. Fiatarone M.A / Exercise training and nutritional supplementation for physical frailty in very elderly people / Evelyn F. O'Neill, Nancy Doyle Ryan, Karen M. Clements, Guido R. Solares, Miriam E. Nelson, Susan B. Roberts, Joseph J. Kehayias, Lewis A. Lipsitz, and William J. Evans // doi: 10.1056/NEJM199406233302501

4. Joseph AM / The impact of aging on mitochondrial function and biogenesis pathways in skeletal muscle of sedentary high- and low-functioning elderly individuals / Adhihetty PJ, Buford TW, Wohlgemuth SE, Lees HA, Nguyen LM, Aranda JM, Sandesara BD, Pahor M, Manini TM, Marzetti E, Leeuwenburgh C // doi: 10.1111/j.1474-9726.2012.00844.x

6. Metter EJ / Age-associated loss of power and strength in the upper extremities in women and men / Conwit R, Tobin J, Fozard JL // J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 1997/ PMID: 9310077

7. Peter M / Identification and characterization of a functional mitochondrial angiotensin system / Abadir, D. Brian Foster, Michael Crow, Carol A. Cooke, Jasma J. Rucker, Alka Jain, Barbara J. Smith, Tyesha N. Burks, Ronald D. Cohn, Neal S. Fedarko, Robert M. Carey, Brian O’Rourke, and Jeremy D. Walston // doi: 10.1073/pnas.1101507108

8. Sakuma K / Sarcopenia and age-related endocrine function / Yamaguchi A. Int J Endocrinol // doi: 10.1155/2012/127362

9. Santos MJ / Body composition phenotypes in systemic lupus erythematosus and rheumatoid arthritis: a comparative study of Caucasian female patients / Vinagre F, Canas da Silva J, Gil V, Fonseca JE. Clin Exp Rheumatol. 2011 May-Jun;29(3):470-6. Epub 2011 Jun 29 // PMID: 21640047

10. Snijders T / The impact of sarcopenia and exercise training on skeletal muscle satellite cells / Verdijk LB, van Loon LJ // doi: 10.1016/j.arr.2009.05.003

Клиническое значение саркопении

Определение саркопении является настолько емким, что включило в себя и ее клиническую значимость. Во-первых, ухудшение мышечного статуса напрямую связано с инвалидизацией, утратой способности к самообслуживанию и потерей физической независимости. Так, исследовательская группа ABC-Study (The Health, Aging, and Body Composition Study) оценивала влияние силы мышц и состава тела на ограничение подвижности. В результате прогностическим фактором этого ограничения явилась неспособность пройти 400 м или преодолеть лестничный пролет в 10 ступеней. Мужчины и женщины с наиболее низкими значениями площади поперечного сечения бедра на 30-40% чаще были неспособны выполнять необходимый уровень повседневной активности. При использовании специальных опросников показано, что сила и выносливость скелетных мышц, а также возможность совершать быстрые повороты тела определяют 96% ограничений повседневной активности. Сила мышц бедра и площадь их поперечного сечения имеют корреляционную связь с частотой переломов шейки бедренной кости. При этом уменьшение величины максимального усилия разгибателей колена увеличивало риск перелома на 50—60% независимо от минеральной плотности кости.

Табл. 1 Изображений компьютерной томографии здорового молодого человека и пациента с клиническими проявлениями саркопении:

Причины возникновения саркопении

В зависимости от причины выделяют первичную (возраст-ассоцированную) и вторичную саркопению. Первичная форма развивается с возрастом при отсутствии влияния различных вторичных факторов на скелетную мышечную ткань. Bторичная саркопения может быть обусловлена низкой физической активностью, нарушением питания и хроническими заболеваниями, в том числе воспалительными. Недавние исследования показали высокую распространенность саркопении среди пациентов с онкологическими заболеваниями (15-50 %), печеночной недостаточностью (30-45 %) и больных в критическом состоянии, находящихся в отделении реанимации и интенсивной терапии (60-70 %).

Также предлагается выделять тяжесть изменения состояния мышечной ткани, которая отображается в стадийности развития саркопении. Научная группа EWGSOP выделила три стадии развития саркопении:

І — пресаркопения, характеризуется снижением мышечной массы без снижения ее силы и функции;

ІІ — саркопения, характеризуется снижением скелетной мышечной массы, ее силы или функции;

ІІІ — тяжелая форма саркопении, характеризуется снижением всех трех параметров (мышечной массы, ее силы и функции).

Следует отметить, что в результате проведенных исследований были получены приведенные ниже данные:

С увеличением возраста от 66 до 80 лет полное отсутвие саркопении в процентном соотношении со стадиями саркопении уменьшается. Появляется и увеличивается количество пациентов с саркопенией или выраженной саркопенией (Табл. 2).

Причина саркопении, как правило определяется как многофакторная, с экологическими факторами, триггерами болезни, активацией воспалительных путей, нарушениями митохондрий, потерей нервно-мышечных синапсов, уменьшением числа клеток-сателлитов и гормональными изменениями, которые, как считается, способствуют: снижению физической активности и количества потребляемой пищи, повышению воспалений, снижению количества мотонейронов, гормональным изменениям, возрастным молекулярным изменениям.

В экологических причинах обычно выделяют снижение физической активности и потребления пищи. Пожилые люди менее активны, отчасти из-за повышенной хронической болезни, которая приводит к боли и усталости. Кроме того, снижение потребления белка и калорий, а также избыточное питание, которое приводит к саркопенному ожирению и ускоренной потере мышечной массы и функции, являются важными факторами развития саркопении у пожилых людей. В совокупности эти воздействия окружающей среды накладываются на многофакторное, связанное с возрастными биологическими изменениями, которое приводят к снижению массы и силы скелетных мышц, как описано ниже.

Табл. 2 Статистические данные встречаемости форм саркопении.

Считается, что снижение количества нервно-мышечных синапсов с уменьшением количества быстрых (миелиновых) мышечных волокон или волокон 2-го типа играет важную роль в снижении количества мышечной массы. Недавние исследования у пожилых самок мышей продемонстрировали поразительное увеличение доли полностью денервированных нервно-мышечных синапсов, особенно в быстрых мышечных волокнах, таких как extensor digitorum longus [4]. Интересно, что число мотонейронов в спинном мозге, которые иннервируют эту область, не уменьшается, что указывает на то, что может происходить уменьшение количества аксонов, а не изменение нервного тела. Из-за важности этой потери для развития саркопении у людей, новое диагностическое скрининговое измерение С-концевого фрагмента агрина, который был идентифицирован как маркер снижения нервно-мышечного соединения у пожилых мужчин, крайне важно [2].

Снижение количества гормонов, которые важны для поддержания мышечной массы, включая инсулиноподобный фактор роста-1, дегидроэпиандростерон-сульфат, тестостерон и эстроген, также, вероятно, способствует саркопении [5, 8]. Эти пути также представляют собой важные потенциальные возможности для лечебного вмешательства в саркопению.

Активация воспалительного пути, вероятно, из-за различных причин заболевания и старения, как известно, является важным фактором саркопении. Исследование уровней сывороточного воспалительного цитокина интерлейкина-6 и его связи с мышечной силой у пожилых женщин продемонстрировало более резкое снижение способности ходить, более высокий риск развития физической инвалидности, частично объясняемый параллельным снижением прочности скелетных мышц. Это может быть отчасти связано с важным влиянием хронического воспалительного цитокинового воздействия на клетки-сателлиты в мышечных волокнах. Источников воспаления у пожилых людей может быть несколько. Конечно, хронические заболевания являются одними из наиболее распространенных триггеров активации воспалительного пути. Многие воспалительные ревматологические состояния, такие как системная красная волчанка и ревматоидный артрит, связаны с мышечной потерей, которая, как считается, связана с хронической активацией воспалительных путей, что в свою очередь отрицательно влияет на регенерацию мышц [4, 9]. Многие другие хронические состояния, включая почечную недостаточность и застойную сердечную недостаточность, вероятно, ускоряют развитие саркопении путем повышения количества воспалительных медиаторов.

Наконец, все более очевидной становится утрата способности к обновлению и регенерации скелетных мышц. Скелетные мышечные стволовые клетки (СК), имеющие решающее значение для регенерации скелетных мышц у пожилых и молодых людей, по-видимому, у пожилых людей, мигрируют гораздо медленнее, чем СК в молодом организме, и их подвижность затрудняется, возможно, частично из-за низких уровней интегрина [1].

Новые молекулярные данные, связанные с саркопенией

В основе более выраженных физиологических причин лежит множество связанных с возрастом и с болезнями биологических изменений, которые повышают уязвимость пожилых людей. Некоторые важные новые исследования помогли пролить свет на связанные со старением молекулярные триггеры для саркопении. Так, было доказано, что митохондриальная функция и биогенез митохондрий изменяются в скелетных мышцах пожилых людей, что, в свою очередь, способствует изменению массы и функции скелетных мышц [4]. Недавно были выявлены связанные с возрастом изменения в системе ангиотензина, которые сыграли решающую роль в заживлении скелетных мышц при травматическом повреждении и при их атрофии [10]. Важно отметить, что при этом же исследовании было обнаружено, что блокирующий агент лозартан 1-го рецептора ангиотензина 1-го типа помогает ускорить регенерацию скелетных мышц и предотвратить их атрофию у пожилых особей мышей, вероятно, в ответ на понижающую регуляцию путей TGF-β. Было также продемонстрировано, что лозартан увеличивает количество рецепторов 2-го типа ангиотензина в митохондриях более пожилых мышей, что, в свою очередь, объясняет некоторые улучшения при скелетно-мышечных заболеваниях, наблюдаемые у более пожилых мышей, получавших лозартан [4, 7]. Апоптоз или запрограммированная гибель клеток также могут играть важную роль в развитии саркопении.

Касательно опытов на человеке, исследования белков, связанных с апоптозом, показали их повышенное содержание у пожилых людей с меньшим объемом мышц бедра и более медленной скоростью ходьбы, что указывает на то, что апоптоз может способствовать уменьшению мышечной массы. Недавно был обнаружен фактор, вызывающий апоптоз, находящийся в межмембранном пространстве митохондрий, для защиты предшественников скелетных мышц или спутниковых клеток от апоптоза до тех пор, пока он не будет высвобожден в цитоплазму клеток.

Лечебные вмешательства при саркопении

Несмотря на значительный прогресс в понимании многофакторных причин саркопении, большинство лечебных вмешательств были направлены на исключение экологических причин возникновения данной патологии, а именно на увеличение физической активности и обеспечение адекватного питания. Результаты исследований клинического вмешательства даже у самых старых и слабых жителей дома престарелых продемонстрировали значительное функциональное улучшение за счет сочетания отрегулированного питания и резистентных физических упражнений, которое характеризуется значительным увеличением синтеза мышечного белка, положительным влиянием на дисфункцию сателлитных клеток, снижение нервно-мышечных синапсов и биогенез митохондрий [3, 8]. Будущие фармацевтические вмешательства при саркопении также, вероятно, будут нацелены на очень специфические молекулярные пути, такие как ангиотензиновая система, апоптоз и митохондриальная функция.

Саркопения остается важной клинической проблемой, которая поражает миллионы пожилых людей. Несмотря на высокую распространенность данного заболевания, его четкого определения на данный момент не существует. Причины развития саркопении включают снижение гормонов и количество нервно-мышечных синапсов, повышенное воспаление, снижение активности и недостаточное питание. Новые молекулярные открытия, которые могут повлиять на методы лечения саркопении, включают изменения в митохондриальной биологии, ангиотензиновой системе и апоптозе. Продолжаются мероприятия по борьбе с саркопенией, причем основное внимание уделяется физическим упражнениям и коррекции питания пациентов. Отчасти из-за отсутствия консенсусного определения саркопении разработка фармацевтических препаратов для лечения данной патологии частично замедлилась. В связи с широкой распространенностью рассмотренного заболевания необходимы эпидемиологические исследования по изучению факторов риска саркопении у лиц старших возрастных групп, разработка методов и средств диагностики, профилактики и лечения нарушений функционального состояния мышечной системы.

В человеческом организме насчитывается более 600 поперечнополосатых мышц. Они составляют от 35 до 40% веса взрослого человека, у женщин несколько меньше, чем у мужчин, у новорожденных до 20-22%, у стариков до 30%.

Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работа мышц зависит от их силы. Мышцы тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т. е. чем она толще.

Сила мышц зависит и от особенностей прикрепления их к костям. Кости вместе с прикрепляющимися к ним мышцами являются своеобразными рычагами, и мышца может развивать тем большую силу, чем дальше от точки опоры рычага и ближе к точке приложения силы тяжести она прикрепляется.

Сила действия мышцы определяется массой того груза, который эта мышца может поднять на определенную высоту при своем максимальном сокращении. Такую силу называют подъемной силой мышцы. Она зависит от количества и толщины ее мышечных волокон. У человека мышечная сила составляет 5-10 кг. на 1 см физиологического поперечника мышцы.

К моменту рождения мышцы практически сформированы. Их количество (более 600) соответствует таковому у взрослого человека.

В раннем детстве мышцы туловища развиваются значительно быстрее мышц верхней и нижней конечности. К году мышцы верхней конечности более развиты, чем мышцы нижней конечности. К 4-5 годам мышцы плеча и предплечья обгоняют в развитии мышцы кисти. Ускорение развития мышц кисти происходит в 6-7 лет, когда ребенок приучается к труду и письму. Развитие мышц - сгибателей начинает опережать развитие мышц -разгибателей. У сгибателей масса больше, чем у разгибателей.

Увеличение мышечной массы достигается как их удлинением, так и увеличением их толщины, в основном за счет диаметра мышечных волокон. К 3-4 годам диаметр мышц возрастает в 2-2,5 раза. С возрастом резко увеличивается количество миофибрилл. К 7 годам по сравнению с новорожденным оно увеличивается в 15-20 раз. В период от 7 до 14 лет рост мышечной ткани происходит как за счет структурных преобразований мышечного волокна, так и в связи со значительным ростом сухожилий.

Увеличение мышечной массы и структурные преобразования (растяжимость, эластичность) мышечных волокон приводят к увеличению с возрастом мышечной силы. В дошкольном возрасте сила мышц незначительна. После 4-5 лет увеличивается сила отдельных мышечных групп. Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подростковом возрасте. У мальчиков прирост силы начинается в 13-14-лет, у девочек - с 10-12 лет. В 13-14 лет проявляются половые различия в мышечной силе, показатели относительной силы мышц девочек значительно уступают соответствующим показателям мальчиков.

В 18 лет рост силы замедляется и к 25-26 годам заканчивается.

Сила мышц, осуществляющих разгибание туловища, достигает максимума в 16 лет. Максимум силы разгибателей и сгибателей верхних и нижних конечностей отмечается в 20-30 лет.

У стариков средняя масса скелетных мышц уменьшается до 25-30% от массы тела.

Расчет величины максимальной силы на 1 кг. веса тела позволяет оценить совершенство нервной регуляции, химизма и строения мышц. Отмечено, что в возрасте от 4-5 до 6-7 лет нарастание максимальной силы почти не сопровождается изменениями ее относительного показателя. Причиной указанного роста являются несовершенство нервной регуляции и функциональная незрелость мотонейронов, не позволяющих эффективно мобилизовать увеличенную к этому возрасту мышечную массу. В дальнейшем в возрасте после 6-7 до 9-11 лет для мышц рост относительной силы становится особенно заметным. В это время наблюдаются быстрые темпы совершенствования нервной регуляции произвольной мышечной деятельности, а также изменения биохимической и гистологической структуры мышц. Это положение подтверждается тем, что в возрастной период от 4до 30 лет мышечная масса возрастает в 8 раз, а сила мышц в 9-14 раз.

Содержание

Работа содержит 1 файл

Мышцы и их развитие с возрастом.docx

Введение………………………………….…………………. ..……..стр. 2-4
Основные функциональные свойства мышц………………. …….стр. 5
Работа и сила мышц……………………………………….………..стр. 5-6
Мышечный тонус…………………………………………….……. стр. 6-7
Мышечная масса и сила мышц в различные

движений выносливости………………. ………………….. .………….стр. 9-10

Влияние физических нагрузок на организм………………. … стр. 10-15
Утомление при различных видах мышечной

работы, его возрастные особенности…………………………. …….. стр. 15-16

совершенствование координации движений с возрастом……. ……стр. 16-18

Заключение…………………………..……………….… ……………стр. 23
Список литературы………………….…………………..……… …. стр. 24

Мышцы (musculi) - активная часть двигательного аппарата человека. Кости, связки, фасции образуют его пассивную часть.

Все скелетные мышцы нашего тела: мышцы головы, туловища и конечностей, состоят из исчерченной мышечной ткани. Сокращение таких мышц происходит произвольно.

Сократимая часть мышцы, образованная мышечными волокнами, с обоих концов переходит в сухожилие. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям скелета. В некоторых случаях (мимические мышцы лица) сухожилия вплетаются в кожу. Сухожилия построены из оформленной плотной волокнистой соединительной ткани, они очень прочны. Например, пяточное (ахиллово) сухожилие, принадлежащее трехглавой мышце голени, выдерживает нагрузку в 400 кг, а сухожилие четырехглавой мышцы бедра -более полутонны (600 кг). Широкие мышцы туловища имеют плоские сухожильные растяжения - апоневрозы.

Скелетные мышцы взрослого человека составляют 40% от всей массы его тела. У новорожденных и детей на мышцы приходится не более 20--25% массы тела, а в старости отмечается постепенное уменьшение массы мускулатуры до 25--30% от массы тела. Всего в теле человека около 600 скелетных мышц.

Форма мышц. Простейшей формой является веретенообразная мышца. В ней различают утолщенную среднюю часть - брюшко и два конца, из которых верхний обычно является началом (неподвижная точка мышцы), а нижний - прикреплением (подвижная точка мышцы). В результате сокращения мышца укорачивается и подвижная точка ее приближается к неподвижной.

На туловище принято принимать за начало мышцы, ту ее часть, которая находится ближе к позвоночнику. На конечностях началом мышцы считают часть, ближайшую к туловищу.

Различают длинные, широкие и короткие мышцы. Длинные мышцы располагаются главным образом на конечностях, где большой объем движений. Коротких мышц особенно много среди глубоких мышц спины. Широкие мышцы располагаются в области туловища: на груди, животе и спине. Наряду с простыми мышцами встречаются сложные: двуглавая, трех- и четырехглавая, зубчатая и др. В связи с особенностями расположения мышечных пучков относительно сухожильной части различают одно-, дву- и многоперистые мышцы.

Перекидываясь через сустав, а иногда через два или несколько суставов, мышцы производят движения в них. Например, плечевая мышца перекидывается спереди через локтевой сустав и при сокращении вызывает сгибание предплечья. Таким образом, эта мышца относится к сгибателям. Выпрямляет руку расположенная сзади, противоположная по действию (антагонист) трехглавая мышца плеча. Она относится к разгибателям. Мышцы, с помощью которых конечности движутся от тела, называются отводящими (например, дельтовидная мышца, отводящая руку в сторону). Антагонистами отводящих мышц служат мышцы, прижимающие руку к телу,-приводящие. Имеются также мышцы для осуществления вращения той или иной части тела (голова, плечо, предплечье) - вращатели. Мышцы никогда не сокращаются поодиночке, они всегда действуют группами.

Мышцы, выполняющие одно и то же движение, называются синергистами.

Действие каждой мышцы может происходить только при одновременном расслаблении мышцы-антагониста. Такая согласованность носит название мышечной координации. В сложных движениях, например при ходьбе, участвуют многие группы мышц. Необходима координация сокращения и расслабления мышц обеих ног и туловища. При этом сокращение и расслабление групп мышц происходят в определенном порядке и с нужной силой, чем достигается плавность движений. Не удивительно поэтому, что обучение ходьбе - процесс очень медленный и длительный.

В координации движений основная роль принадлежит центральной нервной системе. При некоторых заболеваниях, когда теряется нервный контроль, исчезает равномерность и плавность движений, они становятся резкими, толчкообразными.

Основные функциональные свойства мышц.

Мышца обладает тремя важнейшими свойствами: возбудимостью, проводимостью и сократимостью. Сократимость является специфическим свойством мышц. Возбуждение и сокращение мышц вызывается нервными импульсами, поступающими из нервных центров. Нервные импульсы, приходящие в область нервно-мышечного синапса (место контакта нерва и мышцы), приводят к выделению в постсинаптической мембране медиатора ацетилхолина, вызывающего потенциал действия. Под влиянием потенциала действия происходит высвобождение кальция, запускающего всю систему мышечного сокращения. В присутствии ионов Са 2 + под влиянием активного фермента миозина начинается расщепление аденозинтрифосфата (АТФ), являющегося основным источником энергии при мышечном сокращении. При передаче этой энергии на миофибриллы белковые нити начинают перемещаться относительно друг друга, в результате чего изменяется длина миофибрилл — мышца сокращается.

Работа и сила мышц.

Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работа мышц зависит от их силы. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т. е. чем она толще. При пересчете на 1 см 2 поперечного сечения мышца способна поднять груз до 10 кг.
Сила мышц зависит и от особенностей прикрепления их к костям. Кости вместе с прикрепляющимися к ним мышцами являются своеобразными рычагами, и мышца может развивать тем большую силу, чем дальше от точки опоры рычага и ближе к точке приложения силы тяжести она прикрепляется.
Человек может длительное время сохранять одну и ту же позу. Это статическое напряжение мышц. К статическим усилиям относятся стояние, держание головы в вертикальном положении и др. При статическом усилии мышца находится в состоянии напряжения. При некоторых упражнениях на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон и, естественно, может быть очень непродолжительной из-за развивающегося утомления.
При динамической работе, поочередно сокращаются различные группы мышц. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Но обычно различные группы мышечных волокон при динамической работе сокращаются поочередно, что дает возможность мышце длительное время совершать работу. Нервная система, управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это дает им возможность работать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия.

Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) ритм и величину нагрузки, при которых будет выполнена наибольшая величина работы, а утомление будет развиваться постепенно.

Работа мышц — необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т. е. систематическая, нечрезмерная работа мышц, способствует увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что важно для физического развития всего организма.

Мышечный тонус.

Мышцы человека в состоянии покоя частично сокращены. Это состояние частичного сокращения, когда мышца напряжена, но не производит движения, называется тонусом мышцы. Тоническое напряжение мышц необходимо для того, чтобы удержать внутренние органы в нормальном положении и сохранять определенную позу. Во время сна, при наркозе тонус мышц несколько снижается, тело расслабляется. Полностью исчезает мышечный тонус только после смерти. Величина тонуса мышц находится в зависимости от функционального состояния центральной нервной системы.
Тонус скелетных мышц связан с поступлением к мышце из двигательных нейронов спинного мозга нервных импульсов, которые следуют друг за другом с большим интервалом. Активность этих нейронов поддерживается импульсами из вышележащих отделов ЦНС, а также от рецепторов, находящихся в самих мышцах (проприорецепторов).

В период новорожденности и в первые месяцы жизни детей тонус скелетных мышц повышен. Это связано с повышенной возбудимостью красного ядра среднего мозга. По мере усиления влияний, поступающих из структур головного мозга по пирамидной системе и регулирующих функциональную активность спинного мозга, тонус мышц снижается. Снижение тонуса отмечается во втором полугодии жизни ребенка, что является необходимой предпосылкой для развития ходьбы.
Тонус мышц играет важную роль в осуществлении координации движений.

Мышечная масса и сила мышц в различные возрастные периоды.

Масса мышц интенсивно нарастает, когда ребенок начинает ходить, и к 2—3 годам составляет примерно 23% массы тела, далее повышается к 8 годам до 27%. У подростков 15 лет она составляет 32,6% массы тела. Наиболее быстро масса мышц нарастает в возрасте от 15 до 17—18 лет, и в юношеском возрасте она составляет 44,2% массы тела. Увеличение массы мышц достигается как их удлинением, так и увеличением их толщины, в основном за счет диаметра мышечных волокон. К 3—4 годам диаметр мышц возрастает в 2—2,5 раза. С возрастом резко увеличивается количество миофибрилл. К 7 годам по сравнению с новорожденными оно увеличивается в 15—20 раз. В период от 7 до 14 лет рост мышечной ткани происходит как за счет продолжающихся структурных преобразований мышечного волокна, так и в связи со значительным ростом сухожилий. Рост поперечника мышечных волокон и внутримышечных соединительнотканных волокон продолжается до 20—25 лет и во многом зависит от уровня двигательной активности и тренированности. Увеличение мышечной массы и структурные преобразования мышечных волокон, связанные с увеличением основного сократительного субстрата, приводят к увеличению с возрастом мышечной силы. В дошкольном возрасте сила мышц незначительна. После 4—5 лет увеличивается сила отдельных мышечных групп.

Исследования показывают, что школьники 7—11 лет обладают еще сравнительно низкими показателями мышечной силы. Силовые и особенно статические упражнения вызывают у них быстрое утомление. Дети этого возраста более приспособлены к кратковременным скоростно- силовым динамическим упражнениям.

Однако младших школьников следует постепенно приучать к сохранению статических поз. Особое значение статические упражнения имеют для выработки и сохранения правильной осанки.

Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подростковом возрасте. У мальчиков прирост силы начинается в 13— 14 лет, у девочек раньше — с 10—12 лет, что, возможно, связано с более ранним наступлением у девочек полового созревания. В 13—14 лет четко проявляются половые различия в мышечной силе, показатели относительной силы мышц девочек значительно уступают соответствующим показателям мальчиков. Поэтому в занятиях с девочками-подростками и девушками следует особенно строго дозировать интенсивность и тяжесть упражнений.

С 18 лет рост силы замедляется и к 25—26 годам заканчивается. Установлено, что скорость восстановления мышечной силы у подростков и взрослых почти одинакова: у 14-летних — 97,5%, у 16-летних — 98,9% и у взрослых — 98,9% от исходных величин. Развитие силы разных мышечных групп происходит неравномерно. Сила мышц, осуществляющих разгибание туловища, достигает максимума в 16 лет. Максимум силы разгибателей и сгибателей верхних и нижних конечностей отмечается в 20—30 лет.
Неравномерное развитие силы разных групп мышц необходимо учитывать в практике физического воспитания и спорта, трудового воспитания, приобщения школьников к общественно полезному и производительному труду.

Возрастные особенности быстроты, точности движений и выносливости.

Быстрота движения характеризуется как скоростью однократного движения, так и частотой повторяющихся движений. Скорость однократных движений увеличивается особенно интенсивно в младшем школьном возрасте, приближаясь в 13—14 лет к уровню взрослого. К 16—17 годам темп увеличения этого показателя несколько снижается. К 20—30 годам скорость однократного движения достигает наибольшей величины.
Увеличение скорости однократного движения с возрастом связано с увеличением скорости проведения сигнала в нервной системе и скорости протекания процесса передачи возбуждения в нервно-мышечном синапсе.

С возрастом увеличивается максимальная частота повторяющихся движений. Наиболее интенсивный рост этого показателя происходит в младшем школьном возрасте. В период от 7 к 9 годам средний ежегодный прирост составляет 0,3—0,6 движений в секунду. В 10—11 лет темп прироста снижается до 0,1—0,2 движений в секунду и вновь увеличивается (до 0,3—0,4 движений в секунду) в 12—13 лет. Частота движений в единицу времени у мальчиков достигает высоких показателей в 15 лет, после чего ежегодный прирост снижается. У девочек максимальных значений этот показатель достигает в 14 лет и далее не изменяется.

Тема: Возрастные особенности развития скелетной мускулатуры

Кнутас Валентина Ивановна,

преподаватель физической культуры

высшей квалификационной категории

1. Характерные особенности процессов роста у детей.

2. Скелет и его возрастные особенности.

3. Мышечная система.

4. Возрастные особенности строения скелетной мускулатуры.

5. Возрастные особенности роста и развития скелетной мускулатуры.

Детство − это период в жизни человека, когда организм растет, развивается и зависит от совершенствования структур центральной нервной системы. Период развития ребенка от 3 до 6—7 лет. В эти годы происходит дальнейшее физическое развитие и совершенствование интеллектуальных возможностей ребенка. Движения его становятся свободными, он хорошо разговаривает, мир его ощущений, переживаний и представлений богаче и разнообразнее.

Дошкольный и младший школьный возраст охватывает периоды первого детства и второго детства.

Педагогический эффект воспитания и обучения находится в тесной зависимости от того:

· в какой мере учитываются особенности строения и развития детей;

· учитываются те периоды, для которых характерна наибольшая восприимчивость к воздействию того или иного фактора;

· учитываются периоды повышенной чувствительности и пониженной сопротивляемости.

Эти знания необходимы для:

· определения эффективных методов обучения двигательным действиям на уроках физкультуры;

· для разработки методов формирования двигательных навыков и двигательных качеств;

· для определения содержания физкультурно-оздоровительной работы в школе, детском саду.

1. Характерные особенности процессов роста у детей.

Особенностью процессов роста является его неравномерность и волнообразность. Периоды усиленного роста сменяются его некоторым замедлением. Скелет ребенка отличается от скелета взрослого человека своими размерами, пропорциями, строением и химическим составом. Развитие скелета у детей определяет развитие тела (например, мускулатура развивается медленнее, чем растет скелет).

· Наиболее интенсивный рост отмечается на первом году жизни (длина тела возрастает на 50% своей первоначальной величины).

· От 1-го года до 7 лет годичные прибавки длины тела постепенно уменьшаются с 10,5 см до 5,5 см в год.

· От 7 до 10 лет в среднем за год длина тела увеличивается на 5 см.

· С 9 лет начинают проявляться половые различия в скорости роста.

· У девочек заметное ускорение роста наблюдается от 10 до 13 лет (пред пубертатный скачок роста), затем рост замедляется. У мальчиков наиболее интенсивный прирост длины тела происходит от 13 до 15 лет.

· Пропорции тела ребенка с возрастом меняются. Новорожденный отличается от взрослого относительно короткими конечностями, большим туловищем и головой. С возрастом высота головы, составлявшая 1/4 от длины тела новорожденного уменьшается к 12 годам до 1/7. Рост конечностей ускоряется.

· В 3−4 года годичные прибавки массы тела составляют 2,4-2,0 кг в год, затем они начинают медленно расти, достигая максимума у девочек в возрасте 11-13 лет, у мальчиков - в 13-15 лет.

2. Скелет и его возрастные особенности.

Закладка скелета происходит на 3-й неделе эмбрионального развития: первоначально как соединительнотканное образование, а в середине 2-го месяца развития происходит замещение ее хрящевой, после чего начинается постепенное разрушение хряща и образование вместо него костной ткани. Окостенение скелета не завершается к моменту рождения, поэтому у новорожденного ребенка в скелете содержится много хрящевой ткани. Сама костная ткань значительно отличается по химическому составу от ткани взрослого человека. В ней содержится много органических веществ, она не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий.

Молодые кости растут в длину за счет хрящей, расположенных между их концами и телом. К моменту окончания роста костей хрящи замещаются костной тканью. За период роста в костях ребенка количество воды сокращается, а количество минеральных веществ увеличивается. Содержание органических веществ при этом уменьшается.

Позвоночный столб . Рост позвоночного столба наиболее интенсивно происходит в первые 2 года жизни. В течение первых полутора лет жизни рост различных отделов позвоночника относительно равномерен. Начиная с 1,5 до 3 лет замедляется рост шейных и верхнегрудных позвонков и быстрее начинает увеличиваться рост поясничного отдела, что характерно для всего периода роста позвоночника. Усиление темпов роста позвоночника отмечается в 7-9 лет и в период полового созревания, после завершения которого прибавка в росте позвоночника очень невелика.

Структура тканей позвоночного столба существенно изменяется с возрастом. Окостенение, начинающееся еще во внутриутробном периоде, продолжается в течение всего детского возраста. Кривизна позвоночника формируется в процессе индивидуального развития ребенка. В самом раннем возрасте, когда ребенок начинает держать голову, появляется шейный изгиб, направленный выпуклостью вперед (лордоз). К 6 месяцам, когда ребенок начинает сидеть, образуется грудной изгиб с выпуклостью назад (кифоз). Когда ребенок начинает стоять и ходить, образуется поясничный лордоз.

К году имеются уже все изгибы позвоночника. Но образовавшиеся изгибы не фиксированы и исчезают при расслаблении мускулатуры. К 7 годам уже имеются четко выраженные шейный и грудной изгибы, фиксация поясничного изгиба происходит позже – в 12-14 лет. Нарушения кривизны позвоночного столба, которые могут возникнуть в результате неправильной посадки ребенка за столом и партой, приводят к неблагоприятным последствиям в его здоровье.

Грудная клетка. Форма грудной клетки существенно изменяется с возрастом. В грудном возрасте она как бы сжата с боков, ее переднезадний размер больше поперечного (коническая форма). Коническая форма грудной клетки сохраняется до 3-4 лет. К 6 годам устанавливаются свойственные взрослому относительные величины верхней и нижней части грудной клетки, резко увеличивается наклон ребер. К 12-13 годам грудная клетка приобретает ту же форму, что у взрослого. На форму грудной клетки влияют физические упражнения и посадка.

У новорожденного каждая тазовая кость состоит из трех костей (подвздошной, лобковой и седалищной), сращение которых начинается с 5-6лет и завершается к 17-18 годам. В подростковом возрасте происходит постепенное срастание крестцовых позвонков в единую кость – крестец. После 9 лет отмечаются различия в форме таза у мальчиков и девочек: у мальчиков таз более высокий и узкий, чем у девочек.

Стопа человека образует свод, который опирается на пяточную кость и на передние концы костей плюсны. Свод действует как пружина, смягчая толчки тела при ходьбе. Он формируется, когда ребенок начинает ходить.

Череп. У новорожденного черепные кости соединены друг с другом мягкой соединительнотканной перепонкой. Это – роднички. Малые роднички зарастают к 2-3 месяцам, а наибольший – лобный – легко прощупывается и зарастает лишь к полутора годам. У детей в раннем возрасте мозговая часть черепа более развита, чем лицевая. Наиболее сильно кости черепа растут в течение первого года жизни. С возрастом, особенно с 13-14 лет, лицевой отдел растет более энергично и начинает преобладать над мозговым. Рост головы наблюдается на всех этапах развития ребенка, наиболее интенсивно он происходит в период полового созревания. С возрастом существенно изменяется соотношение между высотой головы и ростом. Это соотношение используется как один из нормативных показателей, характеризующих возраст ребенка.

3. Мышечная система.

Развитие мышечной системы. Развитие мускулатуры начинается на 3-й неделе. Начало почти всем поперечно-полосатым мышцам дают миотомы. Развитие мышечных волокон происходит не одновременно. Наиболее интенсивный рост мышц происходит в 1-2 года. В процессе развития ребенка отдельные мышечные группы растут неравномерно. У грудных детей, прежде всего, развиваются мышцы живота, позднее – жевательные. К концу первого года жизни в связи с ползанием и началом ходьбы заметно растут мышцы спины и конечностей. За весь период роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз. В период полового созревания (12-16 лет) наряду с удлинением трубчатых костей удлиняются и сухожилия мышц. Мышцы в это время становятся длинными и тонкими, и подростки выглядят длинноногими и длиннорукими. Развитие мышц продолжается до 25-30 лет. Мышцы ребенка бледнее, нежнее и более эластичны, чем мышцы взрослого человека.

Мышечный тонус. Состояние, при котором длительно удерживается напряжение, называют тонусом мышц. В период новорожденности и в первые месяцы жизни детей тонус скелетных мышц повышен. Снижение тонуса отмечается во втором полугодии жизни ребенка, что является необходимой предпосылкой для развития ходьбы. Тонус мышц играет важную роль в осуществлении координации движений. У ребенка мышцы даже в состоянии покоя несколько сокращены. Тонус мышц может немного снижаться, а тело расслабляться во время сна или наркоза. Полное исчезновение мышечного тонуса происходит только после смерти. Тоническое сокращение мышц не вызывает утомления. Внутренние органы удерживаются в нормальном положении только благодаря тонусу мышц. Величина мышечного тонуса зависит от функционального состояния центральной нервной системы.

Сила мышц . Увеличение мышечной массы и структурные преобразования мышечных волокон с возрастом приводят к увеличению мышечной силы. В дошкольном возрасте сила мышц незначительна. После 4-5 лет увеличивается сила отдельных мышечных групп. Школьники 7-11 лет обладают еще сравнительно низкими показателями мышечной силы. Силовые и особенно статические упражнения вызывают у них быстрое утомление. Дети этого возраста более приспособлены к кратковременным скоростно-силовым динамическим упражнениям.

Быстрота, точность движений и выносливость . Быстрота движения характеризуется как скоростью однократного движения, так и частотой повторяющихся движений. Скорость однократных движений увеличивается в младшем школьном возрасте, приближаясь в 13-14 лет к уровню взрослого. Это связано с увеличением скорости проведения сигнала в нервной системе и скорости протекания процесса передачи возбуждения в нервно-мышечном синапсе.

С возрастом увеличивается максимальная частота повторяющихся движений. Наиболее интенсивный рост этого показателя происходит в младшем школьном возрасте. Увеличение с возрастом максимальной частоты движений объясняется нарастающей подвижностью нервных процессов, обеспечивающей более быстрый переход мышц-антагонистов из состояния возбуждения в состояние торможения и обратно.

Точность воспроизведения движений также существенно изменяется с возрастом. Дошкольники 4-5 лет не могут совершать тонкие точные движения, воспроизводящие заданную программу. В младшем школьном возрасте возможность точного воспроизведения движений по заданной программе существенно возрастает. С 9-10 лет организация точных движений происходит по типу взрослого. В совершенствовании этого двигательного качества существенную роль играет формирование центральных механизмов организации произвольных движений, связанных с деятельностью высших отделов ЦНС.

В течение длительного периода онтогенеза формируется и выносливость (способность человека к продолжительному выполнению того или иного вида умственной или физической деятельности без снижения их эффективности). Выносливость к динамической работе еще очень невелика в 7-11 лет. С 11-12 лет мальчики и девочки становятся более выносливыми. Хорошим средством развития выносливости являются ходьба, медленный бег, передвижение на лыжах. К 14 годам мышечная выносливость составляет 50-70%, а к 16 годам – около 80% выносливости взрослого человека.

Выносливость к статическим усилиям особенно интенсивно увеличивается в период от 8 до17 лет. Ее наиболее значительные изменения отмечаются в младшем школьном возрасте. У 11-14-летних школьников самыми выносливыми являются икроножные мышцы. В целом выносливость к 17-19 годам составляет 85% уровня взрослого, а максимальных значений она достигает к 25-30 годам.

Темпы развития многих двигательных качеств особенно высоки в младшем школьном возрасте, что, учитывая интерес детей к занятиям физкультурой и спортом, дает основание целенаправленно развивать двигательную активность в этом возрасте.

4. Возрастные особенности строения скелетной мускулатуры.

Химический состав и строение скелетных мышц с возрастом также изменяются. В мышцах детей содержится больше воды и меньше плотных веществ, чем у взрослых. Биохимическая активность красных мышечных волокон больше, чем белых. Это объясняется различиями в количестве митохондрий или в активности их ферментов. Количество миоглобина (показателя интенсивности окислительных процессов) с возрастом увеличивается. Кроме того, у детей содержится относительно меньше сократительных белков – миозина и актина. С возрастом это различие уменьшается.

В мышечных волокнах у детей содержится сравнительно больше ядер, они короче и тоньше, однако с возрастом и их длина, и толщина увеличиваются. Мышечные волокна у новорожденных тонки, нежны, поперечная исчерченность их сравнительно слабая и окружена большими прослойками рыхлой соединительной ткани. Относительно больше места занимают сухожилия. Многие ядра внутри мышечных волокон лежат не у мембраны клетки. Четкими прослойками саркоплазмы окружены миофибриллы.

Наблюдается следующая динамика изменения структуры скелетных мышц в зависимости от возраста.

· В 2–3 года мышечные волокна в два раза толще, чем у новорожденных, они располагаются плотнее, количество миофибрилл увеличивается, а саркоплазмы – уменьшается, ядра прилегают к мембране.

· В 7 лет толщина мышечных волокон в три раза толще, чем у новорожденных, и их поперечная исчерченность отчетливо выражена.

· У детей в отличие от взрослых мышцы прикрепляются к костям дальше от осей вращения суставов, следовательно, их сокращение сопровождается меньшей потерей силы, чем у взрослых.

· С возрастом значительно изменяется соотношение между мышцей и ее сухожилием, растущим более интенсивно. В результате изменяется характер прикрепления мышцы к кости, поэтому увеличивается коэффициент полезного действия.

5. Возрастные особенности роста и развития скелетной мускулатуры.

Наблюдается следующая закономерность роста и развития скелетных мышц в различные возрастные периоды:

· Период до 1 года: больше, чем мышцы таза, бедра и ног, развиты мышцы плечевого пояса и рук.

· Период с 2 до 4 лет: в руке и плечевом поясе проксимальные мышцы значительно толще дистальных, поверхностные мышцы толще глубоких, функционально активные толще менее активных. Особенно быстро растут волокна в длиннейшей мышце спины и в большой ягодичной мышце.

· Период с 4 до 5 лет: развиты мышцы плеча и предплечья, недостаточно развиты мышцы кистей рук. В раннем детстве мышцы туловища развиваются значительно быстрее, чем мышцы рук и ног.

· Период с 6 до 7 лет: происходит ускорение развития мышц кисти, когда ребенок начинает производить легкую работу и приучаться к письму. Развитие сгибателей опережает развитие разгибателей. Кроме того, у сгибателей вес и физиологический поперечник больше, чем у разгибателей. Мышцы пальцев, особенно сгибатели, которые участвуют в захвате предметов, имеют наибольший вес и физиологический поперечник. По сравнению с ними сгибатели кисти имеют относительно меньший вес и физиологический поперечник.

· Период до 9 лет: увеличивается физиологический поперечник мышц, вызывающих движения пальцев, в то же время мышцы лучезапястного и локтевого суставов растут менее интенсивно.

· Период до 10 лет: поперечник длинного сгибателя большого пальца к 10 годам достигает почти 65 % длины поперечника взрослого человека.

· Период с 12 до 16 лет: растут мышцы, которые обеспечивают вертикальное положение тела, особенно подвздошно-поясничная, играющая важную роль в ходьбе. К 15–16 годам толщина волокон подвздошно-поясничной мышцы становится наибольшей. Анатомический поперечник плеча в период с 3 до 16 лет увеличивается у юношей в 2,5–3 раза, у девушек – меньше.

Глубокие мышцы спины у дошкольников развиты слабо, у младших школьников нарастает их мышечная масса, увеличивается сила, но они еще далеки от степени развития их у взрослого человека. Мышцы брюшного пресса у новорожденных не развиты. С 1 года до 3 лет эти мышцы и их апоневрозы различаются, и только к 14–16 годам передняя стенка живота укреплена почти так же, как у взрослого. До 9 лет прямая мышца живота очень интенсивно растет, ее вес по сравнению с весом у новорожденного увеличивается почти в 90 раз, внутренней косой мышцы – более чем в 70 раз, наружной косой – в 67 раз, поперечной – в 60 раз. Эти мышцы противостоят постепенно увеличивающемуся давлению внутренних органов.

В двуглавой мышце плеча и четырехглавой мышце бедра мышечные волокна утолщаются: к 1 году – в два раза; к 6 годам – в пять раз; к 17 годам – в восемь раз; к 20 годам – в 17 раз.

Поэтому статические и силовые нагрузки вызывают у них быстрое утомление. Дети этого возраста приспособлены к выполнению скоростно-силовых динамических упражнений. Однако младших школьников следует приучать к сохранению статических поз. Особое значение статические упражнения имеют для выработки и сохранения правильной осанки.

Список литература:

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М., 1975.

2. Бахчиева, О.А. Государственная система дополнительного образования детей в условиях введения федеральных государственных образовательных стандартов общего образования нового поколения - Внешкольник. – 2010.

3. Безруких М.М., Сонькин В.Д., Фарбер Д.А. Возрастная физиология (Физиология развития ребёнка). – М., 2003.

4. Власова И.Г., Ермакова Н.В., Торшин В.И. Основы физиологии человека. – М., 2004.

5. .Соковня-Семенова И.И. Основы физиологии и гигиены детей и подростков. - М.: Академия, 1999.

6. Кабанов А.Н., Чабовская А.П. Анатомия, физиология и гигиена детей дошкольного возраста. - М., 1969.

Читайте также: