Doc. Václav Vančata Antropologický ústav PřF MU Evoluce kostry Postnatální ontogeneze Ontogeneze • Proces kvalitativního i kvantitativního vývoje organismu v čase, který zahrnuje jak změny biologické (vývoj orgánů i organismu jako celků), tak změny psychické. • Proces kvalitativních změn je obvykle označován jako vývoj, • Proces kvantitativních změn jako růst. • Oba procesy jsou velmi úzce spojeny a nelze je chápat odděleně. V určitých částech ontogeneze výrazně převládají kvalitativní změny, v jiných změny kvantitativní. • Ontogenezi dělíme na prenatální, perinatální a postnatální • Postnatální má pak následující fáze: – vývojová (růstová) – skelet postupně osifikuje a „dozrává“ – dospělá a stárnutí – skelet se „opotřebovává“ a postupně degeneruje • V novorozenecké a první části kojenecké se ještě velmi zřetelné kvalitativní – vývojové - změny Příklad růstu kostí Hlavní faktory ovlivňující postnatální růst Osifikace ruky a distálních epifýz předloketních kostí Změny na úrovni rostoucího organismu Způsoby šetření růstových procesů • Průřezové hodnocení růstu vzniká na základě jednorázového šetření vybrané skupiny jedinců, které probíhá v relativně časově omezeném časovém úseku, kdy údaje pro jedince jsou tříděny podle věkových kategorií. Za určitých podmínek, například měření několik let po sobě, může databáze obsahovat data opakovaně měřených jedinců • Semilongitudinální hodnocení vytváří růstové křivky z veličin naměřených u jedinců v neporovnatelně dlouhých časových úsecích. V některých případech můžeme dosáhnout situace, že například časová perioda pro pubertu bude zjištěna pro dostatečný pořet jedinců a pak data mají omezeně longitudinální charakter. • Longitudinální hodnocení je založeno na dlouhodobém měření skupiny jedinů. Výsledkem jsou růstové křivky skutečných „biologických jedinců“ Teoretické modely růstu růst a vývoj Fáze novorozenecká • Prvním obdobím postnatální ontogeneze je období novorozenecké, které je v podstatě přechodným obdobím adaptace na nový typ prostředí, samostatný způsob existence a také nový způsob přijímání potravy. • Novorozenec musí začít dýchat, pomocí velmi intenzivní stresové reakce překonat tepelný šok (teplota těla může poklesnout až o 3 - 5 stupňů). K mobilizaci energetických rezerv využije nejprve obrovské množství adrenalinu, a posléze i další hormony uvolňující energetické reservy. V poslední fázi je využívána tuková tkáň, což se projevuje v typickém novorozeneckém poklesu hmotnosti. – Tato reakce je zřejmě dána geneticky, protože se stejně intenzivně projevuje také u šimpanzů. • Důležitým úkolem novorozence je znovu načerpat vyčerpané energetické zásoby, přestavět cévní systém, vyloučit zbytek fetálního hemoglobinu a snížit počet krvinek. Intenzivně se vytvářejí nové synapse, velké množství gliových buněk a myelinizuje se nervová soustava. • K vývoji, zejména nervových buněk a synapsí potřebuje novorozenec velké množství spánku. Zdánlivá pasivita novorozence tedy znamená ve skutečnosti intenzivní vývoj a také jistou obranu pře přílišným množstvím vnějších podnětů. Vývoj hmotnosti v novorozeneckém a kojeneckém období 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 hmotnostvkg 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 věk v měsících HMOTNOST Chlapci 0 - 2 roky 97 75 25 3 CAV 1991 - Česká republika © ÚSM Praha & SZÚ Praha 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 hmotnostvkg 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 věk v měsících HMOTNOST Dívky 0 - 2 roky 97 75 25 3 CAV 1991 - Česká republika © ÚSM Praha & SZÚ Praha Vývoj výšky v novorozeneckém a kojeneckém období 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 délkavcm 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 věk v měsících Výška - Chlapci 0-2 roky 97 75 25 3 CAV 1991 - Česká republika © ÚSM Praha & SZÚ Praha 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 délkavcm 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 věk v měsících Výška - Dívky 0 - 2 roky 97 75 25 3 CAV 1991 - Česká republika © ÚSM Praha & SZÚ Praha Vývoj BMI v novorozeneckém a kojeneckém věku Kojenecké období • Kojenecké je obdobím intenzivního rozvoje motoriky a nervové soustavy obecně, vzniku předpokladů pro dvojnohou chůzi a řeč. • Během prvních šesti měsíců roste zejména hlava, po půl roce se růst hlavy zpomaluje a zrychluje se růst trupu a končetin. Dítě je až do konce tohoto období (zhruba do roku), plně závislé na matce (měla dítě plně kojit). • Ve třech měsících začíná dítě zvedat hlavu a vytváří se krční lordóza. V šesti měsících dítě sedí, vzniká hrudní kyfóza a počíná se vytvářet bederní lordóza. • Dítě začíná záměrně vytvářet zvuky, avšak pouze dítě slyšící. Výrazně se zlepšuje motorika, zejména manipulační schopnosti ruky, schopnost udržovat stabilitu a koordinace volních pohybů. • Zlepšují se i reakce smyslové a analytické schopnosti. Po šestém měsíci začíná dítě lézt, a mezi desátým a dvanáctým měsícem se objevuje snaha stát. Po jednoho roce začíná chodit. • Dvojnohé aktivity jsou individuální a mohou se objevovat dříve, ale i mnohem později. Variabilita tohoto jevu je vedle vývoje motorických schopností ovlivněna také psychikou, výchovou a dalšími faktory vnějšího prostředí. Růstové procesy – novorozenec a kojenec • novorozenec (porod-28.den) + kojenecký věk + časné období • začíná v druhé polovině intrauterinního života doznívá mezi 3. a 4. rokem života (zde se kryje s komponentou C) • postnatální příspěvek fetálního růstu, resp. jeho přímé pokračování kombinací genetického potenciálu plodu, fetálních hormonů, vlivu mateřského organismu a placenty • korelace mezi délkou novorozence a konečnou výškou – r = 0,25 • matematické vyjádření křivky: – prostá exponenciální funkce - Y=aI+bI (1-exp(-cI t)) • regulační mechanismy: inzulín, IGF I (embryonální, fetální i postnatální růst, IGF II (embryonální růst), IGFBP 1-6, placentární růstový hormon • fetální hormony – sekrece na konci intrauterinního a počátkem postnatálního života, fetální pohlavní hormony – fetální testosteron – chlapci rychlejší růst Motorický vývoj kojence Motorický vývoj kojence Vývoj různých částí organismu a hodnocení tempa vývoje • Chronologický (kalendářní) věk – doba od narození • Kostní (biologický) věk – postup kostního vývoje jedince ve srovnání s normou – Osifikace kostí ruky a zejména distálních epifýz radiu a ulny • Zubní věk – vývoj chrupu – pořadí prořezávání zubů – velmi individuální a nepřesné – zubů, přesněji přírůstky vrstev skloviny – za použití moderních technologií velmi přesná metoda – přesnost na měsíce Batolecí období • Batolecí období je obdobím rozvoje dvojnohé chůze, motoriky obecně a řeči. Vznikají základní předpoklady pro sociální chování a vývoj osobnosti dítěte. V průběhu batolecího období dorůstá mléčný chrup a uzavírají se lebeční lupínky. • Za přelomové období je možno považovat zhruba věk dvou let, kdy se mění proporcionalita růstu z růstu kojeneckého na růst dětský. Velmi se zpomaluje růst hlavy a zrychluje se růst končetin. Rychleji se myelinizuje a dozrává mozek, výrazně se zlepšuje schopnost myslet a komunikovat. – Výhodnější proporce se spolu s rozvoje psychomotorických funkcí také odrážejí ve znatelném zlepšení a zefektivnění chůze. Rozvoj motoriky a nervové činnosti batolete • Koncem 1. roku se dítě pokouší chodit, kolem 13. – 16. měsíce už samostatně chodí • Ve dvou letech dítě dovedně utíká, překonává nižší překážky, efektivní chůze ze schodů se zpravidla objevuje až ve 3. roce života. • V průběhu 2. roku zdokonaluje schopnost manipulovat s předměty, ve 2 letech standardně postaví věž z kostek • Postupně stoupá cílevědomá samostatnost dítěte • Od 2 let se rozvíjí komfortní chování (hygienické návyky, oblékání, česání) • Změnám v pohyblivosti, schopnostech a zvídavosti dítěte musí odpovídat také prostředí, zejména jeho vhodnost a stimulace schopností dítěte Vývoj skeletu a velikosti hlavy Způsoby růstu skeletu • Kostra roste dvojím způsobem – Do délky – především v růstových chrupavkách – Do šířky – aposicí – přirůstáním lamel po „obvodu“ kosti • V ranné postnatální ontogenezi se uplatňuje více růst do délky a především proces osifikace • V období dětství a maturace se uplatňuje růst kombinovaný • V dospělosti a stáří převažuje aposice a degenerativní procesy Období dětství • Dalším obdobím lidské ontogeneze je dětství, které se dělí na (vlastní) rané dětství a pozdní dětství. – Předělem je výrazné urychlení růstu kostry mezi šestým a sedmým rokem, nazývané ve starší literatuře jako období první vytáhlosti, v současné době pak midspurt. • V ranném dětství se urychluje růst hmotnosti, a proto se také nazývá obdobím první plnosti. Na počátku se výrazně formuje osobnost dítěte, představivost a vyjadřovací schopnosti. V dalším průběhu se podstatně zvyšují socializační a komunikační schopnosti dítěte. Dítě si uvědomuje vlastní osobnost a vytváří si vlastní hodnotovou škálu – „období prvního vzdoru“ • Midspurt – středn dětství (období první vytáhlosti) .V období midspurtu, tedy zhruba v první třídě, dítě rychle roste, dokončuje se vývoj motoriky a logického myšlení. • V období pozdního dětství, tzv. období druhé plnosti opět roste rychleji hmotnost než výška. Výrazně se rozvíjejí motorické schopnosti, vyjadřování a logické myšlení. Období je završeno dalším urychlením růstu a plynule přechází v proces dospívání, maturace. Starší dětství a prepuberta • První z fází procesu pohlavního dozrávání se nazývá prepuberta a podle charakteristického výrazného růstu kostry, zejména kostry končetin, je nazývána také obdobím druhé vytáhlosti. • Plynule navazuje na střední a zejména starší dětství. Ve starším dětství se výrazně zvyšuje hmotnost – období druhé plnosti, které pak následuje prepubertální růst. • Kromě výrazného urychlení růstu dlouhých kostí, začínají působit pohlavní hormony, začíná na konci staršího dětství přestavba pohlavních orgánů a objevují první náznaky sekundárních pohlavních znaků. • V období prepuberty se velmi výrazně zvyšuje sekrece růstových hormonů a mineralokortikoidů, ve druhé polovině prepuberty pak také glukokortikoidů a pohlavních hormonů. Hormonální změny výrazně ovlivňují psychiku prepubescentů. Midspurt – filipínská míra - období školní zralosti Proces maturace • Pro proces maturace, pohlavního dozrávání, jsou typické tři, u obu pohlaví rozdílné, fáze – prepuberta, puberta a adolescence. • Tyto tři fáze se v mnoha rysech zásadně liší, a to jak charakterem růstu, tak charakterem regulačních mechanismů a hormonů, které se na nich podílí, a také změnami psychickými, sociálními a obecným významem daného období pro jedince i societu. • Plně biologicky, reprodukčně i sociálně zralý jedinec je zformován až na konci adolescence. Proces pohlavního dozrávání je různý u obou pohlaví a je také různý u různých etnik, kde může být navíc ovlivněn vnějšími podmínkami, sociálními i podmínkami prostředí. Prepuberta • První z fází procesu pohlavního dozrávání se nazývá prepuberta a podle charakteristického výrazného růstu kostry, zejména kostry končetin, je nazývána také obdobím druhé vytáhlosti. • Kromě výrazného urychlení růstu dlouhých kostí, začínají působit pohlavní hormony, začíná přestavba pohlavních orgánů a objevují první náznaky sekundárních pohlavních znaků, Prepuberta trvá přibližně dva roky, u dívek ve střední Evropě začíná okolo 11 roku života a u chlapců zhruba o dva roky později. V prepubertě dosahují obě pohlaví výšky, která se již blíží výšce jedince v dospělosti, hmotnost je však podstatně nižší. • Na přechodu od prepuberty k pubertě, se začínají měnit také pohlavní orgány (u dívek se objevuje první menstruace, u hochů pak v různé míře objevuje poluce a mění se tvar hrtanu a tím i hlas). U chlapců roste penis a varlata, u dívek pak prsy a mění se tvar vnějších pohlavních orgánů. Začíná se vytvářet typické sekundární pohlavní ochlupení. • V období prepuberty se velmi výrazně zvyšuje sekrece růstových hormonů a mineralokortikoidů, ve druhé polovině prepuberty pak také glukokortikoidů a pohlavních hormonů. Hormonální změny výrazně ovlivňují psychiku prepubescentů. Růst v období maturace Změny hmotnosti období maturace 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hmotnostvkg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Věk v letech perc. 99 perc. 97 perc. 90 perc. 75 perc. 50 perc. 25 perc. 10 perc. 3 perc. 1 Tělesná hmotnost - chlapci 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 hmotnostvkg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718 věk v letech perc. 99 perc. 97 perc. 90 perc. 75 perc. 50 perc. 25 perc. 10 perc. 3 perc. 1 Tělesná hmotnost - dívky Puberta • Následující období, puberta, je typické přestavbou pohlavních orgánů, které začínají produkovat oplození schopné pohlavní buňky, vývojem sekundárních pohlavních znaků a také výrazným růstem hmotnosti. • Prvním znakem puberty u dívek je první menstruace, u chlapců se uvádí mutace hlasu, která je ale velmi často neprůkazná. V tomto období, které v průměru trvá tři roky, se také dokončuje formování osobnosti, psychiky a sociálního i pohlavního zaměření jedince. • Na konci puberty se výrazně zpomaluje růst kostry a, až na nepatrné výjimky, jsou růstové štěrbiny kostí na konci puberty plně uzavřeny. • V pubertě se nejvíce uplatňují pohlavní hormony, androgeny a testosteron u chlapců a estrogeny a progesteron u dívek. Sekrece pohlavních hormonů je ale nestejnoměrná, což ovlivňuje také labilnější chování pubescentů. Tempo růstu • Pro lidský model růstu od narození do dospělosti je typické střídání fází rychlého růstu, obvykle se jim říká růstové akcelerace nebo spurty, a fáze pomalého růstu. • Je přímo ovlivňován komplexem růstových hormonů (somatotropní hormon, somatomedin C – IGF 1, vazné proteiny), glukokortikoidy a pohlavními hormony (testosteron nebo progesteron, androgeny a estrogeny) a hormony štítné žlázy. • První výrazný spurt je v období mezi šestým a sedmým rokem, tzv. období první vytáhlosti, dále pak jsou spurty prepubertální, období druhé vytáhlosti, velmi výrazný spurt pubertální a u člověka méně výrazný spurt adolescentní, který se u člověka projevuje především nárůstem hmotnosti. Růstové rychlosti a maturace Adolescence • Posledním obdobím maturace je adolescence. V tomto období se dokončuje vývoj sekundárních pohlavních znaků a definitivně se formuje postava dospělého jedince. Postupně se zcela zastavuje růst kostí. • U mužů je typický poměrně velký nárůst svalové hmoty, dokončuje se vývoj sekundárního pohlavní ochlupení, zejména pak vousy, případně dalších etnicky typických partií ochlupení. U žen pak dokončuje formování typicky ženského tvaru postavy, například dorůstá žensky pohlavně typická tuková tkáň, např. na hýždích, bocích a prsou. I tento vývoj je závislý na daném etniku. Také je často ovlivňován, jak ukázaly některé výzkumy, módními trendy ve výživě. • Dolaďuje se vývoj pohlavních funkcí, např. u žen se plně synchronizuje menstruace a ovulace. Završuje se vývoj psychiky a osobnosti, zejména s ohledem na socializaci jedince a jeho postavení ve společnosti. • U žen končí adolescence zhruba v 18 letech, u mužů pak v 21 letech nebo i později. V 18 letech dosahují muži výšky téměř 180 cm a hmotnosti 71 kg, ženy pak výšky 167 cm a hmotnosti asi 60 kg. • Od roku 1951 se výška české populace, vztaženo k 18 roku života, zvýšila o 6 cm u mužů a asi o 4 cm u žen, hmotnost se zvýšila u mužů zhruba o 6 kg, u žen se prakticky nezměnila. Zvětšování tělesné výšky se od roku 1980 výrazně zpomalilo. • U všech hominidů s výjimkou AMČ se zuby prořezávají nejpozději ve 4 letech • U anatomicky moderního člověka se tempo ontogenetického vývoje zpomaluje a zuby se prořezávají až v 6 letech Změny v ontogenezi rodu Homo – výzkum chrupu a zubů Dikika –Lucy´s daugther Dikika – Lucinka nebo Lucínek?? Jaká byla lokomoce a jak byl velký mozek?? Gorila??? Šimpanz ??? 250 ccm ??? ? Sekulární trend Stárnutí • Proces stárnutí je nejlépe prozkoumán u člověka a zabývá se jím lékařský obor gerontologie. U člověka začíná stárnutí v pozdní dospělosti, u žen je spojené se vznikem klimakteria, u mužů není tato hranice příliš zřetelná a je pravděpodobně více variabilní. • Stárnutí je spojeno se změnami metabolismu a hormonální činností, včetně snížení termoregulačních schopností, degenerativními procesy v nervovém systému spojenými se zhoršenou pamětí, sníženou motorikou a zpomalením reakcí. Typické jsou degenerativní změny na kostech a kloubech, např. zvýšená mineralizace kostí a jejich vyšší lámavost u žen. • Pro pozdní stáří je rovněž typická atrofie svalová, pomalejší trávení a změny kůže a kožních derivátů (např. šedivění vlasů). Degenerativní změny skeletu Stárnutí