Искусственный интеллект 38 страница

Н.А. Бернштейн

УРОВНИ ПОСТРОЕНИЯ ДВИЖЕНИЙ¹

Уровень тонуса (А)

...По знаку летчика парашютист выбрал­ся на крыло. Механический ветер рвал и свистел. Казалось, что шири пейзажа внизу, до краев налитые в глубокую чашу гори­зонта, мерно покачиваясь, трепещут пружи­нящей дрожью. Не хотелось разжимать ин­стинктивно стиснутых рук. Парашютист преодолел слабость и, свернувшись комоч­ком, выронил себя вниз.

Свист оборвался разом, как отзвучавший выстрел. Человек стукнулся о мягкие по­душки воздуха и пошел книзу ласточкой, расправив тело и откинув голову.

Опытный в затяжных прыжках, он спо­койно ограждал себя от штопора, не напря­гаясь и лишь легко шевеля левой рукой. Тело само принимало нужные положения, пока стрелка секундомера оттикивала услов­ленные километры...

Зарисовка, которою начат этот раздел, — один из очень не частых примеров вы­ступления уровня А в роли ведущего уровня. В далеко преобладающем числе движений он уступает ведущее положе­ние более молодым своим собратьям, но не стушевывается окончательно. Напро­тив, вряд ли найдутся такие движения, в которых не лежала бы в самом их осно­вании работа этого " фона всех фонов". То, что она не бросается сразу в глаза, впол­не вяжется с ролью этого уровня как глубокого фундамента движений — ведь и фундаменты зданий глубоко скрыты под

землею, и ребенок или дикарь и не подо­зревают об их существовании. В более или менее чистом виде он выступает как ведущий уровень в те быстротечные доли секунды, пока длятся полетные фазы не­которых (но не всех) видов прыжков: стартового прыжка и прыжка с вышки в воду, прыжка на лыжах с трамплина и т.д. Эта редкость его появлений в каче­стве инструмента, исполняющего " соло" при молчании остального оркестра, объяс­няется его крайней древностью. Уровень А и выполняемые им движения — солид­нейший документ-доказательство нашего прямого происхождения от праматери рыбы, старейшего из позвоночных. Ред­кость его выступлений в ведущей роли прямо связана с тем, что человеку только в очень исключительных случаях дово­дится оказываться в положении, в кото­ром рыба проводит все свои дни: в поло­жении равновесия с окружающей средой, вне ощутимого действия силы тяжести. Очевидно, что у нас это может случаться только в редкие и краткие моменты так называемых состояний свободного паде­ния. У водных существ как нельзя более у места были эти плавные движения, даже не столько движения, сколько выравни­вающие шевеления, наклоны и округления тела. Уровень А, как уже было сказано о нем в очерке III, был уровнем еще до-конечностным, естественно специализи­ровавшимся на мускулатуре туловища и шеи. Таким же туловищно-шейным он остался и по сию пору, вплоть до нас, лю­дей, в то время как более новым об­разованием — конечностями — завладе­ли и более новые уровни, начиная с В и выше.

Каждый, кто приглядывался к своим движениям, несомненно, знает по себе, как разно между собою ведут себя в движе­нии, с одной стороны, стволовая система тела — туловище-шейная, а с другой — его же конечностное оборудование. Дос­таточно вникнуть в такие движения, как метание, прыжок с разбега, косьба, упраж­нения на снарядах и т. п., чтобы обнару­жить упомянутую разницу со всей ясно­стью. В поведении туловища и шеи, держащей голову, преобладают плавные,

¹ Бернштейн НА. О ловкости и ее развитии. М.: Физкультура и спорт, 1991. С. 139—141, 144— 158, 160—184; Бернштейн НА. Физиология движений и активность. М.: Наука, 1990. С. 135—141.

упругие, выносливые движения: это при­способительное, подвижное поддерживание, которое представляет собою своего рода смесь равновесия и движения — статики и динамики. Оно удачно названо стато-кинетикой¹. Наоборот, движения конечно­стей сильны, резки, они часто состоят из чередований (туда и обратно) и нацело и насквозь динамичны.

Объяснение этому приходит опять-таки из истории движений. С переходом жиз­ни из водной среды на сушу получили силь­но повышенный спрос движения твердые, резкие и сухие, как сама почва, на которой они совершаются, и отошли на далекий зад­ний план движения плавные и текучие, как вода. В эту же пору выработались и ко­нечности, а с конечностями пришел и но­вый верховный уровень В, с самого начала приладившийся к ним.

Можно было бы подумать, что самая суть этой яркой разницы движений — в различиях костно-суставных устройств туловища и конечностей. В шейно-туло-вищном стволе — мелкие звенышки мно­гочисленных позвонков, упруго, но не очень подвижно скрепленных в один гну­щийся прут, подобный резиновой палке. В конечностях — жесткие, длинные зве­нья, между которыми находятся подвиж­ные шарниры-суставы, отлично смазанные и сгибаемые почти без всякого трения. Однако первоисточник различия — не в этом. Без сомнения, и костно-суставные устройства, и нервно-мышечная система развивались, все время взаимно влияя друг на друга, но первую скрипку заведомо играла нервно-мышечная система. В ито­ге их взаимного срабатывания природе удалось возродить в туловищно-шейной системе почти всю допозвоночную, древ­нюю мягкость и изгибаемость. О чем хоть мало-мальски подобном могли бы помыслить для себя членистоногие — на­секомые или раки? Что-то сходное имеет­ся среди них разве лишь у сороконожек. И уж совсем своеобразно, что эта беспоз-

воночная по своему складу гибкость по­лучилась у нас не в каком-нибудь ином месте тела, а как раз в области нашего позвоночника.

По самой грубой схеме уровни А и В так и поделили между собой территорию тела: уровню А — ствол и опора, уровню В — движители² (конечности). Разумеет­ся, это разделение является очень упро­щенным, прежде всего потому, что над работой как того, так и другого уровня у человека довлеют высшие, корковые от­делы головного мозга. Но, кроме этого, указанное разделение труда осложнилось и неизбежным взаимным вмешатель­ством. Уровню В необходимо пришлось принимать участие и в работе мышц ту­ловища, поскольку старинные и слабова­тые " моторы" уровня А не управлялись с мощными и быстрыми движениями все­го тела и отставали от конечностей. На­оборот, для уровня А нашлось настолько важное ответственное применение в управлении движениями конечностей, что он твердо вышел там на очень видные роли, но только в качестве " уровня фо­нов". <...>

Так как наши мышцы не могут тол­кать кости, а способны только тянуть их в свою сторону, т.е. обладают односто­ронним действием, то, естественно, что для каждого из направлений подвижности в наших суставах должна иметься пара мышц взаимно противоположного дей­ствия. В локтевом суставе, например, одна мышца работает как сгибатель — это всем широко известный бицепс плеча³, другая, на задней стороне руки, — как раз­гибатель локтя (за свою трехглавость она называется трицепсом). Как легко понять, для беспрепятственной сгибательной ра­боты бицепса необходимо, чтобы разгиба­тель — трицепс, растягиваемый при сги­бании локтя, не сопротивлялся бы, не тянул бы свою сторону, как взводимая пружина, а безропотно уступал бы доро­гу. В следующей фазе движения очередь

¹ Кинетика — раздел механики, изучающий движения тел под действием.

² Движители — части машины, служащие для приведения ее в движение за счет энергии, получа­емой ими от источников последней — от двигателей. Примеры: паровозное колесо, пропеллер самолета, гребной винт и т. д.

³ В локтевом суставе есть и еще одна мышца-сгибатель, работающая сообща с бицепсом, — внутренняя плечевая мышца. Ее наличие ни в чем не меняет дела в тех физиологических взаимо­отношениях, которые рассматриваются в тексте.

дойдет до него, он начнет сокращаться и разгибать локтевой сустав; тут, наоборот, сгибателю — бицепсу придется озаботить­ся тем, чтобы как можно меньше обреме­нять это движение своею упругой особой.

Тут и начинается закулисная управ­ляющая работа уровня А. Он делает с пус­ковыми клетками и мионами мышц про­тивоположного действия как раз то, что делают с цилиндрами паровых машин их золотниковые механизмы. Как эти меха­низмы поочередно включают в работу один из цилиндров и выключают другой или другие, так и импульсы уровня А действу­ют через спинномозговые клетки на воз­будимость мышц. Когда надо отключить разгибатель, спинномозговые клетки его мионов становятся невозбудимыми, а их тонус падает, т. е. длина и степень растя­жимости увеличиваются; в следующей фазе движения — наоборот. Не требует особых разъяснений и подчеркиваний то, насколько этот скрытый, черновой фоно­вый механизм важен для гладкого и эко­номичного протекания движения.

Как велика и значительна в общем и целом фоновая работа уровня А, ярче все­го заметно на болезненных случаях, ког­да по каким-либо причинам она нару­шается в ту или другую сторону. Тут появляется либо общая скованная одере­венелость всего тела, мертвенная маска ничего не выражающего лица, скудные, с большим трудом начинаемые движения либо, наоборот, глубокая разболтанность и расслабленность во всех суставах. Та­кому больному, лишенному тонуса, мож­но легко закинуть обе ноги за голову или завязать его всего чуть ли не узлом, сам же он ни одного связного движения, ни одного даже умеренного усилия произве­сти не может.

Здесь нельзя обойти вопрос о том, имеет ли рассматриваемый уровень какое-либо касательство к ловкости и какое-нибудь значение для последней. Так как уровень А не ведет у человека никаких движе­ний и даже по отношению к позам тела бывает ведущим только в совсем особых, исключительных случаях, то, очевидно, можно ставить эти вопросы только при­менительно к его фоновой службе. Мы должны выяснить, имеет ли какое-либо значение для проявления качества ловко-

сти та или другая степень развития или совершенства фонов, доставляемых уров­нем А?

Несомненно, имеет, и немалое. Сутулая, согбенная фигура, вялость мышц, руки, об­висшие вдоль тела, как белье на веревке, легко наступающие головокружения — вот, может быть, в несколько сгущенных красках, что получается при неблагопо­лучии с уровнем А, даже не имеющем под собой никаких непоправимых, анатомичес­ких мозговых повреждений. Ясно, что пы­таться проявлять ловкость с таким дви­гательным аппаратом — все равно что писать сломанным карандашом.

Однако если чрезмерно расширять гра­ницы понятия ловкости, имеется опасность довести их до совпадения с границами того, что вообще называется хорошей координа­цией движений. Между тем оба эти поня­тия — не одно и то же, и было бы жаль лишиться по невнимательности четкого понятия настоящей ловкости, ценного и нужного во многих отношениях. Поэтому приходится сказать, что необходимой пред­посылкой для ловкости является хорошая двигательная координация, а уж для этой последней столь же необходима безупреч­ная фоновая работа уровня тонуса и осан­ки (А). Подобно этому для того, чтобы ис­печь хлеб, нужна мука, а для того, чтобы выросло зерно, из которого она делается, нужен дождик; однако было бы неточно сказать, что необходим дождик для того, чтобы испечь хлеб.

В последующих уровнях построения мы встретим гораздо более четкие и не­посредственные предпосылки для ловкос­ти. В заключение этой характеристики необходимо прибавить, что действия уров­ня А — ив роли ведущего, и в роли фо­нового — почти полностью непроизволь­ны и в большой степени ускользают от нашего сознания. Он — глубоко внизу, в трюмах мозга, и нам очень редко дово­дится спускаться туда, чтобы обозреть и проверить его работу сознательным на­блюдением. Но он обычно хорошо оправ­дывает доверие, не любит вмешательств и так же благополучно обходится без них, как и внутренние органы тела. Двенад­цатиперстная кишка или селезенка тоже ведь не часто докладывают нашему созна­нию о своей работе!

Уровень мышечно-суставных увязок (В). Его строение

<...> Уровень мышечно-суставных увя­зок, иначе — уровень синергии, с присвоен­ным ему буквенным знаком В, читателю уже знаком. Это именно он выработался для обслуживания разнообразных локомо-ций по суше, а потом и по воздуху, когда в них приспела необходимость у позвоноч­ных. Он — современник и партнер их ко­нечностей. Он, наконец, первый уровень построения у позвоночных животных, при­менивший для длительных и сильных со­кращений поперечнополосатых мышц тела те частые цепочки импульсов (по 50—100 в секунду), так называемые тетанусы <...>.

Каждый уровень построения движений — это ключ к решению определенного класса двигательных задач. <...> И зада­чи синергии больших мышечных хоров, и задачи всяческих локомоций возникли очень давно: они гораздо старше всех по­звоночных животных и народились вмес­те с продолговатыми животными форма­ми и их телерецепторами. Оттуда ведет свое происхождение и уровень В. Это по­чтенный старец, он, по сути дела, старше, чем " рыбий" уровень А. Именно вследствие его старости не удивительно, что на его дол­гом веку ему довелось пережить много биологических изменений. Он обитал в передних (грудных и головных) нервных узлах членистоногих, обосновался у позво­ночных в системе нервных ядер так назы­ваемого промежуточного мозга, когда эти ядра еще были верховными во всей нервной системе, и, как увидим вскоре, вынужден был сдать многие из своих позиций и на­следственных прав, когда пришли и захва­тили власть более молодые и сильные пе­редние отделы мозга.

В истории развития головного мозга очень ярко проявляется один неуклонно со­вершающийся процесс, который получил название энцефализации¹. Он состоит в том, что по мере возникновения новых этажей и надстроек в мозгу в них одни за другими перекочевывают отправления, которые

раньше обитали в более низовых и старых отделах мозга. Несколько выше у нас был случай упомянуть о том, как постепенно все больше утрачивал свою самостоятельность спинной мозг. Еще у лягушки после полно­го ее обезглавливания он в состоянии уп­равлять многими сложными и целесообраз­ными рефлексами. Быстро обезглавленная курица может пробежать сотню своих ша­гов, может даже взлететь на высокий бал­кон. Кошка после отделения у нее спинно­го мозга от головного путем перерезки уже не может ходить, но у нее сохраняется один из важных фонов ходьбы: чередующееся пе-реступательное движение лапами, которое можно обнаружить, если подвесить ее туло­вище на лямки. У человека, как показыва­ют соответствующие заболевания, и этот че-редовательный, переступательный фон требует для своего управления сохраннос­ти уровня В, т.е. уже середины головного мозга.

Таким же порядком ушло кверху и многое из того, что долгие миллионы лет было неотъемлемым достоянием уровня В. Он все еще уровень синергии и мышеч-но-суставных увязок, но уже не уровень локомоций, как был когда-то. Мы застаем его у человека на очень и очень ответствен­ных фоновых ролях, но значительная часть тех отправлений, по которым он был веду­щим еще у низших пресмыкающихся, с тех пор эмигрировала из него кверху, к более современно и тонко оборудованным разделам мозга. Мы и найдем их все в следующих разделах, под буквою С.

Ознакомимся вкратце с анатомической основой уровня В у человека. Это стоит сделать еще и потому, что как раз у этого уровня она очень отчетливо отражает в себе принцип сенсорных коррекций, который мы выдвинули как самую главную основу всей двигательной координации.

Двигательные ядра уровня В, так на­зываемые паллидумы, или бледные шары, находятся в самой глубине головного моз­га. Исходящие из них двигательные не­рвные проводники тянутся от них не дальше как на 2—3 сантиметра книзу, до так называемых красных ядер, как соста­вы груженых вагонов с городских скла-

¹ Энцефализация — от греческого слова " энцефалон" (буквально — " внутриголовное"), означаю­щего головной мозг. Слово это, быть может, знакомо читателю по вошедшему в быт выражению " энцефалит" (воспаление мозга).

дов до ближайшей большой товарной станции в предместье. Эти красные ядра представляют собою исполнительные не­рвные центры низового уровня А: на них-то кроме их самостоятельных отправле­ний по специальности этого уровня и ложится добавочная нагрузка по переот­правке импульсов уровня В вниз, к пус­ковым клеткам.

Конечно, красные ядра не оставляют " грузов", прибывающих к ним сверху, от паллидумов, " нераспечатанными", они их видоизменяют и перерабатывают. При этом, несомненно, красные ядра отправля­ют вниз импульсы своего собственного уровня А, одним физиологическим спосо­бом, так сказать, на одном языке, а тран­зитные импульсы уровня В — на совсем другом. Здесь физиологии предстоит еще многое доисследовать.