Двигательные возможности человеческого организма - Движения человеческого тела

Категория: Когда болят суставы...

Во 11 веке нашей эры, в Римской империи, врач школы гладиаторов Клавдий Гален, наблюдая за боями своих подопечных, старался понять, в чем разница между движением мертвых тел и живых. Пытался углубиться в сущность движения тел животных и человека Леонардо да Винчи. Во второй половине XVII века в Риме вышла в свет книга профессора математики Джовании Альфонсо Борелли «О механике живого», и с тех пор биомеханика как наука о законах движений в живой природе стала быстро развиваться. Большой вклад в изучение движений человеческого тела внесли советские ученые Н. А. Бернштейн, Д. Д. Донской, В. С. Гурфинкель.

 

Чтобы уяснить сущность движений человеческого тела в разных направлениях, представим себе свободно находящееся тело в трехмерном пространстве. Такое тело может свободно двигаться вверх—вниз, вперед—назад, влево—вправо и вокруг каждой из этих осей. Таким образом, находящееся в пространстве тело имеет шесть возможных вариантов движений, или, как говорят специалисты, — шесть степеней свободы. Шаровидные суставы (тазобедренный и плечевой) имеют три степени свободы, эллипсовидный — две, межфаланговый — одну (рис. 6). Если сложить все степени свободы во всех суставах человеческого тела вместе, то получится сумма более 100, то есть огромное число возможных вариантов движений. В обыденной жизни человек использует небольшую часть этих возможностей, не использует их полностью и спортсмен, удивляющий нас многообразием движений. Вот почему и у спортсменов и у артистов имеются еще большие резервы для выбора комбинаций различных движений, и прогресс в этом плане практически неисчерпаем.

Рис. 6. Количество степеней свободы движения: а — свободное в пространстве тело (6 степеней); б — тазобедренный сустав (3 степени свободы); в — межфаланговый сустав (1 степень)

Как же происходит регуляция движения человеческого тела? В 1948 году вышла книга американского ученого Норберта Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». В ней положено начало новой науки, которая, по выражению советского академика А. И. Берга, изучает вопросы оптимального целенаправленного управления сложными (подвижными) динамическими системами.

В настоящее время сущность управления движениями человека и других животных рассматривается в аспекте кибернетической науки. Предусматриваются несколько усложняющихся видов систем управления движениями:

- с прямой связью и разомкнутым контуром, при которой аппарат управления (АУ), передавая команду на аппарат исполнения (АИ), «не знает» условий среды (С) и «не узнает» результата действия;

- с прямой и обратной связью и замкнутым контуром, при которых АИ получает информацию из С и передает ее на АУ, давая сведения о среде и результате действия;

- наконец, система управления с обратной связью и на - сличающего механизма (СМ), который согласно имеющейся программе сравнивает результат действия с - оставленной задачей и при необходимости (при изменяющихся условиях среды) вносит поправки — корригирует сигналы АУ для получения необходимого результата действия (рис. 7).

Рис. 7. Системы управления движениями: А — прямая связь с разомкнутым контуром; Б — прямая и обратная связь с замкнутым контуром; В — с наличием сличающего механизмаОднако указанная схема является элементарно упрощенной. На самом деле система управления движениями человеческого тела очень сложна и условия ее функционирования весьма разнообразны.

Во-первых, имеется несколько уровней управления движениями: специальный — наиболее примитивный и свойственный также самым низшим животным; подкорковый, где формируются команды автоматизированных движений; наконец, корковый, дающий импульсы для произвольных, сознательных движений.

Во-вторых, у человека имеется громадное количество исполнительных органов — множество групп мышц, действующих однонаправлено (синергисты) и противоположно (антагонисты), например, сгибатели и разгибатели, причем иногда одна и та же мышца может войти то в группу синергистов, то антагонистов, отдельные двигательные звенья в каждый момент могут занимать различное положение с определенным, переменным напряжением мышц и так далее.

Наконец, человеческий организм действует в непрерывно изменяющейся обстановке внешней среды, что еще более усложняет управление движениями. Как образно сказал о сложности движений человеческого тела известный советский ученый Д. Д. Донской, имеется машина с переменными числом и формой деталей.

Многие комплексы двигательных навыков мы унаследуем, и они появляются сразу после рождения, например, сосательные движения при кормлении новорожденного грудью. Постепенно, с развитием ребенка, расширяются двигательные, возможности его тела, включаются все усложняющиеся уровни управления движениями. Так, по данным отечественного специалиста по биомеханике Л. В. Чхаидзе, к первому году жизни у ребенка возможно решение ряда задач, связанных с перемещением в пространстве, еще через год появляется возможность связывать движения в отдельные цепочки, а еще через год ребенок решает смысловые задачи, уверенно владеет речью.