درس ۱ · صفحهٔ ۳۷ تا ۴۵ · حدود ۱۵ دقیقه · تولید هوش مصنوعی
گفتار ۱: استخوان‌ها و اسکلت
در این درس یاد می‌گیری بخش‌ها و وظایف اسکلت، شکل و ساختار استخوان‌ها، تغییرات بافت زندۀ استخوان و نقش اجزای مفصل را توضیح بدهی و آن‌ها را به حرکت و سلامت بدن ربط بدهی.
پیش از شروع
چرا ممکن است استخوان‌های یک فضانورد، بدون اینکه ضربه‌ای بخورند، در فضا ضعیف‌تر شوند؟
استخوان بافتی زنده است و ساختارش با میزان استفاده از آن تغییر می‌کند. در محیط بی‌وزنی، بار کمتری بر استخوان‌ها وارد می‌شود و تراکمشان کاهش می‌یابد؛ پس استخوان فقط یک تکیه‌گاه سخت و بی‌تغییر نیست!
اسکلت؛ فراتر از تکیه‌گاه
اسکلت؛ فراتر از تکیه‌گاه
اگر اسکلت فقط داربست بدن بود، چه ارتباطی با خون‌سازی یا شنیدن داشت؟ استخوان‌ها چند کار متفاوت را هم‌زمان انجام می‌دهند!
اسکلت دو بخش دارد: محوری که محور بدن را می‌سازد و از اندام‌هایی مانند مغز و قلب محافظت می‌کند؛ و جانبی که استخوان‌های دست و پا از اجزای آن‌اند و نقش بیشتری در حرکت دارد. البته بخش محوری هم در حرکت و کارهایی مانند جویدن و صحبت‌کردن نقش دارد؛ پس نباید آن را کاملاً بی‌حرکت بدانیم.
برای شناخت وظایف استخوان‌ها، به برداشتن یک لیوان فکر کن: استخوان‌ها چارچوب دست را می‌سازند و با انتقال نیروی ماهیچه‌ها حرکت می‌کنند. خودِ استخوان نیروی حرکت را تولید نمی‌کند.
اما کار استخوان به پشتیبانی، حفاظت و حرکت محدود نیست:
- مغز قرمز موجود در بسیاری از استخوان‌ها، یاخته‌های خونی می‌سازد.
- استخوان‌ها ذخیره‌گاه مواد معدنی مانند کلسیم و فسفات‌اند.
- استخوان‌های کوچک گوش به شنیدن و استخوان‌های آرواره به جویدن و تکلم کمک می‌کنند.
پس اسکلت را یک چارچوب چندکاره تصور کن، نه فقط تکیه‌گاهی سخت!
کتاب درسی، صفحهٔ ۳۸
چهار شکل استخوان
چهار شکل استخوان
استخوان ران، استخوان مچ و استخوان جمجمه شکل یکسانی ندارند. برای شناخت بهتر استخوان‌ها، آن‌ها را بر اساس شکل در چهار گروه قرار می‌دهیم:
- دراز: مانند استخوان ران و بازو؛ ظاهری کشیده دارند.
- کوتاه: مانند استخوان‌های مچ؛ شکلشان مثل استخوان ران کشیده نیست.
- پهن: مانند استخوان‌های جمجمه؛ سطحی گسترده دارند.
- نامنظم: مانند مهره‌های ستون مهره؛ شکل پیچیده‌شان در گروه‌های قبلی جای نمی‌گیرد.
برای به‌خاطر سپردن این گروه‌ها، می‌توانی از ران به مچ، سپس به جمجمه و ستون مهره فکر کنی: دراز، کوتاه، پهن، نامنظم.
نکتۀ مهم: این دسته‌بندی بر پایۀ شکل است، نه صرفاً بزرگی و کوچکی استخوان. پس برای تشخیص گروه، اول به شکل آن توجه کن.
کتاب درسی، صفحهٔ ۳۹
درون استخوان چه خبر است؟
درون استخوان چه خبر است؟
استخوان را تکه‌ای سنگِ یکپارچه تصور نکن! هر استخوان، هم بافت فشرده دارد و هم بافت اسفنجی؛ اما مقدار و جای این بافت‌ها در استخوان‌های مختلف یکسان نیست.
برای دیدن تفاوتشان، استخوان ران را در نظر بگیر. در طول آن، بافت فشرده دارای واحدهایی به نام سامانۀ هاورس است. هر سامانه تیغه‌های استخوانی هم‌مرکز دارد؛ شبیه حلقه‌هایی دور یک مجرا. در مجرای مرکزی، رگ‌ها و اعصاب قرار دارند. تیغه‌ها شامل یاخته‌های استخوانی، مادۀ زمینه‌ای و کلاژن‌اند؛ پس استخوان بافتی زنده است، نه ماده‌ای بی‌جان.
در مقابل، بافت اسفنجی از میله‌ها و صفحه‌های استخوانی با حفره‌های میان آن‌ها ساخته شده است؛ اسفنجی بودن به معنی نرم بودن نیست! این حفره‌ها جای رگ‌ها و مغز استخوان‌اند. انتهای برآمدۀ استخوان ران از این بافت پر شده و سطح درونی تنۀ آن نیز بافت اسفنجی دارد.
مغز قرمز در بافت اسفنجی دیده می‌شود و یاخته‌های خونی می‌سازد. مغز زرد بیشتر چربی دارد و مجرای مرکزی استخوان‌های دراز را پر می‌کند؛ در کم‌خونی شدید، می‌تواند به مغز قرمز تبدیل شود. دقت کن: مجرای مرکزی استخوان دراز با مجرای مرکزی هر سامانۀ هاورس فرق دارد.
کتاب درسی، صفحهٔ ۳۹
استخوان؛ همواره در حال تغییر
استخوان؛ همواره در حال تغییر
استخوان شبیه ستون سیمانیِ بی‌جان نیست؛ بافتی زنده است که پیوسته تغییر می‌کند. در دوران جنینی، استخوان‌ها از بافت‌های نرم شکل می‌گیرند و با افزوده‌شدن نمک‌های کلسیم، به‌تدریج سخت می‌شوند. تا اواخر سن رشد، ترشح مادۀ زمینه‌ای به افزایش توده و تراکم استخوان کمک می‌کند؛ با بالارفتن سن و کم‌کارشدن یاخته‌های استخوانی، تودۀ استخوانی به‌تدریج کاهش می‌یابد.
میزان استفاده از استخوان هم مهم است. فعالیت بدنی می‌تواند استخوان‌ها را ضخیم‌تر، متراکم‌تر و محکم‌تر کند؛ اما استفادهٔ کمتر، آن‌ها را ظریف‌تر می‌کند. حالا راز فضانورد را می‌دانی: در بی‌وزنی، بار کمتری بر استخوان‌ها وارد می‌شود و تراکمشان کاهش می‌یابد.
حتی حرکت‌های معمول بدن شکستگی‌های میکروسکوپی ایجاد می‌کنند که ترمیم می‌شوند. پس تغییر استخوان فقط مربوط به رشد یا شکستگی بزرگ نیست.
کاهش تراکم استخوان می‌تواند به پوکی استخوان و شکنندگی بیشتر بینجامد. کمبود کلسیم و ویتامین ، مصرف دخانیات و نوشیدنی‌های الکلی، اختلال بعضی هورمون‌ها و مصرف نوشابه‌های گازدار از عوامل مؤثر در کاهش تراکم‌اند. بنابراین، تغذیۀ مناسب در کنار فعالیت بدنی برای سلامت استخوان اهمیت دارد.
کتاب درسی، صفحهٔ ۴۰
مفصل؛ اتصال همراه با حرکت
مفصل؛ اتصال همراه با حرکت
وقتی روی صندلی می‌نشینی، استخوان‌های ران و ساق در زانو نسبت به هم حرکت می‌کنند. مفصل محل اتصال استخوان‌هاست؛ اما هر اتصالی متحرک نیست! مثلاً در مفصل‌های ثابت جمجمه، لبه‌های دندانه‌دار استخوان‌ها در هم فرو رفته‌اند و حرکت نمی‌کنند.
در مفصل متحرکی مثل زانو، چند بخش با هم کار می‌کنند:
- غضروف سر استخوان‌ها را می‌پوشاند و سطحی صاف برای لغزش فراهم می‌کند.
- مایع مفصلی لغزنده است و همراه سطح صیقلی غضروف، اصطکاک را کاهش می‌دهد.
- کپسول مفصلی از بافت پیوندی رشته‌ای است؛ اطراف محل اتصال را می‌گیرد و فضای درون آن حاوی مایع مفصلی است.
- رباط‌ها رشته‌های محکم بافت پیوندی‌اند که استخوان‌ها را به هم وصل می‌کنند و به پایداری اتصال کمک می‌کنند.
پس دو نقش را از هم جدا کن: آسان‌کردن لغزش با محکم نگه‌داشتن اتصال یکی نیست. غضروف هم ممکن است آسیب ببیند و ترمیم شود؛ اگر تخریب از ترمیم پیشی بگیرد، زمینهٔ بیماری مفصلی فراهم می‌شود.
کتاب درسی، صفحهٔ ۴۳
مثال حل‌شده
فضانوردی در مدت اقامت در محیط بی‌وزنی، هیچ ضربه یا شکستگی بزرگی نداشته است؛ بااین‌حال تراکم استخوانش کاهش یافته است. چگونه این اتفاق را توضیح می‌دهی؟
ابتدا میان «شکستگی بر اثر ضربه» و «کاهش تراکم استخوان» تفاوت می‌گذاریم؛ کاهش تراکم لزوماً به ضربه نیاز ندارد.
استخوان بافتی زنده است و ساختار آن در پاسخ به میزان استفاده تغییر می‌کند.
فعالیت بدنی و تحمل وزن به متراکم‌تر و محکم‌تر شدن استخوان‌ها کمک می‌کنند؛ استخوان‌های کمتر استفاده‌شده ظریف‌تر می‌شوند.
در محیط بی‌وزنی، استخوان‌ها بار معمول ناشی از وزن بدن را تحمل نمی‌کنند؛ بنابراین ممکن است تراکمشان کاهش یابد، حتی اگر ضربه‌ای رخ نداده باشد.
نکات مهم
- اسکلت محوری و جانبی علاوه بر پشتیبانی، حفاظت و کمک به حرکت، در خون‌سازی، ذخیرۀ مواد معدنی و فعالیت‌هایی مانند شنیدن نقش دارند.
- استخوان‌های دراز، کوتاه، پهن و نامنظم همگی بافت فشرده و اسفنجی دارند و بافت زندۀ استخوان با سن، فعالیت بدنی و تغذیه تغییر می‌کند و ترمیم می‌شود.
- در مفصل‌های متحرکی مانند زانو، غضروف و مایع مفصلی اصطکاک را کم می‌کنند و کپسول مفصلی و رباط‌ها به پایداری اتصال استخوان‌ها کمک می‌کنند.