Что называется координацией движений?
Теперь пора подвести основные итоги этого очерка. Мы установили, что управление двигательным аппаратом нашего тела — действительно многосложная задача, даже в наиболее упрощенном подражании едва‑едва решимая для самой мощной техники нашего времени. А поняв сущность заключающейся в ней трудности, мы можем дать и исчерпывающее определение того, что такое координация движения.
Координация и есть не что иное, как преодоление избыточных степеней свободы наших органов движения, т. е. превращение их в управляемые системы. Степени свободы, упоминаемые в этом определении, могут быть, как уже сказано, кинематические и динамические.
Нетрудно будет дать точное обозначение и тому основному принципу, который позволил природе обеспечить управляемость костно‑мышечных двигательных аппаратов и которому уже в целом ряде устройств подражает по мере сил современная техника, — принципу, опирающемуся на контролирование движений посредством органов чувств. Однако нам будет удобнее сперва обратиться еще к одному примеру из техники, который подскажет нам и наилучшее название для рассматриваемого принципа. Мы имеем в виду прицельную артиллерийскую стрельбу.
Летящий пушечный снаряд принадлежит к числу тел с большим избытком степеней свободы, напоминая этим органы нашего тела. Его движение в воздухе далеко от вынужденного. На его полет влияют и колебания плотности воздуха, и ветер, и восходящие воздушные течения, и всегда возможная нестрогость в расположении его центра тяжести и т. д. Вследствие этого никакая точность предварительного расчета, никакая проработанность прицельных таблиц, основанных на опытах, не может обеспечить меткого попадания с первого же выстрела. Поэтому приходится поступать иначе.
Где‑нибудь в отдалении от батареи и удобном для этого месте устраивается наблюдательный пункт, имеющий с батареей телефонную связь. Наблюдатель сообщает на батарею свои наблюдения над местом разрыва первого выпущенного снаряда, в какую сторону и насколько уклонился от намеченной цели. Командование батареи сейчас же переводит эти данные на язык того, насколько и в каком именно смысле требуется исправить наводку, и дает приказ произвести второй выстрел. За ним следует новое донесение наблюдателя (уже более благоприятное) и новое внесение поправок — то, что на языке артиллеристов называется корректировкой [13]стрельбы. После вторичной корректировки прицел обычно оказывается уточненным уже настолько, что можно переходить к огню на поражение.
Пользуясь удачным термином и применяя его для вполне сходного случая, мы называем в физиологии описанный выше принцип внесения непрерывных поправок в движение на основании донесений органов чувств принципом сенсорных коррекций. «Сенсорный» (с латинского) в точном переводе, значит «относящийся к чувствительности», «опирающийся на чувствительность». Роль артиллерийского наблюдателя‑корректировщика при этом исполняется в нашем организме всевозможными органами чувств.
Из принципа сенсорных коррекций следует одна интересная вещь. Привычно и общепринято думать, что выполнение произвольного движения — полностью дело двигательных систем нашего организма: мышц — как непосредственных двигателей, двигательных нервов, передающих в мышцы приказы (импульсы) к движению от спинного и головного мозга; наконец, так называемых двигательных центров мозга, откуда исходят эти приказы‑импульсы к мышцам. Оказывается, дело обстоит далеко не так, и чувствительные системы нашего тела загружаются при выполнении того или другого движения не в меньшей степени, нежели двигательные. По чувствительным нервам всевозможных специальностей: осязательным, зрительным, нервам мышечносуставной чувствительности, вестибулярным нервам уха, несущим сигналы, связанные с чувством равновесия и т. д.— текут непрерывные корректировочные потоки сигналов к мозгу, уведомляющие его, так ли течет начатое движение, как оно было спланировано, и в каком смысле требуются поправки. Каждая мышца, сокращаясь по ходу движения, раздражает этим какой‑нибудь из чувствительных аппаратов, который немедленно сигнализирует об этом мозгу. Каждый залп двигательных импульсов, прибывающих из мозга в мышцу, оказывается прямой причиной нового залпа импульсов, текущих уже в обратную сторону — от чувствительного аппарата в мозг. Там этот поток чувствительных сигналов преобразуется в соответствующие коррекции к движению, т. е., в свою очередь, является причиной возникновения новых двигательных импульсов, исправленных и дополненных, снова мчащихся из мозга в нужные мышцы. Перед нами, таким образом, замкнутый кольцевой процесс — то, что в нервной физиологии называется рефлекторным кольцом. Разрыв такого кольца в любом месте приводит к полному распаду движения, как это подтверждает богатый материал заболеваний нервной системы.
Несколько кратких примеров с убедительностью покажут нам, как совершается эта сенсорная коррекция движения и к каким результатам она приводит. Возьмите перо и сделайте скорописью ряд движений по бумаге, выписывая безостановочно ряда букв шшшш — сперва с открытыми, затем с закрытыми глазами. Вы не обнаружите почти никакой разницы. Теперь сделайте такой же опыт, но с написаннием какого‑нибудь слова, например «координация». Опыт снова удастся, но уже менее благополучно. Дальше напишите это же самое слово, но уже печатными буквами — опять первый раз при открытых, второй при закрытых глазах. Наконец, изобразите два кружка рядом, после чего в каждом поставьте по прямому кресту их диаметров; и это действие повторите затем при закрытых глазах. Я подобрал эту цепочку заданий так, что каждое последующее заведомо будет выходить все хуже и хуже после выключения зрительной коррекции, а последнее из заданий наверняка приведет к полному провалу, если только вы не обладаете исключительной двигательной одаренностью или не упражнялись тщательно в письме и черчении при закрытых глазах. Анализ этого простого примера в том, что первое задание исполняется нами почти полностью под контролем мышечно‑суставной чувствительности, не нуждаясь в коррекции зрения, а чем дальше, тем больше оказывается необходимым зрительный контроль, выключение которого сразу разрушает всю правильность движения.
Озябшими пальцами очень трудно сделать какие‑нибудь точные движения: вдеть нитку в иглу, развязать узел и т. п. Дело тут вовсе не в мышцах, так как большинство мышц, управляющих пальцами, расположено на предплечьи, ближе к локтю, т. е. спрятано глубоко в рукаве шубы. Это легко подтвердить и тем, что, например, на динамометре каждый озябшими пальцами выжмет ничуть не меньше, чем теплыми. Суть нарушения — целиком в ослаблении мышечно‑суставной и осязательной чувствительности кисти и пальцев.
Каждый из нас, кто привык каждый день повязывать себе галстук, знает, как сбивает это движение смотрение в зеркало, если только мы не привыкли всегда делать это перед зеркалом. Причина заключается в том, что привычная корректировка этого движения — мышечно‑суставная и вмешивание зрительного контроля, непривычного, но сильного, отвлекающего на себя внимание, расстраивает налаженный навык. Перед нами, таким образом, пример, прямо противоположный первому. Там мы имели движение, распадавшееся при выключении зрительных коррекций, здесь, наоборот, — при их включении. Есть большое количество привычных действий‑навыков, которые, как мы увидим в дальнейших очерках, расстраиваются от вмешательства зрения.
Мышечно‑суставное чувство и его помощники
Мышечно‑суставная чувствительность является, конечно, ведущей и основной в преобладающем большинстве случаев управления движениями. Вся совокупность органов этого вида чувствительности называется в физиологии проприоцептивною системой [14]. Чувствительные окончания органов проприоцептивной системы рассеяны повсеместно в составе мышечных пучков, в сухожилиях и суставных сумках. Эти окончания (как их называют, рецепторы, т. е. «восприниматели», «приемники») сигнализируют мозгу о положениях звеньев тела, о суставных углах, о напряжениях в тех или других мышцах и т. д.
Вся эта система возглавляется органом, воспринимающим положения и движения головы в пространстве — верховным органом чувства равновесия, так называемым вестибулярным аппаратом или ушным лабиринтом, помещающимся в глубинах височной кости черепа (во «внутреннем ухе» каждой стороны). Вся сигнализация этой системы в совокупности дает мозгу исчерпывающие сведения как о положении всего тела в пространстве, так и о положениях и движениях каждой из его частей. Вполне понятно, что именно проприоцептивная система играет первую скрипку в деле сенсорных коррекций и что ее выключение (например, у описывавшихся выше больных‑табетиков) ведет к наиболее тяжелы и трудно возместимым расстройствам координации движений.
Как можно убедиться из приводившихся примеров, описанная сейчас проприоцептивная чувствительная система отнюдь не единственная, несущая нагрузку управления сенсорными коррекциями. Наоборот, нет такого вида чувствительности (не исключая, может быть, даже и уединенного и безвыходного жителя рта — чувства вкуса), который не оказывался бы в тех или других случаях и типах движений нагруженным «проприоцептивной» службой. Центральная нервная система исходит только из целесообразности: если такие‑то виды коррекций, наиболее подходящие по качеству для управления данным движением или его частью, имеются в числе средств и возможностей такого‑то органа чувств, она немедленно мобилизует этот орган для сенсорных коррекций по этому движению. Таким образом, все виды чувствительности бывают (в различных случаях и в большей или меньшей мере) в роли проприоцепторов в широком или функциональном смысле этого слова.
Зрение — вообще главенствующий орган чувств у человека — участвует в сенсорном управлении огромным количеством движений, по преимуществу точных и метких ручных движений, рабочих операций и т. д., метательных движений, требующих прицела (метание в цель, стрельба, футбол, теннис и т. п.).
Слух мобилизуется у человека на проприоцептивную службу в меньшей мере, но вкупе с другими видами чувствительности им руководятся музыканты, забойщики, деревообделочники, механики‑мотористы, сборщики‑монтажники и т. п. (мы не говорим здесь, разумеется, об исполнении услышанных словесных команд). У многих животных, например у хищников — кошачьих, у зайцев, у ночных летунов (совы, летучие мыши), слух имеет первостепенное координационное значение. То же надо сказать и об обонянии многих диких животных, о чутье охотничьей собаки и т. п.
Осязание соучаствует со зрением и с проприоцептивной чувствительностью в тесном смысле в большинстве точных движений тела и его частей в пространстве в огромном большинстве трудовых операций и т. д. В неразрывном тройственном союзе, образуемом перечисленными тремя качествами чувствительности, трудно бывает отыскать начало и конец и расчленить роли их всех в коррекции сложных движений. Каждый знает, однако, как решающе важно тонкое осязание сортировщику, хирургу, скульптору, шлифовальщику, портному, наборщику и т. п. У слепых осязание с проприоцепторикой выдвигаются на самый первый план, господствуя в управлении всеми видами посильных им движений.
В следующих очерках мы покажем, как различны в зависимости от смысла двигательной задачи и от характера движения, решающего данную задачу, те сочетания видов чувствительности, которые обслуживают эти движения. В этих сочетаниях мы найдем и ключ к правильной физиологической классификации и систематизации движений. Но раньше нам нужно будет ознакомить читателя с тем, как произошли и как развивались движения в животном мире и у человека.
Этой истории движений и будет посвящен следующий очерк.