| Главная » Статьи » Наука | [ Добавить статью ] |
С этажа на этаж
| Активность – а не вялое приспособление.
Это существеннейшее отличие концепции Н.А. Бернштейна от, например, взглядов известного советского физиолога П.К. Анохина, который мыслил свою «функциональную систему» как исключительно приспособительную и неоднократно указывал:
«...сложилась функциональная система, обеспечивающая ту или иную форму приспособления животного к внешнему миру»; функциональная система «представляет собой совокупность структур и процессов, обьединенных какой-либо четко очерченной приспособительной деятельностью организма».
Сейчас предельно ясно: Бернштейн и Анохин говорили о разных системах живого организма, и было бы неверным отождествлять их взгляды, как это порою пытались делать, да иногда пытаются и сейчас.
Как же идет активное освоение внешнего мира? Основываясь на концепции внутренней модели потребного будущего (отнюдь не «фотографической»!) и топологическом отражении мира (также не напоминающего в мозгу фотоснимок), Николай Александрович утверждает: «Упражнение и тренировка отнюдь не сводятся к задалбливанию чего-то на основе бесчисленных повторений <...> Упражнение есть не повторение движения, а его построение. Разница между тем и другим в том, что правильно проводимое упражнение повторяет раз за разом не средство, используемое для решения двигательной задачи, а повторяет процесс решения этой задачи, раз от разу улучшая и меняя средства».
Некоторые критики взглядов Н.А. Бернштейна пытались приписать ему мысль, будто «движения человека формируются из представления, первично строятся в сознании независимо от внешней среды», – то есть, если отбросить словесную шелуху, Бернштейн, мол, вместо «материализма» ставит во главу угла «идеализм». Подобные обвинения были в те времена крайне опасными, но у него не было возможности возразить публично, сказать, что движениями управляет вовсе не бесплотное «будущее», а его, будущего, модельное, математическое отображение, то есть будущее, «переработанное через оператор» (некую математическую функцию – В.Д.). Что целесообразность движения означает направленность на преобразование математической модели мира, существующей в нейронном пространстве.
Примечательно, что уже в конце 1960 г. в записных книжках Николая Александровича появляется запись, из которой явствует, что он трактует активность как деятельность, направленную на «перераспределение вероятностей». Это значит, что организм старается вести себя так, чтобы вероятность событий случайных и не зависящих от живого существа (событий малополезных и вредных), снижалась, а вероятность событий полезных увеличивалась. Само же снижение «неприятностей» Бернштейн назвал негэнтропией активности.
Что же касается моделирования, в том числе и моделирования внешнего мира в мозгу живого существа, то Николай Александрович заносит в записную книжку «для памяти» такую мысль: любая модель строится не на поэлементном соответствии, пусть даже оно будет и чрезвычайно многомерным, а на отображении существенных закономерностей, отношений, связей. Так что в итоге внутренний образ – модель – мира, имеющийся в сознании, видоизменяется и дополняется.
Овладевая навыками мышечных движений, центральная нервная система все более и более освобождает свой ведущий уровень, т.е. кору больших полушарий, от рутинной деятельности, – эта замечательная мысль также принадлежит Н.А. Бернштейну.
В работе «К вопросу о природе и динамике координационной функции» (1945) он впервые описал схему многоуровневого управления движением. А год спустя кристально ясно изложил ее в главе XVII («Координация движений») книги «Физиология человека». Он показал, что именно подкорковым структурам поручено природою обеспечение слаженной работы мышц, целесообразного расположения звеньев конечностей, тела и головы. Поэтому все эти управляющие (и, естественно, проприорецептивные, информационные) сигналы постепенно уходят из сферы сознания и никогда уже больше не возвращаются туда до тех пор, пока мы специально не обратим внимания на характер и результат своих движений.
Это очень хорошо видно на примере ходьбы. По привычной асфальтовой дорожке мы идем, совершенно отключившись от процесса передвигания ног, но стоит только попытаться зашагать по шпалам железнодорожного полотна, расстояние между которыми существенно меньше обычного шага, как мы тут же ощутим, сколь трудна стала задача. Потому что теперь управление движениями и их координация ведется не на уровне подкорки, не по сигналам проприорецепторов и аппарата равновесия, – а с помощью коры больших полушарий: по сигналам зрительного аппарата.
Вот как по мысли Н.А. Бернштейна (и некоторым современным данным, уточняющим первоначальные его представления) протекает координация движений у человека.
Низший уровень подкорковых структур (он называется руброспинальным, или мезэнцефалоспинальным) включает часть спинного мозга, а также нижние отделы мозжечка и все расположенные там нейронные комплексы – ядра. Это система самых древних, палеокинетических регуляций движений. Она есть у всех сколько-нибудь высокоорганизованных животных. Она обеспечивает телу нужную в данной ситуации позу, определяет тонус мышц, их готовность принять команду – и точно ее выполнить. Поза благодаря палеокинетической системе сохраняется совершенно автоматически, а если чуть-чуть и отклоняется от нормы, то тут же совершенно автоматически восстанавливается. Без всякого участия сознания.
Система эта, кроме того, управляет бессознательными непроизвольными движениями. Когда мы вздрагиваем от резкого звука или внезапного света, дрожим от холода, страха, волнения, – это результат действия системы палеокинетических регуляций.
Второй уровень управления (таламо-паллиодарный) занят синергиями, то есть движениями-штампами. Эта задача отдана подкорковой структуре «зрительные бугры».
Здесь объединяются сигналы различных проприорецепторов, а также восприятия тактильной (кожно-ощущающей) и болевой информации. Сформированные на основе этих сигналов двигательные команды (их вырабатывает нейронная область «бледные тела») идут через «красные ядра» известного нам низшего, руброспинального уровня и поступают в спинной мозг.
Вот теперь уже складно (синергически) вовлекаются в потребное движение многие десятки мышц, координируются их сокращения и расслабления с точностью до тысячных долей секунды. Вот посмотрите: дама в партере обмахивает себя веером; в оркестровой яме скрипач и виолончелист создают колеблющейся левой рукой музыкальный эффект вибрато; и ах, как удивительно дрожат плечи цыганки, танцующей на сцене! Ученый скажет, что это ритмичные произвольные движения. Они – следствие активности синергической регулирующей системы. Кроме того, она управляет ходьбой, бегом, плавательными движениями и множеством подобных «автоматизмов». И гримасы радости, неудовольствия и прочих эмоций – тоже ее дело.
Третий уровень управления называется «уровень координации предметного действия». Здесь создаются последовательности движений, необходимых для выполнения сложных, целостных двигательных задач: столяра, шаркающего рубанком; электросварщика, прокладывающего шов в потоке искр; дирижера симфонического оркестра, подающего палочкой команды музыкантам, и так далее.
Достичь профессионализма таких движений, добиться, чтобы мозг вырабатывал нужные команды, весьма непросто. На это уходят недели, месяцы и годы упражнений, во время которых объединяется информация от всех органов чувств. Очень сложной этой работой заведует в подкорке «полосатое тело». Кроме того, в выработке трудовых и спортивных движений участвует гигантопирамидная зона коры больших полушарий: она тоже ответственна за произвольные действия.
Движения, проектируемые на более высоких уровнях управления, теменно-премоторном и смысловом, связаны как с моторным полем человека, так и со внешним миром – с его, мира, моделью в нашем сознании.
Проект движения исходит из того, что окружающее пространство неподвижно, а человек находится в нем (и вовсе не мир крутится вокруг «я», как думают совсем маленькие дети и не очень умные взрослые). Но такое отношение между личностью и окружением вырабатывается не сразу. На это тоже требуются годы, когда, как заметил Николай Александрович, «...человек <...> преодолевает для себя эгоцентрическую, птолемеевскую систему мировосприятия, заменяя ее коперниковской».
Ну вот мы и поднялись на такой уровень управления и восприятия, в котором человек оперирует не только в моторном поле своего тела, но и в геометрическом зрительном поле внешнего пространства.
Человек осознаёт, что внешний мир обладает определенной метрикой, и постепенно овладевает способностью оценивать расстояния, формы, размеры: этим заняты зрительные области коры. А система управления, оценивая зрительные сигналы, позволяет телу метко швырять мячи и камни, точно дозировать движения, видоизменять их, приспосабливать к конкретным условиям, обучаться и создавать новые навыки.
Поэтому, согласно Бернштейну, «тренировку двигательного навыка нельзя свести к затверживанию какой-то готовой двигательной формулы». Этот вывод перекликается некоторым образом со словами А.К. Гастева: «...рубка зубилом только по недоразумению может называться физическим трудом, так же как по недоразумению в науке еще может держаться это жалкое разделение на физический и умственный труд».
Действительно, образование навыка заключается в существенной перестройке мозговых нейронных структур. Необходимость такой перестройки Николай Александрович объяснял следующим образом.
Глубоко ошибся бы тот, кто посчитал, что нервная система напоминает слабочувствительную фотографическую пластинку, для которой требуются громадные выдержки, чтобы, наконец, возникло ясное изображение. То, что ученик слесаря или начинающий спортсмен тратят много времени на пробные, часто ошибочные действия и позы, – эта трата времени не есть «пробивание верного условно-рефлекторного пути» сквозь хаос неверных рефлексов.
Нет, дело совсем не в этом.
А в том, что ученик мало-помалу формирует (так и хочется сказать «в сознании», – но тут, как мы знаем, огромную роль играют именно подкорковые структуры, к сознанию-то как раз и не имеющие почти отношения!) в своем мозгу образ результата: формирует внутреннюю, нейрофизиологическую модель потребного будущего.
Мастера-наставники и тренеры часто упускают из вида «мелочь»: необходимость возбудить у ученика такой образ – образ ясный и точный. Между тем «...ведущей и постоянной стороной вырабатываемого навыка является решаемая им (учащимся – В.Д.) задача, а не способы ее решения, представляющие собой, в сущности, тоже не более как вспомогательные технические фоны», – писал Бернштейн.
Поэтому, заключал он, при работе над движением все внимание должно быть обращено на результат двигательной задачи, а не на движения, с помощью которых этот результат достигается. Движения сформируются и закрепятся сами собой.
Несколько позже Н.А. Бернштейн обратил внимание на интересную особенность формирования условных рефлексов. Общеизвестно, что врожденный безусловный рефлекс очень легко активизировать и сделать условным с помощью любого запускающего сигнала: звука, света, картинки, укола и так далее. Но вот добиться, чтобы вместо одного безусловного рефлекса активизировался другой, – это оказалось невозможным. Все попытки добиться этого были прекращены Павловым и его сотрудниками примерно в 1900 г., и больше не возобновлялись.
Из всего этого Бернштейн делал фундаментальный вывод: трудовой или спортивный навык нельзя сформировать с помощью данных от природы безусловных рефлексов – нельзя превратить безусловное в условное.
Навык формируется в две стадии.
Сначала ищется оптимальная двигательная программа (отсюда – длительность этого периода!). Учащийся бессознательно корректирует свои попытки с помощью зрения и чувства равновесия – управляет своим телом в реальном зрительном пространстве. Ясно, что для этого он использует нейронные сети коры больших полушарий. Кора берет на себя несвойственные ей, вообще говоря, функции. Из-за этого управление положением тела, учет механических взаимодействий его частей (скорости, моменты, реакции) протекает крайне нерационально.
Движения робки, неуклюжи, смешны, мы быстро утомляемся, злимся, приходим в отчаянье от своей неспособности...
Но вот постепенно включаются подкорковые структуры с их синергическими коррекциями, которым, отмечал Бернштейн, «в коре нет никаких адекватных механизмов, даже суррогатов». Говоря по-другому, человек начинает «привыкать».
И когда все ощущения и корректирующие сигналы уйдут с уровня коры в подкорку, станут бессознательными, внезапно случается нечто волшебное: возникает радостное ощущение необыкновенной легкости, освобождения, почти невесомости, – и непослушный секунду назад велосипед вдруг отвечает любому твоему желанию! Это чувство освобождения невозможно осознать на рациональном уровне в виде какого-то самоотчета о внутренних мозговых сигналах (Бернштейн приводил пример некого пианиста, вздумавшего «проникнуть вглубь себя» и мысленно рассмотреть, как он исполняет музыку: итог был печален, он полностью потерял способность играть).
Забыть же полученный навык невозможно: пять лет не садился на велосипед, – но вот ощутил под ногами педали, взялся за руль, и уже через минуту-другую катишь, будто не было тех пяти лет...
С этим видом памяти связано еще и такое обстоятельство: нельзя научиться ездить на велосипеде, плавать или играть на фортепьяно «вприглядку». Мозгу, помимо всего прочего, требуется бессознательно принять сигналы проприорецепторов, сформировать подкорковую, неосознаваемую логикой, модель мира и ощутить ее отношения с моторным полем тела. Оттого-то любые тренировки «понарошку», такие, как игра начинающего музыканта на нарисованной клавиатуре или изучение конькобежных движений на полу, а не на льду, бессмысленны. Выработанный таким способом навык тут же расстраивается, едва человек перейдет в реальную обстановку, столкнется с истинным миром, к деятельности в которым готовился, – эта мысль Николая Александровича была понята только много десятилетий спустя, когда стали конструировать человеко-машинные ракетные и космические комплексы...
Идеи, касавшиеся построения движений человека, Бернштейну удалось реализовать, когда он работал в Московском научно-исследовательском институте протезирования сначала консультантом, потом (с ноября 1943 г.) заведующим лабораторией физиологии и патологии движений. Он пришел туда сразу, как только вернулся в Москву из эвакуации. Шла война, в госпиталях лежали десятки тысяч безруких и безногих...
Николай Александрович придумал такую конструкцию протеза правой руки, что взятая ложка двигалась, как будто ее держала живая рука (а это весьма сложная траектория). Он предложил новый механизм коленного шарнира, и инвалиду стало значительно легче ходить на таком протезе.
Циклографирование позволяло точно оценивать достоинства и слабые места разработок: восстанавливается ли ритмичность и симметрия походки? легче ли ходить – то есть уменьшились ли затраты энергии? Эти и другие критерии были объективны, потому что их определяли циклосъемка и цифровое выражение результатов.
Но, пожалуй, более существенным, чем эти конкретные разработки, было общее влияние Николая Александровича. Он содействовал росту научного уровня экспериментов и конструкторских разработок буквально на всех этапах создания протезов. Его лаборатория стала тем центром, в котором выверялись новые предложения.
«Биомеханические идеи Бернштейна давали ясные направления поисков: что именно от протеза конечности следует требовать, – говорил мне Виктор Семенович Гурфинкель*, после изгнания учителя из института продолживший его дело. – И не в плане «похожести» на утраченный орган, а в плане функционального соответствия самому главному параметру – распределению масс сегментов как по всей системе «стопа – голень – бедро» (для протезов рук это гораздо менее критично), так и в пределах одного сегмента. До прихода Николая Александровича конструкторы руководствовались всевозможными эмпирическими правилами – он же поставил дело на строго научную основу. Его оригинальная, управляемая электроникой конструкция протезов для людей, лишившихся обеих ног, только сейчас приобрела черты реальности, – а предложил Николай Александрович ее в 1948 году, когда это была поистине необыкновенно передовая идея. И вот что еще надо подчеркнуть: хотя Николай Александрович прекрасно ориентировался в нейрофизиологии, физиологии нервно-мышечной системы, биомеханике и имел богатую практику клинических наблюдений, он всегда в своей работе опирался на коллектив профессионалов по каждой дисциплине».
* Виктор Семенович Гурфинкель (род. 1922 г.) – профессор, доктор медицинских наук, заведующий лабораторией Института проблем передачи информации АН СССР. Кандидатскую и докторскую диссертации подготовил под руководством Н.А. Бернштейна. Был сотрудником лаборатории физиологии и патологии движений Московского научно-исследовательского института протезирования, которой фактически с января 1943 по март 1949 г. руководил Н.А. Бернштейн. Участвовал в разработке протеза с биоэлектрическим управлением (предплечье-кисть), за создание которого коллектив авторов был удостоен Государственной премии СССР.
Среди них Гурфинкель особо отметил Ольгу Альфредовну Зальцгебер. Она много занималась протезированием верхних и нижних конечностей, и они с Бернштейном обогащали друг друга своими знаниями.
«О нем можно смело говорить, что это был человек, обогнавший свое время, – подвел итог Гурфинкель. – Но, к сожалению, мало кто из окружающих понимал это. Даже мы, его ученики, только с годами в полной мере осознали масштабность его работ. А он – он всячески выдвигал на передний план работы своих сотрудников, был в этом отношении чрезвычайно щепетилен, не проходил мимо даже маленького успеха. Иные таланты встают в позу мэтров, начинают всех поучать, – эта малоприятная черта была глубоко чужда Николаю Александровичу. И еще: он не получал удовольствия от разговора о чужих неудачах. Бывало, разносят при нем какой-нибудь слабый рассказ, – а он вдруг говорит: «Знаете, там есть одно неплохое место...» Ну а если случалось выражать отношение к чьим-то промахам, он коротко сообщал о своем несогласии – и конец...»
Источник: http://n-t.ru/tp/in/ | |
| Категория: Наука | Добавил: vitalg (29.Янв.2011) | |
| Просмотров: 297 |