Возрастное развитие структуры и функций нервно-мышечного аппарата и двигательных навыков

Мышечная ткань к моменту рождения достигает меньшей степени зрелости, чем многие другие ткани, поэтому у детей она растет опережаю­щими темпами. От момента рождения до начала зрелости ее масса увеличи­вается в 37 раз, тогда как общая масса тела - только в 21 раз. Доля мышечно­го компонента в процентах к общей массе тела (МК%) в детские годы растет медленно, а в пубертатном периоде - быстрее. В связи с акселерацией разви­тия в настоящее время пубертатный период у мальчиков сместился на более ранние годы - от 12 до 15 лет и МК% стал нарастать более равномерно (рис. 1). Уже к началу пубертатного периода (до 12-13 лет) он достигает уровня, близкого к уровню взрослых. Мышечный компонент (МКкг) скачкообразно увеличивается в пубертатном периоде.

Рис. 1. Возрастная динамика абсолютных (кг) и относительных (%) величин мышечного компонента тела у мальчиков

В зрелом возрасте МК% стабилизируется на уровне 40-45% у муж­чин, и 30-35% - у женщин.

Имеются различия в скорости прироста массы различных мышечных групп. Связаны они главным образом с неодинаковой степенью участия мышц в удержании вертикальной позы тела и в осуществлении движений. В младенческом и раннем детстве мышцы конечностей развиты слабее мышц туловища. Затем их прирост происходит быстрее (мышцы туловища составляют у новорожденных 40% от массы всей мускулатуры, а у взрослых - 25-30%). У младенцев, как и у плода, преобладают тонус и масса мышц-сгибателей. В последующие годы более интенсивно развиваются мышцы-разгибатели нижних конечностей.

Все мышцы увеличиваются за счет роста как длины, так и диаметра. Длина мышц растет в соответствии с ростом звеньев тела. Поперечное сече­ние мышц увеличивается опережающими темпами за счет утолщения мы­шечных волокон. Их диаметр, составляющий у новорожденных 6,5-7,8 мкм, к 3 годам доходит до 12-16, в 7 лет — до 21-22, в 12 лет - до 26-28 мкм, а затем, незначительно повышаясь, стабилизируется в зрелом возрасте.

Растущие мышечные волокна обогащаются соединительнотканными нитями. Наиболее интенсивно этот процесс протекает до 7 лет. До наступ­ления зрелости из соединительнотканных нитей образуется каркас как для отдельных мышечных волокон, так и для мышц в целом.

В первые годы жизни интенсивно совершенствуется структура проприорецепторов и изменяется их распределение в мышце. В начале жизни они распределяются равномерно, а к началу зрелого возраста мышечные ве­ретена концентрируются в проксимальной трети мышцы, где больше степень ее растяжения.

Функции нервно-мышечного аппарата. Гетерохронизм онтоге­нетических процессов проявляется и в развитии отдельных функций. Так, возбудимость мышц у новорожденных очень низка, но до 6-7 лет она быстро нарастает, после чего наступает относительная стабилизация. По мере старе­ния порог возбудимости к электрическому току нарастает, а к гуморальным факторам, наоборот, снижается.

Лабильность нервно-мышечного аппарата во многом определяется состоянием нервно-мышечного синапса. Созревание этой структуры проис­ходит постепенно и приводит к сокращению времени передачи возбуждения с нерва на мышцу в четыре раза. Увеличение лабильности продолжается до 14-16 лет.

Функционирование мышц новорожденных имеет ту особенность, что они находятся в состоянии постоянной активности и выполняют терморегуляторную функцию, не расслабляясь и во время сна. Переход к преобладанию двигательной функции над терморегуляторной происходит в основном на протяжении младенческого периода. Постоянная активность скелетных мышц является фактором, стимулирующим рост их массы.

Активность мышц у ребенка на 1-м месяце жизни характеризуется состоянием «сгибательной гипердинамии новорожденных» (согнутое поло­жение туловища, конечностей и головы). В возрасте 1-1,5 месяца у него реа­лизуется 1-я антигравитационная реакция, состоящая в удержании головы в вертикальном положении за счет созревания позно-тонических рефлекторных сокращений шейной мускулатуры. В 2,5-3 месяца угасает хватательный реф­лекс как компонент позы, а в 4 месяца он преобразуется в активное хватание как компонент ориентировочного рефлекса. К 5-6 месяцам осваивается 2-я антигравитационная реакция - поза сидения, а в 11-12 месяцев - 3-я антигра­витационная реакция - поза стояния.

Освоение вертикальной позы тела является важнейшим этапом онто­генеза. При этом создаются широкие возможности для локомоторных актов. Скачкообразно повышается объем двигательной активности. Благодаря ос­воению вертикальной позы мышечная деятельность становится главнейшим из средовых факторов, влияющих на ход онтогенетических процессов.

Все основные двигательные навыки (ходьба, бег, прыжки и т.д.), свойственные человеку, формируются у ребенка постепенно. До 4 лет осваи­ваются отдельные элементы ходьбы и устанавливаются временные соотно­шения между ее элементами. Сопряженная координация ног и рук у детей до 3 лет наблюдается в 10% случаев, в 4 года - в 50%, в 5 лет - в 65%, в 6-7 лет - в 80%.

От 7 до 10 лет при спокойной ходьбе за счет снижения темпа суще­ственно возрастает амплитуда движений, устанавливаются реципрокные от­ношения в движениях ног и рук. С увеличением возраста ребенка увеличива­ется угол разворота стопы при ходьбе, что способствует повышению устой­чивости и снижению асимметрии разворота стоп. К 11-12 годам характер от­клонений при ходьбе мало отличается от пространственной точности движе­ний взрослых людей. У мальчиков и девочек дошкольного возраста различия в кинематике ходьбы не обнаруживаются. Постепенно стабилизируются вре­менные показатели ходьбы и длительности шага. После 7-8 лет у детей уменьшается число дополнительных колебаний центра массы тела, снижается вариативность параметров работы мышц, участвующих в ходьбе.

Бег, который отличается от ходьбы наличием фазы полета, осваива­ется детьми примерно на третьем году жизни. К 10-11 годам первоначальная фаза полета возрастает в 2 раза и более. Длина шага в беге к 7-8 годам увели­чивается в три раза, к 10-11 годам - в 4-5 раз. Это происходит как за счет роста нижних конечностей, так и за счет увеличения подвижности в суставах. К 10-11 годам скорость бега превышает скорость ходьбы в 4 раза. Макси­мальная скорость бега достигается на 5-6-й с после старта и составляет у де­тей 7-8 лет около 4,5 м/с, 10-11 лет-5,4 м/с.

Более 59% детей в возрасте 3 лет не способны выполнить симмет­ричный прыжок толчком двумя ногами. Это свидетельствует о недостаточ­ном созревании структур спинного мозга, обеспечивающих координацию движений ног и рук. Устойчивое умение выполнять прыжки толчком двумя ногами появляется к 6 годам. Формирование основных двигательных навы­ков, необходимых человеку в повседневной жизни, происходит главным об­разом в дошкольном возрасте.

Активный период становления произвольных двигательных функций ребенка начинается с 3-летнего возраста, что тесно связано с формированием второй сигнальной системы. При этом слово постепенно приобретает характер самостоятельного раздражителя, замещающего непосредственные услов­ные сигналы, которые оно характеризует. У детей 3 лет регуляция произ­вольных движений осуществляется на основе обратной зрительной афферентации.

К 4-5 годам развивается способность осуществлять направленные усилия (период первичного становления двигательной функции). Наиболее важным в развитии двигательного анализатора считают 6-летний возраст. В этот период значительно улучшается анализ тактильно-кинестетических сиг­налов и усиливается концентрация возбудительного и тормозного процессов. У детей формируются сложные двигательные произвольные реакции.

Важной особенностью высшей нервной деятельности старших до­школьников является то, что условные связи, сформированные в этот возрас­тной период, отличаются значительной прочностью и сохраняются в течение всей последующей жизни человека.

Высокие возбудимость, реактивность и пластичность нервной сис­темы в дошкольном возрасте способствуют лучшему и более быстрому, чем у взрослых, освоению довольно сложных двигательных навыков. В этом воз­расте важно сразу правильно формировать двигательные навыки, поскольку переучивать их трудно. В это время необходимо обучать детей рациональной технике выполнения физических упражнений, расширять у них объем разно­образных умений и навыков, совершенствование которых будет происходить на последующих возрастных этапах жизни.

Большую роль в ускорении освоения и закрепления двигательных навыков играет использование разнообразных каналов обратных связей, с помощью которых ребенку подается зрительная, слуховая, тактильная, вер­бальная и другие виды информации о результатах выполнения движения или его отдельных элементов.

С точки зрения теории функциональных систем обучение новому двигательному навыку, направленному на получение полезного приспособительного результата, должно пройти все этапы формирования новой функ­циональной системы (афферентный синтез, принятие решения, программа и акцептор результата действия, результат и параметры о результате действия, обратная афферентация).

Начальная фаза формирования навыка - фаза иррадиации - начина­ется с первого ознакомления с изучаемым движением, когда у детей создает­ся представление о способе его выполнения (афферентный синтез), и закан­чивается умением выполнять упражнение в общих чертах (начало формиро­вания программы и акцептора результата действия). Учитывая данное поло­жение, при первых попытках выполнения движения к ребенку предъявляются минимальные требования, ограниченные рамками действия, которые должны помочь ему овладеть основой структуры движения. После того как дети овладевают основами движения, на что обычно требуется несколько повторений, возникает необходимость в правильном овладении всеми компонентами движения в процессе дальнейшего совершенствования.

На втором этапе - фаза концентрации - физиологический механизм формирования двигательных навыков характеризуется уточнением имею­щихся центральных программ двигательных действий, что сопровождается устранением степеней свободы, излишнего напряжения «посторонних» мышц, вовлеченных в движение в первой фазе. Это уточнение происходит по мере того, как достигается необходимая концентрация нервных процессов в определенных участках коры больших полушарий. Особенностью данного этапа является то, что в большинстве случаев процесс уточнения происходит волнообразно.

Третья фаза формирования двигательного навыка - фаза стабилиза­ции - характеризуется таким совершенствованием выполнения движений, при котором контроль осуществляется только за его узловыми моментами, сопровождается визуально максимальной координацией движений, их четко­стью и легкостью выполнения. Основная задача этой фазы - формирование прочного и пластичного навыка, что достигается большим числом повторе­ний в разнообразных, в том числе усложненных условиях. Роль обратных связей в виде информации о результатах движений меняется в сторону выяв­ления наиболее слабых мест и их коррекции. Для этого следует использовать разнообразные технические средства обучения.

Завершение формирования полноценной двигательной деятельности осуществляется позднее. В последующие годы (до 13-14 лет) наступает пери­од активного совершенствования двигательной функции, закрепления коор­динационных механизмов, обеспечивающих высокий уровень проявления двигательных качеств. Вместе с тем только к 18-20 годам происходит оконча­тельное завершение развития двигательной функции. При целенаправленной спортивной тренировке все эти процессы протекают быстрее.

Возрастная динамика объема двигательной активности (ДА). ДА в значительной степени влияет на процессы возрастного развития. Ее уровень определяется биологическими (потребность организма в движениях) и соци­альными причинами.

Измеряется ДА чаще всего суточным расходом энергии или показа­телем шагометрии. В возрастной динамике этих показателей выявляются по­ловые различия (рис. 2).

У мальчиков суточный объем ДА больше, чем у девочек. В препубертатном периоде эта разница небольшая. В пубертатном и постпубертатном периодах она возрастает за счет уменьшения физической активности де­вочек (не занимающихся спортом).

Занятия спортом, естественно, увеличивают ДА. При этом могут многократно повышаться резерв двигательной функции и неспецифическая устойчивость организма к воздействию негативных факторов.

Рис. 2. Возрастные изменения двигательной активности (ДА в тыс. шагов) по данным суточной шагометрии у мальчиков и девочек