Прогрессивная дифференцировка скелета и мускулатуры руки в связи с трудовой деятельностью

Приспособления руки к вертикальной статике выразились в облегчении конструкции ее скелета, в изменении относительной длины ее частей, в тонкой дифференцировке многообразной мускулатуры. Рука человека приобрела особую подвижность, которая обеспечивается длинными ключицами, положением лопаток, характером связи плечевого пояса с туловищем, формой грудной клетки, особенностями строения плечевого сустава. Благодаря ключице плечевой сустав отставлен от туловища и через ее сочленение с грудиной руки опирается на скелет туловища.

Лопатки занимают дорсальную поверхность грудной клетки. Это обусловливает свободу движений верхних конечностей.

Плечевой пояс связан с туловищем в основном мышцами, которыми он и фиксируется. Фиксация достигается одновременным напряжением таких антагонистических мышц, как передняя зубчатая и ромбовидная (обе прикрепляются к медиальному краю лопатки, но подходят к нему с разных сторон); мышца, поднимающая лопатку, и малая грудная, оттягивающие лопатку в противоположных направлениях; трапециевидная и дельтовидная мышцы.

Грудная клетка уплощена в сагиттальном направлении и не мешает движению рук. У большинства животных она узка, сжата с боков, и передние конечности двигаются лишь в сагиттальной плоскости.

Сочленовная ямка лопатки очень плоска и относительно мала, ее поверхность равна лишь ¼ поверхности головки плечевой кости. Сустав между этими костями имеет очень свободную суставную сумку и почти лишен дополнительных связок. Все это, хотя и выдвигает сустав на первое место по частоте вывихов, в то же время обеспечивает ему хорошую подвижность, разнообразие движений и большой размах их. Сустав укрепляется напряжением двуглавой мышцы (главным образом длинной головки, сухожилие которой проходит внутри суставной сумки, где прижимает головку плечевой кости к суставной ямке), всех коротких мышц, непосредственно прилегающих к суставной сумке (надостной, подостной, подлопаточной), а также дельтовидной мышцы, охватывающей с поверхности всю область плечевого сустава.

Объем движений в локтевом суставе, как и в плечевом, у человека больше, чем у обезьян. Предплечье короче плеча (у антропоидов наоборот), что позволяет руке делать быстрые и точные движения (например, удары) и требует меньших усилий при поднятии тяжестей (рис. 1 и 2). В работе руки большое значение имеют вращательные движения лучевой кости — пронация и супинация, совершаемые совместно с кистью в локтевом и дистальном лучелоктевом суставах. Эти движения появляются уже у примитивных наземных позвоночных, совершенствуются у обезьян, но наиболее хорошо развиты у человека (особенно супинация), что связано с сильным развитием мышц — пронаторов и супинаторов.

В связи с приспособлением руки к труду в ее мускулатуре сгибатели по количеству и дифференцированности преобладают над разгибателями, пронаторы — над супинаторами и приводящие мышцы — над отводящими.

Существенное значение в работе руки имеет мощное развитие плечелучевой мышцы. Последняя, располагаясь параллельно лучевой кости, устанавливает кисть в среднее положение между состоянием пронации и супинации. При этом ладонь, оказываясь обращенной к туловищу, находится в исходном для трудовых процессов положении.

Кисть человека — высокоспециализированная структура. Она состоит из многочисленных, сочленяющихся между собой костей, соединенных прочным связочным аппаратом в сводчатое образование (рис. 3). Кисть одновременно и очень прочна, и эластична. Многочисленные мышцы обеспечивают не только большую подвижность ее, но и разнообразие, быстроту и тонкость движений. Запястье развито сильнее, чем у антропоидов, хотя кисть в целом короче (за счет фаланг) (рис. 1 и 2). Ограниченные и незначительные движения между костями запястья в сумме придают ему большую пластичность, необходимую для трудовых движений кисти как рабочего органа.

Совершенно особое значение для трудовых функций имеет I палец. Его большая подвижность и способность противопоставляться остальным пальцам, в том числе и мизинцу, обеспечиваются седловидной формой I запястно-пястного сустава. Функция I пальца настолько важна, что при утрате его кисть почти перестает быть органом труда. У древних предков человека — неандертальцев — этот сустав был уплощенным и противопоставление большого пальца не достигало такого совершенства, как у современных людей. Рука неандертальца хотя и была сильной, но тонких движений еще не совершала, о чем можно судить по грубости его примитивных каменных орудий.

У антропоидов I палец тоже противопоставляется остальным, но короток, развит очень слабо и не может обеспечить тех тонких и сильных движений, которые необходимы для трудовой деятельности (рис. 4).

Рис. 4 Кисть руки: 1 — шимпанзе; 2 — орангутана; 3 — человека

У новорожденных противопоставление большого пальца остальным несовершенно, хотя цепкость пальцев поразительна. Фаланги у младенцев относительно длиннее, а запястье короче, чем у взрослого. Таким образом, в строении кисти новорожденного проступают некоторые обезьяньи черты, исчезающие впоследствии.

Решающим условием в превращении передней конечности обезьяноподобного предка человека в руку послужило освобождение ее в процессе антропогенеза от функции передвижения и опоры тела. Рука стала органом труда, выполняя совершенно новую функцию по сравнению с передней конечностью животных. Под влиянием трудовой деятельности рука первобытного человека непрерывно совершенствовалась.

Изменения в скелете верхней конечности человека, связанные с приспособлением ее к трудовой деятельности, видны уже в плечевом поясе. Нарастая к дистальном направлении, эти приспособления особенно резко выступают в строении кисти, т. е. в органе, непосредственно взаимодействующем с орудиями производства и предметами труда.

Под влиянием постоянных физиологических нагрузок, связанных с профессией, может наступить рабочая гипертрофия отдельных частей скелета, что несколько изменяет их форму и пропорции. Например, у шоферов увеличивается ширина пястных костей и фаланг без особого утолщения их компактного слоя, удлиняются III-V пальцы и соответствующие им пястные кости.

У грузчиков увеличивается толщина компактного слоя пястных костей и удлиняется I палец с его пястной костью. У подростков — учащихся ремесленных и музыкальных училищ систематическое воздействие физического труда или постоянная тренировка в игре на музыкальных инструментах замедляет синостозирование эпифизов пястных костей и фаланг, что приводит к их удлинению. Примером поразительного удлинения большого пальца кисти, несомненно наступившего под влиянием длительной, с детских лет, напряженной профессиональной нагрузки, может служить рука гениального итальянского скрипача Никколо Паганини (1782−1840).

Рис. 5 Слепок с руки Паганини. Большой палец доходит до середины второй фаланги указательного пальца (обычно доходит до последней трети первой фаланги)

Благодаря прогрессивному развитию нервной системы рука стала не только органом труда, но и органом осязания и органом выразительных движений — вспомогательных элементов членораздельной речи. Можно предполагать, что эволюция руки в этом направлении еще не закончена.