== Филогенез: краткая история позвоночника ==

Представьте себе клетку, плавающую в жидкости и получающую из нее через мембрану все необходимые питательные вещества. Допустим, что эта жидкость неоднородна и в какой-то ее части питательные вещества находятся в большей концентрации, а в какой-то — в меньшей. Вероятность выживания будет выше у тех клеток, которые обладают способностью перемещаться в области с большей концентрацией питательных веществ за счет изменения своей формы. Таким, самым первым, способом передвижения обладали микроорганизмы, снабженные ложноножками (см. рис. 2.1). Изменение формы являлось механизмом выживания.

Нетрудно понять, что способность к передвижению приобретала для микроорганизмов все большее значение, и постепенно они обзавелись для этого специализированным органом — жгутиком, — который можно наблюдать и у некоторых современных бактерий (см. рис. 2.2).

На рисунке 2.3 изображен плоский червь (платигельминт). В его организме уже заметны зачатки центральной нервной системы — скопление примитивных нервных клеток в передней части и два нервных ствола, проходящих по всему телу. Черви относятся к беспозвоночным животным, но у их потомков зачатки нервных узлов сформировались в головной и спинной мозг и вегетативную нервную систему. Эти жизненно важные, но очень уязвимые структуры нуждались в защите — костном позвоночнике.

Центральная нервная система позвоночных животных обеспечивала им широчайшее разнообразие действий, направленных на выживание, и позвоночник должен был, с одной стороны, защищать ее, а с другой — не ограничивать свободу движений. У морских животных, например у рыб (см. рис. 2.4), форма позвоночника соответствовала среде обитания. Их окружала вода, создававшая одинаковое механическое давление на их тело со всех сторон. Поскольку рыбы использовали для передвижения все свое тело, а также хвост и плавники, движения позвоночника имели боковую направленность.

Такие же боковые движения позвоночника сохранились и у первых существ, совершивших колоссальный эволюционный скачок и переселившихся на сушу. Рисунок 2.5 демонстрирует схожий характер движений у саламандры, принадлежащей к классу земноводных. Конечности (образовавшиеся из плавников) хоть и помогают ей в передвижении по суше, но не дают возможности сколько-нибудь существенно приподнять позвоночник от земли. Со временем у земных существ все больше начала проявляться потребность подняться выше, чтобы иметь возможность разглядеть пищу или угрозу с более далекого расстояния, и это повлекло за собой кардинальное изменение строения позвоночника.

Если животное с прямым позвоночником, как у рыбы, будет опираться на четыре ноги, сила тяжести начнет воздействовать на него с максимальной силой в самом слабом месте — средней части между парами конечностей (см. рис. 2.6). Поэтому среди четвероногих животных преуспели те, у которых позвоночник был изогнут в верхнем направлении, поскольку такая конструкция позволяет значительно лучше противостоять силе тяжести.Вспомните основное различие между древнегреческой и древнеримской архитектурой. От эпохи Древнего Рима сохранилось до наших дней значительно больше строений, так как римляне использовали в строительстве арочные перекрытия, а греки — прямые. Так образовался первичный изгиб позвоночника у наземных животных. Точно такой же изгиб в первую очередь формируется и у ребенка в период внутриутробного развития.

Следующей ступенью эволюции стало появление шейного изгиба. У рыб не было шеи. Голова и туловище у них двигались как единое целое, а жабры располагались сразу за головой — в непосредственной близости от мозга. Постепенное смещение органов дыхания в сторону туловища привело к появлению шеи, которая придавала большую подвижность голове и находящимся на ней органам чувств, что являлось несомненным преимуществом в плане выживания. Так появился вторичный (лордозный) изгиб шейного отдела позвоночника, который мы можем наблюдать, к примеру, у кошки (см. рис. 2.7).

Когда животные начали использовать передние конечности для обороны и добычи пищи, у них появилась потребность в переносе веса тела на задние лапы, что ознаменовало собой новый этап в развитии позвоночника — появление лордозного изгиба поясничного отдела. Поначалу произошло просто выпрямление этой области позвоночника, чтобы животные (например, сурки, изображенные на рис. 2.8) могли достаточно продолжительное время стоять на задних лапах.

Именно поэтому приматы передвигаются, опираясь на передние конечности (см. рис. 2.9б). Если же им приходится ходить на задних лапах, то передние конечности они отводят назад. В отсутствие поясничного изгиба позвоночника это единственный способ удержать равновесие.

Позвоночник человека по сравнению с другими млекопитающими уникален, так как имеет первичные и вторичные изгибы. К числу первичных относятся кифозные (направленные назад) изгибы грудного и крестцового отделов, а к числу вторичных — лордозные (направленные вперед) изгибы шейного и поясничного отделов (см. рис. 2.10). Такая конструкция требуется лишь существам, передвигающимся на двух ногах.

== Онтогенез: еще более краткая история человеческого позвоночника ==

Разобравшись с эволюцией человека как вида (филогенез), можно теперь взглянуть на этапы развития, через которые проходит каждый отдельный человек (онтогенез).

Хотя в процессе внутриутробного развития плод последовательно приобретает, а затем теряет определенные черты, связывающие его с нашими далекими предками, например жабры и хвост, теория о том, что онтогенез является полным повторением филогенеза, давно признана несостоятельной. Тем не менее можно говорить о том, что онтогенез позвоночника в определенной степени является отражением его филогенеза. Все время, пока ребенок находится в утробе матери, его позвоночник имеет только первичный изгиб (см. рис. 2.11).

Несколько месяцев проползав на животе и на четвереньках, подобно нашим четвероногим предкам, ребенок должен подготовить поясничный отдел позвоночника к тому, чтобы перенести весь вес тела на ноги.

В возрасте двенадцати-восемнадцати месяцев, когда малыш учится ходить, позвоночник постепенно выпрямляется в поясничном отделе, избавляясь от первичного изгиба. У трехлетнего ребенка он уже начинает понемногу выгибаться вперед, хотя внешне это будет заметно только в возрасте шести-восьми лет. И лишь после десяти лет позвоночник приобретет такую же форму, как у взрослого человека (см. рис. 2.13).

== Элементы связей между позвонками ==

Позвоночник в целом можно считать идеальной конструкцией, способной нейтрализовать комбинированное воздействие сил сжатия и растяжения, вызванное силой тяжести и движениями человека. Двадцать четыре позвонка соединены между собой хрящевидными дисками, суставными капсулами и связками (схематично показанными на рис. 2.14 голубым цветом). Такое сочетание костных и мягких тканей символизирует взаимодействие пассивных и активных элементов конструкции.

Позвонки в данном случае являются пассивными, стабильными элементами (стхира), а межпозвоночные диски, суставные капсулы и связки, соединяющие отростки смежных позвонков, — активными и подвижными (сукха) (см. рис. 2.15).

Внутреннее равновесие позвоночника обеспечивается за счет единства пассивных и активных элементов.

Чтобы в полной мере понять общую архитектуру позвоночника, целесообразно представить его себе в виде двух отдельных колонн. На рисунке 2.16 позвоночник условно разделен на две половины, состоящие с одной стороны из позвонков, а с другой — из их отростков. С функциональной точки зрения такое устройство позволяет выполнить взаимоисключающие требования стабильности и эластичности. Передняя колонна, состоящая из тел позвонков, противостоит силе сжатия, возникающей под действием веса тела. Задняя колонна, состоящая из отростков позвонков, противостоит силе растяжения, возникающей вследствие совершения движений. В каждой колонне динамическое взаимодействие между костными и мягкими тканями символизирует собой баланс стхиры и сукхи. Тела позвонков передают усилие сжатия на диски, которые играют роль амортизаторов. Позвоночные отростки передают усилие растяжения на присоединенные к ним связки (см. рис. 2.17), которые возвращают позвонки в исходное положение. Таким образом, структурные элементы позвоночника находятся в постоянном внутреннем взаимодействии, защищая центральную нервную систему и нейтрализуя силы растяжения и сжатия.

=== Диски и связки ===

Если взглянуть на проблему глубже, то можно также понять, каким образом стхира и сукха представлены в компонентах межпозвоночного диска. Прочные волокнистые слои фиброзного кольца плотно охватывают студенистое (пульпозное) сферическое ядро. В здоровом диске ядро полностью окружено со всех сторон фиброзным кольцом и телами позвонков (см. рис. 2.18). Фиброзное кольцо, в свою очередь, прочно фиксируется прикрепленными к нему передней и задней продольными связками (см. рис. 2.17).

Такая конструкция обеспечивает постоянное стремление ядра к центру диска независимо от характера движений тела.

Позвонки в различных отделах позвоночника резко отличаются друг от друга по форме в зависимости от своих функций (см. рис. 2.19), однако у них есть и общие элементы (см. рис. 2.20).

Продольно направленные нагрузки, связанные с удержанием веса тела, а также осевое вращение (скручивающие движения) создают аксиально-симметричную нагрузку сжатия, которая придает ядру более плоскую форму. Оно в ответ стремится к первоначальной форме, раздвигая позвонки (см. рис. 2.21). Если сила сжатия слишком велика, то ядро, стремясь избежать повреждения, выделяет часть своей жидкости в пористое тело позвонка. Когда нагрузка с позвоночника снимается, гидрофильное ядро вновь впитывает в себя жидкость, и первоначальная толщина диска восстанавливается. Именно поэтому люди, вставая утром с постели, всегда несколько выше, чем по вечерам.

=== Действие и противодействие ===

Сгибание, разгибание позвоночника и боковые наклоны создают асимметричную нагрузку на ядро, но результат оказывается таким же. Как только позвонки начинают сближаться с одной стороны, ядро смещается в противоположном направлении, встречая сопротивление фиброзного кольца, которое заставляет его вернуться в нейтральное положение (см. рис. 2.22).

Этому противоположно направленному давлению помогают и продольные связки, проходящие с передней и задней стороны позвоночника по всей его длине. Передняя продольная связка тянется от передней поверхности крестца до затылочной кости и прочно прикрепляется к каждому межпозвоночному диску. Когда она растягивается при наклоне назад, то не только сама пытается вернуть позвоночник в нейтральное положение, но и оказывает при этом давление на каждый диск, заставляя ядро возвращаться к центру диска. То же самое происходит и с задней продольной связкой, которая растягивается при наклоне вперед. Она проходит от задней поверхности крестца до затылочной кости.

Каждое движение, оказывающее давление на переднюю колонну позвоночника, неизбежно вызывает напряжение в соответствующих связках, прикрепленных к его задней колонне. Их возвращение в исходное положение помогает силам внутреннего равновесия придать позвоночнику нейтральное положение.

Заметьте, что все эти действия совершаются без всякого участия мышечной, нервной и кровеносной систем. Другими словами, они не требуют расхода энергии.

== Типы движений позвоночника ==

Обычно считается, что позвоночник может совершать четыре вида движений — сгибание, разгибание, осевое вращение и боковое сгибание. Эти движения мы постоянно выполняем в повседневной жизни, наклоняясь, чтобы завязать ботинки (сгибание, см. рис. 2.23), доставая что-то с верхней полки (разгибание, см. рис. 2.23), поворачиваясь в машине, чтобы взять сумку с заднего сиденья (вращение, см. рис. 2.24), или засовывая руку в рукав пальто (боковое сгибание, см. рис. 2.25 и 2.26). Разумеется, в йоге существуют позы, в которых присутствуют все эти типы движений. Ниже мы приводим детальный анализ диапазонов, в которых они могут совершаться. Учтите, что речь идет об усредненных данных, полученных в результате обследования многих людей. У каждого человека могут наблюдаться существенные индивидуальные отклонения от этих показателей в различных отделах позвоночника. Приведенные цифры являются приблизительными, как и величина углов на рисунке. Отклонения могут составлять около 5 градусов в каждом направлении.

<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">

<tr><td>

<p>35°</p></td></tr>

<tr><td>

<p>20°</p></td></tr>

<tr><td>

<p>75°</p></td></tr>

</table>

Однако, если присмотреться пристальнее, выясняется, что существует еще и пятая возможность — осевое растягивание. Это движение, как правило, не встречается в повседневной жизни. Ему приходится специально обучаться и выполнять его сознательно, потому что оно носит несколько неестественный характер (см. с. 61).

=== Сгибание и разгибание, первичные и вторичные изгибы, вдох и выдох ===

Основным движением позвоночника является сгибание, которое соответствует его первичному изгибу. Как уже говорилось, первичным называется кифозный изгиб, присутствующий главным образом в грудном отделе позвоночника и отчасти в крестцовом. Неслучайно поза йоги, в которой позвоночник согнут по всей длине, называется [[Баласана — Поза ребенка|позой ребенка]] (см. рис. 2.27). Она воспроизводит первичный изгиб позвоночника ребенка, находящегося в утробе матери. Все выпуклости задней части тела можно рассматривать как следствия первичного изгиба. Проще всего выявить их, определив, какие части тела соприкасаются с полом в позе [[Шавасана - мертвая поза|шавасана]], или мертвой позе (см. рис. 2.28 и 2.29). Это затылок, верхняя часть спины, ягодицы, крестец, задние части бедер, икры и пятки. Соответственно, являясь следствиями вторичных изгибов, шея, поясница, задняя часть коленей и область ахилловых сухожилий не соприкасаются с полом.

С этой точки зрения сгибание позвоночника можно описать как увеличение первичных изгибов и уменьшение вторичных. Соответственно, разгибание позвоночника выражается в увеличении вторичных изгибов и уменьшении первичных.

[[Image:Yoga40.jpg|250px|thumb|right|Рис. 2.30. Поза кошки и коровы подчеркивает первичные (а) и вторичные (б) изгибы позвоночника.]]