Биомеханика конспект лекций донской. Лекция. Биомеханика двигательных действий как систем целенаправленных движений
 Скачать 0.93 Mb.
|
Развитие биомеханики спорта. Направления развития.Биомеханика - наука совсем еще молодая. 1 конференция по биомеханике спорта в СССР состоялась в 1974 году в г. Киеве, а по общей биомеханике в 1975 году в г. Риге. А с другой стороны, биомеханика как наука возникла еще в древние времена, во времена римских гладиаторов, когда врач Гален проводил первые анатомические опыты и пытался определить функциональные особенности в работе мышц. Возникновение и развитие биомеханики тесно связано с развитием механики. Еще Леонардо да Винчи утверждал, что «наука механика потому столь благородна и полезна более всех прочих наук, что, как оказывается, все живые тела, имеющие способность к движению действуют по ее законам». Достижения теоретической механики, описывающей основные законы механического движения в водной среде, в воздухе и при наземных перемещениях легли в основу изучения движения живых существ, в частности, спортивных движений человека. Математические науки находят все большее применение в биомеханических исследованиях и это не только статистические методы обработки экспериментальных данных, но и методы математического моделирования. Из биологических наук в биомеханике человека в первую очередь использовались данные анатомии и физиологии. В дальнейшем, особое влияние на развитие биомеханики оказали функциональная анатомия и идеи нервизма в современной физиологии. Таким образом складывались основные направления в развитии биомеханики: механическое, функционально-анатомическое, физиологическое. Эти направления существуют и в настоящее время и входят органично в современное направление, определяемое как системно — структурный подход. Таким образом, в биомеханике исторически сложилось три основных направления развития: механическое, функционально-анатомическое, физиологическое. Современный подход объединяет все эти направления, поскольку рассматривает движения человека (в спорте) с позиций системно-структурного подхода, используя при анализе и синтезе движений механическую, анатомическую и физиологическую информацию. Механическое направление, его начало связывают с именем Д.Борелли, итальянским врачом и математиком. В 1679 году им была опубликована книга «О движении животных», где использовались механические законы движения рычага для определения центров тяжести тела человека. Там же была изложена классификация локомоций человека и животных по способу взаимодействия с окружающей средой (отталкивание и притягивание к опоре). Но, ради справедливости, стоит отметить работы по биомеханике, сделанные ранее великим итальянским художником, ученым, физиком, математиком, архитектором, инженером и анатомом Леонардо да Винчи (1452-1519г.) С полным правом можно назвать его одним из первых биомехаников. Он впервые высказал мысль о подчинении движения тела человека законам механики. Им было математически описано более 50 видов походок человека. Немецкие ученые, братья В. и Э. Вебер в 1836 году опубликовали свой труд по биомеханике ходьбы, используя в своих опытах объективные методики, позволяющие регистрировать ряд механических характеристик (длительность шагов, двойной опоры, колебания туловища). Дальнейшее развитие этого направления в биомеханике связано с появлением фотографии. Последовательные снимки Майбриджа в 1877 году впервые дали возможность зарегистрировать движения бегущей лошади. Работы Марея и Демени привели к появлению киносъемки и метода хронографии, при котором вращающийся перед объективом диск с отверстиями позволял запечатлеть на неподвижной пластинке ряд последовательных положений (поз) движущегося объекта. Равные промежутки времени между экспозициями давали возможность учесть этот фактор в движении. Последующие опыты Марея по исследованию движений человека, используя блестящие полосы, а затем, светящиеся лампочки, закрепленные на теле, позволили измерять пространственные координаты движущихся точек, увеличивая частоту съемки. В 90-х годах 19 столетия немецкие ученые В. Брауне и О. Фишер определяя относительные массы частей тела, расположение их центров тяжести, а также скорости и ускорения осуществили расчет сил, вызывающих эти ускорения. Этот метод получил название циклограмметрии. Впоследствии Н.А. Бернштейн усовершенствовал этот метод и получил обширные материалы исследования трудовых и спортивных движений, заложив основы теории управления движениями (координации движений) В настоящее время этот подход кроме нашей страны успешно развивается в Германии, Польше, США. Механический подход позволяет определить количественную меру движения человека и его двигательных процессов. Это одна из главных основ биомеханики. Выявление особенностей строения и свойств опорно-двигательного аппарата не мыслимо без использования механического направления в биомеханике человека. К недостаткам этого подхода можно отнести порой неоправданные упрощения, некоторую недооценку специфики физики живого. Функционально- анатомическое направление в развитии биомеханики. Одно из первых открытий в области биомеханики принадлежит Клавдию Галену - врачу школы гладиаторов в Пергаме (131-201 г.г. до н. э.), доказавшему, что от мозга по нервам к мышцам поступают двигательные импульсы, вызывающие сокращение мышц и движение в суставах. В нашей стране это направление развивалось трудами П.Ф. Лесгафта, И.М. Сеченова, М.Ф. Иваницкого. Для этого направления характерным является описательный анализ движений в суставах, определение участия мышц в сохранении положений тела и его движений. Изучение биомеханики физических упражнений в тесной связи с анатомическими исследованиями было введено П.Ф. Лесгафтом (1837-1909г.). Разрабатывая основы теоретической анатомии, П.Ф. Лесгафт стремился к установлению связи между формой и функцией органов, изучая общие закономерности строения двигательного аппарата. В частности, он объединял в своем учении костную и мышечную системы, поскольку они связаны общей функцией. Существенный вклад в развитие функционально-анатомического направления внесли труды М.Ф. Иваницкого «Записи по динамической анатомии» (1934г.), «Движение человеческого тела» (1938 г.), «Анатомия человека» (1956 г.). Эти работы выходят за рамки обычного курса анатомии. Они в значительной степени сближены с биомеханикой физических упражнений. Однако, в этих трудах преобладает описательный характер, пока что здесь не могло быть речи о количественном определении и анализе движений. В настоящее время все шире используется регистрация электрической активности мышц (электромиография), позволяющая определять время и степень участия мышц в движениях, согласованность в работе отдельных мышц и мышечных групп. С появлением этого метода в функционально-анатомическом направлении преодолевается его основной недостаток -описательный характер исследований. Физиологическое направление в развитии биомеханики складывалось под влиянием идей нервизма, учения о высшей нервной деятельности. Физиологические основы движений человека были заложены в работах И.М. Сеченова, И.П. Павлова, А.А. Ухтомского, П.И. Анохина, Н.А. Бернштейна, показавших рефлекторную природу двигательных действий, роль механизмов нервной регуляции при взаимодействии организма и среды. Фундаментальные труды этих ученых о регуляторных механизмах нервной системы и нервно- мышечного аппарата, дают представление о чрезвычайной сложности и совершенстве процессов управления движениями. Для научного объяснения движений первостепенное значение имели идеи И.М. Сеченова (1829- 1905г.г.), раскрывшего рефлекторную природу всех произвольных и непроизвольных движений. В своей работе «Рефлексы головного мозга», 1863г., он показал, что «все разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности сводится окончательно к одному лишь явлению — мышечному движению» Дальнейшее развитие физиологического обоснования движений связано с именем академика А.А. Ухтомского (1875-1942г.). В «Очерках физиологии нервной системы» и «Физиологии двигательного аппарата», он исследовал вопросы управления работой мышц, энергетические процессы мышц и биологические особенности их действий. Это направление было продолжено в работах А.Н. Крестовников, который в «Очерках по физиологии физических упражнений» (1951 г.) привел обширный материал по физиологической характеристике физических упражнений и показал роль анализаторов в физических упражнениях. Особенно следует отметить исследования Н.А. Бернштейна, признанного ныне основоположником спортивной и общей биомеханики. Он основательно исследовал и обосновал основные представления об управлении движениями человека, о координации движений, о проявлении ловкости - как психофизического качества. В ходе управления движениями осуществляется приспособление импульсов нервной системы (т.е. команд) по ходу движения с учетом конкретных условий его выполнения (внешних и внутренних). При этом осуществляются коррекции, устраняющие отклонения от задачи (модели) движения. Нейрофизиологические концепции Н.А. Бернштейна послужили основой формирования современной теории биомеханики движений человека. |