О построении движений

Глава 1

О происхождении двигательной функции

Физиология двигательных функции специфически человеческая. Именно в этой системе можно заметить интенсивный и убыстряющийся филогенетический процесс. Эволюционная кривая для двигательных процессов круто восходит к правому концу графика. Двигательная функция долгое время в эволюции занимала ведущее положение в филогенезе соматического аппарата.

Поворотным пунктом в истории центральных замыкательных систем (область явлений психической жизни) - явилось появление продолговатой животной формы на смену древнейшим округлосимметричным. Это определило преобладание переднего, ротового, конца тела. Головной конец становится главным концом. Далее у головных метамеров развиваютсятелерецепторы, трансформировавшихся путем утончения и усовершенствования одной из древних категорий (обоняние — из вкусового хеморецептора, слух — из вибрационной, зрение — из кожной фотохимической чувствительности).

Телерецепторы дали животному возможность реагировать на раздражители. Это видвинуло на первый план локомоторные перемещения в пространстве. Биологическая необходимость локомоций привела к возникновению аппаратов ЦНС (интегрирующих и синергирующих) — древнейших в филогенезе позвоночной группыцентральных нервных образований.

В процессе эволюции соматической системы определяющим звеном являются эффекторные функции (эффектор: мышцы, внутренние органы, железы). Судьбу индивидуума в борьбе за существование решают его действия, во все осложняющимся приспособлении. Рецепторные системы являются либо сигнальными, либо они обеспечивают координированную работу эффекторов.

Усложнение возникающих перед организмом двигательных задач совершенствются по двум линиям.

1. Возрастает разнообразие реакции (двигательные задачи более сложные). Совершенствование за счет эволюции рецепторики. 2.Осложняется смысловая сторона движений (напр.:полет птицы и плавание рыбы). Совершенствование за счет эволюции центральных замыкательных систем (эволюция телерецепторов), развивается возможность прогрессивного усложнения смысловой структуры его действий и увеличение мнемических средств.

Движения стали опираться на рецепторику, в то время как у древнейших форм,наоборот, рецепции вытекали из движения (ощупывание у червей).

Филогенетическое развитие строения ЦНС состоит, преимущественно, в качественном обрастании новыми образования. На протяжении какого-то этапа развития оба аппарата, и старый, и новый, действуют рядом, после чего первый или инволюционирует, или модифицируется так, чтобы образовать вместе со вторым более сложный фунциональный синтез.

Усложнение двигательных задач (перемены в образе жизни, зоологическом окружении) приводит к накоплению все больших масс новых координационных проблем с не встречавшимися ранее и не имевшими возможности войти в обиход особыми чертами смысловой структуры. Противоречие между новыми смысловыми и сензорнымикачествами приводит путем отбора к преобладанию особей, способных справиться с этими новыми качествами и этим получить целый новый класс движений, однородных по своему типу и уровню сложности.

Возникновение в филогенезе новой мозговой надстройки знаменует собой биологический отклик на новое качество или класс двигательных задач. Это означает появление нового синтетического сензорного поля и появление возможности реализации нового класса или контингента движений. Появляется очередной уровень построения движений и двигательных координаций. Каждый новый уровень приносит с собой комплект новых движений.Каждый новый морфологический этаж мозга, каждый очередной функциональный уровень построения содержит и приносит с собой не новые качества движений, а новые полноценные движения.

В истории развития каждый из уровней построения констатируемых у человека, был на каком этапе наивысшим. Движения каждого очередного уровня контингентны. Клинические факты доказывают, что выпадают не качества движений, а целые списки или классы движений; четкая избирательность выпадений и полная интактность других выражений (интактность — похожин движения по облику на выпавшие, но резко отличающиеся смысловой стороной. Напр.: один больной не может поднять руку по приказанию «подними руку», но без затруднения поднимает ее по заданию «сними фуражку».

Каждое из последовательных «наслонений» (развития ЦНС) связано с очередным новым морфологическим субстратом, и каждое развитие, не отрицает нижележащих, более древних координационных «напластований», но сливается с ними в очень своеобразный многообразный синтез.

Глава 2.

О построении движений.

Двигательная система позвоночных включает пассивную часть (скелет) иактивную (поперечнополосатая мускулатура).

Пассивный двигательный аппарат составляется из костных звеньев и не обеспечивает устойчивости системы без активного участия мускулатуры. Эти звенья подвижно сочленены между собой и образуют кинематические цепи. Мера взаимной подвижности двух звеньев кинематической цепи определяется степенями свободы подвижности и деформируемостью.

Степени свободы подвижности характеризуют многообразие направлений и форм подвижности (подвижность локтевой кости относительно плечевой).

Число степеней свободы взаимной подвижности звеньев кинематической цепи - необходимое и достаточное число независимых друг от друга координат, которые должны быть назначены для того, чтобы поза органа оказалась определена.

Подвижности кинематических цепей человеческого тела огромны и исчисляются девятками степеней свободы. Преобладающее большинство машин обладает одной степенью свободы т.е. вынужденного движения.

Таким образом переход от одной степени свободы т. е. от вынужденного типа подвижности, к двум или нескольким степеням знаменует собой возникновение необходимости выбора или трассирования траектории движения.

В сложной кинематической цепи всякая сила, возникающая в одном из звеньев вызывает целую систему реактивных или отраженных сил, передающихся на все остальные звенья. Эти реактивные силы делают общую динамическую картину движения цепи — непредусмотримой. Сделать такую многозвенную цепт послушной невозможно принципиально. Для того, чтобы статически зафиксировать позу сложной кинематической цепи, необходимо закрепить каждую из имеющихся у нее степеней свободы независимым друг от друга связями, по одной на каждую степень.

КЦ (кинематич.цепь) — управляема, если мы в состоянии назначить определенные желательные для нас траектории движения для каждого из элементов цепи и заставить эти элементы двигаться по назначенным им путям. В этом преодолении избыточных степеней свободы движущегося органа, т. е. в превращении последнего в управляемую силу, как раз и заключается основная задача координации движений. В течение же долги десятилетий развития нервной физиологии держалось убеждение, что зависимость между мышечным напряжением и движением пряма и однозначна.

Движение КЦ определяют внутренние, внешние и реактивные силы (организму подвластна только первая категория).

Напряжение мышцы — есть функция сразу двух переменных: ее физиологического состояния и ее наличной длины.Напряжение, развиваемое мышцей входит частью в систему тех сил, которые вызывают перемещение и деформацию КЦ. Изменение напряжения мышцы изменяет ее наличную длину, а это изменение длины вызывает изменение напряжения мышцы. Эта кольцевая зависимость — периферический цикл взаимодействия. Итак, между мышечным напряжением и результирующим движением нет однозначной зависимости — здесь имеет место принципиальная неопределенность.

ЦНС координирует движения путем нескольких способов, а именно: (этот раздел сильно сокращен!)

• эффект действия инерционных сил

• эффект действия внешней силы тяжести

• эффект действия реактивных и инерционных сил

• эффект действия реактивных и иннерционных сил

Т.о. ЦНС будет в состоянии придать мышце требующееся напряжение, если она будет в курсе наличной длины мышцы и всех ее изменений. Для регулировании используется эффекторный процесссензорных сигналов о позе кинематической цепи и о мере растяжения каждой из влияющих на ее движения мышц. Весь принцип координирования — принцип сензорных коррекций.Все известные в клинике формы органических расстройств координации связаны с заболеваниями рецепторных аппаратов, но у человека возможны компенсации способные преодолеть органическую атаксию (нарушение координации) и всегда они осуществляются путем включения в двигательный процесс нового вида чувствительности.

Все виды афферентации (постоянный поток нервных импульсов, поступающих в центральную нервную систему от органов чувств) организма принимают участие в осуществлении сензорных коррекции. т. е. каждый вид чувствительности выполняет функции наблюдения за движениями собственного тела и сигнализирует о них в ЦНС в порядке выполнения сензорных коррекции.

Вся совокупность рецепторных отправлений — проприоцепторика (в широком смысле).

Т.о. Перед нами не рефлекторная дуга, рефлекторное кольцо:

Рефлекторное кольцо представляет собой фундаментальную форму протекания двигательного нервного процесса.

Координация — это не особая точность или тонкость эффекторных нервных импульсов, а особая группа физиологических механизмов, создающих непрерывное организованное циклическое взаимодействие между рецепторным и эффекторным процессом.

Подведем итоги:

• Два решающих обстоятельства 1.факт избытка кинематических степеней свободы, зависящих от строения сочленений, и 2.факт упругой мышечной связи между звеньями подвижных цепей — оба факта в совокупности делают органы движения принципиально неуправляемыми системами. Но это не так

• Силы, обусловливающие фактическое движение: силы, исходящие от активного двигателя системы (внутренние силы , от мышц); внешние силы и реактивные силы.

• Сензорная коррекция эффекторных импульсов, управляющих мышечной активностью, ведется так, что чтобы равнодействующие всех упомянутых учавствующих в движении сил вели движущуюся систему из ее исходного положения в в требуемом направлении, с требуемой силой и скоростью

Координация движений — преодоление избыточных степеней свободы движущегося органа, т. е. превращение последнего в управляемую систему. Указанная в определние задача решается по принципу сензорных коррекции, осуществляемых совместно самыми различными системами афферентации и протекающих по основной структурной формуле рефлекторного кольца.

Глава 3