Рівновага тіла


Рис. 1. Площина опори тіла при вільному стоянні: S - точка, відповідна проекції загального центру тяжіння. Рис. 2. Відновлення рівноваги тіла шляхом компенсуючого зміни діяльності м'язів ніг при нахилі тулуба вперед. Проекція центру ваги (вертикальна лінія) повернута в колишнє положення на площину опори.

Рівновага тіла - стан спокою тіла відносно якої-небудь системи відліку, в окремому випадку - нерухомість тіла відносно навколишнього його середовища. Рівновага тіла буває статичним і динамічним. При статичній рівновазі тіла проекція загального центру ваги тіла знаходиться усередині площі опори (рис. 1). При ходьбі, бігу, катанні на ковзанах і т. п. динамічну рівновагу тіла досягається шляхом балансування, тобто підбиттям площі опори під сместившуюся проекцію центра ваги тіла (рис. 2).
У підтриманні стану рівноваги тіла бере участь цілий ряд складних систем. Важлива роль належить вестибулярному апарату. Його рецепторна частина розташована у внутрішньому вусі і складається з мішечків передодня і трьох півколових каналів. При порушення вестибулярного апарату відбувається подразнення волосків чутливого епітелію. Виникають імпульси передаються по вестибулярному нерву в мозок. В процесі підтримання рівноваги тіла вестибулярна система здійснює тісну взаємодію з зоровим апаратом. Обидва ці апарату (вестибулярний і зоровий) мають великі двосторонні зв'язки з мозочком. Мозочок також є дуже важливим иннервационным ланкою в збереженні рівноваги тіла. Велику роль відіграють численні рецептори м'язів, сухожиль, суглобів і шкіри, і насамперед механізми м'язового тонусу, а також проприоцептивные рефлекси. Координація всіх цих механізмів, що забезпечують рівновагу тіла, відбувається на різних рівнях нервової системи у спинному мозку, стовбурі мозку і корі великих півкуль.
Рівновага тіла досліджується численними методами. До їх числа належить метод стабилографии - реєстрація переміщень проекції загального центру ваги з площі опори. Рівновага тіла порушується при самих різних захворюваннях: ураження вестибулярного апарату, мозочка, ураженнях спинного мозку і т. п.

Рівновага тіла - нерухомість його щодо навколишнього середовища; в вузькому сенсі - збереження певного (наприклад, вертикальне) положення.
Відповідно до положень статики рівновагу тіла людини при вертикальній стійці відноситься до нестійкого типу, так як загальний центр ваги тіла, що лежить вище площі опори. При стоянні площа опори міститься всередині поверхні, утвореної зовнішніми контурами обох стоп і лініями, з'єднуючими їх передню і задню крайні точки. Рівновага тіла зберігається до тих пір, поки вертикаль (проекція), опущена з загального центру ваги тіла, не виходить за межі площі опори (статичну рівновагу тіла). Якщо проекція загального центру тяжкості вийшла за межі площі опори, то відновлення рівноваги тіла можливо тільки шляхом балансування, тобто підведення площі опори під сместившуюся проекції загального центру тяжкості (динамічна рівновага тіла). Такий вид рівноваги тіла має місце при всіх видах переміщень - ходьбі, бігу, катанні на ковзанах, велосипеді і т. д. При спокійному стоянні вертикаль через загальний центр ваги тіла (рис. 1, нижня стрілка) проходить попереду осп гомілковостопних суглобів (на 4-5 см) і осі колінних суглобів (на 0,5-1,5 см) і позаду осі тазо-стегнових суглобів (на 1-3 см), а вертикаль через центр ваги верхньої половини тіла (рис. 1, верхня стрілка), що знаходиться над віссю тазо-стегнових суглобів, проходить попереду хребетного стовпа (на 1-2 см допереду від IV поперекового хребця). Таким чином, вага тіла створює статичні (опрокидывающие) моменти сил відносно ряду суглобів: дія сили тяжіння тіла направлено на розгинання в тазо-стегнових і колінних суглобах, згинання в гомілковостопних суглобах і переднє згинання тулуба і т. д.
Збереження статичної рівноваги тіла можливо в тому випадку, якщо до опрокидывающему моменту, створюваного силою ваги тіла і іншими зовнішніми
силами, протидіє однаковий за величиною і протилежний за напрямом врівноважує (фіксуючий) момент, створюваний внутрішніми (м'язовими) силами. Чим більше статичний (перекидаючий) момент діє на даний суглоб, тим більше зусилля повинні розвивати м'язи цього суглоба для фіксації положення. Як показує реєстрація електричної активності м'язів, розподіл м'язових зусиль при збереженні вертикальної пози відповідає біомеханічними особливостями цього положення тіла, тобто відповідає величинам і напрямом моментів сил тяжіння, що діють на суглоби. Так, найбільша активність виявляється у м'язів - розгиначів гомілковостопних суглобів, в яких статичний момент сили тяжіння має найбільшу величину. Разом з зменшенням статичних моментів більш високо розташованих колінних і тазо-стегнових суглобах убуває і ступінь електричної активності м'язів (рис. 2).
Навіть при нарочито нерухомій позі відбуваються постійні взаємні переміщення ланок тіла відносно один одного (наприклад, у зв'язку з актом дихання і іншими причинами), що змінюють статичні опрокидывающие моменти, що призводить до необхідності безперервного динамічного пристосування відповідних зрівноважених м'язових моментів. Цей динамічний процес знаходить своє відображення в коливаннях тіла, які можна зареєструвати безпосередньо (кефалография) або опосередковано з переміщення проекції загального центру ваги з опорної майданчику (стабиллография). Складний характер стабиллограммы (рис. 3) відображає діяльність багаторівневої системи регуляції вертикальної пози людини, що включає різні відділи нервової системи.
Основним робочим механізмом збереження пози є спінальна система проприоцептивного рефлексу на розтягнення, яка зумовлює позный тонус. Рецепторами цього рефлексу служать розташовані у м'язах м'язові веретена, імпульсація яких посилюється при розтягуванні м'яза. Імпульсація від м'язових веретен чинить рефлекторну збудливу дію на мотоневроны як власної м'язи, так і м'язів-синергистов. У рефлекторному позном тонусі можна виділити два компоненти: статичний, визначає фонову активність позных м'язів, і динамічний, що обумовлює безперервну корекцію найменших порушень пози. У відповідності з цим система рефлексу на розтягнення включає два типи рецепторів - первинні (динамічні) і вторинні (статичні) закінчення м'язових веретен і два типу мотоневронов - швидкі (фазические) та повільні (тонічні), пов'язані з швидкими та повільними м'язовими волокнами. Рівень активності системи рефлексу на розтягнення і його чутливість до змін пози настроюється і регулюється вищими відділами ЦНС згідно з інформацією, яку ці відділи отримують від рухового, шкірного, вестибулярного, зорового аналізаторів.


В системі рухового аналізатора (див. Руху) для збереження рівноваги тіла, крім аферентації від м'язових рецепторів, істотну роль грає також афферентация від рецепторів суглобово-зв'язкового апарату, сигналізує про направлення і швидкість зміни суглобового кута. Особливе значення має афферентация від рецепторів суглобово-зв'язкового апарату шийного відділу хребта, що впливає на перерозподіл рефлекторного тонусу м'язів кінцівок і тулуба у відповідності з змінами положення голови [шийно-тонічні рефлекси (див. Магнуса-Клейна рефлекси)]. Аналогічну роль відіграє афферентация від рецепторів вестибулярного апарату (див.), що забезпечує аналіз стану і переміщення голови в просторі і здійснення у відповідь на дію адекватних подразників (прискорення, зміна сили тяжіння) тонічних рефлексів, у тому числі статичних, що включають рефлекси пози з лабіринту на кінцівки, шию і тулуб, і статокинетических, а також вегетативних реакцій. Порушення рівноваги тіла, які спостерігаються в клініці при ураженнях мозочка (див.), мабуть, пов'язані зі значенням останнього в координації пропріоцептивних і вестибулярних позных рефлексів.
Участь зорового аналізатора у збереженні рівноваги тіла пов'язано, з одного боку, із забезпеченням зорової орієнтування положення тіла стосовно навколишніх предметів, а з іншого,- із загальним дією світла як одного з найважливіших чинників, що визначають рівень активності ЦНС. У зв'язку з цим закривання очей призводить до зростання амплітуди коливань тіла, збільшується також при надіванні світлонепроникних окулярів або при дослідженні в затемненому приміщенні (В. С. Гурфінкель). Коли випробуваний знаходиться в позі Ромберга (див. симптом Ромберга) - із зімкнутими ступнями, площа опори зменшується, а витягнуті вперед руки створюють великий перекидаючий момент, що висуває підвищені вимоги до системи регуляції пози. В цих умовах закривання очей, викликаючи додаткові коливання тіла, може призводити до явного порушення рівноваги тіла і навіть падіння.

Рис. 2. Рівень електричної активності м'язів при зручному стоянні (у порядку убування позначений зачорненими, штрихуванням, точками і хрестиками): 1 - вигляд спереду; 2 - вигляд ззаду.
Рис. 3. Стабиллографическая реєстрація коливань загального центру ваги тіла людини у вертикальній позі.