Biomecanică

Lectia 1 Fortele implicate în miscările corpului

Fortele implicate în miscările corpului sunt de două feluri: interne si externe

1) Fortele interne sunt reprezentate prin impulsul nervos, contractia musculară si pârghiile osteo-articulare.

a) Impulsul nervos este fenomenul ce se transmite pe traseul unui arc reflex care la rândul lui prezintă

receptori, cale aferentă, centru nervos, cale eferentă si placa motorie (sinapsa neuro-musculară) prin care se

transmite impulsul motor celulei musculare. Mecanismule care stau la baza miscărilor sunt de natură

neuromusculară, sunt acte reflexe. Un arc reflex, cel mai elementar, specific impulsului nervos motor este alcătuit

din: receptori (proprioceptori), cale aferentă (de transmitere a sensibilitătii proprioceptive), centrii nervosi

(medulari si supramedulari), căile eferente (motorii) si placa motorie (sinapsa neuromusculară) prin care se

transmite comanda motorie, efectorilor (muschii). Proprioceptorii se găsesc la nivelul tuturor organelor aparatului

locomotor ( oase, articulatii, muschi), reprezintă elementele materiale ale sensibilitătii proprioceptive, sunt deosebit

de numerosi si au functii polivalente, înregistrând modificările cele mai variate: termice, mecanice, chimice,

osmotice, inclusiv alungirea muschiului si rata acesteia. Împreună cu analizatorii vizual si acustico-vestibular aduc

o mare contributie în orientare, în modificările de pozitie si de tonus muscular, fiind indispensabili în mentinerea

echilibrului si realizarea corectă a miscărilor.

Rolul cerebelului este deosebit în aceste functii, intervenind în procesele de coordonare a miscărilor

voluntare si în păstrarea echilibrului. Tot el coordonează colaborarea armonioasă a muschilor antagonisti, sinergici

si fixatori. Sub controlul cerebelului sunt si viteza de executie, forta, amplitudinea, directia si continuitatea miscării.

Rolul scoartei cerebrale este major, la nivelul ei excitatiile proprioceptive sunt transformate în senzatii în

urma analizei si sintezei diferitelor impulsuri nervoase. La nivelul ei, se realizează legătura dintre căile aferente si

cele eferente, apare comanda motorie care va fi transmisă eferent prin:

a) sistemul piramidal (direct sau încrucisat) neuronilor motori alfa din coarnele anterioare

ale măduvei spinării si de aici muschilor, pentru miscările voluntare

b) sistemul extrapiramidal pentru miscările involuntare si automate si pentru reglarea

tonusului, comandă transmisă tot la nivelul motoneuronilor din coarnele anterioare ale măduvei

spinării. De aceea acesti neuroni motori se mai numesc si “cale finală comună” (Sherrington)

Placa motorie (sinpsa neuromusculară) este formatiunea anatomo-functională prin care impulsul nervos motor se

transmite celulei musculare prin intermediul mediatorului chimic acetilcolina.

În coarnele anterioare ale măduvei spinării, pe lângă motoneuronii alfa, există si motoneuroni gamma,

aflati în legătură cu fusurile neuromusculare prin asa numitele bucle gamma prin care se măreste reactivitatea

motoneuronilor alfa. Buclele gamma sunt interesate în toate activitătile motorii, fie ele tonice sau fazice. Prin

modificarea activitătii lor, se asigură reglarea sensibilitătii la întinderea fusurilor neuromusculare, deci se reglează

reflexul miotatic care este suportul tonusului postural.

În miscările voluntare, activitatea gamma precede activitatea alfa. Sistemul piramidal actionează într-o

primă etapă asupra motoneuronului gamma, ceea ce atrage o crestere a reactivitătii motoneuronului alfa si numai

într-o a doua fază asupra motoneuronului alfa, producând activitatea motorie.

b) Contractia musculară este a doua fortă interioară care intervine

în realizarea miscării, ca o reactie de răspuns la stimulare, prin impulsul nervos.

Motoneuronul alfa primeste toate impulsurile motorii, indiferent de originea lor si când starea de excitatie care

rezultă din această sumatie a atins un prag suficient, neuronul reactionează stereotip, trimitând un impuls motor

fibrelor musculare pe care le inervează prin terminatiile sale. Conform legii ”tot sau nimic”, fiecare fibră

musculară răspunde printr-o contractie totală si eliberează astfel, maximum de energie de care este capabilă în acel

moment. Întregul muschi se contractă cu intensităti variabile, activitate explicabilă prin două mecanisme: prin

sumatie în timp, în legătură cu frecventa cu care se succed impulsurile si prin sumatie în spatiu, în legătură cu un

număr din ce în ce mai mare de unităti motorii care intră în actiune.

Contractia musculară reprezintă o manifestare legată de schimbarea elasticitătii musculare. Ea se manifestă fie ca o

întărire a muschiului, fie ca o modificare si de tărie si de formă a acestuia. Deosebim mai multe feluri de contractii:

- contractii izometrice (statice), sunt contractii de întărire a muschiului. Ele produc - cresterea

volumului si a greutătii muschiului (deci a fortei), prin mărirea cantitătii de sarcoplasmă din fibrele

musculare si o redistribuire a nucleilor care din pozitia marginală devin centrali. Prin aceste contractii

izometrice lungimea muschiului nu se schimbă ceea ce înseamnă abolirea miscării, asigurarea echilibrului

sau a pozitiei statice.

- contractii izotonice (dinamice), sunt contractii de scurtare a muschiului si de deplasare a

segmentelor, în care se păstrează constantă tensiunea mecanică din muschi pe toată durata scurtării

lungimii muschiului. Ele produc o crestere minimă a cantitătii de sarcoplasmă, iar nucleii îsi păstrează

dispozitia marginală.

- contractii în alungire care se produc când forta care se opune depăseste forta musculară si întinde

muschiul.

4

- contractii izokinetice care se realizează cu viteză constantă (izokinetică). Toate miscările

naturale ale aparatului locomotor, precum si alte numeroase contractii obisnuite ale musculaturii umane nu

au viteză constantă, în primul rând datorită acceleratiei din faza de demarare, iar apoi datorită schimbărilor

de pozitie în pârghiile lanturilor cinematice, schimbări raportate la greutatea proprie sau la greutatea

deplasată. Contractiile izokinetice se pot realiza cu aparate speciale, mai ales pentru antrenamentele

sportive, care elimină sau limitează acceleratiile.

- contractii auxotonice în care atât viteza miscării cât si forta rezistivă variază independent, fiind

posibile nenumărate reguli empirice de legătură între ele. Majoritatea miscărilor care se desfăsoară cu

putere maximă sunt contractii auxotone. Se consideră că, practic, toate miscările de locomotie si cele

naturale ale omului sunt auxotone. Putinele exceptii sunt miscările izometrice, izokinetice, izotonice.

Din punct de vedere biomecanic, în executarea unei actiuni musculare, pe lângă muschiul care execută

miscarea (muschiul agonist) mai intervin si alte grupe musculare cu rol bine definit în sincronizarea actiunilor

musculare. Asfel, deosebim următoarele grupe musculare participante:

1. Agonistul este motorul principal, muschiul care face miscarea.

2. Antagonistul este muschiul care controlează efectuarea continuă si gradată a miscării. Ex: când

bicepsul se contractă pentru a flecta antebratul pe brat, în acelas timp se contractă si tricepsul brahial care

moderează miscarea (legea lui Sherrington).

3. Muschii de fixare sustin segmentul în pozitia cea mai utilă si conferă astfel, fortă miscării. Ex: o

aruncare nu se poate face numai cu forta antebratului ci si cu fixarea cotului si a umărului în pozitia cea

mai convenabilă.

4. Muschii neutralizatori, ce suprimă miscarea secundară a motorului principal, intervin după

terminarea miscării, ei sunt de fapt tot antagonisti.

5. Muschii nu actionează izolat, ci în lanturi musculare.