1. Ekologie člověka Ekologie člověka je oborem široce interdisciplinárním. Sleduje všechny determinující interakce a relace jedince – autekologie, nebo celé populace s jejím okolím – demekologie, stejně jako vzájemné vztahy mezi jedinci v populacích – synekologie. V řešení autekologických problémů se opíráme o synekologické pracovní metody. Lidská společnost je celistvou komponentou vyšší úrovně biologické integrace, která se kvalitativně liší od ostatních novou kvalitou – sociálností. V této souvislosti do sebe ekologie člověka zahrnuje dvě úrovně – biologickou, nad kterou staví úroveň sociální. Sociální úroveń nemůţe existovat bez opory na biologické úrovni. Lidská kultura je důleţitou komponentou ekosystému člověk – ţivotní prostředí. Ekologické vlivy jsou neoddělitelné od sociálního a kulturního rozvoje, od ekonomického růstu, od rozšiřování intelektuálních a mravních horizontů lidstva. 2. Témata: 1. Úvod do ekologie člověka 2. Témata 3. Mechanismy působení prostředí. 4. Adaptace a adaptabilita člověka, mechanismus adaptací. 5. Stárnutí organismu. 6. Habituální bipedie. 7. Funkční rozdělení pohybové soustavy. 8. Faktory ovlivňující vývoj motoriky. 9. Lidská noha a její adaptační systémy. 10. Evoluční dějiny člověka z hlediska potravní strategie. 11. Člověk jako energetický systém. 12. Prostředí a ontogenetický vývoj, akcelerace a sekulární trend. 13. Ekologie vyučovacího procesu. 3. Mechanismy působení prostředí Faktory, které na člověka působí dělíme obvykle na přírodní a civilizační. U přírodních faktorů jde především o klima, dále geografickou polohu, nadmořskou výšku, sloţení půdy, přítomnost vodních zdrojů a další. na určité úrovni se u těchto faktorů uplatňuje ve vztahu k člověku především jejich změna (změna při přechodu člověka z jednoho klimatického pásu do druhého, změny způsobené lidskou činností při devastaci krajiny). Na další úrovni se uplatňuje přírodní faktor v civilizované společnosti jako psychicky účinný, mající pro člověka citový význam. V přírodní fázi lidské existence byly rozhodující základní faktory prostředí.V civilizaci ve svém významu stále více ustupují a zvětšuje se úloha prostředí sociálního – materiální a sociální prostředí se stále více prolínají. Interakce mezi působícím faktorem a organismem je sloţitým systémem fyzikálních aţ biochemických reakcí, které jsou v současném výzkumu sledovány aţ na buněčnou a molekulární úroveň. Vedle těchto faktorů je interakce ovlivńována řadou okolností, které jsou dány organismem samotným. Je to: 1. celkový stav organismu (aktuální zdravotní stav, stav výţivy, věk, pohlaví, vrozená dispozice), 2. doba po kterou faktor působí (různá citlivost v průběhu prenatálního období na teratogenní vlivy, období spánku a bdění apod.)
1
3. druh činnosti , 4. tolerance organismu k danému faktoru, 5. vztah mezi dobou expozice a dobou, kdy faktor nepůsobí nebo je přítomen v podstatně niţší intenzitě, 6. cesta vstupu do organismu. Pro posouzení účinku faktoru, který se vyskytuje v prostředí, je proto potřeba poměrně podrobného popisu, neboť faktory převáţně vystupují ve sloţitém faktorovém komplexu a jsou obtíţně přístupny izolovanému zkoumání. 4. Adaptace a adaptabilita člověka. Člověk odpovídá na stálé změny prostředí v podstatě trojím způsobem – reakcí, adaptací a deformací. Reakce jsou rychlé fyziologické změny, uskutečňující se ve vteřinovém nebo minutovém rozmezí. Vlastní podstatou reakcí jsou nitrobuněčné enzymatické změny, nastávající především na jednorázový podnět. Mezi reakcí a adaptací však není rychlý přechod. Při dlouhodobějším působení podnětů můţe vzniklý reakční substrát spětnovazebně ovlivnit aktivitu příslušných enzymatických pochodů tak, ţe dojde k úpravě původní výchylky na adaptaci. Adaptace mají pomalejší průběh neţ reakce. jsou vyvolány dlouhodobým kontinuitním nebo přerušovaným podnětem. realizují se nejen na úrovni buněčné, ale i na úrovni celého organismu, s regulačními zásahy hormonálními. Adaptace jsou biologicky výhodné změny v organismu, vedoucí k zachování homeostatické rovnováhy za různých podmínek. Mohou současně probíhat na jedné nebo více úrovních (molekulární, buněčné, tkáňové, hormonální, orgánové, ale i na úrovni skupin, populací a celých ekologických systémů), při čemţ časový průběh jednotlivých adaptačních jevů můţe být různý. Adaptační jevy na nové prostředí, dostavující se v průběhu dnů a týdnů nazýváme aklimatizace. Nejčastěji bývají zkoumány jako adaptivní odpovědi na změny klimatické. Přitom bývá od aklimatizace probíhající v přirozených podmínkách odlišována aklimace, jako soubor podobných adaptačních odpovědí v podmínkách laboratorního experimentu, kde je plánovitě měněna jen jedna veličina, např. teplota. Schopnost člověka aklimatizovat se je jednou z nejdůleţitějších lidských schopností. Je vyvinuta u všech lidských ras, rozdíly jsou jen v míře aklimatizace. Všeobecně se soudí, ţe nejpřizpůsobivější jsou příslušníci mongoloidního plemene. Adaptace se vţdy projeví změnou ţivotních limitů, ve kterých můţe organismus přeţívat, tj. jejich posunem nebo změnou jejich rozsahu pod vlivem nějakého faktoru prostředí. Jestliţe se jedná o změnu limitů určujících hranice přežití jedince, hovoříme o adaptacích rezistentních. V případě, že jde o posun hranic určujících zachování schopnosti rozmnožování, hovoříme o adaptacích kapacitních. Habituace je přizpůsobení centrálního nervového systému a smyslových orgánů, které vede ke sníţení pociťování vnějšího podnětu. Habituace má do značné míry význam subjektivní a je výrazem přirozené činnosti senzitivních systémů. Často předchází adaptačním změnám. V protikladu k reakcím a adaptacím jsou deformace, které jsou vyvolány příliš silným nebo neadekvátním podnětem. Nemají pozitivní biologický charakter a končí vznikem patologických stavů nebo zánikem organismu. Vzhledem k mechanismu adaptací rozlišujeme adaptace: fylogenetické (uskutečňují se změnami genetického kódu) ontogenetické (uskutečňují se změnami ve vývoji jedince) fyziologické (uskutečňují se změnami regulačních a metabolických mechanismů) kulturní (uskutečňují se změnami chování)
2
Fylogenetické adaptace – genetické důkazy antropogenezy Geny jsou základními jednotkami dědičné informace, které jsou uloţeny v DNA. Jsou to „šablony“ pro stavební kameny buněk a organel – tzv. strukturní proteiny nebo funkční proteiny, které zastávají v buňkách různé funkce. Enzymy se podílí na řízení metabolismu látek (glycidů, lipidů, aminokyselin, nukleotidů, alkaloidů v rostlinách a podobně), glykoproteiny a lipoproteiny se nachází v buněčné membráně a ovlivňují její propustnost, nukleoproteiny se nachází v buněčném jádru a mají význam pro dělení buněk. V současné době je odhadováno, ţe proteiny kóduje pouze 25000 aţ 30000 genů. Naopak, 95% aţ 98% lidské DNA nekóduje ţádné proteiny. Také jednoduchý vztah genu a dědičného znaku je spíše výjimkou. Naopak je zcela běţné, ţe několik různých genů vede ke stejnému dědičnému znaku, některé geny zase působí společně. Na projev určitého znaků působí také prostředí. Genomy organismů nejsou statické. Geny mohou během reprodukce organismu mutovat . Tyto změny pak vedou k novým variacím genetických znaků a selektivní tlak (schopnost adaptace na vnější prostředí) vybírá nejúspěšnější organismy. Jak jiţ bylo uvedeno, geny tvoří podle současných poznatků jen 2 aţ 5% našeho genomu. Zbývající část je označována jako evoluční artefakt, odpadní DNA („náhodně“ se vyvinula během evolučního procesu). Lidský genom se skládá z více neţ tří miliard nukleotidů (A-C-G-T jsou počátečními písmeny čtyř nukleokyslin, jejichţ kombinace hláskují veškeré formy pozemského ţivota). Obsah DNA v jádře všech savců je přibliţně stejný, u člověka je to 7.10 na -12g na diploidní jádro. Při evoluci savců se odehrávaly menší chromosomové přestavby, např.inverze, fůze dvou akrocentrických chromozomů do jednoho metacentrického a podobně. Tyto přestavby nepůsobí kvalitativní změnu genomu, způsobují však reprodukční bariery. Gibbon má 2n = 44, člověk 2n = 46, šimpanz, gorila a orangutan 2n = 48. Ve vývojové linii vedoucí k člověku nastala fůze dvou akrocentrických chromosomů do jednoho metacentrického, která vytvořila reprodukční barieru potřebnou na to, aby v této linii mohla začít antropogeneza. Moderními metodami se zjistilo, ţe touto fůzí vznikl chromozom č.2 ze dvou skupin chromozomů skupiny D (u šimpanze chromozom 12 a 13). Od lidoopího se lidský karyotyp liší menšími chromozomovými přestavbami a to nejvíce od orangutanního a nejméně od šimpanzího. Karyotyp šimpanze se dá rozdělit do 7 skupin jako u člověka, ale skupina D obsahuje o 2 páry akrocentrických chromozomů více a skupina 2 o jeden pár metacentrických chromozomů méně. Genetický rozdíl mezi člověkem a šimpanzem je menší neţ 1%, ale 1% ze 30 000 genů je 300 genů. Tyto odlišné geny souvisí podle současných poznatků převáţně s psychickými funkcemi, jsou také zodpovědné za tvorbu neuroenzymů v mitochondriální DNA – tzv. „Evině DNA“, kterou lidstvo dědí pouze po mateřské linii. Gibbon stojí zcela mimo antropogenzu, jeho 2n = 44 představuje samé metacentrické chromozomy. Na základě srovnávací molekulární genetiky primátů bylo zjištěno, ţe ve struktuře polypeptidových řetězců hemoglobinu nacházíme v alfa řetězci, který se skládá ze 141 aminokyselin, mezi člověkem a gorilou pouze 1 odlišnost, pouze jediná ze 141 aminokyselin je různá. Mezi šimpanzem a člověkem je homologie úplná.
3
Genetické hrdlo K oddělení lidského druhu došlo před 6 miliony lety. Před genetickým hrdlem byly lidské druhy rozšířeny téměř po celé zemi. Genetické hrdlo je datováno do doby 50 aţ 100000 let, do doby kamenné. Asi před 75 000 lety došlo ke gigantické sopečné erupci na ostrově Sumatra, současné jezero Toba je velkou kalderou. Dokazuje to výzkum ledových jader, kde před 75 000 lety dochází k vysoké koncentraci síranů, jako následek obrovské erupce sopky. Tato katastrofa ohrozila budoucnost i lidského druhu. Vulkanický popel zasypal 2,6 milionů km2, v ovzduší vznikly cca 2 miliardy tun H2SO4, byla otrávena voda, zničena vegetace. V blízkosti sopky šlo o apokalypsu. Kyselina sírová v atmosféře zahájila vulkanickou zimu, odřízla aţ 90% slunečního svitu, globální teplota se sníţila o 17 st.C, byla omezena fotosyntéza rostlin, to vše bylo pro ţivot zničující. Podle genetiků pochází současná populace z několika tisíc lidí, kteří přeţili ve východní Africe. Toba změnila historii lidstva. Geologové studují migrační historii pozůstalých skupin pomocí nástrojů z obsidiánu (zdroje obsidiánu, rozptyl nástrojů). Také nutnost vývoje komunikace změnila rozvoj lidstva. K osídlení Austrálie došlo před 50 000 lety.
4
Ontogenetické adaptace Ontogenetické adaptace se uskutečňují v počátečních stádiích vývoje organismu a v průběhu růstu, kdy je organismus schopen dosáhnout nových, vhodných vlastností. Zásadní pro moţnost ontogenetických adaptací jsou období vývojové plasticity. Nejplastičtější je lidský organismus v období novorozeneckém (28 dní), kojeneckém (do 1 roku ţivota) a batolivém (do 3 let ţivota), případně v prvním roce předškolního věku (do 4 let). Ontogenetické adaptace se označují také jako vývojová homeostáza. Fyziologické adaptace Fyziologické adaptace pracují v mezích nastavených historií organismu za pomocí feedbacku. Regulační mechanismy jsou závislé na změnách prostředí. Není-li organismus stimulován změnami prostředí, nevzniká ţádný podnět k regulačním dějům a adaptabilita se sniţuje. Mezi důleţité funkční mechanismy patří imunitní mechanismy, které se uskutečňují na základě enzymové indukce. Ontogenetické a fyziologické adaptace jsou v podstatě individuálními adaptacemi, projevujícími se pod vlivem vnějších faktorů v průběhu individuálního ţivota. Uskutečňují se pouze v hranicích daných genotypovou skladbou jako řada epigenetických změn vyvolaných změnami podmínek prostředí. Epigenetické změny jsou realizací fenotypu na podkladě daného genotypu. Adaptabilita je pak dána bohatostí genetického potenciálu a mírou schopnosti ho vyuţívat. Na příklad adaptace oběhového systému na zátěţ jsou realizovány změnami distribuce krve, dilatací arterií pracujících svalů, vazokonstrikcí arterií i vén splanchniku a ledvin, zvýšením minutového srdečního výdeje. Po několika týdnech pak jiţ nastává zvýšení venózního návratu, ekonomičtější plnění srdce krví a zvyšuje se minutový objem srdce. Aerobní cvičení je povaţováno za nejvýznamnější sloţku fitness, neboť podmiňuje zvyšování celkové účinnosti kardiovaskulárního systému. Typickým rozmezím pro aerobní cvičení je 60 aţ 80% MTF. Mezi 80 aţ 85%MTF se nachází anaerobní práh, hranice zatíţení , za níţ je jiţ narušena dynamická rovnováha laktátu v krvi. Maximální spalování tuků je na 90% anaerobního prahu. Nad ANP je palivem pouze glukóza. Při sniţování nadváhy je proto lepší udrţovat niţší úroveň tepové frekvence, nesmí však klesnout pod 60% MTF, kdy jiţ není dostatečně ovlivňována látková přeměna. Tělo začíná vyuţívat tukové zásoby aţ po 20 aţ 30 min. zátěţe. Lepší efekt přináší vyuţití pohybu na různých úrovních intenzity. Pravidelná pohybová aktivita učí tělo spalovat tuky. Kaţdá změna prostředí, která vychyluje rovnováţný stav organismu je zátěţí (stresem). Organismus na ni reaguje postupnými kroky: fází poplachovou, kdy dochází pomocí neurohumorálních mechanismů l mobilizaci energetických rezerv, fází adaptace, v níţ dojde k přizpůsobení organismu, jestliţe podnět nepřesahuje únosnou míru, fází selhání adaptace, jestliţe zátěţ přesahuje adaptační moţnosti jednotlivce. Cílevědomým tréninkem (dávkováním, stimulujícím výši dávek stresoru) je moţno adaptaci na změněné podmínky urychlit a rozšířit. Adaptační změny funkčního charakteru jsou reverzibilní, ale zanechávají v organismu stopy, proto nová adaptace na stejný podnět probíhá pohotověji. Mechanismus stresové reakce má ve svém genetickém programu zakódován od počátku ţivota kaţdý ţivý organismus. Lidská modifikace tohoto mechanismu má rovněţ přesné zákonitosti, které se v průběhu evoluce měnily jen nepatrně. Účelem postupných kroků bylo a je rychlé nastartování všech alternativ obranné reakce, po signálech moţného ohroţení ţivota jedince nebo ohroţení integrity jeho ţivotních funkcí. Protoţe signál sám nevypovídá o aktuálnosti hrozby, ani o tom, kolik energie bude zapotřebí k její likvidaci, má mobilizace
5
organismu před nebezpečím co největší rezervy, které lze soustředit. Proto se stresové reakci říká „reakce bojem nebo útěkem“ (fight or flight response), tzn. nespecifická reakce na vnější podnět. Současné stresové faktory útočí na integritu člověka hlavně na poli sociálně psychologickém. Klíčovými stresory jsou konflikty v mezilidských vztazích, vnitřní konflikty jedince při hledání sociální identity, informační chaos, rychlé tempo společenských technologických změn a podobně. Civilizační (kulturní) adaptace. Kulturní adaptace jsou účelným chováním, směřujícím k adaptaci na změny prostředí pomocí prostředků vytvořených civilizačním vývojem. Do této skupiny lze zahrnout uţívání oděvu a obydlí, umění, uţívání léků, očkování a další. Tento typ adaptací není vlastní jen jednotlivci, ale celé populaci, v níţ se přenáší z generace na generaci negenetickou cestou učením a předáváním kulturně sociálních tradic. Výzkumu kulturních adaptací se věnuje kulturní a sociální antropologie a kulturní ekologie. Kultura člověka je studována jako souhrn všech specifických, negenetických jevů. Kulturní antropologie se zabývá vznikem a vývojem lidských kultur, rozvíjí globální pojetí kultury jako specificky lidského adaptačního mechanismu, včetně jeho struktury a dynamiky. Studuje člověka jako člena určité kultury, věnuje pozornost lidskému chování a vývoji společnosti. Klade velký důraz na rozlišování chápání konkrétní kultury ze zorného úhlu kultury jiné (pohled zvenčí), stejně jako popisu společnosti z pohledu zkoumaného nebo zkoumaných (pohled vnitřní). Zdůrazňuje význam společenských hodnot, institucí a zvyků v kontextu sociální struktury. Základy kulturní a sociální antropologie byly poloţeny na konci 19.století. Ve svém interdisciplinárním přístupu vyuţívá poznatků antropologie, demografie, historie, etnologie, folkloristiky a dalších oborů. Rozšířila své působení na řadu oblastí moderní společnosti (antropologie města, feministická antropologie, vizuální antropologie a další). Hlavní školy kulturní a sociální antropologie: -evolucionismus zdůrazňuje tři stadia společenského vývoje – divošství, barbarství, civilizace. Nebere ohled na rozdíly ve vnějším prostředí a v podmínkách, v nichţ kultury vznikaly (H.Spencer, L.H.Morgan, E.B.Tylor, J.G.Frazer). -difuzionismus zdůrazňuje význam kulturních přenosů, šíření jednotlivých společenských jevů a kulturních prvků migrací a napodobováním (F.Ratzel, L.Frobenius, F.Boas). - funkcionalismus se zajímá o praktické fungování různých společností a význam příbuzenských, náboţenských a ekonomických situací při ţivot dané spoečnosti. Ptá se po účelu a smyslu pravidel, zvyků a obřadů. -konfiguracionismus se zajímá o provázanost prvků kultury, o její vzorec (pattern), který ovlivňuje všechny její prvky. -strukturalismus studuje strukturní podobnosti mezi kulturami (Claudie Lévi Strauss). -kulturní ekologie zdůrazňuje vlivy prostředí, adaptace na hmotné podmínky studuje kulturní materialismus. Civilizační adaptace a umění : Estetické proţitky, které pociťujeme při zpěvu, tanci, při kresbě, modelování , při pohledu na obrazy, sochy nebo při poslechu hudby, mají svůj prazáklad převáţně v emocích. To však znamená, ţe své estetické proţitky můţeme odvodit ze starých instinktů, optimalizujících chování. Dnes je velmi obtíţné vysvětlit funkci jednotlivých estetických proţitků. Měla hudba stmelující a aktivizující funkci při rituálních obřadech či lovu? Znamená snad vzrušení, které se nás zmocňuje při pohledu na lesnatou krajinu s jezery, pozůstatek instinktivního chování
6
spojené s obsazením krajiny, která skýtá hojnost zvěře, ryb a bezpečí? Odpovědi na tyto otázky bezpečně neznáme. Počátky estetického cítění nesporně poloţily základ umění. Od samotného počátku bylo umění nejen podněcovatelem emočních odpovědí, ale i jejich manipulátorem. Dovolilo člověku proţívat emoce, čímţ obohacovalo jeho ţivot. Umění však asi hrálo i nezastupitelnou úlohu při stabilizaci lidských seskupení. Některé emoce posilují soudrţnost skupiny a upevňují příbuzenské vztahy, jiné zase vyvolávají agresivitu, vybíjející se do prázdna či do krutosti. Paleolitické umění bylo nedílnou součástí sociálního ţivota a kultury paleolitických populací. Bylo moţná i jedním ze selekčních kritérií, podle něhoţ ten, kdo se ztotoţnil s uměleckým cítěním, měl i reprodukční úspěch, čímţ u svých potomků posiloval nadání k umělecké činnosti, a naopak ten, kdo byl k uměleckému cítění necitlivý, byl vystaven nebezpečí, ţe bude vyvrţen na okraj své society, či dokonce vyloučen z reprodukce. V duchu těchto úvah můţeme předpokládat, ţe se umělecké cítění trvale vepsalo do vnitřní paměti (genofondu) lidské společnosti. Umění se stalo nedílnou součástí kultury, promítající se jevově jako srozumitelný jazyk emoční komunikace a emoční stimulace. Dnešní umění jiţ zřejmě nemá svůj původní adaptivní význam – význam z hlediska přeţití. Má však význam rozvíjející i terapeutický neboť sděluje emoce, kterou jsou nezbytné pro psychické zdraví člověka, jeho harmonii, pohodu a radost. Lidé si vynutili vznik sloţitých lidských civilizací proto, aby mohli velmi přesně vymezit své činy a své cíle. Sociokulturní adaptace k lovu a sběru jsou dnes studovatelné poměrně obtíţně. Lovecko-sběračský způsob ţivota v sobě skrýval jedno zásadní nebezpečí - vyčerpání zásob v krajině za obnovitelnou hranici. Dokonce i skupinka čítající několik desítek osob můţe při delším pobytu na jednom místě sníţit úţivnou hodnotu krajiny natolik, ţe je pak nutné zvýšené úsilí muţů a ţen při zaopatřování potravy, aby se udrţelo její mnoţství i poţadovaná kvalita stravy. A je to právě ono zvýšené úsilí, které se stane silnou pobídkou ke stěhování do jiné oblasti. Z tohoto pohledu se nejeví pohyblivost lovců jako moţnost výběru, ale jako nezbytnost. Přitom lidé budou mít stále dost času k výrobě nástrojů, šperků, k vyprávění, tanci a malování, ovšem za krutou cenu odnětí ţivota těm, kteří se stali pro zachování mobility přítěţí. Dnes není pochyb, ţe mnohé z rysů našeho chování se vyvinuly do dnešní podoby jiţ u lovců a sběračů. Jde o dělbu práce mezi muţem a ţenou, vzájemnou spolupráci, plánování a intenzivní kořistění prostředí i zvláštní technické a technologické dovednosti. Asi před 20 000 – 15 000 lety začali lovci a sběrači v některých oblastech Starého světa sniţovat aktivitu své lovecké činnosti a zaměřili se více na sběračství. Tímto zaměřením, vynuceným moţnostmi ţivotního prostředí, projevili vůli k pokusům s novými potravinovými zdroji. Tak začali tvořit novou technologii získávání potravy. Za klíčový obrate v jejich technologii je povaţována výroba nástrojů z mikrolitů. Mikrolity byly tenké ostré čepelky z pazourku, případně z obsidiánu, které na příklad, připevněny jedna vedle druhé na zakřivenou kost, paroh či dřevo, vytvořily mimořádně výkonný srp. Před 11 000 – 9 000 lety se zemědělská výroba jiţ rozbíhala souběţně na několika místech Starého a Nového světa: na Blízkém východě, v jihozápadní Evropě, Číně, jihovýchodní Asii, Mexiku, Peru a jinde. V těchto zemědělských střediscích začala výroba potravin zřejmě zcela nezávisle a vyvíjela se v odlišném prostředí. Přechod zemědělských technoantropocenóz (TAC) do městských byl pozvolný a trval staletí. Přeměna řemeslnicko-správních měst na průmyslová probíhala daleko rychleji, spíše řadu desetiletí neţ tisíciletí a staletí a lidský organismus, včetně psychické stránky se s touto změnou ţivota plně nevyrovnal. O tom, jak vazby vytvořené mezi členy zemědělské TAC byly velmi pevné svědčí například i to, ţe v pozměněné formě přetrvávají i v průmyslových
7
TAC, kde však nabývají odlišné funkce. Vazba mezi člověkem a domácím zvířectvem byla v zemědělských TAC dána vzájemnými sluţbami. V průmyslových TAC ztrácí tyto vazby původní funkci a ţivočich se stává náhraţkou, naplňující uprázdněnou niku v psychice lidí v rámci původně nezbytných vazeb. Člověk na jedné straně trpí denaturovaným prostředím, na druhé straně však je jiţ tak adaptován na svou technosféru, ţe bez ní nemůţe téměř existovat. Aby si člověk udrţel svou fyzickou a duševní výkonnost, potřebuje pohyb a rekreaci. Podstata rekreace spočívá v tom, ţe člověk alespoň částečně uvádí svůj organismus v činnost, na níţ byl adaptován po miliony let a z níţ byl vytrhnut teprve po několik staletí. V turistice se blíţí činnosti, kterou prováděl jako jednu z nutných sloţek své existence pravěký nomád. Sport jako lov napodobuje existenční podmínku člověka doby kamenné a podobně. Problémem je civilizovaná pseudorekreace. 5. Stárnutí organismu Stárnutí (senescence) je proces, který se projevuje chátráním tělesné stránky a sniţováním efektivity a účinnosti funkcí organismu, hromaděním defektů v organismu a jeho klesající schopností tyto defekty opravovat a nahrazovat vadné či odumřelé buňky novými. Dochází k vyšší náchylnosti k různým nemocem a zvyšuje se riziko úmrtí. Stárnutí se dá obtíţně časově ohraničit. Posuzujeme je jako multifaktoriální proces, ve kterém se vzájemně ovlivňují faktory genetické, epigenetické (biologická involuce, důsledky chorob, důsledky pohybové inaktivity) a enviromentální (vlivy prostředí fyzikální, demografické a sociální). Problematika demografického stárnutí obyvatelstva se stává v globálním měřítku nepříjemnou prioritou, také demografický vývoj české populace je závaţný. Za mladé stáří (senescenci) můţe být zvoleno věkové rozmezí od 60ti do 75ti let ţivota, za vlastní stáří (senium) věkové rozmezí 75–89 let, za patriarchium 90 let a více . Pouţívá se i další modifikace dělení stáří, která se liší v posunu počátku senescence o 5let výše a patriarchia o 5 let níţe. Za mladé stáří je pak povaţováno věkové rozpětí 65 let aţ 74 let, za staré stáří rozpětí 75 aţ 84 let, za velmi staré stáří 85 let a vyšší věk. Stručně o současných teoriích stárnutí Teorie volných radikálů Volné radikály jsou atomy nebo skupiny atomů obsahující nepárový elektron v vnější elektronové sféře. Jsou velmi reaktivní a vyvolávají řetěz reakcí končící tím, ţe nepárové elektrony vstoupí do normální chemické vazby. Uvnitř makromolekul či řetězci makromolekul vznikají nové chemické vazby, které narušují původní funkci. Na příklad bílkoviny ztrácí enzymatickou aktivitu a neplní tak svou funkci, je poškozena DNA a vzniká nebezpečí rakovinného bujení, v důsledku poškození a zániku buněk dochází k poškození tkání a orgánů. Rostoucí koncentrace volných radikálů představuje „chronickou otravu organismu“. Hlavními zdroji volných radikálů jsou: 1. běţné ţivotní pochody, při nichţ buňka získává energii nebo štěpí látky pro buněčnou výţivu. V procesu přirozeného stárnutí má hlavní vliv buněčné dýchání, 2. ionisující záření (UV, rentgenové záření, radioaktivní záření), 3. reakce organismu na některé cizorodé látky v organismu – rostoucí znečištění ţivotního prostředí, včetně vzduchu a potravy přispívá k poškození organismu volnými radikály a ke zrychlenému stárnutí. Ochrana proti působení volných radikálů –
8
enzymatická obrana (vnitřní obrana buněk) : superoxid-dismutázy peroxidázy
neenzymatická obrana (moţno dodat v potravě): antioxidační látky (tzv. scavengery) karotenoidy, askorbová kyselina, alfatokoferol. melatonin
Ţádoucí je posilovat všechny druhy obrany (enzymatickou i koncentraci antioxidantů), enzymatickou ochranu lze posílit dodáním tzv. kofaktorů (např. zinek, selen, mě´d, mangan). Nejběţnější antioxidační látky jsou vitamíny C, A a E. U vitamínů A a E pozor na předávkování. Život savců prodlužuje fyzická aktivita. Neuroendokrinní teorie stárnutí. Tato teorie předpokládá jako rozhodující mechanismus endokrinní systém. Za rozhodující je povaţována epifýza s hormonem melatoninem. Melatonin řídí biorytmy, pouţívá se při léčbě zhoubného bujení, proti stárnutí a při prevenci poruch spánku. Epifýza produkuje melatonin jen v určitém denním období v cyklech, které se opakují jednou za 24 hodin. Tyto cykly jsou zřejmě dány časovacím mechanismem uvnitř epifýzy, jde o fyzikálně-chemické pochody uvnitř melatonin produkujících buněk (pinealocytů). Vnitřní načasování těchto rytmů je samovolně nastaveno asi na 25 hodin. Vnitřní časovací systém je však synchronizován světelnými signály z okolí tím způsobem, ţe světlo inhibuje produkci melatoninu. Za normálních podmínek je melatonin produkován pouze za tmy a to na počátku tmavé periody dne s periodou 24 hodin. Produkce melatoninu klesá výrazně s věkem. Maximální hodnoty melatoninu jsou u starých jedinců sníţeny na necelých 25% hodnoty ve srovnání s hladinami v mládí. Melatonin stimuluje imunitní systém ve smyslu aktivace přes štítnou ţlázu a adenohypofýzu. Výsledkem je zlepšení stavu tkání a jejich regeneračních schopností. Melatonin řadíme mezi antioxidanty. Je dobře rozpustný v tucích (je lipofilní), proniká snadno do buněk přes buněčnou membránu k místům zranitelným volnými radikály. Prokazatelné negativní změny v procesu stárnutí se projevují jiţ od 35 let. Proto obrana proti stárnutí musí začít jiţ v tomto období, nikoliv aţ organismus dospěje do skutečného stáří. Popisována je také protirakovinná aktivita melatoninu. Z rostlin se nejvíce vyskytuje v obilných klíčcích. Genetická teorie stárnutí. Podle této teorie je stárnutí důsledkem hromadění mutací v somatických buńkách . Za jednu ze zásadních příčin stárnutí je povaţováno zkracování koncových struktur chromozomů – telomér. Teloméry se skládají z opakující se posloupnosti šesti nukleotidových základů, které jsou stejné pro všechny obratlovce. Jsou nezbytné pro dělení buněk . Při kaţdé mitóze se zkrátí, vzhledem k neschopnosti enzymu syntetizovat konce lineárních nukleových kyselin, naopak při meióze se činností telomerázy obnoví. Telomeráza nese RNA oligonukleotid komplementární k sekvenci telomér, podle kterého teloméry dosyntetizuje Po určitém počtu mitotických dělení se však teloméry zkrátí natolik, ţe znemoţní další buněčná dělení a buňka zemře. Tato místa tedy fungují jako buněčné hodiny, neboť určují čas ţivota tím, ţe sledují, kolikrát se buňka rozdělila. Výzkumy prokázaly, ţe stres působí na zkracování telomér a buňky pak rychleji stárnou. Zatím ještě není známo, jak stres působí na aktivitu enzymu telomeráza. Byly však vysloveny předpoklady, ţe v jejím účinku brání volné radikály. Bylo také zjištěno, ţe dlouhověkost se dění po otcovské linii. Delší teloméry mají děti otců, kteří mají také dlouhé teloméry.
9
Vzhledem ke vztahu telomerázy k buněčnému stárnutí a rakovině se tento enzym stal středem pozornosti vědců i farmaceutických firem. Pokud by byl nalezen způsob, jak činnost telomerázy v rakovinných buňkách zastavit (inhibovat tento enzym), dalo by se to vyuţít v léčbě rakoviny. „Rakovinnou buňku tím sice nezabijete, ale vrátíte jí smrtelnost, zbavíte ji moţnosti neomezeného růstu. Nádor tedy přímo neodstraníte, nicméně zabráníte, po jeho např. chirurgickém odstranění, vzniku metastáz,“ Jiţ dnes se měření aktivity telomerázy pouţívá při diagnostice nádorů a zároveň probíhají klinické zkoušky několika metod „protitelomerázové“ léčby nádorů.
Pacemarkerové teorie stárnutí. Stárnutí je chápáno jako multifaktoriální proces spojený s tvorbou volných radikálů a následných poškozeních ţivotně důleţitých procesů uvnitř buněk. Je hledán časovací systém (pacemarker) v některém z orgánových systémů. Epifýza – melatonin – anti aging agens. 1. Zdravě spát, dostatečně odpočívat 2. Stravu přizpůsobit věku, fyzické námaze, zdravotnímu stavu a pohlaví.Sportovat podle svých možností. 3. Učit se v každém věku – psychická činnost zpomaluje stárnutí. Geriatrika - příklady Klasickým geriatrikem je Gerovita. Jeho základem je prokain (pozor na alergie na prokain). Objev Gerovitalu sahá do 50. a 60.let minulého století, kdy jej popsala rumunská gerontoloţka Anna Aslanová. Melatonin, DHEA-dehydroepiandrosteron. DHEA je hormon patřící mezi steroidní sloučeniny, je příbuzný muţským pohlavním hormonům a je produkován v nadledvinkách. Jeho mnoţství v tělesných tekutinách klesá s věkem, proto bývá pouţíván jako měřítko biologického věku. Zasahuje do metabolismu cukrů a tuků. Vytváření tukových zásob je nepřímo závislé na koncentraci DHEA. Podle některých autorů je tvorba DHEA spojena s produkcí melatoninu, při čemţ závislost je obousměrná. Uvaţuje se o pozitivním vlivu na vývoj mozku. DHEA je rychle odbouráván v játrech. Podávání DHEA musí překonat barieru portálního oběhu mezi tenkým střevem a játry a proto musí být prováděno speciální lékovou formou. Vitamíny. Proti volným radikálům působí především vitamíny C, A a E. 6. Habituální bipedie Habituální bipedie vznikla při adaptivní radiaci raných homonidů do polootevřené nebo otevřené krajiny. Vznikla z polární nebo silně polární kvadrupedie, tzn. brachiace nebo semibrachiace. Horní končetiny a ruce byly uvolněny od vlastní lokomoce. U současných primátů se vytvořila adaptace ke šplhání, zavěšování a „knuckle walking.“ Pohyb je důleţitým ekologickým faktorem z hlediska autekologického, demekologického i synekologického. Příklady projevů adaptačních mechanismů: Šimpanz nemůţe vypnout DK v kolenním kloubu, čímţ je anatomicky odsouzen stát v lehkém podřepu. Jeho femur je spuštěn přímo kolmo dolů. Ve vzpřímeném postoji musí vynakládat značnou dávku pohybové energie navíc a mimo to nemůţe při vykročení vyuţít
10
svého palce k odrazu a paty při dopadu nohy na zem. (Zkuste pokrčit DK v kolenou a vykročte). Lidské femury se šikmo sbliţují svými distálními konci. Známe kolodiafyzární úhel nasazení krčku femuru na diafýzu s průměrnou hodnotou 125stupňů a torzní úhel krčku, který je pootočen vůči frontální rovině dané postavením kondylů dopředu o 10 stupňů. Člověk má niţší polohu těţiště, to mu dodává větší stabilitu a tím menší spotřebu energie při vzpřímeném postoji Těţiště lidského těla se promítá do pánve asi ve výši S1. Jakmile vykročíme, připomíná těţiště rozvolněnou stuhu s prům. stranovým výkyvem 15mm a výškovým 32mm. Během kmitavé fáze se těţiště lidského těla posouvá ve směru nohy, která tělo podpírá. Další adaptace k bipedii: bederní lordóza, kyfóza os sacrum, promontorium, zkrácení a rozšíření pánve, kolodiafyzární úhel, torzní úhel collum femoris, pravý úhel připojení nohy k bérci, silný palec v rovnováţném postavení, zvětšená pata, podélná a příčná klenba noţní, předozadně oploštěný hrudník, zkrácená horní končetina, posun foramen magnum. Bederní úsek páteře je evolučně velmi mladý a nestabilizovaný. Vzdálenost mezi 12. ţebrem a crista iliaca je značná, nutný je dobrý svalový korzet. Energeticky je bipedie při běţné chůzi velmi efektivní a energeticky nenáročná. Obr. 1. Porovnání kostry šimpanze a člověka: A – kostra šimpanze, přizpůsobená ke kotníkové chůzi, B – kostra člověka, nesoucí četná přizpůsobení k naučené chůzi po dvou (habituální bipedie)
A
1. Velká a klenutá mozkovna 2. Hlava je drţena v rovnováze, lebka je zakloubena kolmo na první obratel páteře 3. Horní (proximální ) kloubní hlavice kosti stehenní je zvětšená, zesílená a zakloubená v jamce kyčelního kloubu, krček nesoucí kulovitou kloubníhlavici svírá s podélnou osou těla kosti stehenní úhel přibliţně 120 st. 4. Ruce mají prodlouţený palec, konečky prstů charakterizuje zvýšená citlivost, jednotlivé články prstů jsou rovné, nezakřivené 5. Kost stehenní je prodlouţená a zesílená 6. Kloubní plochy kolenního kloubu jsou zvětšené Noha tvoří sklenutou strukturu s neoponovatelným 7. palcem, zbývající Prsty nohy jsou malé, krátké a rovné 8. Řezáky jsou zmenšené, špičáky malé, stoličky a zuby třenové velké a pokryté tlustou sklovinou Předloktí je zkrácené 9. Pánev je krátká a široká
B
Obr. 2 Dědictví anatomie
11
Obr. 2. Dědictví anatomie 40 25
3,5
0,1 35
15
(čas v milionech let): Různé části naší kostry byly tvarovány v rozdílných údobích našich evolučních dějin. Klenutá mozkovna je naším nejrannějším výdobytkem - zakulatila se do dnešní podoby asi před 10000 lety, zato uzavřená očnice od spánkové jámy (vzniklá před 40 miliony let)a základní zubní vzorec (35 milionů let starý) patří zřejmě k nejstarším. Zbývající kosterní struktury se tvořily v tomto velkém časovém rozsahu v pořadí patrném na obrázku.
25 ?10
1,5
1,8
Adaptační projevy pohybových stereotypů. M. gluteus maximus je u šimpanzů delší, vypíná dolní končetinu v kloubu kyčelním a tak vzpřimuje trup. U člověka dosáhl ve svém fylogenetickém vývoji maximálního rozvoje, jeho hlavní funkcí je extenze v kloubu kyčelním. Při fixaci pánve vede k zanoţení, při fixaci končetiny zaklonění pánve. Tímto mechanismem se podílí na vzpřímeném drţení trupu v prodlouţení pánevních končetin. Tím je ve vysvětlována jeho mohutnost. Tahem za tractus iliotibialis zajišťuje extenzi v kloubu kolenním, coţ opět souvisí s bipedií. Tato část svalu působí addukci. Svalové snopce inzerující na tuberositas glutea provádí abdukci a mírnou zevní rotaci. U niţších opic není vytvořen, u úzkonosých primátů má podobu tenkého svalového útvaru. Slabě vytvořen je u poloopic, kde se upíná na trochanter tertius femoris a připojuje se na tenký tractus iliotibialis stejně jako u člověka. Zanoţení u opic je spojeno s rotací stehenní kosti. M. gluteus medius a minimus se podílí na zevní rotaci v kyčelním kloubu a abdukci (zajištění rovnováhy těla). U šimpanze je hmotnostní rozdíl mezi m.quadriceps femoris a hamstringy 1:1, u člověka 3:1.
12
Obr. 3. Srovnání anatomických poměrů některých svalů kyčelního kloubu u člověka a šimpanze 1. velký a střední sval hýţďový 2. malý sval hýţďový 3. svaly a šlach zadní strany stehna (hamstrings) 4. čtyřhlavý sval stehenní 5. trojhlavý sval lýtkový
Každý pohyb začíná posturou, posturální funkce tvoří opornou bázi, ze které kaţdý pohyb vychází. Při analýze pohybu je vţdy třeba začít hodnocením jeho posturální báze. Tělesné schéma stojícího člověka je záleţitostí postavení trupu. Kvalita drţení trupu je dána postavením páteře ve vertikále ve vztahu k rovinám sagitální, transverzální i frontální, coţ zajišťuje především postavení autochtonní muskulatury. První globální změna drţení těla přichází automaticky asi od 6.týdne ţivota a je závislá na mentálním vývoji. Základ tělesného schématu se utváří do věku 3. měsíců a ukončuje ve věku 6. měsíců. Páteř musí být v tomto věkovém období napřímena v sagitální rovině. Postavení jednotlivých segmentů umoţňuje v dalším motorickém vývoji pohyb páteře v rovině transverzální, sagitální i frontální. V průběhu motorického vývoje se pak tato poloha diferencuje do zkříţeného lokomočního vzoru. Obr. 4. Ideální tělesné schéma u 3měsíčního dítěte.
13
Ideální tělesné schéma je ve věku 3 měsíců tvořeno základnou, jejíţ vrcholy jsou v poloze na břiše – symfýza a mediální epikondyly humeru. Páteř je napřímená, úhel páteře a humeru je 90 stupňů, hlava je vně opěrné báze. Neideální tělesné schéma vytváří v poloze na břiše základnu, která je tvořena kontaktem proximálních konců předloktí a oblasti pupku s podloţkou. Hlava je v reklinaci uvnitř opěrného trojúhelníku, takţe podmínka vzpřímené páteře v sagitální rovině není splněna a páteř se nachází v lordóze. Neideální drţení páteře v sagitální rovině se přenáší do vzpřímeného stoje. Dochází k přetěţování, především v přechodu lordóz a kyfóz. Neideální postavení se přenáší i na klouby distálním směrem – na kořenové klouby, střední klouby a klouby aker. Některé jsou přetěţovány, jiné nemají moţnost plně uplatnit svou funkci. Pak se vytváří substituční programy – programy vadného drţení a náhradních pohybových stereotypů. Nesmíme zapomenout, ţe pro neideální posturu je neadekvátní zátěţí i to, co bychom jinak povaţovali za zcela normální. Neideální postura má charakteristické projevy: reklinaci hlavy, chybná zakřivení páteře, kraniálně směřující klíční kosti, vnitřní rotace ramen,, zvětšená ventrální flexe pánve,vnitřní rotace kyčlí, časté rekurvace kolen, planovalgozitu hlezna ,zborcené klenby noţní apod. Při stárnutí ubývají velké motoneurony extenzorů a tím se zvyšuje tendence ke vzniku svalových zkrácení. Větší tendenci ke zkrácení mají svaly uloţené blíţe k ose a svaly s předchozím hypertonem (sportovci). Obr. 5. Současný moderní člověk Homo sapiens sedentarius - zkrácení určitých svalových skupin
14
7. Funkční rozdělení pohybové soustavy: 1. základní ţivotní funkce – respirační systém, nutrice 2. udrţování polohy segmentů vůči gravitaci – posturální systém 3. změna polohy organismu – lokomoční funkce 4. změna zevního prostředí – systém obratné hybnosti (ideokineze) 5. přenos informací – komunikační systém (ideokineze) 8. Faktory ovlivňující vývoj motoriky: 1. genetické faktory – genetická determinace 2. průběh perinatálního období – gravidita, porod, moţnost vzniku softwarových chyb 3. průběh motorické ontogeneze – způsob ţivotního reţimu 4. vlivy zevního prostředí – psychika, nemocnost Z hlediska vývoje motoriky lze pohybovou aktivitu rozdělit do dvou období: 1. intrauterinního, kdy se plod vyvíjí ve vodním prostředí. Méně se uplatňuje přímý vliv gravitace, generují se bazální rámcové pohybové modely geneticky fixované, které představují operační systém pro tvorbu pozdějších pohybových programů. Rámcové bazální pohybové modely tvoří jen určitý rámec, který je vyplňován v postnatálním období učením. 2. extrauterinního, kdy je po porodu vystaven pohybový systém plnému působení gravitace, vyvíjí se posturální a lokomoční funkce a přizpůsobují se vlivu gravitace na podkladě informací z proprioreceptorů a telereceptorů. Tak vzniká pohybové chování získávané učením na podkladě geneticky fixovaných vzorů. Tento proces se uskutečňuje: a. zkoušením při navazování kontaktů s vlastním tělem a se zevním prostředím, b. napodobováním rodičů a jedinců z okolí, c. cvičením, tzn. učením, opakováním a tréninkem. Těmito pochody se vyplňuje obsah geneticky fixovaného rámce do individuální podoby – realizace motorické ontogeneze. Začíná vývojem posturální motoriky spojené s úchopovou funkcí (orientační pohyby spojené s polohovými reakcemi se schopností přesunu těţiště, kdy si kojenec začne uvědomovat okolní prostor, vlastní tělesné schéma a svůj vztah k okolí. Posturální reakce jsou motivovány fixací „zajímavých“ objektů a přechází k vědomému úchopu objektu, nejprve difuzně očima, ústy a všemi končetinami , s tendencí dosáhnout určitého objektu lokomocí. Tato činnost je iniciována limbickým systémem, je při ní aktivován autonomní systém, coţ se projevuje sliněním. Tento vývoj postupuje rozvojem posturálních funkcí osového orgánu (páteř je řetězem segmentů) s pomocí končetin, přes opření o končetinu, otáčení se, plazení, lezení, vertikalizaci, lokomoci ve vertikále s oporou, aţ k samostatné bipedální lokomoci. Ta začíná kolem prvního roku a je ukončena ve třetím roce, kdy je dítě schopno udrţet stabilní stoj i na jedné noze. V té době je také ukončeno dozrávání kortikospinálních spojů. potlačení zvídavosti má za následek podstatně horší podmínky pro vývoj pohybové koordinace v pozdějších stádiích vývoje. Aferentní deprivace vede k deprivaci motorické, která se projeví zhoršením pohybového spektra jedince. Vstupy z limbického systému jsou podmínkou pro fixaci motorických programů. Proto motorická deprivace v dětství vede k nedokonalému hybnému projevu v dospělosti. Posturální ontogeneze pak pokračuje ontogenezí jemné motoriky, jejíţ vývoj je ukončen kolem šestého roku, kdy je dokončeno zrání cerebella. Jeho funkce jsou nutné pro nejvyšší stupeň pohybové koordinace, která je předpokladem pro psaní. (Mozeček dozrává později neţ pyramidový systém. Ten je schopen plné funkce jiţ ve 3. roce ţivota, cerebellum aţ kolem 6. roku).
15
Jestliţe doje k omezení pohybové aktivity (hypokineze) ve fázi pohybové ontogeneze, vzniká pohybová deprivace, která se projeví retardací pohybového vývoje. Podobný stav nastane i u senzorické deprivace z nedostatku senzorických podnětů. Hypokinetické trendy v průběhu motorické ontogeneze se projevují u současné populace psychofyzickou nerovnováhou, jejímţ průvodním jevem je všeobecné zhoršení fyzické zdatnosti. Homo sapiens sapiens × Homo sapiens sedentarius. Homo sapiens sapiens je chodcem. Od počátku svých dějin byl velmi pohyblivý, o čemţ svědčí jeho expanze po kontinentech, spojená s lovecko-sběračským způsobem ţivota. Chůze zůstala hlavním prostředkem překonávání vzdáleností po většinu historie lidstva, aţ do „dopravní pandemie“ 20. století, která vše změnila. Moderní člověk dnešní doby – Homo sapiens sedentarius sníţil výrazně svou pohybovou aktivitu a stejně tak její variabilitu. Sedavý způsob ţivota je definován jako nedostatek tělesného pohybu jak v zaměstnání, tak i během volného času. V této souvislosti příjem energie často jiţ v dětském věku převyšuje výdej a rozvíjí se obezita. Nedostatek pohybu vede k poruchám posturálních mechanismů a zužování adaptačních mezí organismu na endogenní i exogenní podněty ve všech jeho subsystémech. Znamená to v podstatě poruchu regulačních systémů, nastavených na jiné životní podmínky. Četné „civilizační nemoci“ poškozující fyzické, psychické i sociální zdraví, jsou v přímé souvislosti s poklesem fyzické aktivity. Hypokineze v dětském a dorostovém věku je spojena i s nedostatečným rozvojem svalstva a tím s nedostatečnou stimulací mineralizace a remodelace kostí. Riziko osteoporózy se tak přesouvá do mladších věkových stádií v dospělosti (Riegerová et al. 2009). Pohybová aktivita proto není jen biologickou potřebou jedince, ale i prostředkem zkvalitnění ţivota ve smyslu zdraví. Hypokineze v dospělosti má své kořeny v dětském věku. Bohuţel, v současné době se dětská populace dostává v objemu realizovaných pohybových aktivit pod hranici, která je charakterizována jako biologická potřeba funkčnosti lidského organismu (Bunc 2008). Při omezení pohybové variability jsou zatěţovány stále stejné svalové skupiny a při nedostatku kompenzačních pohybových aktivit „zná“ sval pouze jednu odpověď – zkrácení. Zkrácený sval pak získává dominanci i v takovém pohybu, kde by měl být inaktivní. Náš motorický systém je adaptabilní, brání se bolesti, a proto vytváří substituční pohybové programy, které postiţené místo „šetří“. Ve skutečnosti se však schopnost akceptovat určitý objem fyzické zátěţe stále sniţuje a jiţ od dětství se zuţují adaptační meze lidského organismu. Proto si v této souvislosti dovoluji hovořit o maladaptacích na hypokinezi. Podcenění somatomotorického vývoje v dětském věku podmiňuje vznik psychosomatické asymetrie. Dnes se jiţ tento stav vytváří spontánně, neboť převáţná většina lidí od dětského věku přijímá pasivně společenskou nabídku, má „natrénovanou“ hypokinezi a neuvědomuje si, ţe motorická deprivace v dětství vede k nedokonalému hybnému projevu v dospělosti. Opakovaný nezpracovaný stres, dlouhodobé setrvávání v negativních emocích, jednostranná výţiva, nerespektování nutnosti dostatečného, harmonického pohybu – to vše vede k poruchám psychických, fyziologických i sociálních funkcí, které jsou jen následkem, ne příčinou. Před rodiči, pedagogy i pracovníky ve zdravotnictví proto stojí stále velký úkol – naučit sebe i děti oceňovat harmonizující pohyb jako jeden z předpokladů zdravého ţivota. Ovšem můţe děti vést k pochopení harmonizující funkce pohybu rodič či učitel sám preferující „minimální objem pohybových aktivit“, který o funkci sloţitého hybného systému ví velmi málo a je mu cizí pochopení celého komplexu působení motorických funkcí? Jen v základním systému vzdělávání jsme sami sobě velice dluţni, v současné době jiţ bohuţel sklízíme ovoce nedostatečné informovanosti a lenosti.
16
Poznámky: Aktivita k vybavení pohybu vzniká nejdříve v retikulární formaci a v limbickém systému. Pak se objeví v bazálních gangliích a jde do asociačních oblastí kortikálních. Nakonec se aktivuje motorická kůra v gyrus precentralis, pak se aktivita přenáší z Betzových buněk k míšním motoneuronům a ke svalům. Celkem tento proces trvá asi 800 ms, z Betzových buněk do míchy jen několik desítek ms. Tento postup je zcela logický, neboť před zahájením pohybu je třeba nastavit úroveň metabolických pochodů, které nastavují dodávku energie pro pohyb. Za nejstarší motorický systém je pokládán limbický systém, který ma difuzní vliv na celou motoriku, ovlivńuje emoce i autonomní systém. Je to systém motivující pohyb, je třeba s ním počítat při přípravě a iniciaci pohybu. Funkčními generátory pomalých pohybů jsou bazální ganglia, cerebellum je funkčním generátorem rychlých pohybů. Mozeček je pokládán za vnitřní hodiny, které časují jednotlivé fáze pohybu. Dopracovává motorický výstup do koordinovaného pohybu (sochař pohybu). Teleologie pohybu (význam pohybu) souvisí s intelektem. Obratné pohyby vznikají učením, při realizaci hraje hlavní úlohu tzv. operační paměť, která je pohotově přístupná, ale nedovoluje trvalou fixaci velkého mnoţství podrobností. Paměťový motorický obraz je třeba neustále obnovovat a rozšiřovat. Oporná báze – rozšíření báze znamená větší vzdálenost do stran. Normálně jsou paty od sebe vzdáleny asi o stopu chodidla a špičky svírají úhel asi 30 stupňů. Můţe také nastat nakročení dopředu (u skolioz). Symetrie – na stojné končetině je vţdy větší zátěţ neţ na oporné. Rozdělení zátěţe lze snadno zjistit váţením na dvou vahách, kdy diferenci přímo odečtěme. Při vyrovnaném stoji nemá stranový rozdíl převyšovat 10% celkové hmotnosti. Stoj na jedné noze – dospělý necvičící minimálně 10s (moţno povaţovat za určitou normu), při zavřených očích asi 5s. Tato doba je věkově závislá a sniţuje se ve vyšším věku. Stabilní stání na jedné noze je moţné z hlediska vývoje aţ od 3 let. J. A. Komenský: „Jelikoţ pohybem ve světě všechno se děje a zachovává jest nejpřirozenější, aby všechno ţivé zakoušelo radost z pohybu“. Uvolněný pohyb představuje veselost, napjatý pohyb smutek a rozladění. Proto můţeme vnitřní náladu ovlivňovat pohybem – předklon je spojen s uvolněním, záklon ovlivňuje opačné ladění. Zákonité spojení pohybu a citů by mělo být respektováno zvláště ve vztahu k dětem, aby pohybové aktivity nepostrádaly záţitek radosti. Senzomotorika – technika rolfingu říká – nestát nikdy na místě nehybně, ale přemisťovat se. Chůzi by měl doprovázet proţitek jemných protáčivých pohybů, aby se podobala lehkému, rytmickému přemisťování ( jako kočka). Kdo chodí bez proţitku pohybu zevnitř, pohybuje se toporně, nepruţně a více zatěţuje klouby. Vzpřímený, uvolněný člověk budí důvěru a mimovolně upravuje i svalový tonus druhých lidí.
17
9. Lidská noha a její adaptační systémy. Lidská noha se změnila v průběhu fylogenetického vývoje v nosnou strukturu. Prošla regresí volných elementů a zvětšením stabilních oddílů chodidla. 26 kostí tvořících lidskou nohu je uspořádáno v tarsus, metatarsus a články prstů. Délka metatarzů spolu s délkou článků prstů pomiňuje rozdílné tvary nohou. Podle zevního tvaru se rozlišuje noha antická, egyptská a kvadratická, podle délky metatrzů a délky prstních článků můţeme kaţdý typ rozdělit do subtypů podle metatarzální, falangeální a metatarzofalangeální převahy. Obr. 6. Typy nohou
A1, A2 A3 B1, B2 B3 C1, C2 C3 D1 D2 D3
A
obvyklé typy řecké nohy řecký typ s neobvykle dlouhými prsty obvyklé typy egyptské nohy hypertrofie palce u egyptské nohy obvyklé typy kvadratické nohy kvadratická noha s hypertrofií malých prstů metatarzofalangeální převaha u řerkého typu nohy krátký I. metatarz u egyptského typu metatarzofalangeální převaha u egyptského typu
B
C
A – egyptská B – široká C – antická
18
Vytvoření podélné a příčné klenby noţní umoţnilo pruţnou lokomoci a ztlumení otřesů vznikajících při styku chodidla s podloţkou, aby nebyly v plné intenzitě přenášeny na ţivotně důleţité orgány.
19
Obr.7. Podélná a příčná klenba nožní A – vnitřní a zevní část klenby B – příčná klenba v úrovni Lisfrankova kloubu C – vnitřní (1) a zevní (2) oblouk klenby (1)
B
C 1
A
2
Podélná klenba noţní je tvořena tarzálními a tarzometatarzálními klouby, primárně je udrţována systémem vazů a aponeuróz. Palec je umístěn v ose nohy, pohybuje se především ve vertikální rovině, pohyb do stran je značně omezen. Talus a calcaneus tvoří páku, která zvedá patu od země v okamţiku přenosu těţiště těla na druhou stranu. Příčnou klenbu tvoří plantární plocha tarzu a proximálních metatarzů. Vzniká tak prostor pro měkké tkáně, který je schopen částečně absorbovat síly vznikající při přenosu tělesné hmotnosti. příčná klenba noţní tak poskytje ochranu měkkým strukturám v plosce nohy. Stabilní části předonoţí jsou II. a III. kuneomatatarzální klouby. I při poklesu příčné klenby zůstávají v původním postavení, zatímco okrajové metatarzy přechází do elevace. Téměř současně vznikají kladívkovité prsty, které tlačí centrální metatarzy dále plantárně, čímţ dochází k jejich přetíţení a bolestivosti. Obr. 8. Mechanismy udržující klenbu nožní A– B– C– 1–5
A
působí zatíţení nohy výslednice tahů svalů bérce ligamenta nohy pomáhající udrţovat klenby směry tahů svalů
B C
Ploska nohy je tedy stavěna tak, aby zabezpečila dokonalý kontakt chodidla s podloţkou. Tukové buňky vyplňující vazivovou síť plosky nohy zajišťují ochranu chodidla proti tlakům kostních prominencí skeletu nohy. Poskytují také ochranu proti tepelným výkyvům, vazivové
20
polštářky pod hlavičkami metatarzů přenáší zatíţení a současně chrání šlachy flexorů. Také digitální cévy a nervy jsou chráněny tukovou tkání. Udrţení podélné a příčné klenby noţní záleţí na 3 činitelích: kostní architektonice (morfologie nohy daná délkou metatarzů spolu s délkou článků prstů) ligamentózním systému, svalech nohy a bérce. Svaly mají velmi důleţitou úlohu při zajišťování klenby noţní během dynamického zatíţení. Systém obou kleneb – pokud je zachován, činí chůzi pruţnou a noha se dobře přizpůsobuje nerovnostem terénu. Tím je spolu s pruţnou funkcí páteře chráněn centrální nervový systém před otřesy. Nemůţeme také zanedbat jiţ zmíněnou ochranu chodidla proti tlakům kostních prominencí. Kulturní adaptace obouvání však v ontogenezi nohy sehrávají spíše negativní roli. Funkce nohy je statická –nosná a dynamická. Při plném zatíţení v klidu se zdravá noha s dobře vyvinutými klenbami opírá o podloţku jen ve 3 bodech – hrbol kosti patní, hlavička 1. a 5. metatarzu. Vzniká tak statický trojúhelník, fyziologické zatíţení se u obuté nohy mění s výškou podpatku. Čím vyšší podpatek, tím vyšší část zatíţení se přenáší na přední část nohy. Anatomické adaptace však v tomto případě chybí, proto následkem bývá pokles příčné klenby noţní. Obr. 9. Statický trojúhelník A – rozloţení zatíţení na plosce nohy B – zatíţení nohy ve stoji
A B
Stav klenby nožní Pohled z mediální roviny
A
A – noha normálně klenutá B – noha plochá C – statický trojúhelník D – zobrazení nohy normálně klenuté s kostrou nohy
B
C
D 21
Pro chůzi je podstatná funkční anatomie kloubů nohy – důleţitý je rozsah pohybu v subtalárním kloubu. Tvar nohy má rovněţ vliv na rozsah pohybu v talokalkaneárním kloubu. Kompenzačně se můţe zvětšít rozsah pohybu v Chopartově kloubu – pohyby v kloubech jsou sdruţené. V Chopartově kloubu jsou moţné pohyby ve smyslu abdukce a addukce, plantiflexe a dorziflexe a pohyby rotační – pronace a supinace. Za normálních poměrů není pohyb v tomto kloubu příliš velký, ale můţe se kompenzačně zvětšit při omezení pohybů v kloubu hlezenném a subtalárním. Obr.10. Pohyby nohou kolem podélné a svislé osy A – supinace a addukce B – pronace a abdukce
B
A
30°
B dorsální flexe
50°
plantární flexe
A
Kaţdé dítě se rodí s vytvořenou podélnou a příčnou klenbou noţní. Klenby jsou však málo odolné vůči zatíţení. Nachází se v nich tukové polštářky, které mají funkci „přírodní ortopedické vloţky“, chránící dětskou nohu před moţným přetíţením a tím deformací. Noha zdravého dítěte potřebuje ke svému vývoji naprostou volnost a moţnost stálého procvičování svaloviny bérce a nohy. Nejpřirozenějším cvičením je chůze a běh po přírodním terénu. Nevhodná obuv (konstrukcí i materiálem) velmi nepříznivě ovlivňuje vývoj, tvar i funkci nohou. Pes planovalgus – porucha podélné klenby noţní. Z funkčního hlediska zachycujeme pomocí plantogramů 2.,3. a 4. stupeň ploché nohy. 1. stupeň – noha unavená 2. stupeň – pokles podélné klenby při zatíţení, po odlehčení (odpočinku) se klenby samy vrací do správného postavení. 3. a 4.stupeň je trvalý, u 4. stupně jsou deformační změny tuhé. Pokles podélných kleneb se dá anatomicky i funkčně upravit. Pes transversoplanus – příčně plochá noha je způsobena nošením nevhodné obuvi. Dochází k poklasu hlaviček metatarzů, zvýšené únavnsoti nohou a bolestem pod pokleslou hlavičkou 2. 3.a 4. metatarzu.
22
Pes excavatus – lukovitá noha, abnormální vyklenutí klenby noţní. Nejlehčí stupeň této vady je tzv. vysoký nárt. Obr. 11. Podélná klenba nožní Otisky nohou při různém stupni vytvoření nebo poškození klenby nožní 1 – vysoce klenutá noha (pes cavus), za harnicí normálu 2 – zvýšené klenutí nohy 3 – noha normálně klenutá 4 – plochá noha (pes planus) 5 – těţký stupeň ploché nohy vnitřním okrajem k podloţce (pes planovalgus)
2
1
3
µ
b
5 A – Stanovení podle Chippauxe pomocí indexu a . 100/b (a – nejuţší úsek klenby noţní, b – nejširší úsek klenby noţní) B – Stanovení klenby podle Schwarze a Clarka. Úhel je mezi tečnou vnitřního okraje chodidla a místem maximálního vykrojení klenby
a
A
4
B
Hallux valgus – je nejčastěji získanou deformitou prstů. příčinou je nošení proporčně nevyhovující obuvi. Tato vada se často objevuje u podélně ploché nohy, kdy vzniká přetěţováním hlavního kloubu palce (nerovnováha v síle flexorů a extenzorů) a špatným typem chůze špičkami od sebe více neţ 30 stupňů. Zvýšený tlak na hlavičku 1.metatarzu dráţdí periost a vytváří se exostóza. Rozšířením prstní části nohy se zvyšuje tlak a tím se i zvyšuje exostóza. Noha s vbočeným palcem způsobuje značné potíţe při chůzi v obuvi, zhoršuje její pruţnost a zvyšuje její únavnost. Více náchylná ke vzniku hallux valgus je noha egyptská. U přírodních národů se vbočený palec prakticky nevyskytuje. Vyšetření nohy můţeme provést plantograficky nebo plantoskopicky. Obr.12. Hallux valgus na noze dospělé
23
Typy chůze podle postavení špiček nohou. Chůze špičkami přímo dopředu je z anatomického hlediska pro správné odvíjení nohy od podloţky nejvýhodnější. Svalová práce dolních končetin je při tomto typu chůze rozdělena nejrovnoměrněji a proto je tento typ chůze velmi ekonomický, málo únavný (A). Chůze se špičkami odkloněnými od osy nejvíce do 30 stupňů je pokládána za chůzi estetickou a z anatomického hlediska ještě za chůzi normální. Chůze, při níţ jsou špičky vzdáleny od sebe více neţ 30 stupňů je anatomicky nesprávná, velmi nehospodárná a únavná. Tato chůze je typická pro plochovbočenou nohu. Můţe zapříčinit i deformace různých částí nohy, hlavně palce, který se při tomto způsobu chůze odráţí vnitřní hranou a vbočuje se (B). Špičkami dovnitř chodí často děti. Tímto typem chůze se u malých dětí se slabým svalstvem a valgózní patou chrání vnitřní podélná klenba noţní proti poklesu. Při této chůzi se přenáší hmotnost na zevní okraj nohou, vnitřní část není přetěţovaná. Zesílením svalstva (někdy aţ v pubertě) se upraví tento typ chůze na typ anatomicky správný, špičkami a patami stejně vzdálenými od osy (D). Umělým typem chůze je chůze indiánská, při které našlapují nohy v jedné přímce. Je to chůze vytrvalostních chodců, chůze velmi ekonomická. Obr.13. Typy chůze: A – špičkami přímo dopředu, B – špičkami od sebe (úhel větší než 30st.), C – indiánská chůze, D – špičkami k sobě.
A
B
C
D
Při chůzi působí největší tlaková síla na DK, která zůstává na zemi. Tlaková síla v noze na zemi se rovná trojnásobku aţ pětinásobku váhy těla a nesených nebo zvedaných břemen. Zvednutá DK při chůzi je namáhána převáţně tahem. Účinek zatěţujících sil závisí více na jejich excentricitách, neţ na samotné velikosti. Úpravy excentrického zatěţování se dá dosáhnout racionálním způsobem chůze, správným nošením břemen, správným pouţíváním oporné hole. Na funkci DK má značný vliv varozita a valgozita. Z biomechanického hlediska je varozita více nepříznivá neţ valgozita, neboť více zatěţuje laterální oblast chodidel. Dochází dříve k únavě DK, pata je zkroucena do varozity a předonoţí abdukováno a supinováno. Vnější části podráţky jsou intenzivněji ošlapávány. Valgózní DK a chodidlo přenáší zatíţení více na vnitřní stranu, předonoţí bývá addukováno a pronováno, podráţky jsou ošlapávány více mediálně. V ontogenetickém vývoji prochází DK přirozeně varózním stadiem asi do 3 let. Pak následuje valgózní stadium, které trvá do 6 let. Po něm nastává vyrovnání osy DK a vytváří se normální dotyk chodidel s podloţkou. Valgózní a varózní odchylky se projevují především u nestejně dlouhých DK, ale mohou souviset i se svalovými dysbalancemi.
24
Pokud někdo chodí s podpůrnou holí, je třeba ji nosit na zdravé straně při chůzi a při stání se opírat na straně nemocné. Reakce působící na chodidlo se rozkládá do tří základních opěrných bodů – tvoří statickou trojnoţku. Okolí patního opěrného bodu přebírá pětinu, předního mediálního bodu třetinu a okolí předního laterálního bodu šestinu hmotnosti. U ploché nohy se dotyková plocha chodidla značně zvětšuje, trojnoţka opěrných bodů se vytrácí a chodidlo bolestivě vnímá terén. Úprava - preventivní a léčebná gymnastika - masáţe - ortopedické vloţky
Jako diabetická noha je označováno postiţení DK u pacientů s diabetes mellitus distálně od kotníku, jehoţ závaţnými následky jsou ulcerace, gangrény, případně amputace končetiny. Hlavními faktory, které vedou ke vzniku diabetické nohy jsou: neuropatie (senzomotorická i viscerální), ischemie končetin (angiopatie), sníţení kloubní pohyblivosti (cheiroarthropatie), vysoké plantární tlaky. 11. Evoluční dějiny člověka z hlediska potravní strategie. Ranní hominidi patřili ke skupině ţivočichů frugivorních (plodoţravých). Tento závěr odpovídá závěrům studia ţvýkacích plošek fosilních lidoopů a ranných hominidů. Australopitékové byli spíše herbivory (vegetariány), nejvýše všeţravci (omnivory), ale ne masoţravci (karnivory). Zásadní posun v potravní strategii nastal u Homo erectus. Na jeho zubech se objevilo velké mnoţství rýh a jamek, které můţeme pozorovat nejen na chrupu hyen a všech masoţravců, ale i u typických všeţravců (např. vepře). Přestoţe přesně nevíme, čím se Homo erectus přesně ţivil, zůstává nezměnitelným faktem, ţe přešel od býloţravosti, typické pro vyšší primáty na všeţravost aţ masoţravost. Konzumace masité stravy je povaţována v lidské evoluci za důleţitý faktor, i kdyţ paleontologové vedou spor o to jak stravu získávali – zda lovem, mrchoţroutstvím či obojím. Někteří vědci předpokládají, ţe strava rozšířená o maso byla příčinou velkého pohybu těchto lidí v Africe a později i jejich expanze do Eurazie. Pouţívání ohně k vytápění příbytků a úpravě pokrmů bylo jednou z nejvýznamějšíxh kulturních inovací, dovolujících ranému Homo erectus vstup do
25
chladnějších podnebních pásem. Má-li oheň v sobě něco mystického, pak má tajemnost a záhadnost i vaření. Poţitek a jeho následné uvědomění představovaly pochopení nových chutí, změněné konzistence potravy a kratší dobu, během níţ mohlo být tepelně upravené maso snězeno. A po mase jistě následovaly pokusy s hlízami, kořeny rostlin, ořechy a obilninami. Archeologové vědí, ţe dávno před tím, neţ začal člověk vařit v nádobách, pekl placky uhnětené z rozdrcených zrn divokého obilí a vody, které byly chutnější, neţ samotné obilky. Přípravou pokrmů zdůraznili lidé svou vyjímečnou nespecializaci. Vaření není jen prostou součástí našeho příjmu a pozdějšího výdeje energie. Je činností našeho neklidného ducha (je kulturní adaptací), značí se v něm naše realita i sen, nápaditost, představivost a podobně. Homo habilis, stejně jako Homo erectus a posléze i Homo sapiens byli lovci a sběrači, neţ byl učiněn epochální objev, ţe obojího můţe být více, kdyţ se vsadí semeno do země a lovná zvěř zaţene do ohrazených pastvin. Stalo se tak před 15000 aţ 9000 lety. Neolitickou revoluci datujeme do doby asi před 12 000 lety. Změnila vztahy mezi lidmi, ale také jejich vztahy k přírodě v nejzákladnějším slova smyslu. Odhaduje se, ţe jídlo prvních lidí se skládalo ze 400g bílkovin, 150g tuku a 50g cukru, energeticky 13 398kJ (3 190kcal). Tento denní příjem nebyl pravidelný. Člověk se buď přejídal nebo hladověl. Tento „lovecký“ způsob výţivy si uchovalo podvědomí mnoho současných lidí. Lidský organismus má velkou adaptivní kapacitu s různou hormonální regulací, která silně závisí na exogenních podmínkách (jiná odpověď na přeţití bude v poušti, jiná v deštném pralese, či chladném klimatu). Podstata přírodního výběru spočívá v reprodukční způsobilosti, která je vrcholem adaptivní zdatnosti. O stravě lovců a sběračů se soudí, ţe byla jednou z nejvyváţenějších (Khoi san, australští domorodci). O stravě raných zemědělců platí pravý opak. Zavedením zemědělské výroby se příjem bílkovin, vitamínů a některých minerálií zůţil, takţe příjemci začali trpět zdravotními potíţemi. Na příklad nemoci beri-beri je chorobou východní Asie (nedostatek B1-thyaminu), pelagra je způsobena nedostatkem kyseliny nikotinové (vitamín řazený do skupiny vitamínů B2). Ve stravě primitivních zemědělců kdekoliv na světě, ať uţ v minulosti, či přítomnosti, chybí vitamíny, bílkoviny, tuky a další látky, potřebné pro růst a vývoj organismu. S nevyváţenou stravou byl spojen další problém – obezita,. Musíme s ní počítat u všech lidských populací, které začaly s výrobou potravin do zásoby. U lovců a sběračů šlo o jev zcela vyjímečný. Člověk je nadán vyjímečnou vlastností – můţe se přejídat nebo hladovět. Je schopen přijímat i neobvyklou potravu, která se vyznačuje stále novými kombinacemi původních i nových sloţek. Protoţe lidské populace neměly v minulosti stejné moţnosti v zaopatřování potravy, jejich přizpůsobení daným podmínkám se projevilo v rozdílnosti ve stavbě těla a v metabolických adaptacích. Například Eskymáci jsou známými pojídači syrového masa a tuku, neboť drsné podnebí vyţadovalo zvýšený energetický příjem a ten mohli pokrýt právě ţivočišnými tuky a bílkovinami. Vegetariáni naopak vyrovnávají nedostatek bílkovin a energie vhodnými kombinacemi sójových produktů, luštěnin a rostlinných olejů. To znamená, ţe lidský organismus je neobyčejně plastický. Ovšem i lidská přizpůsobivost k měnícímu se prostředí má své hranice. Potrava je jedním z výběrových činitelů, který významně ovlivňoval a dodnes ovlivňuje sloţení nejedné lidské populace. Podle odhadů umírá ročně asi 40-50 milionů lidí, zvláště dětí, na důsledky nedostatečné výţivy. Příčinou bývá většinou nedostatek bílkovin a esenciálních faktorů výţivy. Esenciální aminokyseliny si tělo nedovede samo vytvořit, je to 8 z 23 aminokyselin – lysin, methionin, treonin, fenylalanin, valin, leucin, izoleucin, tryptofan, pro děti i histidin. Potrava musí obsahovat kromě hlavních živin všechny vitamíny v dostatečném množství, neboť se zapojují do metabolismu jako součást enzymů. Dále všechny potřebné minerály v dostatečném množství, nebo´t se také uplatňují v enzymatických reakcích. Dále vlákninu,
26
tzn. látky rostlinného původu, které jsou v trávicím traktu štěpeny jen zčásti nebo vůbec a významně ovlivńují zdraví člověka. Enzymy se tvoří z aminokyselin, jsou to katalyzátory reakcí, často se skládají z proteinové části (aminokyseliny) a kofaktorové části (vitamíny nebo minerální ionty). Jedním z evolučních přizpůsobení, jeţ má těsný vztah k potravě, je schopnost trávit cukr, který se nachází v mléce (disacharid laktóza). Aby se vstřebal v tenkém střevě, musí být hydrolyzován speciálním enzymem laktázou, který se vytváří v buňkách tenkého střeva. Tvorba laktázy je v kojeneckém věku velmi intenzivní, po odstavení prudce klesá a v dospělosti se udrţuje asi na desetině původní hodnoty. Tento pokles je vysvětlován geneticky a biochemicky. Biochemici tvrdí, ţe jakmile dítě přestane pít mateřské mléko, je tvorba laktázy bezpředmětná a vyhasíná. Pak zde chybí enzymová indukce. Tato domněnka však nebyla laboratorně potvrzena. Genetici soudí, ţe tvorba laktázy je řízena jednoduchým způsobem dědičnosti (mendelistickým) a ţe lidé, kteří snáší mléko bez obtíţí jsou buď homozygotní nebo heterozygotní pro gen, který řídí tvorbu laktázy. Lidé kteří laktózu trávit nedovedou jsou recesivní homozygoti. Mutace genu pro tvorbu laktázy se ukázala být výhodná v zemědělských, či pasteveckých skupinách. V Evropě byla největší četnost genu pro „snášenlivost“ zachycena na Skandinávském poloostrově. Právě zde povstalo pastevectví Evropy. Naši předkové se ve své lidské nice po více neţ 3,5 milionů let pozvolna probíjeli spletí potravních řetězců ekologické pyramidy nahoru. V posledním milionu let to jiţ činili tvrdě a nesmlouvavě, aţ se v jistém okamţiku stali v některých oblastech světa masoţravci a přitom se stěsnali v prostorově stísněném střešním štítu potravní pyramidy. S mizením pleistocenních mamutů, bizonů a sobů nastal jejich sestup z vratkých výšin., kde je občas suţoval pořádný hlad do potravního ráje bezbranných rostlin, plachých býloţravců, ptáků a ryb. Od chvále, kdy první zemědělci na sebe vzali břímě umělé selekce neuplynula nijak dlouhá doba a lidé se vynořili z potravní pyramidy oslněni vírou v neomezenost svých schopností a pokoušeli se vládnout nejen svou nikou, ale i nikami ostatních druhů. Díky zemědělské výrobě, kterou provozujeme více neţ 10 000 let jsme dokonce nabyli přesvědčení, ţe je nutné delikátní stavbu přírody opravovat a vyspravovat. Jak málo jsme ve svých evolučních náhledech pokročili od dob raných zemědělců. Vzdor našemu překáţení s potravní pyramidou nikdo nepohnul, po všech lidských apokalypsách se vţdy vzpamatovala. V této ekologické stálosti je naděje, ţe biologické funkce přírody jsou vypracovány s velkým citem k podrobnostem předvídaným i nepředvídaným v propojení ekosystému. Stanuli jsme na konci potravních řetězců, kde sice nehrozí nebezpečí od šelem, ale kde je nedostatek ekosystémové energie a hodně odpadů a jedů. Vyhubili jsme řadu ţivočišných druhů, zdecimovali rostlinné druhy, ale nedokázali jsme se vymanit z jemné pavučiny vztahů uvnitř biosféry, i kdyţ jsme stabilitu původních ekosystémů váţně narušili. Znečištění prostředí se váţně odrazilo v nedílné sloţce prostředí člověka – v potravě. Látky, které znečišťují potravu nazýváme rezidua (jsou to zbytky toxických látek, jimiţ byly neúmyslně kontaminovány potraviny rostlinného a ţivočišného původu). Rezidua potravin mohou mít aţ trojí negativní účinek – teratogenní (chorobné změny embrya a plodu během těhotenství), mutagenní a kancerogenní.V mléce , mléčných výrobcích, zelenině a ovoci nalézáme dnes běţně pesticidy, v ţivočišném mase hormony, antibiotika, průmyslová hnojiva nebezpečně zvyšují hladinu dusičnanů v zelenině, v rybách a ráţi se setkáváme se rtutí, kadmiem, olovem , arsenem apod. Také by bylo moţné hovořit o účincích aditiv, barviv a podobně. Strava představuje jeden z významných nástrojů zlepšení zdravotního stavu. Odborníci však stále diskutují o stravovacích systémech a hledají systém, který by byl vhodný pro celou populaci. Je však nutné vycházet z evolučních hledisek. Hovoříme o racionální výţivě, alternativních výţivových směrech, potravinových doplňcích a podobně.
27
Glykemický index je definován jako poměr plochy vzestupu glykemie v ţilní krvi po 2 hodinách u zdravých osob nebo po 3 hodinách u diabetiků, ve srovnání s příjmem ekvivalentního mnoţství glukózy nebo chleba jako referenčního sacharidového zdroje (chlebová jednotka). Glykemický index = 100 x F/B B = 50bS bílý chléb F = 50gS daná potravina
28
12. Ekologie pedagogického procesu 1. délka vyučovací hodiny a kolísání pracovní výkonnosti ţáka biologické rytmy a růst únavy ţáka během vyučování vymezení délky přestávek kolísání pracovní výkonnosti v závislosti na počtu vyučovacích hodin 2. zevní faktory ovlivňující kvalitu vyučovacího procesu mikroklima třídy hluk statická námaha osvětlení Vyučovací hodina má 45 minut – ke konci této doby dochází k prudkému poklesu pracovní schopnosti ţáka. Moţnost soustředěné pozornosti (proud podnětů směřující do jednoho analyzátoru) je u 7–10letých dětí cca 20 min., u 10–12letých 25 min. 12–15letých 30 min. Záleţí na zdravotním stavu ţáka, vyučovacích metodách a formách, náročnosti učiva, osobnosti učitele a na vlivech zevního prostředí, které dobu soustředěné pozornosti zkracují. Rychlejší vznik únavy nastává u předmětů, které zatěţují převáţně druhou signální soustavu neţ 1.signální soustavu. Vyučovací hodina má typickou dvouvrcholovou křivku výkonnosti – tím je dán podklad pro hygienicky správný postup učitele při vyučování. Poznávací procesy jsou energeticky velmi náročné. Na příklad čtení je závislé vzhledem k nutnosti se soustředit na retikulární formaci, která tlumí nebo aktivuje vyšší oblasti mozku. Vliv emocí se uplatňuje prostřednictvím hypotalamu a limbického systému – zde jsou oblasti působící na zapamatování – proto je tak důleţitá motivace! Zevní projevy únavy mají dva stupně – motorický neklid, pasivita. Zevní faktory ovlivňující kvalitu vyučovacího procesu Mikroklima třídy – optimální teplota 19-20 stupňů (18-22 stupňů při 50% relativní vlhkosti), tělocvična 16 stupňů. Záleţí na obsahu CO2, ionizaci vzduchu (čistota vzduchu, prach, částečky menší neţ 5 mikrometrů pronikají stěnou kapilár do krve). Ionizace vzduchu – kolem Země je magnetické pole, člověk ţije v silovém poli, jehoţ rozdíl od hlavy k nohám středně vysokého člověka je 140 aţ 220V. Vertikální potencionální gradient souvisí s ionizací a vodivostí atmosféry. Ionty jsou tvořeny buď ionizovanými atomy nebo molekulami a nesou buď záporný nebo kladný náboj. Vznikají také baloelektrickým efektem při rozprašování vody. jsou však nestabilní, ve znečištěném prostředí jejich počet prudce klesá (stačí i kouření v místnosti). Pak se zvyšuje počet iontů kladných a těţkých, které vznikají shlukováním lehkých kladných iontů. Mnoţství lehkých a záporných iontů v atmosféře je měřítkem čistoty vzduchu. Pozn.: Působením kladných iontů se sniţuje produkce serotoninu. Serotonin je mediátorem vnitřní inervace, je odpovědný za stimulaci střevní sekrece elektrolytů a tím i vody. Výboje serotoninergních neuronů v jádrech mozkového kmene vyvolávají kigrénu. Také deprese je stavem souvisejícím s deficitem serotoninu (nebo i katecholaminů) v CNS. Při depresích je serotonin vychytáván na presynaptických nervových zakončeních. Proto se pouţívají léky, kterémzvyšují koncentraci serotoninu v synaptické štěrbině, aby se mohl vázat na postsynaptické receptory. Změny ionizace vzduchu před bouřkou vyvolávají tzv. serotoninový iritační syndrom – deprese, únava. Agonistou setotoninu je LSD, podobně jako psilocybin – látka obsaţená v některých houbách (halucinogeny).
29
Hluk Přípustná hladina pro školní prostředí je 49 aţ 45dB. Lidské ucho vnímá zvuky od 16 – 20 000 Hz, nejcitlivěji zvuky o kmitočtu 2000 – 3000 Hz, pro srozumitelnost řeči je nejdůleţitější oblast kmitočtu 1000 hz. Hluk nad 60dB jiţ ovlivňuje autonomní systém, nad 90dB poškozuje sluch, vyšší neţ 120dB působí škodlivě na buňky a tkáně. 130 dB je práh bolesti. Ztráta sluchu je ireverzibilní. Zvyknout si na hluk – habituace – návyk je pouze korový, fyziologické reakce jsou zachovány i při návyku. Tramvaj – 78 dB osobní auto – 65dB šepot – 20 dB Statická námaha Statická námaha je jedním ze zdrojů vzniku únavy při vyučování. Je dána vnucenou polohou těla při dlouhodobém sezení. Vede k ortopedickým vadám, má negativní vliv na tělesnou zdatnost. Je zhoršována tím, ţe lavice neodpovídají tělesným proporcím dětí (5 velikostních typů). Vzpřimovače trupu u dětí nejsou ještě plně vyvinuty. Při únavě se zvyšuje motorický neklid, který stoupá v časové závislosti. Osvětlení Osvětlení nemá klesnout pod 150 Lx, v laboratořích a kreslírnách pod 250 Lx. Vzdálenost zraku při čtení a psaní 25 – 40cm. Barva působí na citovou stránku člověka. Červená stimuluje vitalitu a sexuální energii, oranţová a ţlutá napomáhají trávení, zelená zklidňuje emoce, modrá ovlivńuje dýchání. Vhodné osvětlení je stimulátorem pracovní schopnosti, špatná kvalita osvětlení se podílí na vzniku myopie. Špinavá okna sniţují osvětlení aţ o 60 %. Biologické rytmy Biologické rytmy pomáhají udrţet homeostázu. Jsou zakořeněny v podstatě lidského těla (epifýza) – prostřednictvím biorytmů se přizpůsobujeme vnějšímu prostředí. Typický tvar základní výkonnostní křivky nacházíme u všech věkových skupin, mění se jen výška výkonnosti nebo hloubka poklesu v závislosti na zdravotním stavu, kvalitě a délce spánku, reţimu dne a podobně. Posun je realizován podle typu člověka (skřivánek, sova). Optimum 9–11 hod., nejhlubší pokles 13–15 hod., mírný vzestup 15–17 hod., pak trvalý pokles s minimem v 03 hod. Během dne kolísají různé fyziologické hodnoty – krevní tlak, koţní odpor, a další. Ve škole by na dobu nejvyšší výkonnosti měly být řazeny nejtěţší předměty, které převáţně vyuţívají 2.signální soustavy a nejintenzivnějších forem vyučování. Počet vyučovacích hodin záleţí na věku dětí. Obecně se v niţších třídách připouští 4 hodiny, ve vyšších 5 hodin v jednom sledu. Efektivnost 6. a 7. hodiny bez delší přestávky je velmi pochybná. Délka přestávek je zdůvodněna experimentálně. Jiţ v roce 1903 bylo rakouskou školní správou nařízeno prodlouţení přestávek z 5 na 10 minut (7 minut z hlediska fyziologického, proto 10 aţ 20 min.). Velmi důleţitá je náplň přestávek, která by měla představovat aktivní oddech s aktivním pohybem. Je třeba, aby se zintenzivnily základní fyziologické funkce, které se sezením sníţily (krevní oběh, svalová činnost, dýchání). Dítě potřebuje ţivelný, explozivní pohyb, svobodný a neomezovaný, potřebuje ventil uvolňující motorickou a hlasovou aktivitu, násilně potlačovaný během vyučování. Víme, ţe takto vyuţitá přestávka můţe pro dítě znamenat více, neţ mnohá hodina TV. Jde-li to, pak pobyt na čerstvém vzduchu.
30
Pokud jde o pracovní týden, za nejvýkonnější den je povaţováno úterý, ve středu by nemělo být odpolední vyučování, pak i ve čtvrtek pracovní výkonnost stoupá. Odpolední vyučování by mělo být řazeno v úterý a čtvrtek a nemělo by být delší neţ 2 hod. (15-17 hod.).
31
