ЦЕНТР "СИММЕТРИИ-АСИММЕТРИИ" ТЕЛА (ЦСА)

СПОРТ И ЗДОРОВЬЕ

Abstract

CENTER OF "SYMMETRY-ASYMMETRY" OF BODY (CSA)

V.S. Stepanov, Dr. Hab., professor

Saint Petersburg state P.F. Lesshaft’s university of physical culture, Saint Petersburg

Key words: laws of symmetry, system approach, asymmetry of morphological parameters.

Authors suggest to enter new definition: point corresponding to position of the general center of weights to consider also "the center of symmetry-asymmetry". This point renders essential influence on formation of the kinetic mechanisms providing interaction of the central nervous system with the physical environment.

ЦЕНТР "СИММЕТРИИ-АСИММЕТРИИ" ТЕЛА (ЦСА)

Доктор педагогических наук, профессор В.С. Степанов
Санкт-Петербургский государственный университет физической культуры им. П.Ф. Лесгафта,
Санкт-Петербург

Ключевые слова: законы симметрии, системный подход, асимметрия морфологических показателей.

Законы симметрии широко распространены в природе. Симметрия в пространстве - свойство геометрических фигур, состоящее в том, что две точки лежат на одном перпендикуляре к данной плоскости (или прямой) по разные стороны и на одинаковом расстоянии от нее. Фигура (плоская или пространственная) симметрична относительно прямой (оси симметрии) или плоскости (плоскости симметрии), если ее точки попарно обладают указанным свойством. Фигура симметрична относительно точки (центра симметрии), если ее точки попарно лежат на прямых, проходящих через центр симметрии, по разные стороны и на равных расстояниях от него (БЭС).

Системный подход, основанный на принципах симметрии, успешно применяется при изучении строения и функций тела человека. В точке, называемой общим центром масс (ОЦМ), пересекаются три взаимно перпендикулярные плоскости: сагиттальная, фронтальная и трансверсальная - горизонтальная (рис.1). Эти плоскости разделяют тело человека на правую и левую, переднюю и заднюю, верхнюю и нижнюю части. По данному выше определению плоскостью симметрии может считаться сагиттальная плоскость, разделяющая тело на правую и левую части, в то же время фронтальная и трансверсальная плоскости этим свойством не обладают (рис. 2).

Однако в подавляющем большинстве исследований, проведенных в области физической культуры и спорта [5, 9, 1, 6, 13, 3, 4, 16, 11, 2], проблемы асимметрии рассматривались главным образом в плане левоили правосторонних предпочтений (сагиттальная плоскость), то есть там, где асимметрия меньше всего выражена. Хотя, например, координация активности мышц-антагонистов, разделенных фронтальной плоскостью - не менее важная теоретическая и прикладная задача.

К настоящему времени накоплено большое количество эмпирических фактов, свидетельствующих о значительной асимметрии морфологических, функциональных и биомеханических показателей во фронтальной и трансверсальной (горизонтальной) плоскостях по сравнению с сагиттальной.

Приведем несколько примеров. Фронтальная плоскость. Сила гравитации является постоянно действующим фактором среды. Организм испытывает тем большее действие этой силы, чем крупнее звенья, чем больше их масса. Поэтому биомеханические факторы размера и массы тела, а также положение его звеньев относительно опоры во многом определяют двигательное поведение человека. Постоянство гравитационного поля оказывается одним из немногих факторов, отличающихся постоянством и неизменностью своих параметров на протяжении филогенеза и онтогенеза человека. С момента зарождения жизни на Земле на протяжении многих миллионов лет изменялись почти все характеристики окружающей среды (температура, влажность, состав атмосферы); неизменной оставалась лишь сила тяжести. Гравитационные силы оказывают непосредственное действие на процессы родового и индивидуального развития человека, на особенности строения и функционирования его отдельных органов и систем.

В анатомии и физиологии прочно укрепилось понятие "антигравитационные мышцы". Под этим понятием понимаются мышцы нижних конечностей, противодействующие силе гравитации: m. gluteus maximus, m. quadriceps femoris, m. triceps surae (рис. 3, а) и др. Физиологический поперечник антигравитационных мышц [14, 12, 8, 19, 18, 20, 17] значительно превосходит аналогичный показатель их антагонистов (рис. 4 и 5). При этом остается не совсем ясным ответ на вопрос: насколько, в какой степени такое различие строения и функций мышечной системы обеспечивает решение различных, иногда альтернативных двигательных задач: позы и локомоции.

Рис.1. Схема расположения плоскостей и осей в теле человека (по В.М.Зациорскому, А.С. Аруину, В.Н.Селуянову, 1991)

Многовековое действие гравитации привело к тому, что существенные изменения произошли в самом опорно-двигательном аппарате. Так как результирующее действие мышцы определяется моментом силы, большое значение имеет величина плеча ее тяги в качестве периферического механизма организации движений.

Моделирование работы мышц нижней конечности посредством методики, разработанной В.В. Степановым [15], а в дальнейшем усовершенствованной И.М. Козловым и А.В. Звенигородской [10], свидетельствует о том, что за счет седалищного бугра плечо силы m. gluteus maximus (большой ягодичной м.) достигает 3-4 см, наколенник увеличивает плечо силы quadriceps femoris (четырехглавой м. бедра) до 6-7 см, а за счет пяточного бугра плечо антигравитационной мышцы m. triceps surae (трехглавой м. голени) возрастает до 5-7 см ( рис. 3, б).

Трансверсальная (горизонтальная) плоскость. Биомеханические факторы взаимодействия тела человека с внешним силовым полем оказали существенное влияние на формирование различий в верхней и нижней половинах тела. Руки, образно говоря, находятся в положении "верхней опоры", сила тяжести равномерно действует на сгибатели и разгибатели, и тем больше, чем дистальнее расположено звено. Ноги, наоборот, в ортостатической позе взаимодействуют с силой тяжести, находясь на нижней опоре; поэтому сила тяжести в большей степени уравновешивается мышцами - разгибателями бедра, голени, а также стопы и в меньшей - их сгибателями.

Морфологические различия четко проявляются при сравнении поперечников сгибателей и разгибателей мышц верхних и нижних конечностей (рис. 4 - 7). У мышц рук нет существенных различий между физиологическим поперечником сгибателей и разгибателей, однако у мышц ног это различие выражено существенно.

Е.М. Бердичевская [2] изучала профиль межполушарной асимметрии и реализацию двигательных качеств. Несмотря на то что основное внимание автор сосредоточивает на проявлении асимметрии у правшей и левшей, полученные ею данные в аспекте нашего исследования заслуживают особого внимания (см. таблицу). По времени простой двигательной реакции и показателям моторики руки значительно превосходят ноги.

Рис. 2. Испытуемый Р.М. в фас и профиль. Сагиттальная плоскость (А) разделяет тело на правую и левую половины; фронтальная плоскость (Б) разделяет тело на переднюю и заднюю части.

Рис. 3. Расположение антигравитационных мышц на нижней конечности (а), плечи сил антигравитационных мышц (б).

ОБОЗНАЧЕНИЯ: GL - M. GLUTEUS MAXIMUS; QF - M. QUADRICEPS FEMORIS; TS - M. TRICEPS SURAE; hGL - плечо силы m. gluteus maximus; hQR - плечо силы m. quadriceps femoris; hTS - плечо силы m. triceps surae

Рис. 4. Поперечный разрез через мускулатуру бедра (по K.Tittel, 1974)

Рис. 5. Поперечный разрез через мускулатуру голени (по K.Tittel, 1974)

Рис. 6. Поперечный разрез через мускулатуру плеча (по K.Tittel, 1974)

Рис.7. Поперечный разрез через мускулатуру предплечья (по K.Tittel, 1974)

С учетом вышеизложенного мы предлагаем ввести новое определение. Точку, соответствующую положению ОЦМ, считать также "центром симметрии-асимметрии" (ЦСА). Эта точка оказывает существенное влияние на формирование кинетических механизмов, обеспечивающих взаимодействие ЦНС с физической средой. Если бы человек во фронтальной и трансверсальной плоскостях обладал такой же симметрией, как в сагиттальной, - эту точку можно было бы считать центром симметрии. Однако во фронтальной и трансверсальной плоскостях асимметрии значительно больше, чем симметрии. В связи с этим мы и вводим понятие центра симметрии-асимметрии. Хочется еще раз подчеркнуть, что в этом определении понятие центра асимметрии относительно, так как фактически это не одна точка, а область, в которой отсутствует один или несколько видов симметрии.

Целесообразность введения термина "центр симметрии" (ЦС) наряду с ОЦМ заключается в следующем. Определение ЦС не только основывается на правилах механики и геометрии, но и обусловлено строением и функциями организма человека. В соответствии с правилами механики и геометрии масса тела относительно ОЦМ всегда распределена симметрично, несмотря на изменение позы и положения звеньев тела. Это обусловлено тем, что с изменением позы меняется положение самого ОЦМ тела.

Время простой двигательной реакции и скоростные характеристики моторики, М±т, n =29 (по Е.М. Бердичевской, 1999)

Показатель	Конеч-ность	Индивидуальный профиль асимметрии
		правши		левши
		Тестируемая конечность
		правая	левая	правая	левая
Время простой двигательной реакции на свет, мс	верхняя	183±3	187±3	177±2	177±2
Время простой двигательной реакции на свет, мс	нижняя	220±4	227±4	222±4	235±5
Максимальная частота движений в теппинг-тесте (10 с)	верхняя	69±3	63±2	60±1	63±1
Максимальная частота движений в теппинг-тесте (10 с)	нижняя	55±2	51 ±3	54±2	53±2

Относительно этой точки организованы, упорядочены не только масса тела, но и большинство, если не все, функциональные системы организма, как вегетативные, так и соматические.

Следовательно, введение понятия ЦСА необходимо потому, что ограничиться только взаимодействием организма человека с силой тяжести нельзя. Основной мотив заключается в том, что как сенсорная, так и моторная организация двигательного поведения человека, его упорядоченность обусловлены ЦСА, относительно которого действует не только сила тяжести, но и механические силы другой модальности (реактивные, инерции). Кроме того, сенсорная организация движений также укладывается в содержание этого представления, например "асимметричная" ориентация зрения и "симметричная" - слуха и вестибулярной чувствительности. Возможно, что билатеральная структура движений определяет время перехода от позной активности к локомоторной, от покоя к движению, и наоборот.

Использованная литература

1. Амбаров Э.Х. Функциональная асимметрия нижних конечностей подростков и юношей, занимающихся легкой атлетикой: Автореф. канд. дис. М., 1969. - 21 с.

2. Бердичевская Е.М. Профиль межполушарной асимметрии и двигательные качества // Теория и практика физ. культуры, 1999, № 9, с. 43 - 46.

3. Болобан В.Н., Оцупок А.П. Функциональная асимметрия регуляции позы тела и системы тел // Теория и практика физ. культуры, 1979, № 10, с. 6-10.

4. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. - М.: Медицина, 1981. - 288 с.

5. Гринчук О.Ф. Данные по морфологической и динамической асимметрии конечностей у футболистов // Вопросы антропологии, 1959, т. 3, № 2, с. 115-125.

6. Егоров Г.Е. Асимметричная нагрузка при занятиях спортом как фактор, способствующий развитию сколиозов и нарушений осанки // Теория и практика физ. культуры, 1972, № 9, с. 68-69.

7. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. - М.: ФиC, 1981. - 143 с.

8. Иваницкий М.Ф. Двигательный аппарат и механика движений человека. - М.: МГУ, 1929. - 52 с.

9. Ильин Е.П. О функциональной асимметрии ног // Теория и практика физ. культуры, 1963, № 1, с. 22-25.

10. Козлов И.М., Звенигородская А.В. Методика определения морфометрических характеристик мышц при движениях человека // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии, 1982, т. 83, № 9, с.78 - 83.

11. Лебедев В.М. Асимметрия как фактор регуляции и обеспечения надежности выполнения движений. - В кн.: Физиологические основы управления движения. М., 1977, с. 82-83.