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TEMA 1. ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL
CUERPO HUMANO
INTRODUCCIÓN
En este capítulo se pretende estudiar la conformación básica del cuerpo humano, analizando los distintos niveles de complejidad que dan lugar a las diferentes estructuras que lo componen. De la misma forma, el lector podrá ahondar en el funcionamiento de dichas estructuras, estableciendo relaciones entre estas y conociendo la relevancia de cada una en relación con el movimiento del cuerpo humano.
1. LA ORGANIZACIÓN DEL CUERPO HUMANO
Los seres humanos estamos constituidos por diferentes elementos químicos, tales como el oxígeno, el carbono, el hidrógeno, el fósforo y el nitrógeno, combinados de forma compleja y originando macromoléculas que dan lugar a estructuras de diversa complejidad. 12 3456
(^1) Protoplasma: conjunto de sustancias que componen a los seres vivos, tales como átomos de carbono, oxígeno,
hidrógeno y nitrógeno, los cuales se combinan en moléculas con las que se construyen las distintas estructuras. (^2) Célula: unidades diferenciadas y funcionales de vida. Ejemplo: célula muscular. (^3) Tejido: formación derivada de la reunión de células semejantes, con una misma función. Ejemplo: tejido muscular. (^4) Órgano: formación derivada de la reunión de tejidos que cumplen una determinada función. Ejemplo: músculo. (^5) Sistema: es el resultado de la agrupación de órganos que trabajan coordinadamente para realizar una función
vital. Ejemplo: sistema muscular. (^6) Organismo: organización especial derivada de las relaciones entre los diferentes sistemas de órganos.
ORGANISMO 6 SISTEMA 5 ÓRGANO 4
PROTOPLASMA 1 CÉLULA 2 TEJIDO^3
NIVELES DE ORGANIZACIÓN
2. DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO HUMANO
El análisis y la interpretación del movimiento del cuerpo humano implica el conocimiento de un vocabulario específico y aceptado internacionalmente que permita definir las diferentes acciones articulares.
2.1. Posición anatómica de referencia Posiblemente la característica descriptiva más importante de este vocabulario sea la adopción de una posición inequívoca del cuerpo humano, la cual se conoce como posición anatómica de referencia (figura 1), y que puede definirse de la siguiente forma: el cuerpo está de pie, erguido y mirando al frente; las piernas están juntas con los pies paralelos y los dedos orientados hacia delante; los brazos cuelgan relajados a los lados con las palmas hacia delante (Palastanga, Field y Soames, 2007).
Figura 1. Posición anatómica de referencia
2.2. Planos y ejes de movimiento Con objeto de definir los diferentes movimientos que se producen de un segmento respecto a otro, se conciben planos imaginarios de referencia que atraviesan el cuerpo, siendo perpendiculares los unos respecto a los otros (figura 2). Así, el plano sagital atraviesa el cuerpo de delante hacia atrás y lo divide en mitades derecha e izquierda. El plano coronal (frontal) atraviesa el cuerpo de arriba abajo, dividiendo el cuerpo en mitad anterior y posterior. El plano transversal (horizontal) atraviesa el cuerpo de detrás a delante dividiendo el cuerpo en mitad superior e inferior. En todo plano, a su vez, existe un eje a partir del cual se produce el movimiento. De esta forma, un eje sagital dirigido en sentido anteroposterior permite el movimiento en el plano coronal; asimismo, un eje vertical va a permitir movimientos en un plano transversal; mientras que un eje transversal (de derecha a izquierda) permite movimientos en el plano sagital.
Figura 2. Diferentes planos de movimiento y ejes de movimiento que lo componen.
3. EL APARATO LOCOMOTOR
El aparato locomotor está formado por los sistemas óseo (huesos), articular (articulaciones) y muscular (músculos), permitiendo el movimiento del cuerpo humano.
3.1. Los huesos El hueso es un órgano duro, blanco y resistente que forma parte del esqueleto humano. Por tanto, llamamos esqueleto al conjunto de huesos (206 huesos en hombre) que, unidos mediante las articulaciones, conforman el armazón interno del cuerpo. Entre las funciones principales de este encontramos la de dar soporte, funcionar como chasis para el resto de tejidos blandos que forman parte del organismo, incluso como protector de los órganos vitales. Además, el hueso tiene otras funciones, relacionadas con el movimiento y la locomoción. De esta forma, funciona como un sistema de palancas, transmitiendo la fuerza generada por los músculos y, por tanto, generando movimiento corporal. Por último, este también se encarga de producir células rojas de la sangre y sirve como depósito de iones esenciales, como calcio, fósforo, sodio, potasio, zinc o magnesio (Izquierdo, 2008).
El esqueleto humano puede dividirse en:
- Esqueleto axial, constituido por los huesos que se sitúan en la línea media del cuerpo. Entre estos huesos encontramos la columna vertebral, los huesos de la cabeza y los huesos del tórax.
- Esqueleto apendicular, que son los huesos pertenecientes a las partes anexas a la línea media, tales como las extremidades y sus respectivas cinturas.
Figura 4. Principales huesos del cuerpo humano.
3.2. Las articulaciones Las articulaciones son las estructuras anatómicas que tienen por objeto mantener conectados y unidos los huesos próximos mediante ligamentos y músculos (Izquierdo, 2008). La dirección y el grado de movimiento dependen de la forma de las superficies de la articulación. Igualmente, también vamos a encontrar articulaciones que no se mueven, como las suturas del cráneo, o que se mueven ligeramente, como las vértebras. Según el movimiento que desarrollen, las articulaciones se pueden clasificar atendiendo a su funcionalidad (noaxiales, uniaxiales, biaxiales, triaxiales) o a su estructura (móviles o diartrosis, semimóviles o fibrosas e inmóviles o cartilaginosas) (Izquierdo, 2008).
3.3. Los músculos El hombre tiene unos 640 músculos esqueléticos, los cuales atraviesan las articulaciones y se unen en dos o más puntos de los huesos. El movimiento humano se produce gracias al acortamiento y ensanchamiento del músculo, que produce la aproximación de los extremos óseos (Gowitzke y Milner, 1999). De esta forma, cuando un músculo se contrae, una de sus inserciones suele mantenerse fija y la otra se mueve (Moore y Agur, 2003). Las fijaciones de los músculos se describen comúnmente como el origen y la inserción; el origen suele ser el extremo proximal del músculo que se mantiene fijado durante la contracción muscular, y la inserción suele ser el extremo distal que se mueve (Moore y Agur, 2003). Sin embargo, algunos músculos pueden actuar en ambas direcciones en diferentes circunstancias.
La forma de los músculos puede ser muy variable, pero de forma general, podemos decir que presentan una porción carnosa, llamada vientre muscular, y una zona de inserción en el hueso, que recibe el nombre de tendón. Los músculos están formados por muchas fibras musculares , de forma que un músculo de tamaño medio contiene 1 millón de fibras (Gowitzke y Milner, 1999). Vista a través de un microscopio óptico, la fibra muscular presenta una apariencia estriada, en las que se alternan áreas oscuras y claras mediante un patrón regular y repetitivo, formando la estructura básica del músculo, el sarcómero.
Figura 5. Principales músculos del cuerpo humano.
4.2. Sinapsis y transmisión del impulso nervioso La unión entre neuronas o entre estas y algún órgano efector, como puede ser un músculo, recibe el nombre de sinapsis (figura 7). Gracias a este fenómeno se produce la transmisión del impulso nervioso. Una vez que este llega al axón se segregan una serie de sustancias, llamadas neurotransmisores, al espacio sináptico^17 , de manera que estos se encargan de transmitir la información a la célula (neurona, músculo…) (Wilmore y Costill, 2007).
Figura 7. Proceso de transmisión del impulso nervioso mediante la sinapsis.
5. EL APARATO CARDIOCIRCULATORIO
El aparato cardiocirculatorio está constituido por un complejo sistema de vasos sanguíneos (venas 18 y arterias^19 ) por los que discurre la sangre impulsada por una bomba, el corazón, así como por los vasos linfáticos^20 (figura 8). Entre las funciones principales de este encontramos:
- Llevar a las células sustancias necesarias para su funcionamiento (nutrientes, oxígeno, etc.) y recoger los productos de desecho del metabolismo.
- Transportar las células encargadas de los mecanismos de defensa (leucocitos) y las hormonas que regulan el metabolismo.
5.1. El corazón El corazón es un músculo hueco dividido en cuatro cavidades o cámaras separadas por tabiques. Las dos cámaras superiores reciben el nombre de aurículas , y las dos inferiores se conocen como ventrículos. Cada aurícula se conecta con el ventrículo de abajo, permitiendo el paso de la sangre de una a otra cavidad. De esta forma, a la aurícula derecha llega la sangre proveniente de todo el cuerpo a través de las venas cavas superior e inferior, pasando a
(^17) Espacio sináptico: espacio intermedio entre la neurona transmisora y la neurona receptora o postsináptica. (^18) Venas: vasos sanguíneos que recogen la sangre de los tejidos y la devuelven al corazón. (^19) Arterias: vasos sanguíneos que distribuyen la sangre por todos los tejidos desde el corazón. (^20) Vasos linfáticos: recogen de los tejidos aquellas sustancias que no pueden ser transportadas por las venas y
las llevan al corazón.
Figura 8. Esquema del aparato cardiocirculatorio. En azul se pueden observar las venas y en rojo las arterias.
continuación al ventrículo derecho. Desde aquí la sangre pasa a los pulmones a través de la arteria pulmonar, con objeto de que esta sea enriquecida con oxígeno. A continuación, a través de las venas pulmonares, la sangre rica en oxígeno llega a la aurícula izquierda y seguidamente al ventrículo izquierdo, y desde él sale la arteria aorta, repartiendo la sangre por todo el cuerpo (Wilmore y Costill, 2007) (figura 9).
Figura 9. Estructura básica del corazón y representación del recorrido de la sangre en su interior.
5.2. Conceptos básicos: frecuencia cardiaca y volumen sistólico Para que la sangre pase a través de las diferentes cavidades del corazón y sea impulsada hacia todo el organismo se requiere de la contracción y relajación del tejido muscular de este, siendo esto lo que se conoce como latido cardiaco. Así, el proceso de contracción recibe el nombre de sístole (expulsando la sangre fuera del corazón), y el de relajación, diástole (permitiendo la entrada de sangre en el corazón). El número de veces por minuto que se produce la alternancia de contracción-relajación recibe el nombre de frecuencia cardiaca , siendo esta, en condiciones de reposo, de aproximadamente 70 latidos/min. La cantidad de sangre impulsada durante cada sístole recibe el nombre de volumen sistólico. Por último, debemos tener presente otro concepto que es el gasto cardiaco , entendiéndose este como el volumen de sangre que expulsa el corazón durante un determinado periodo de tiempo. Este último valor se expresa en litros/minuto y es el resultado de multiplicar frecuencia cardiaca y volumen sistólico.
5.3. Respuesta circulatoria al ejercicio Durante la realización de actividad física se producen una serie de respuestas asociadas al aparato cardiocirculatorio encaminadas hacia el mantenimiento apropiado del flujo sanguíneo con objeto de suministrar los sustratos energéticos y el oxígeno a las células, retirar los productos de desecho, eliminar el calor generado y transportar reguladores metabólicos, como las hormonas (Wilmore y Costill, 2007).
Atendiendo a estas necesidades se produce un incremento del gasto cardiaco, que de 5 l/min en situaciones de reposo puede pasar a un valor de 40 l/min durante un ejercicio máximo. Las modificaciones en cualquiera de los dos factores que intervienen en el gasto cardiaco (volumen sistólico o frecuencia cardiaca) producen una modificación del mismo. Así, en relación a la frecuencia cardiaca, durante un ejercicio de intensidad progresiva esta sigue directamente esa elevación hasta un punto donde esa elevación de la frecuencia
6.2. Conceptos básicos
El aparato respiratorio moviliza una cantidad de aire por minuto, recibiendo este parámetro el nombre de volumen minuto , el cual está en relación con la frecuencia respiratoria (12-15 respiraciones por minuto en reposo) y el volumen corriente , que es como se llama al aire movilizado en un ciclo respiratorio (siendo este en situación de reposo de 500 ml). En base a estos datos, la ventilación/minuto oscila entre 5-6 l/min (Barbany, 2002).
6.3. Respuesta ventilatoria al ejercicio
Durante la realización de ejercicio los músculos necesitan generar más energía, lo que supone una mayor demanda de O 2. Ante esta demanda se va a producir un incremento del volumen minuto, fundamentalmente como consecuencia de dos factores (Barbany, 2002): 1: aumento del volumen corriente debido a una respiración más profunda, y 2: aumento de la frecuencia respiratoria
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Barbany, J.R. Fisiología del ejercicio físico y del entrenamiento. Barcelona, Paidotribo, 2002. Escobar, M.I. y Pimienta, H.J. El sistema nervioso. Universidad del Valle. Cali (Colombia). Gal, B.; López, M.; Martín, A.I. y Prieto J. Bases de la fisiología. Madrid, Tebar,
Gowitzke, B.A. y Milner, M. El cuerpo y sus movimientos. Bases científicas. Barcelona, Paidotribo, 1999. Izquierdo, M. Biomecánica y bases neuromusculares de la actividad física y el deporte. Madrid, Panamericana, 2008. Moore, K.L. y Agur, A.M.R. Fundamentos de anatomía con orientación clínica. Madrid, Panamericana, 2003. Palastanga, N.; Field, D. y Soames, R. Anatomía y movimiento humano. estructura y funcionamiento. Barcelona, Paidotribo, 2007. Vived, A.M. Fundamentos de fisiología de la actividad física y el deporte. Madrid, Panamericana, 2005. Wilmore, J.H. y Costill, D.L. Fisiología del esfuerzo y del deporte. Barcelona, Paidotribo, 2007.
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
Palastanga, N.; Field, D. y Soames, R. Anatomía y movimiento humano, estructura y funcionamiento. Barcelona, Paidotribo, 2007. Vived, A.M. Fundamentos de fisiología de la actividad física y el deporte. Madrid, Panamericana, 2005. Wilmore, J.H. y Costill, D.L. Fisiología del esfuerzo y del deporte. Barcelona, Paidotribo, 2007.
