Равновесие тела человека и ее составляющие кратко

Обновлено: 02.07.2024

Что такое равновесие?

Равновесием называется способность тела сохранять свое устойчивое положение как в движении, так и в состоянии покоя. Существуют два вида равновесия - статическое и динамическое. Статическое равновесие определяет устойчивость неподвижного тела, например, спокойно стоящего на месте человека. Динамическим равновесием обладает тело, движущееся с постоянной линейной или угловой скоростью. Поскольку на все тела в природе воздействует сила тяжести, примеры динамического равновесия в повседневной жизни встретить почти невозможно. Практическим проявлением динамического равновесия можно назвать равновесие в движении, например при беге или прыжках.

Источники равновесия можно рассматривать с точки зрения двух различных областей науки: физиологии и биомеханики человека.

Физиологические источники

Равновесие возникает при устойчивом положении тела. Выстроив по одной линии ноги, бедра, позвоночник и голову, вы приобретаете стабильное вертикальное положение. За сохранение равновесия тела отвечают специальные органы чувств, помогающие определить, насколько надежное и стабильное положение занимает тело.

Наиболее важным условием для сохранения равновесия является наличие визуального сигнала. При помощи зрения можно мгновенно определить положение тела относительно земли. Чтобы проверить важность роли визуального сигнала, попробуйте закрыть глаза и встать на одну ногу. Вы почувствуете, что ваше тело начинает покачиваться, а руки инстинктивно расставляются в стороны.

Для сохранения равновесия служат также и осязательные сигналы. В подушечках ступней расположена разветвленная сеть чувствительных датчиков. Реагируя на изменения давления находящейся под ними земли, они посылают соответствующую информацию об этом в мозг, что дает возможность быстро менять положение тела для сохранения равновесия. Для проверки работы этих датчиков встаньте одной ногой на какую-либо мягкую поверхность, например, матрас или толстый гимнастический мат. Как только поверхность, на которой вы стоите, прогнется под вашим весом, ваше тело сразу же слегка изменит положение, реагируя на сигналы, поступающие из подушечек ног.

Наконец, важным органом, контролирующим равновесие, является вестибулярный аппарат, расположенный во внутреннем ухе. Он состоит из двух видов рецепторов: полукруглых каналов, отвечающих за угловые движения, и так называемых отолитов, регулирующих линейные движения. Вестибулярный аппарат контролирует положение головы в пространстве (вертикальное или перевернутое) и внезапные изменения направления движения. Главной его функцией является сохранение равновесия.

Благодаря высокой чувствительности вестибулярного аппарата центральная нервная система имеет возможность корректировать положение тепа в пространстве иногда даже до момента потери равновесия. Вестибулярный аппарат, кроме того, контролирует "восстановительный рефлекс", используемый при дезориентации прежде прочих сенсорных и двигательных систем.

Восстановительный рефлекс отвечает за вертикальное положение тела. Принимая сигналы от зрительных и осязательных органов чувств, а также от вестибулярного аппарата, тело постоянно стремится сохранять стабильное положение относительно действующей на него силы тяжести. Если вы теряете равновесие или оказываетесь дезориентированы в пространстве, восстановительный рефлекс сразу же принимается за возвращение тела в вертикальное положение, сначала стабилизируя положение головы, затем шеи, потом верхней и, наконец, нижней части тела.

Биомеханические источники

Тело человека обладает сложной физиологической страховочной системой на случай потери равновесия. Вся ее деятельность направлена на сохранение устойчивого и стабильного положения тела. Однако ей постоянно противостоит такое физическое явление, как сила тяжести. И в этом случае задача по сохранению равновесия возлагается уже на биомеханические факторы.

Каждый спортсмен, занимающийся боевыми искусствами, рано или поздно сталкивался с термином "сила тяжести" применительно к тому или иному движению. "Понизить центр тяжести" - наиболее распространенная корректировка действий спортсменов при изучении стоек и перемещений. Но многие ли знают, где располагается этот самый центр тяжести и каким образом его можно понизить?

Истинный центр тяжести находится на пересечении гравитационных линий при вертикальной и горизонтальной ориентации тела. Представьте, что ваше тело разделено вертикально на две идеально равные половины и горизонтально на две части, равные по весу. В точке пересечения этих вертикальной и горизонтальной разделяющих линий и будет располагаться центр тяжести.

Центр тяжести определяет точку, в которой ориентация тела относительно земли не зависит от его веса. Проще говоря, это та точка, в которой вы бы сохраняли устойчивое равновесие, если бы было возможно использовать ее в качестве опоры для тела.

Однако самое интересное свойство центра тяжести состоит в том, что он постоянно перемещается относительно тела по мере того, как части тела меняют свое положение в пространстве. Ваш центр тяжести, когда вы стоите, сидите или наклоняетесь, располагается в совершенно разных точках. Более того, в определенные моменты центр тяжести может даже находиться та пределами тела.

Представьте себе какой-либо полый предмет, например колпак или каску. Центры тяжести этих предметов будут находиться вне их материальной оболочки, располагаясь в некой точке пространства внутри полости. Этот феномен свойствен и для тела человека. В определенных случаях при сильных сгибаниях или растяжениях бедер или торса, требующихся при выполнении некоторых гимнастических упражнений, центр тяжести спортсмена оказывается в точке пространства, окруженной его телом.

Знания о местонахождении центра тяжести крайне важны для сохранения равновесия в движении и покое. Устойчивость положения тела зависит от расположения точки пересечения вертикальной и горизонтальной линий, определяющей центр тяжести, относительно точки опоры. Во-первых, устойчивость обратно пропорциональна расстоянию от центра тяжести тела до его точки опоры. Другими словами, чем ближе располагается ваш центр тяжести к точке опоры, тем более устойчивое положение вы занимаете. Согнув ноги в коленях и опустив корпус, вы тем самым повышаете свою устойчивость. Но не забывайте, что каждая медаль имеет и обратную сторону, - чем более низкую стойку вы принимаете, тем больше ограничивается ваша подвижность.

Из этого правила вытекает следующее, гласящее, что, если центр тяжести перемещается к границам точки опоры, требуется лишь незначительное количество силы, чтобы вывести тело из состояния равновесия. Это означает, что, когда вы наклоняетесь вперед, приближаясь к пограничному положению своей стойки, достаточно будет легкого толчка в спину, чтобы лишить вас равновесия. Точно так же, если при отклонении назад вы приближаетесь к предельно допустимому положению стойки, даже самая незначительная сила способна будет опрокинуть вас на спину. Располагая центр тяжести тела на одной линии с центром точки опоры, вы принимаете наиболее устойчивую стойку.

Равновесие в боевых искусствах определяет в первую очередь устойчивость стоек и подвижность при перемещениях. В некоторых стилях предпочтение отдается низким и широким стойкам, повышающим устойчивость. В других стилях практикуются высокие стойки, направленные не на сохранение равновесия, а на увеличение подвижности. Поэтому при изучении стоек руководствуйтесь требованиями практикуемого вами стиля. Помните, что подвижность тела увеличивается при более высоком расположении центра тяжести и перемещении его вперед или назад к границам точки опоры. Устойчивость увеличивается при низком расположении центра тяжести и помещении его на одной линии с центром точки опоры.

Тем же правилам подчиняется и сохранение равновесия в движении. Двигаясь вперед, перемещайте вперед и центр тяжести. Отступая назад, центр тяжести отклоняйте также назад. На первый взгляд это кажется очевидным, однако многие спортсмены значительно замедляют свои перемещения, отклоняя верхнюю часть тела назад при движении вперед или выпрямляя ноги при движении назад,

Сохранению равновесия в движении способствует и уменьшение количества усилий, предпринимаемых для выполнения движений и стоек. Не ставя ноги прочно в глубокую стойку или быстро отступая после проведения атаки, вы тем самым сохраняете способность легко перемещать центр тяжести при каждом движении. Постоянно контролируя расположение центр а тяжести, вы сможете свободно управлять любыми движениями своего тела. Надежное равновесие в движении делает все перемещения более экономичными и, следовательно, быстрыми.

Правильное положение тела зависит от правильного положения головы и направления взгляда. Правильное положение тела является важнейшим фактором статического равновесия. Если вы стоите на плоской поверхности и на вас не действуют никакие другие силы, кроме силы тяжести, при правильном положении тела вы способны сохранять совершенно уравновешенную стойку.

При движении обращайте внимание на детали. Старайтесь не скрещивать ноги. Во время движения и приземления ноги должны быть слегка согнуты в коленях. Мелкие и быстрые шаги при перемещениях гораздо предпочтительнее длинных выпадов.

Когда на вас начинает оказывать свое влияние противодействующая сила, в лице которой может выступать ваш соперник, сразу вспоминайте о своем центре тяжести. Приняв правильную стойку (не слишком широкую, с согнутыми в коленях ногами, с центром тяжести, расположенным на одной линии с центром точки опоры или чуть перемешенным вперед), вы сможете успешно препятствовать попыткам противодействующей силы лишить вас равновесия.

Если лишающей вас равновесия силой является ваше собственное движение, ищите в нем стабилизирующие точки. Вкладывайте в движение меньше скорости и мощи и сконцентрируйтесь на точности его выполнения. Когда вы сможете медленно произвести необходимое движение, не теряя при этом равновесия, начинайте постепенно увеличивать скорость и мощь его выполнения.

Одной из наиболее сложных задач для мастеров боевых искусств является сохранение равновесия при выполнении вращательных движений. Во время отработки вращательных движений старайтесь постоянно оставаться на одном месте, как это делают фигуристы и балерины. Прежде чем выполнить оборот на 360 градусов, сфокусируйте внимание на точке, расположенной прямо перед вами. Разворот начинайте выполнять только телом, а когда оно повернется почти на 180 градусов, как можно быстрее разверните голову и направьте взгляд в ту же точку, куда смотрели до разворота, и не отрывайтесь от нее, пока тело будет завершать полный оборот. Оставаясь на одном месте, вы уменьшаете головокружение и сохраняете ощущение непрерывности движения.

Физиология органа равновесия (вестибулярного анализатора)

Равновесие поддерживается благодаря координации визуального кинестетического и вестибулярного механизмов. Этот механизм обеспечивает пространственную ориентацию, вертикальное положение тела и ходьбу. Контроль за всеми группами мышц, обеспечивающими статику и движения тела, позволяет противодействовать влиянию веса тела и центробежных сил.

Ниже указаны основные функции вестибулярной системы:
• Передача в ЦНС информации о действии сил, вызывающих линейное и угловое ускорение.
• Координация движений в результате непрерывного контроля тонуса скелетных мышц. Информация от вестибулярных рецепторов координируется и интегрируется с информацией, поступающей в зрительную систему. Обеспечение пространственной ориентации также является функцией вестибулярной системы.

Различие между сенсорными клетками и внеклеточной жидкостью составляет физиологическую основу нормальной деятельности вестибулярного сенсорного органа. По волокнам преддверного нерва постоянно распространяются разряды потенциала действия, даже если рабочий орган находится в состоянии покоя (активность покоя).

Как и в улитке, каналы, участвующие в преобразовании механического сигнала в электрический, в волосковых клетках преддверия открываются в результате давления на верхушечные связующие микрофиламенты, вызывая входной ионный ток и изменение потенциала рецептора. В зависимости от направления, в котором отклоняются микроцилии волосковых клеток, активность покоя изменяется в результате увеличения частоты разрядов (деполяризаций) или ее уменьшения (гиперполяризация).

Таким образом, модуляция активности покоя позволяет человеку, используя один рецептор, воспринимать движения как в одном, так и в противоположном направлении.

а) Функция отолитового органа в обеспечении равновесия: восприятие линейного ускорения. Линейное ускорение является сенсорным стимулом для горизонтально ориентированного пятна маточки и вертикально ориентированного пятна сферического мешочка. Силы сдвига, возникающие при линейном ускорении, смещают отолиты и вызывают деформацию сдвига в волосковых клетках, которая является для этих клеток адекватным стимулом.

Возникающие в нейронах импульсы инициируют макулоокулярный рефлекс, вызывая компенсаторные движения глазных яблок, обеспечивающие оптимальное статическое положение глаз во время линейного движения. Инициируется также макулоспиналъный рефлекс, который влияет на мышцы туловища и конечностей через двигательные нейроны передних рогов спинного мозга, обеспечивая стабильное положение тела во время линейного движения.

У отолитового аппарата есть и другая функция: вследствие постоянного действия гравитационной силы отолиты оказывают постоянное давление на расположенные под ними сенсорные клетки даже в условиях покоя. Это давление влияет на активность механорецепторов в покое. Линейное ускорение, возникающее, например, при падении, быстром наклоне головы, авиаперелетах или быстром подъеме на лифте, изменяет активность покоя, обеспечивая тем самым непрерывный пространственный контроль во время движения по вертикали.

б) Функция полукружных каналов в обеспечении равновесия: восприятие углового ускорения. Положительное и отрицательное угловое ускорение приводит в движение эндолимфу в полукружных каналах, расположенных в плоскости действия центробежной силы. Стимул всегда действует на полукружные каналы с двух сторон; на одной стороне происходит смещение купола к маточке (ампулопетальная стимуляция), на другой - смещение в противоположном направлении (ампулофугальная стимуляция).

В результате в полукружном канале, в котором купол смещается в ампулопетальном направлении, активность покоя усиливается (деполяризующий эффект), в то время как в контралатеральном полукружном канале активность снижается (гиперполяризующий эффект). Этот принцип приложим только к горизонтальным полукружным каналам, так как ампулофугальное смещение вызывает деполяризацию в вертикальных полукружных каналах. Это является нейрофизиологической основой механизма стимуляции вестибулоокулярного рефлекса.

Вестибулоокулярный рефлекс также играет роль в пространственной ориентации. Кроме того, он участвует в стабилизации изображения окружающего мира на сетчатке и вызывает вестибулярный нистагм. Каждое движение головой вызывает медленное сопряженное движение глаз в противоположном направлении, с тем чтобы во время движения по возможности длительно стабилизировать поле зрения на сетчатке. Вестибулоокулярный рефлекс зависит от двух модифицируемых факторов: положения головы и положения глаз. Разница между этими положениями представляет собой угол зрения.

Биоэлектрическая активность вестибулярных сенсорных клеток в покое и при стимуляции.
Отклонение волосковых клеток в сторону от киноцилии (а) вызывает гиперполяризацию и угнетение активности покоя (б).
Отклонение волосковых клеток в противоположном направлении, т.е. в сторону киноцилии (в),
приводит к деполяризации и увеличению частоты разрядов потенциала действия.
1 - желатинозный слой; 2 - микроцилии; 3 - киноцилия;
4 - сенсорная клетка; 5 - синапс афферентного нервного волокна; 6 - волокно афферентного нерва.

P.S. Вестибулоокулярный рефлекс координирует скорость рефлекторного движения глаз (медленный компонент нистагма) со скоростью движения головы. Это обеспечивает четкий визуальный контроль за окружающей обстановкой во время движения. В результате этого рефлекса достигается быстрое обратное движение глаз, или быстрый компонент нистагма.

Сопряженное движение глаз в результате вестибулоокулярного рефлекса с характерным медленным и быстрым компонентами называется вестибулярным нистагмом.

Межпозвоночные суставы шейного отдела позвоночника и глубокие мышцы шеи содержат механорецепторы, которые связаны с ретикулярной формацией с помощью афферентных волокон, а ретикулярная формация, в свою очередь, связана с вестибулярным и глазодвигательным центрами. Функция этих рецепторов состоит в том, чтобы обеспечить непрерывную информацию о положении тела и движениях головы и сделать возможной координацию движений глаз посредством цервикоокулярных путей.

Центральная вестибулярная система включает в себя мозжечок и ретикулярную формацию ствола мозга, т.е. она интегрирована в центры анализа мультисенсорных данных. Это делает возможным мультисенсорный контроль и координацию положения тела, движений и глазодвигательной функции.

Анатомия уха в трех срезах.
Наружное ухо: 1 - ушная раковина; 2 - наружный слуховой проход; 3 - барабанная перепонка.
Среднее ухо: 4 - барабанная полость; 5 - слуховая труба.
Внутреннее ухо: 6 и 7 - лабиринт с внутренним слуховым проходом и преддверно-улитковым нервом; 8 - внутренняя сонная артерия;
9 - хрящ слуховой трубы; 10-мышца, поднимающая нёбную занавеску;
11 - мышца, напрягающая нёбную занавеску; 12 - мышца, напрягающая барабанную перепонку (мышца Тойнби).

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Причиной головокружения в большинстве случаев служит нарушение согласованной деятельности различных сенсорных систем – вестибулярной, зрительной, проприоцептивной (информация о положении тела в пространстве, получаемая от рецепторов, расположенных главным образом в мышцах и сухожилиях). Кроме того, важной, а иногда и доминирующей причиной возникновения головокружения является дисфункция центральных структур, участвующих в поддержании равновесия тела, главным образом, ядер мозжечка.

Вестибулярная система

Вестибулярная система состоит из:

лабиринта,
вестибулярной части преддверно-улиткового нерва,
вестибулярных ядер в стволе головного мозга, а также их связей с другими отделами ЦНС (центральной нервной системы).

Правильная работа вестибулярной системы позволяет человеку четко ориентироваться в трехмерном пространстве, а именно:

воспринимать положение тела относительно вектора силы тяжести (статический компонент);
ощущать направление и скорость движения тела при его угловых и линейных перемещениях (динамический компонент).

Лабиринт располагается в каменистой части височной кости и включает:

отолитовый аппарат, который представлен двумя сообщающимися камерами (саккулус и утрикулус);
системой трех полукружных каналов, располагающихся во взаимоперпендикулярных плоскостях.

Строение лабиринта

В каждой камере отолитового аппарата и в каждом полукружном канале имеется скопление рецепторных клеток – макула, которая покрыта желатинообразной массой – купулой. В отолитовом аппарате купула покрывает волосковые клетки наподобие подушки и содержит отложения кристаллов кальцита (отолиты), которые придают купуле дополнительный вес.

Отолитовый аппарат

В полукружных каналах желатинообразная масса не содержит отолитов и полностью перекрывает просвет канала.

Рецепторы вестибулярной системы представлены волосковыми клетками, которые несут на апикальной поверхности от 60 до 80 тонких выростов цитоплазмы (стереоцилий) и одну ресничку (киноцилию).

Восприятие положения тела относительно силы гравитации

При вертикальном положении головы макула утрикулуса располагается горизонтально. Когда голова наклоняется в сторону, утяжеленная отолитами желатинообразная мембрана под действием силы тяжести соскальзывает в сторону наклона. Это скольжение приводит к изгибанию стереоцилей волосковых клеток. Наклон стереоцилей сопровождается (в зависимости от направления) повышением или снижением частоты нервных импульсов в чувствительных нейронах вестибулярного ганглия. Макула саккулуса располагается вертикально и действует таким же образом.

Восприятие положения тела относительно силы гравитации

Восприятие линейных ускорений

При резком линейном ускорении тела купула саккулуса или утрикулуса за счет сил инерции смещается в направлении, противоположном направлению движения, что также приводит к изменению электрической активности рецепторов.

Восприятие углового ускорения

Три полукружных канала расположены в трех разных плоскостях. Каждый из трех каналов действует как замкнутая трубка, заполненная лимфой. В расширенной части канала его внутренняя стенка выстлана волосковыми клетками, а расположенная над ними купула полностью перекрывает просвет канала. При повороте головы полукружные каналы поворачиваются вместе с ней, а эндолимфа в силу своей инерции в первый момент остается на месте. В результате этого возникает разность давлений по обе сторону купулы, и она прогибается в направлении, противоположном движению. Это вызывает деформацию стереоцилий и последующее изменение активности нейронов.

Восприятие углового ускорения

При вращении головы только в горизонтальной, сагитальной или фронтальной плоскости активируются рецепторы одного из соответствующих каналов. При сложном вращении головы активируются рецепторы всех трех каналов. Информация от них поступает в головной мозг и на основе ее конвергенции и анализа модулируется истинная картина перемещения головы.

Центральный отдел вестибулярной системы

Аксоны чувствительных нейронов, тела которых располагаются в вестибулярном ганглии, следуют в продолговатый мозг и оканчиваются в четырех парных вестибулярных ядрах. Приходящие в эти ядра импульсы от рецепторов дают точную информацию о положении в пространстве исключительно головы (но не всего тела!), поскольку она может быть наклонена или повернута относительно туловища. Для восприятия положения тела в пространстве необходим также учет угла наклона и поворота головы относительно туловища, поэтому вестибулярные ядра получают дополнительные стимулы от проприорецепторов мышц шеи.

Ядра вестибулярного нерва и их связи

Далее от вестибулярных ядер афферентная импульсация направляется к нейронам специфических ядер таламуса, а отростки последних достигают постцентральной извилины коры больших полушарий головного мозга

Проприоцептивная система

Благодаря проприоцепции, мы ощущаем положение конечностей, движение и степень мышечного напряжения в них. Это дает человеку чувство “опоры”, т.е. осознание, что стопы опираются на какую-либо поверхность, удерживая вес тела. Рецепторный аппарат проприоцептивной чувствительности, расположен в мышцах, сухожилиях, фасциях, капсулах суставов, а также в коже.

Необходимо отметить, что важную роль в поддержании равновесия тела играют рецепторы глубокой чувствительности, расположенные не только в конечностях, но и в структурах шеи, главным образом, в глубоких мышцах. Информация, получаемая головным мозгом от этих рецепторов, необходима для пространственной ориентации человека, поддержании его позы, а также координинации движения головы и туловища.

Зрительная система

Эффективное поддержание равновесия требует четкого контроля со стороны зрительной системы (в соответствие с принципом обратной связи). При этом контроль над движениями мышц глазного яблока является чрезвычайно сложным процессом. Существует 3 основных системы контроля взора:

Система саккадических движений глазных яблок;
Система плавных (следящих) движений глазных яблок;
Вестибуло-окулярная система.

В пределах головного мозга эти системы контролируются определенными анатомическими зонами, которые являются в значительной степени изолированными, и обеспечивают две главные функции:

зафиксировать предмет рассматривания в периферии визуальной области, поворачивая к нему глаза;
удержать изображение предмета рассматривания устойчивым на ямке сетчатки.

Система саккадических движений глазных яблок

Когда объект интереса появляется в периферии визуальной области, происходит быстрый поворот глазных яблок в его сторону, так, что изображение объекта проецируется на сетчатку в области желтого пятна. Тот же самый двигательный ответ глазных яблок может быть вызван внезапным звуком или болезненным стимулом. Такое быстрое движение глаз называется саккадическим, от французского слова, означающего резкое движение парусника при ветре или дергание головы лошади от потягивания узды. В целом, система саккадических движений глазных яблок обеспечивает обнаружение зрительной цели и выведение ее на наиболее чувствительную часть сетчатой оболочки. Саккады возникают, например, в процессе чтения, при этом глаза человека обычно совершают несколько саккадических движений на каждой строке. Кроме того, они появляются, когда человек рассматривает какой-либо объект (картину, скульптуру и пр.), но в этом случае саккады совершаются в разных направлениях (вверх, вниз, в стороны и под углом) последовательно от одной точки объекта к другой.

Классическое изображение, описывающее саккадические движение глазных яблок
при рассматривании объекта

Система плавных (следящих) движений глазных яблок

Когда объект рассматривания перемещается, саккадическая система может первоначально зафиксировать его, но скоро теряет, поскольку изображение ускользает из области желтого пятна (сетчатое скольжение). Плавные (следящие) движения глаз необходимы для длительной фиксации движущегося объекта и слежения за ним. После того как визуальная цель выбрана, система работает вне волевого контроля.

Схематическое изображение функционирования системы
плавных (следящих) движений глаз

Вестибуло-окулярная система

В то время как система следящих движений глазных яблок фиксирует изображение перемещающегося объекта рассматривания на желтом пятне, существует другая система, которая позволяет стабилизировать изображение неподвижного объекта рассматривания на сетчатке во время движения головы. Это основная функция вестибуло-окулярной системы. Благодаря ее наличию у человека во время движения на транспорте по неровной дороге или ходьбе не возникает проблем с четким рассматриванием отдаленного объекта. В том случае, когда по какой-либо причине вестибуло-окулярная система не работает возникает феномен, называющийся “осциллопсия” – “дергание” визуальной картинки при движении.

Мозжечок

Основная функция мозжечка заключается в получении информации о положении тела в пространстве от всех органов чувств и регуляции на ее основе мышечного тонуса и движений для поддержания равновесия и выполнения точных действий.

Для больных с повреждением мозжечка характерна астазия-абазия – нарушение способности к сохранению равновесия тела при стоянии и ходьбе. Больные ходят, широко расставив ноги – так называемая туловищная атаксия (“пьяная походка”).

Ходьба на пятках и носках невозможна. Атаксия в данном случае развивается вследствие неспособности головного мозга координировать деятельность мышц в процессе преодоления силы тяжести. Также выявляются глазодвигательные расстройства. Они проявляются нарушением фиксации взора на неподвижных или двигающихся объектах, в результате чего возникают рывковые движения глаз при слежении. Также характерен вертикальный нистагм, бьющий вверх или вниз.

Равновесие тела – это то, без чего человек не смог бы жить и развиваться. Однако мы об этом не задумываемся, так как все задачи по сохранению равновесия и положению тела в пространстве выполняет наш мозг в автоматическом режиме. Но на самом деле это сложнейший и невероятно интересный механизм. Об этом мы сейчас и поговорим.

Местонахождение общего центра тяжести тела при различных позах

Для того чтобы мы могли бегать, кувыркаться, прыгать на одной ноге, ездить на велосипеде или даже просто записывать свои мысли на листке бумаги, одного скелета и сокращений мышц недостаточно. Важно еще контролировать положение тела в пространстве и удерживать равновесие.

Вестибулярный аппарат

Вестибулярный аппарат – это орган, воспринимающий изменения положения головы и тела в пространстве и направление движения тела у позвоночных животных и человека. Вестибулярный аппарат является частью внутреннего уха.

Внутреннее ухо из-за его замысловатой формы называют лабиринтом. Лабиринт состоит из улитки, преддверия и полукружных каналов. Улитка – это часть органа слуха, а преддверие и полукружные каналы – это органы равновесия и положения тела в пространстве.

Полукружные каналы

Полукружные каналы находятся в трех перпендикулярных друг к другу плоскостях. Они содержат особую вязкую жидкость: когда мы двигаемся в пространстве или меняем положение головы, уровень жидкости смещается, что чувствуют специальные рецепторы, находящиеся в этих каналах.

Они передают сигнал об изменении положения тела вестибулярному нерву, а дальше информация мгновенно поступает в мозг.

Таким образом, мы сохраняем равновесие тела в самых запутанных обстоятельствах.

Работа вестибулярного аппарата позволяет человеку точно ориентироваться в пространстве при самых сложных движениях – например, прыгнув в воду с трамплина и при этом несколько раз перевернувшись в воздухе, в воде ныряльщик мгновенно узнаёт, где находится верх, а где – низ.

У стоящего на месте человека улитка находится впереди, а полукружные каналы – сзади. Между ними расположена полость неправильной формы – ее называют преддверием.

Даже выполняя очень сложные движения, человек ориентируется в пространстве и может сохранять равновесие тела. Гимнасты, акробаты или спортсмены по прыжкам на батуте выполняют целый комплекс прыжков и переворотов, но при этом не теряют ориентацию и равновесие.

Отолитовый аппарат

Если полукружные каналы реагируют на вращательные движения, то ускорение и замедление, а также изменение силы тяжести воспринимает отолитовый аппарат. Он состоит из двух мешочков с жидкостью.

В этой жидкости есть маленькие кристаллики солей кальция – отолиты. Они постоянно давят на волоски в мешочках, поэтому мы всегда чувствуем силу тяжести.

Когда мы наклоняем голову или тело вниз, отолиты смещаются, тем самым меняется и давление их на волоски.

Эта информация также поступает в мозг по вестибулярному нерву.

В состоянии невесомости, когда отсутствует сила тяжести, отолиты перестают создавать давление на волоски, и тогда у космонавта исчезает ощущение тяжести, к которому мы привыкли на Земле.

Вестибулярный аппарат с особой тщательностью изучает космическая медицина: в состоянии невесомости у космонавтов перестает функционировать отолитовый аппарат.

Поэтому и создают на космических кораблях искусственную силу тяжести, чтобы вестибулярный аппарат мог работать полноценно.

Отличная работа вестибулярного аппарата необходима людям многих важных профессий: летчикам, морякам, спортсменам, – ведь им приходится определять положение своего тела в исключительно сложных условиях.

Вестибулярный аппарат у детей окончательно формируется к 12 годам. Но укреплять и развивать его нужно с самого рождения. Любые подвижные игры с прыжками, наклонами, поворотами туловища и головы, катание на каруселях и хождение по брусьям – всё это будет прекрасной тренировкой вестибулярного аппарата.

Умение сохранять равновесие тела – это залог полноценной жизни. Без этого невозможно было бы представить существование нашей цивилизации, да и мира вообще.

В физических упражнениях человеку нередко необходимо сохранять неподвижное положение тела: например, исходные положения — стартовые; конечные положения — фиксирование штанги после ее поднятия и т. п.; промежуточные — упор углом на кольцах и др. Во всех таких случаях тело человека как биомеханическая система находится в равновесии. В равновесии могут находиться и тела, связанные с сохраняющим положение человеком (например, штанга, партнер в акробатике).

Чтобы сохранить положение тела, человек должен находиться в равновесии. Положение тела определяется его позой 3 , его ориентацией и местоположением в пространстве, а также отношением к опоре. Следовательно, для сохранения положения тела человеку нужно фиксировать позу и не допускать, чтобы приложенные силы изменили позу и переместили его тело с данного места в каком-либо направлении или вызвали его поворот относительно опоры.

2.1. Силы уравновешиваемые при сохранении колошения

К биомеханической системе приложены силы тяжести, опорной реакции, веса и мышечной тяги партнера или противника и другие, которые могут быть и возмущающими, и уравновешивающими силами в зависимости от положения звеньев тела относительно их опоры.

Во всех случаях, когда человек сохраняет положение, находится в равновесии изменяемая система тел (не абсолютно твердое тело или материальная точка).

В условиях занятий физическими упражнениями при сохранении положения к телу человека чаще всего приложены силы тяжести его тела и веса других тел, а также силы реакции опоры, препятствующие свободному падению. Без участия мышечных тяг сохраняются только пассивные положения (например, положения лежа на полу, на воде).

При активных положениях система взаимно подвижных тел (звеньев тела) благодаря напряжениям мышц как бы отвердевает, становится подобной единому твердому телу; мышцы человека своей статической работой обеспечивают сохранение и п о з ы, и положения в пространстве. Значит, в активных положениях для сохранения равновесия к силам внешним добавляются внутренние силы мышечной тяги.

Все внешние силы делят на возмущающие (опрокидывающие, отклоняющие), которые направлены на изменение положения тела, и уравновешивающие, которыми уравновешивается действие возмущающих сил.

Силы мышечной тяги чаще всего служат силами уравновешивающими. Но в определенных условиях они могут быть и силами возмущающими, т. е. направленными на изменение и позы и расположения тела в пространстве.

2.2. Условия равновесия системы тел

Для равновесия 1 тела человека (системы тел) необходимо, чтобы главный вектор и главный момент внешних сил были равны нулю, а все внутренние силы обеспечивали сохранение позы (формы системы).

Если главный вектор и главный момент равны нулю, тело не сдвинется и не повернется, его линейное и угловое ускорения равны нулю. Для системы, тел эти условия также необходимы, но уже недостаточны. Равновесие тела человека как системы тел требует еще сохранения позы тела. Когда мышцы достаточно сильны и человек умеет использовать их силу, он удержится в очень трудном положении. А менее сильному человеку такой позы не удержать, хотя по расположению и величине внешних сил равновесие возможно. У разных людей существуют свои предельные позы, которые они еще в состоянии сохранять.

Читайте также: