Функциональные созревания различных анализаторов в онтогенезе

Приобретению координированных двигательных актов способствует ориентировочно-исследовательская деятельность ребенка (Запорожец). При этом основную роль играет на ранних стадиях онтогенеза двигательно-осязательная ориентировка (Анохин). При развитии координации движений ног в дошкольном возрасте формируется перекрестно-реципрокная координация, облегчающая движения при ходьбе и беге, а симметричная координация, обеспечивающая движение при прыжке, формируется в период младшего школьного возраста (к 7-9 годам). В координации движений рук отмечаются противоположные отношения: сначала развивается симметричная координация (дошкольный возраст) и лишь потом - перекрестно-реципрокная (младший школьный).

С возрастом развивается ориентация в пространстве и совершенствуется пространственная точность движений (Фарфель), особенно при тренировке. Эти координационно-двигательные параметры претерпевают существенные изменения, нарастая от 4-х до 10-11 лет, когда наступает стабилизация показателей координации, сменяющаяся их увеличением в 12-13 лет и достигающая взрослых характеристик к 16-летнему возрасту. При этом важной основой для координационной деятельности является устойчивость в прямостоянии (Уфлянд, Латманизова), которая также повышается с возрастом, достигая показателей взрослых к 14 годам, что связано в значительной степени с развитием проприоцептивной чувствительности, обеспечивающей сигнализацию о выполнении движений (обратную связь); совершенствуется способность дифференцировать темп движений и напряжение мышц, а также способность к тонким изменениям темпа движений, что естественно связано с тренировкой и растущей точностью кинестетического анализа.

Кроме проприоцептивных влияний на координацию движений значительная роль отводится и зрительным сигналам, обеспечивающим уточнение движений (Васютина).

Что касается инволюционного периода, то здесь нет однозначных результатов, и хотя мышечная сила при старении снижается уже после 30 лет (Уфлянд, Френкель), однако у долгожителей (старше 90-100 лет) ее показатели нередко сохраняются на уровне 50-60-летних (Муравов). То же относится и к другим характеристикам двигательной системы. Кроме того, для двигательной системы характерна неоднозначность динамики ее различных показателей при старении: наряду с выраженным снижением одних ее параметров, отмечается стабилизация (а в ряде случаев и некоторое повышение) других.

Сохранность двигательных функций стареющего человека во многом зависит от конституционных особенностей и тренированности организма, а также от функциональных резервов сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

         Развитие мышечной системы в онтогенезе

В младшем школьном возрасте скелетные мышцы ребенка существенно меняются, обеспечивая высокую подвижность и неутомляемость. Во всех органах и системах происходят морфофункциональные преобразования, создающие благоприятные условия для осуществления больших объемов мышечной работы. Только к этому возрасту морфофункциональное развитие мышц обеспечивает длительное поддержание работоспособности. Динамика работоспособности в младшем школьном возрасте отражает повышающуюся надежность функционирования организма ребенка. Объем выполняемой работы у детей 7-10 лет увеличивается в 4 раза. Дети в этом возрасте уже в состоянии длительно, устойчиво поддерживать функциональную активность. Младший школьный возраст сенситивен для формирования физической целенаправленной деятельности. На возраст 8-9 лет приходится максимум игровой двигательной активности.

В подростковом периоде скелетные мышцы конечностей интенсивно растут, но строение мышечных волокон не меняется. В это время энергетический обмен в клетках становится более напряженным и менее устойчивым. Следствием этого является снижение мышечной работоспособности, возможности длительно поддерживать постоянный уровень функциональной активности и выносливости. В дальнейшем благодаря изменениям в функционировании кардиореспираторной системы увеличивается кислородное обеспечение сократительной активности скелетных мышц, в результате чего мышцы вступают в период пубертатных дифференцировок, сопровождающихся изменением метаболического профиля мышечных волокон. В это время происходит увеличение размера и количества митохондрий, активности окислительных ферментов мышечных волокон, что необходимо для дальнейшего роста и развития мышц. Отмечается возрастание физических возможностей подростков при выполнении циклической работы.

В конце периода полового созревания под влиянием половых гормонов (тестостерона) развиваются мышечные волокна. Начинают быстро увеличиваться в поперечнике белые волокна, обладающие мощным сократительным аппаратом, количество волокон другого типа остается неизменным. В этом возрасте по составу скелетных мышц можно выявить потенциальных чемпионов, так как свойства мышц определяются в значительной мере генетическим фактором. Созревание быстрых мышечных волокон и нервных спинальных центров, управляющих их сокращением, в этом возрасте уменьшает время двигательных реакций, позволяет совершенствовать силу, ловкость и другие проявления координации движений. Исчезает угловатость движений, формируется их пластический рисунок. В юношеском возрасте значительно возрастает работоспособность. Юноша может выполнить объем работы в 20-30 раз больший, чем ребенок 9-10 лет. Такое увеличение работоспособности связано не только со структурными изменениями мышц, но и с оптимизацией гормональных и нервных регуляторных процессов. В 15-18 лет продолжается рост поперечника мышечных волокон. Развитие сосудистой системы и иннервации мышцы продолжается до 25-30 лет.

        Развитие дыхания в онтогенезе

К моменту рождения ребенка формирование механизмов регуляции дыхания еще не завершено. Подтверждением этого является большая изменчивость частоты, глубины и ритма дыхания младенца. Дыхательная система ребенка первого года жизни имеет существенные особенности. Дыхание младенца частое (до 50-60 дыхательных движений в минуту), что обеспечивает высокий уровень легочной вентиляции. В период с 1 года до 3 лет по мере роста грудной клетки и развития межреберных мышц дыхание становится грудобрюшным. Частота его уменьшается до 35-40 циклов в минуту. В возрасте 6-7 лет проиcходит интенсивный рост ребер и изменяется их положение. Более длинные ребра меняют форму грудной клетки - ее передняя часть опускается вниз. Межреберные мышцы начинают играть ведущую роль в организации вдоха и выдоха. Резервный объем заметно увеличивается, что создает благоприятные условия для работы легких, особенно при физической нагрузке. В младшем школьном возрасте происходит дальнейшее увеличение дыхательных объемов, что расширяет резервные возможности организма в условиях физической нагрузки и адаптации. В подростковом и юношеском возрасте продолжается развитие легких, жизненная емкость приближается к уровню таковой у взрослых. Увеличиваются длина и диаметр трахеи и бронхов. Под действием мужского полового гормона - тестостерона - существенно изменяется строение гортани у мальчиков (развивается система гортанных хрящей и голосовых связок). Происходит мутация голоса - он становится низким. В 16-18 лет между системой дыхания и другими вегетативными системами устанавливается скоординированное взаимодействие.

        Обменные процессы в онтогенезе

В возрасте 7-12 лет обменные процессы достаточно стабильны. Интенсивность их снижается по сравнению с предыдущим возрастом, но остается в 1,5 раза выше, чем у взрослого человека. В период полового созревания меняется морфофункциональный статус, что сказывается и на процессах обеспечения организма энергией. У мальчиков величина основного обмена на 8-10% выше, чем у девочек. По изменению темпов роста и интенсивности обмена девочки опережают мальчиков на год.

Общий расход энергии у ребенка и взрослого распределяется следующим образом: основной обмен - у ребенка 60%, у взрослого тоже 60%, затраты энергии на рост и депонирование веществ - у ребенка 15%, у взрослого 0%, на работу мышц - у ребенка 15%, у взрослого 25%. Энергетические затраты на рост тем больше, чем младше ребенок. Так, в возрасте 3 месяцев на рост идет 36% общей энергетической ценности пищи, в 6 месяцев - 20%, в 10 месяцев - 11%. Энергозатраты ребенка на достижение полезного результата выше, что связано с недостаточными развитием нервной системы и координацией движений. Источником энергии у новорожденных детей служат жиры. В грудном возрасте за счет жиров покрывается 50% потребности в энергии, углеводов - 40%, белков - 10%. С возрастом это соотношение меняется в пользу углеводов.

 Изменение терморегуляции  в онтогенезе

Основные терморегуляторные реакции организма формируются в младенческом возрасте. С одной стороны, жировая ткань подкожной клетчатки предотвращает избыточную теплоотдачу с относительно большой поверхности тела ребенка. С другой стороны, активация химической терморегуляции требует дополнительного количества жира в качестве субстрата окисления. В этом возрасте в организме ребенка функционирует бурая жировая ткань. Она насыщена митохондриями и служит для обогрева крупных сосудов, расположенных вдоль позвоночника. В течение первого года жизни реакции химической терморегуляции постепенно дополняются реакциями физической терморегуляции, более экономичными. Они связаны с формированием сосудодвигательных реакций, определяющих тонус поверхностно расположенных сосудов, в зависимости от окружающей среды. Сосудодвигательные реакции в этом возрасте еще несовершенны, а температура комфорта для ребенка первого года жизни - 33 °С. Поэтому дети все время должны находиться в одежде. В период от 1 года до 3 лет перестает функционировать бурая жировая ткань, которая выделяла дополнительное тепло в первые месяцы жизни. При необходимости к производству тепла уже могут подключаться мышцы: у ребенка на холоде возникает дрожь. Однако механизмы теплоотдачи еще несовершенны, и температура комфорта остается высокой - 30 °С. В возрасте от 3 до 7 лет еще значительное место занимают механизмы химической терморегуляции. С 6-летнего возраста начинается быстрое развитие сосудодвигательных реакций периферических сосудов. Совершенствуются механизмы терморегуляции и в младшем школьном возрасте. К 10 годам у ребенка механизм физической терморегуляции настолько развит, что по своей эффективности мало отличается от подобного механизма у взрослых. В подростковом возрасте увеличение объемной скорости кровотока приводит к повышению температуры кожи. Это снижает возможности физической терморегуляции, и для поддержания постоянства температуры тела необходимо увеличение производства тепла, т.е. использование химической терморегуляции. В регуляции температурного гомеостаза в этом возрасте происходит регресс, что может привести к частому возникновению простудных заболеваний. В юношеском возрасте терморегуляторные реакции становятся более экономичными как при изменении температуры окружающей среды, так и во время мышечной деятельности.

        Кровообращение в онтогенезе

В младшем школьном возрасте у детей максимальная частота сердечных сокращений достигает 200 уд./мин, а в покое - 90 уд./мин. К 10 годам она снижается до 78 уд./мин. Значительно увеличивается систолический объем крови, что расширяет резервные возможности организма при адаптации.

В подростковом возрасте возрастают ограничения в кровоснабжении, затрагивающие не только мышцы, но и другие органы, прежде всего - головной мозг. Вследствие этого объемная скорость кровотока в сосудах мозга временно снижается.

В период полового созревания сердце растет быстро, увеличивается систолический объем крови. Несмотря на снижение частоты сердечных сокращений у подростков до уровня взрослых, объемная скорость кровотока в этот период возрастает, что обеспечивает органы и ткани кислородом при напряженной работе. Увеличение объемного кровотока приводит к усилению тока крови через кожные сосуды. При этом заметно повышается температура кожи, особенно конечностей. В это время у подростков часто встречаются вегетососудистая дистония и подростковая гипертензия. К 17 годам все показатели сердечнососудистой системы аналогичны таковым у взрослого человека.

         Развитие иммунитета в онтогенезе

В отличие от системы специфического иммунитета факторы неспецифической защиты у новорожденных выражены хорошо. Они формируются раньше специфических и берут на себя основную функцию защиты организма плода и новорожденного. В околоплодных водах и в крови плода отмечается высокая активность лизоцима, которая сохраняется до рождения ребенка, а затем снижается. Способность к образованию интерферона сразу после рождения высока, на протяжении года она снижается, но с возрастом постепенно увеличивается и достигает максимума к 12-18 годам.

Новорожденный получает от матери значительное количество гамма-глобулинов. Эта неспецифическая защита оказывается достаточной при первоначальном столкновении организма с микрофлорой окружающей среды. К тому же у новорожденного отмечается «физиологический лейкоцитоз» - количество лейкоцитов в 2 раза выше, чем у взрослого, как естественная подготовка организма к новым условиям существования. Однако многочисленные лимфоциты новорожденных представлены незрелыми формами и не способны синтезировать необходимое количество глобулинов и интерферона. Фагоциты тоже недостаточно активны. В результате этого детский организм отвечает на проникновение микроорганизмов генерализованным воспалением. Часто такую реакцию вызывает бытовая микрофлора, безопасная для взрослого. В организме новорожденного специфические иммунные системы не сформированы, иммунной памяти нет, неспецифические механизмы тоже еще не созрели. Поэтому столь важно кормление материнским молоком, в котором содержатся иммунореактивные вещества. В возрасте от 3 до 6 месяцев иммунная система ребенка уже реагирует на вторжение микроорганизмов, но практически не формируется иммунная память. В это время неэффективны прививки, заболевание не оставляет после себя стойкого иммунитета. Второй год жизни ребенка выделяется как «критический» период в развитии иммунитета. В этом возрасте расширяются возможности и повышается эффективность иммунных реакций, однако система местного иммунитета еще недостаточно развита и дети чувствительны к респираторным вирусным инфекциям. В возрасте 5-6 лет созревает неспецифический клеточный иммунитет. Формирование собственной системы неспецифической гуморальной иммунной защиты завершается на 7-м году жизни, в результате чего заболеваемость респираторными вирусными инфекциями снижается.