指を曲げる動きと、腕を大きく回す動きは同じでしょうか。どちらも骨と骨のつなぎ目が動きますが、関節の形によって動きやすい方向は異なります。中学入試では、関節名の難しい暗記より、図の接合部がどの向きに動けるかを読み取る力が問われることがあります。ドアのちょうつがいと、球を包む受け皿を比べて考えてみましょう。
一つの軸の周りで曲がる模型
ちょうつがいは、主に一つの軸の周りに回転します。ドアが開いたり閉じたりするような動きです。指の関節の一部を考えるとき、この模型が役に立ちます。ただし、人の関節を金属の部品と全く同じとみなすことはできません。ここでは動く方向を単純化して対応させています。
二枚の板をピン一本でつなぐと、板同士はピンを中心に回ります。板の長さが変わって動くのではありません。この区別は、腕が曲がると骨も柔らかく折れ曲がっている、という誤解を防ぎます。骨が曲がる場所と、骨同士の間の角度が変わる場所を分けて見ます。
複数の方向へ動ける模型
球状の端を受け皿へ収めた模型では、一つの平面だけでなく、複数の方向へ傾けられます。肩や股関節は球関節として扱われます。丸い端があると、前後、左右などへの動きに対応しやすくなります。ただし、球ならどこまでも回せるわけではありません。骨の形、周囲の組織、筋肉などによって動く範囲は限られます。
腕の動きが大きいことを、「肩の骨が関節から外れながら動いている」と説明してはいけません。つながりを保ちながら動く仕組みです。動きの自由さと、関節が安定してつながっていることは、両方必要な性質です。大きく動くことだけをよい関節の条件にしないようにします。
例題1｜必要な動きから模型を選ぶ
模型Aは二枚の板を一本の軸でつなぎ、同じ平面内で開閉します。模型Bは球を受け皿へ入れ、前後左右へ傾けられます。腕を前へ上げる動きと、横へ上げる動きの両方を一つの接合部で示したいとき、適するのはどちらですか。
適するのはBです。Aは基本的に一つの軸の周りの動きに限られ、向きの違う二つの動きをそのまま示しにくいからです。Bが本物の肩の全構造を再現するわけではありません。今回の目的が「複数方向に傾けられること」であるため、その点でBを選びます。模型を選ぶときには、何を再現したいのかを先に決めます。
例題2｜角度の変化と板の長さ
長さ12cmの板と10cmの板を、端のピンでつなぎました。板同士の角度を150度から90度へ変えます。角度は何度変わりましたか。また、二枚の板の長さの合計も短くなりますか。
角度の変化は150−90＝60度です。板の長さの合計は12＋10＝22cmのまま変わりません。一方、つないだ模型の両端の直線距離は変わり得ます。腕を曲げると手が肩へ近づいても、骨がその分縮んだわけではないことを、この模型で区別できます。
関節の表面をなめらかにする仕組み
動く関節では、骨の接する表面を軟骨が覆い、なめらかな動きや力の分散を助けます。また、関節液なども摩擦の小さい動きに関わります。だからといって、関節内が水だけの空洞で骨が浮いていると考えるのは違います。骨同士の位置を支える組織も含めて働いています。
じん帯は骨と骨のつながりを安定させ、腱は筋肉の力を骨へ伝えます。関節の図にこれらが描かれていたら、回転する部分だけを見ず、周囲の線がどこにつながるかも確かめます。部品の名前を並べるより、骨を動かす力と動ける範囲を支える役割を分けて説明すると、図が読みやすくなります。
「動く関節」の説明を全身へ広げない
骨のつながりには、動きの大きなものだけでなく、ほとんど動かないものもあります。頭蓋骨のつながりまで肩のように動くと考えてはいけません。体の部位によって、守る、支える、動かすという役割の比重が違います。模型がどの部位の何を表しているかを本文で確認しましょう。
答案を書く前に、図へ一本の回転軸を入れられるか、複数方向に動く受け皿なのかを見ます。そのうえで「Aは一つの軸の周り、Bは複数方向」という違いを述べます。自分の関節を限界まで動かして確認する必要はありません。中学受験の資料問題としては、形と許される動きの対応を紙上で説明できることが大切です。
図を読み直すときの補足
球を受け皿へ浅く置いた模型と、深く包み込んだ模型では、動きやすさと外れにくさが異なります。ただし、人体では受け皿の深さだけで安定が決まるわけではなく、周囲の組織も支えています。ある一つの形の特徴から、関節全体の働きをすべて説明できると考えないことが大切です。模型の長所は、一つの条件だけを変えて比べやすい点にあります。
指を一本曲げる図でも、複数の関節が同時に曲がっているなら、指先の位置はそれぞれの角度の組合せで変わります。一つの関節の角度だけを見て、指先の移動距離が決まるとは限りません。どの関節を固定した図か、どこを動かした図かを読むことで、複雑な動きを小さな単位へ分けられます。骨の名前を増やす前に、動く接合部へ印を付けてみてください。