Биомеханика и физиология движений

Анализируя анатомический аппарат произвольных движений, А. А. Ухтомский установил его сложность, которая создается чрезвычайной подвижностью кинематических цепей человеческого тела, исчисляемой десятками степеней свободы . Исходя из этого, А. А. Ухтомский делает вывод, что ни костно-мышечный аппарат в целом, ни какая-либо его часть не составляют головного механизма для выполнения определенного целесообразного движения. Исполнительный механизм движения возникает каждый раз заново путем ограничения степеней свободы кинематических цепей.

Взгляды А. А. Ухтомского развил в своих работах Н. А. Бернштейн.

Он показал, что построение движений человека осуществляется на различных уровнях нервной системы. Им выделено пять уровней. «А – уровень палеокинетических регуляций, он же руброспинальный уровень центральной нервной системы. В – уровень синергий, он же таламо-паллидарный уровень. С – уровень пространственного поля, он же пирамидо-стриальный уровень. Он распадается на два подуровня: С1 – стриальный, принадлежащий к экстрапирамидной системе и С2 – пирамидный, относящийся к группе кортикальных уровней. D – уровень действий (предметных действий, смысловых целей и т. д.), он же теменно-премоторный уровень. Е – группа высших кортикальных уровней символических координаций (письма, речи и т. д.).

Ни одно движение (может быть, за редчайшим исключением) не обслуживается по всем его координационным деталям одним только уровнем. Управление движением осуществляется многоуровневой системой, возглавляемой ведущим уровнем, адекватным смысловой структуре двигательного акта. Во всяком движении, какова бы ни была его абсолютная уровневая высота, осознается один только его ведущий уровень и только те из коррекций, которые ведутся непосредственно на нем самом».

Еще в 1947 г. Н. А. Бернштейн, рассматривая проблему построения движений, выделил два решающих обстоятельства, определяющих трудность управления движением: 1) факт избытка кинематических степеней свободы, зависящих от строения сочленений двигательного аппарата, и 2) факт упругой мышечной связи между звеньями подвижных цепей, из которых проистекает неопределенная, неоднозначная зависимость между мышечной активностью и движением. Оба фактора делают органы движения принципиально неуправляемыми на основе только эффекторных импульсов.

Построение движений в этих условиях возможно только на основе принципов обратной связи, реализуемых в рефлекторном кольце . «Координация движений, – полагал Н. А. Бернштейн, – есть преодоление избыточных степеней движущегося органа, иными словами, превращение последнего в управляемую систему. Указанная задача решается по принципу сензорных коррекций , осуществляемых совместно самыми различными системами афферентации и протекающих по основной структурной формуле рефлекторного кольца» . Возвращаясь к данной теме почти через 20 лет, Н. А. Бернштейн (1966) дает более развернутую характеристику аппарату управления движениями (рисунок 8). Он выделяет в этой системе:
1) эффектор (мотор), работа которого подлежит регулированию по данному параметру;
2) задающий элемент, вносящий тем или другим путем в систему требуемое значение регулируемого параметра;
3) рецептор, воспринимающий фактические текущие значения параметра и сигнализирующий о них каким-либо способом в прибор сличения;
4) прибор сличения, воспринимающий расхождение фактического и требуемого значений по величине и знаку;
5) устройство, перешифровывающее данные прибора сличения в коррекционные импульсы, подаваемые по обратной связи на регулятор;
6) регулятор, управляющий по данному параметру функционированием эффектора.

Между перечисленными элементами нередко бывают включены не имеющие принципиального значения вспомогательные устройства.

В контексте решаемой нами задачи – определения сущности воли и ее места в поведении – отметим, что данное понятие в теории построения движения не используется. Главное внимание во всем рефлекторном кольце Н. А. Бернштейн уделяет представлению о результате действия. При этом он отмечает: «Как именно, какими физиологическими путями может образ предвидимого или требуемого эффекта действия функционировать как ведущий определитель двигательного состава действия и программы отправлений задающего элемента, – это вопрос, на который еще и не начал намечаться сколько-нибудь конкретный и обоснованный ответ».

Рассматривая назревшие проблемы регуляции двигательных актов, Н. А. Бернштейн отмечал, что, если классифицировать движения организма с точки зрения их биологической значимости, то на первом плане по значимости окажутся акты, решающие ту или иную возникающую перед особью двигательную задачу. Эти задачи, как правило, возникают из внешнего окружающего организм мира. Именно сигналы из этого мира, доставляемые рецепторами, и выступают в роли пусковых сигналов. При этом важно отметить, что субъект активно исследует среду в поиске пусковых сигналов. Когда же двигательный акт запущен, рецепторика должна доставить максимально полную и объективную информацию о выполняемом действии и его результате. «На всем протяжении филогенеза животных организмов естественный отбор неумолимо обусловливал отсев тех особей, у которых рецепторы, обслуживающие их двигательную активность, работали как кривое зеркало. В ходе онтогенеза каждое столкновение отдельной особи с окружающим миром, ставящее перед собой требующую решения двигательную задачу, сопряжено иногда с очень дорогой ценой».

Взгляды Н. А. Бернштейна на проблему произвольной регуляции движений очень высоко оценивал А. Р. Лурия. «Классическая психология, – отмечал он, – подходила к произвольному движению и активному действию человека как к проявлениям волевого акта и считала их результатом „волевого усилия“ или „идеомоторного представления“. Такое представление делало произвольные движения недоступными для научного, детерминического анализа» . Следуя за Л. С. Выготским и Н.А. Бернштейном, Лурия отмечал, что нельзя раскрыть истинную картину произвольности, исходя только из внутренних источников активности. Волюнтаристские представления о «свободном волевом акте», как источнике произвольного движения, и механистические представления о произвольном движении как о рефлексе, «не делали ни малейшего шага вперед от дуалистической концепции Декарта, для которого движения животных были рефлексоподобными или механическими, а движения человека определялись духовным началом или свободной волей, пускавшей в ход те же рефлекторные механизмы».

На основе своих исследований и наблюдений А. Р. Лурия приходит к выводу, что «произвольные движения и действия человека являются сложными функциональными системами, осуществляющимися сложной динамической констелляцией совместно работающих отделов мозга, каждый из которых вносит свой собственный вклад в построение движения».

Исходным для организации произвольного движения являются аппараты любых долей мозга, которые поддерживают и регулируют общий тонус мозговой коры, обеспечивают при участии внутренней речи и под влиянием афферентаций создание намерений или двигательной задачи, формирования, сохранения и выполнения программы действий и постоянный контроль над его протеканием.

С функционированием затылочно-теменных отделов мозга связана пространственная организация движений.
Постцентральные отделы мозга являются корковыми аппаратами кинетического анализа и синтеза. Они обеспечивают поступление сигналов о положении суставов, состояний и степени напряжения мышц, обеспечивая тем самым четкую адресацию эфферентных импульсов.

Премоторная зона коры головного мозга является важнейшим аппаратом для организации серий движений.
Организация движений обеих рук, их координация осуществляется при участии передних отделов мозолистого тела, волокна которого соединяют одноименные пункты премоторной и двигательной коры.
Таким образом, нейропсихологические данные, полученные А. Р. Лурия, подтверждая принципиальную схему Н. А. Бернштейна, наполняют ее конкретными механизмами мозговой деятельности, соотносят структуру выполнения двигательной задачи с работой отдельных отделов мозга.

Источник: 
Шадриков В.Д., От индивида к индивидуальности