POHYB Z BIOLOGICKÉHO A BIOMECHANICKÉHO HLEDISKA:

definice a principy

Úvod

Pohyb je fundamentální aspekt života na Zemi, který hraje klíčovou roli v přežití, vývoji a adaptaci organismů. Z biologického hlediska je pohyb procesem, který zahrnuje komplexní interakci mezi různými systémy organismu a prostředím. Tato kapitola se zaměřuje na pohyb z biologického hlediska a na principy a mechanismy, které tento proces řídí.

Definice pohybu z biologického hlediska

Pohyb lze definovat jako jakoukoli změnu polohy, nebo změnu orientace části, nebo celého organismu v prostoru a v čase. Z biologického hlediska vnímáme pohyb jako koordinovanou aktivitu různých biologických systémů těla, včetně svalového, nervového, kosterního a energetického systému.

Základní informace o lidském pohybu

Jako lidský pohyb vnímáme jakoukoli aktivitu, která vyžaduje fyzickou energii jedince, aby dosáhl pohybu svého těla, jeho orgánů a svalových skupin. Pohyb je základním a nezbytným aspektem udržení lidského života a pro udržení zdraví a kvality života. Abychom byli přesnými při výkladu pohybových aktivit, musíme rozlišovat dva základní druhy pohybu:

1.     Autonomní motorika: Jsou to pohyby, které můžeme označit jako „nevědomé“, tedy nad kterými nemusíme přemýšlet.

Jde o svalovou činnost lidského těla, která probíhá zdánlivě neřízeně a kterou si obvykle neuvědomujeme. Aktivita, která zahrnuje řadu komplexních procesů k zajištění činnosti našeho těla, nad kterými obvykle nepřemýšlíme, některé z nich nemůžeme myslí vůbec ovlivnit (např. srdeční aktivitu, peristaltiku atd.), jiné ovlivnit můžeme (ovšem pouze tehdy, pokud se na tyto funkce budeme soustředit: např. dýchání).

2.     Činnost motorických svalů, kterou jsme schopni vědomě regulovat, a kterou shrnujeme pod pojem volní motorika.

AUTONOMNÍ MOTORIKA:

1.     Dýchání: Dýchací svaly, především bránice a mezižeberní svaly, pracují automaticky, čímž zajišťují pohyb plic a tím i neustálý přísun kyslíku a odvod oxidu uhličitého. Tento proces je řízen dechovým centrem v mozkovém kmenu.

2.     Srdeční činnost: Srdeční svalstvo (myokard) se stahuje rytmicky a nepřetržitě, aby „pumpovalo“ krev po těle. Tato činnost je řízena „automacií srdečních buněk“ a autonomním nervovým systémem, zejména sympatickými a parasympatickými nervy.

3.     Peristaltika: Pohyby hladké svaloviny v trávicím traktu, které posouvají potravu a trávicí sekrety jícnem, žaludkem a střevy. Tento proces je rovněž autonomní a opět je řízen nervovou soustavou.

4.     Pohyby hlasivek: Hlasivky se pohybují při tvorbě hlasu, avšak jejich určité pohyby probíhají zcela automaticky (reflektoricky) při dýchání, aby regulovaly proud vzduchu.

5.     Práce mimických svalů: Některé mimické reakce, např. mrkání nebo reflexní úsměv, probíhají (pokud na ně nemyslíme) opět zcela autonomně bez našeho vědomého řízení.

6.     Pupillární reflex: Svaly zodpovědné za změnu velikosti zornic reagují automaticky na světlo, což umožnuje regulaci osvitu sítnice oka.

7.     Reflexy: Patří sem například mrkací reflex, šlachový reflex (např. při poklepu na koleno) nebo reflex kašle. Tyto pohyby jsou vyvolány podněty specifických receptorů a probíhají bez našeho vědomí.

8.     Termoregulace a ovlivnění hodnot krevního tlaku: Hladké svaly ve stěně našich tepen se automaticky stahují nebo uvolňují, aby regulovaly tělesnou teplotu, případně ovlivnily (do určité míry) náš krevní tlak. Také svaly kolem vlasových folikulů se stahují při pocitu chladu, což způsobuje husí kůži a vyvolává svalový třes.

Autonomní svalová činnost je nezbytná pro udržení základních životních funkcí. Probíhá neustále a bez našeho vědomého úsilí. Uvědomujeme si ji přitom zcela výjimečně.

VOLNÍ MOTORIKA:

1. Základní pohyby

• Chůze: Nejjednodušší a nejběžnější forma lidského pohybu: přesouvání těla kroky.
• Běh: Rychlejší a energeticky náročnější forma pohybu než chůze.
• Skákání: Pohyb, při kterém se tělo odráží od země pomocí svalů (převážně dolních končetin).
• Plazení: Pohyb po zemi pomocí rukou a kolen nebo břicha, běžný u malých dětí.

2. Rekreační a sportovní pohyby

• Kondiční cvičení: Různé druhy cvičení zaměřené na zlepšení fyzické kondice, jako jsou aerobik, jóga, pilates a posilování.
• Sportovní aktivity: Pohybové aktivity v rámci sportů jako fotbal, basketbal, tenis, plavání, cyklistika, běh na dlouhé tratě, lyžování a mnoho dalších.
• Tanec: Pohybová aktivita spojená s rytmem a hudbou, která může zahrnovat různé styly jako balet, klasický a moderní tanec, hip-hop, salsa a další.

3.     Pracovní pohyby

4.     Rodinné a domácí pohybové aktivity: Pohyby spojené s péčí o rodinu (zvedání a nošení dětí, hru), s úklidem, vařením, praním a jinou domácí činností aj.

5.     Fyzická práce: Pohyby spojené s pracovními úkoly, které vyžadují fyzickou námahu, jako je zvedání, přenášení, kopání a další manuální práce.

6.     Ergonomické pohyby: Pohyby optimalizované pro minimalizaci fyzického namáhání a rizika zranění při motorické činnosti, často související se svalovou technikou provedení pracovního výkonu.

7.     Rehabilitační a terapeutické pohyby

·       Fyzikální terapie: Pohybové aktivity zaměřené na obnovení funkce a pohyblivosti po zranění nebo nemoci, často pod dohledem zdravotního odborníka.

·       Ergoterapie: Terapie zaměřená na zlepšení schopností vykonávat každodenní činnosti prostřednictvím specifických pohybových cvičení.

Význam a přínos jednotlivých druhů volní motoriky

• Fyzické zdraví: Pohyb pomáhá udržovat zdravou váhu, zlepšuje kardiovaskulární zdraví, zvyšuje svalovou sílu a flexibilitu a podporuje zdraví kostí a kloubů.
• Duševní zdraví: Pravidelný pohyb může zlepšit náladu, snížit úzkost a depresi, zvýšit sebevědomí a podpořit celkovou psychickou pohodu.
• Sociální interakce: Mnoho pohybových aktivit, zejména sportovních, poskytuje příležitosti k sociálnímu kontaktu a budování vztahů.
• Funkční schopnosti: Pohyb zlepšuje schopnost vykonávat každodenní činnosti a udržuje samostatnost, zejména u starších dospělých.

Tři základní schopnosti (funkce) svalového vlákna (valu):

1.     Kontrakce: Schopnost svalu zkrátit se nebo stáhnout, což umožňuje vlastní pohyb kostí a kloubů. Během kontrakce se svalová vlákna na základě nervového impulzu aktivují, což vede ke zkrácení svalu a k přiblížení jeho úponů.

2.     Relaxace: Schopnost svalu je vrátit se do původního, uvolněného stavu, který předcházel kontrakci jeho svalových vláken. Tento proces umožní uvolnění svalového napětí a prodloužení svalu zpět – podle vzruchu – až do klidového stavu.

3.     Elastičnost: Schopnost svalu natáhnout se a poté se vrátit do původního tvaru a délky. Elastičnost umožňuje svalům nejen se kontrahovat a relaxovat, ale také odolávat natažení a přizpůsobit se různým pohybovým požadavkům, aniž by došlo k jejich poškození (pokud nedojde k tzv. přetížení!).

Tyto tři schopnosti svalových vláken společně zajišťují, že svaly mohou vykonávat svou funkci efektivně a pružně, což je nezbytné pro všechny volní i automatické pohyby těla a jeho částí.

Musíme uvědomit, že našemu mozku „neumíme přikázat, aby pohnul pouze jedním svalem, obvykle řídíme volní motoriku tím, že uvedeme v činnost skupinu(y) svalů. Náš mozek tedy neovládá jednotlivé svaly izolovaně, ale především koordinuje činnost svalových skupin. Zahrnuje aktivitu hlavních svalů (agonistů), pomocných svalů (synergistů) a svaly, které pracují proti pohybu (antagonistů). Zde je stručný přehled principů a příkladů činnosti některých svalových skupin.:

1. Agonisté (hlavní svaly)

• Funkce: Agonisté jsou svaly, které jsou „hlavními tahouny" daného pohybu. Když chceme provést určitý pohyb, mozek aktivuje tyto svaly jako první.
• Příklad: Biceps při ohýbání paže: Při flexi (ohnutí) lokte je biceps brachii hlavním svalem, který zajišťuje požadovaný pohyb.

2. Synergisté (pomocné svaly)

• Funkce: Synergisté pomáhají agonistům při vykonávání pohybu tím, že zvyšují účinnost hlavního svalu nebo stabilizují kloub, aby pohyb byl plynulý a efektivní.
• Příklad: M. brachialis při ohýbání paže: Tento sval spolupracuje s bicepsem a pomáhá při flexi lokte.

3. Antagonisté (protichůdné svaly)

• Funkce: Antagonisté pracují proti agonistům, aby pohyb byl kontrolovaný a hladký. Při pohybu agonista kontrahuje, zatímco antagonista se uvolňuje. Antagonista může také působit jako brzda pohybu, aby nedošlo k přehnanému rozsahu pohybu.
• Příklad: M. triceps při ohýbání paže: Zatímco biceps ohýbá loket, triceps se uvolňuje. Při natažení paže se role obrátí – triceps se stahuje a biceps se uvolňuje.

4. Koordinace svalových skupin

• Funkce: Pro hladký a efektivní pohyb je nutná přesná koordinace mezi agonisty, synergisty a antagonisty. Toto řídí CNS pomocí proprioreceptorů, základě zkušeností a učení, což umožňuje vykonávat složité pohyby efektivně (jemná motorika, tanec aj.).
• Příklad: Chůze: Při chůzi se do pohybu zapojuje více svalových skupin – stehenní svaly (kvadricepsy) pracují s hamstringy, zatímco lýtkové svaly stabilizují kotník. (Samozřejmě, i na této – zdánlivě jednoduché – pohybové činnosti, se podílejí i další svaly trupu, postury, případně paží.

5. Stabilizační svaly (fixátory)

• Funkce: Stabilizační svaly udržují polohu kloubů a končetin během pohybu. Pomáhají tak stabilizovat tělo a zajistit přesnost pohybu.
• Příklad: Svaly trupu při zvedání závaží: Při zvedání těžkých předmětů se svaly trupu (např. svaly jádra) zapojují, aby stabilizovaly páteř a zabránily zranění.

6. Reciproční inervace

• Funkce: Tento princip zajišťuje, že při kontrakci agonisty dojde automaticky k relaxaci antagonisty, což je naprosto nezbytné pro efektivní a plynulý pohyb. Např.: když se biceps stahuje, aby ohnul paži, triceps musí být inhibován, aby pohyb nebyl brzděn. Případně – potřebujeme-li vykonat jemnější pohyb je tento zafixován opět souhrou zainteresovaných svalů. Přirovnal bych tuto situaci k činnosti řidiče auta, které chce rozjet z klidového stavu do kopce: reguluje plynulý rozjezd tím, že současně – symbioticky – předává plyn a přibržďuje.
• Příklad: Natažení a ohnutí kolena: Při ohnutí kolena se stahují hamstringy, zatímco kvadricepsy relaxují, a naopak.

Vědomá regulace motoriky tedy zahrnuje nejen aktivaci určitého svalu, ale také složitou koordinaci, která probíhá mezi hlavními svaly (agonisty), pomocnými svaly (synergisty) a svaly, které pracují proti směru pohybu (antagonisty). Tento složitý proces zajišťuje, že pohyby jsou (díky tréninku a zkušenostem) plynulé, efektivní a bezpečné.

BIOMECHANICKÉ PRINCIPY POHYBU

1.     Základní biomechanické principy

o   Zákon akce a reakce (Newtonův třetí zákon): Tento zákon říká, že na každou akci existuje stejně velká a opačná reakce. V biologickém kontextu to například znamená, že když sval působí na kost, kost působí zpětně na sval. Tato interakce umožňuje pohyb a stabilitu.

o   Pohyb a síla: Pohyb v biologických systémech je výsledkem působení síly. Svaly generují sílu, která je přenášena na kosti prostřednictvím šlach. Když svaly kontrahují, vytvářejí sílu, která překonává odpor a umožňuje pohyb. Síla je často definována jako produkt hmotnosti a zrychlení (F = m × a).

o   Mechanika kloubů: Klouby jsou strukturami, které umožňují pohyb mezi jednotlivými kostmi. Různé typy kloubů (např. kulový kloub, kloub hřebenový) umožňují různé rozsahy a typy pohybu, od rotačních pohybů až po posuvné. Klouby můžeme – technického hlediska – vnímat jako ložiska.

2.     Neurobiologické principy

o   Neuro-muskulární koordinace: Pohyb je řízen centrálním nervovým systémem (CNS), který integruje informace z receptorů v těle a zprostředkovává příkazy svalům. CNS zahrnuje mozek a míšní nervy, které koordinují a řídí svalové kontrakce a udržují rovnováhu.

o   Motorické jednotky: Motorická jednotka se skládá z motorického neuronu a svalových vláken, které tento neuron inervuje. Koordinace motorických jednotek umožňuje jemné a přesné pohyby. Svaly reagují na impulsy z motorických neuronů tím, že se kontrahují nebo relaxují.

o   Senzorické informace: Receptory v kůži, svalech a kloubech poskytují CNS informace o poloze, pohybu a síle. Tato zpětná vazba umožňuje adaptaci a úpravu pohybu v reálném čase, což je klíčové pro koordinaci a rovnováhu.

3.     Energetické aspekty pohybu

o   Energetické požadavky: Pohyb vyžaduje energii, která je získávána z různých zdrojů: sacharidy, tuky a bílkoviny.

Energie se uvolňuje prostřednictvím buněčného dýchání, které produkuje adenosintrifosfát (ATP), základní energetickou měnu buňky.

o   Aerobní a anaerobní metabolismus: Aerobní metabolismus, který využívá kyslík, je efektivní pro dlouhodobé středně intenzivní aktivity, zatímco anaerobní metabolismus, který okamžitě nevyžaduje kyslík (vytváří kyslíkový dluh), je zaměřen na krátkodobé a vysoce intenzivní aktivity. Různé typy pohybu tedy vyžadují různé energetické strategie.

4.     Adaptace a plasticita

o   Adaptace na zátěž: Organismus se adaptuje na fyzickou zátěž a pravidelný pohyb tím, že posiluje svaly, zpevňuje kosti a zlepšuje kardiovaskulární funkce. Tato adaptace zahrnuje i změny buněčných struktur, enzymatických aktivit a hormonálních regulací v rámci systému.

o   Plasticita nervového systému: Nervový systém je schopen přizpůsobit se změnám v pohybových vzorcích prostřednictvím neuroplasticity. To znamená, že struktura a funkce neuronů mohou být modifikovány zkušenostmi a učením se, což umožňuje zlepšení motorické dovednosti a adaptaci na pohybové úkoly.

Závěr

Pohyb je z biologického hlediska komplexním procesem, který zahrnuje interakci biomechanických, neurobiologických, energetických a adaptačních principů. Tento proces umožňuje organismům interakci s jejich prostředím a tím přežití a rozvoj.

Porozumění těmto principům je klíčové pro efektivní trénink, rehabilitaci a prevenci zranění. Pohyb totiž není pouze fyzický akt, ale integrovaný biologický proces, který reflektuje schopnost adaptace a optimalizace fyziologických funkcí organismu.