ЧЕЛОВЕК, РАЗГАДАВШИЙ ТАЙНУ ЖИВОГО ДВИЖЕНИЯ... В том же 1921 году в Москве был создан Центральный институт труда (ЦИТ). Его директором назначили А. К. Гастева, энтузиаста научной организации труда, поэта и романтика (в разгар сталинского террора 1938-1941 годов он сгинул в лагерях). Директор поставил перед сотрудниками задачу разработать теорию управления движениями человека - биомеханику.
Гастев писал: "Первая наша задача состоит в том, чтобы заняться той великолепной машиной, которая нам близка, - человеческим организмом. Эта машина обладает роскошью механики - автоматизмом и быстротой включения. Ее ли не изучать? В человеческом организме есть мотор, "передача", амортизаторы, есть тончайшие регуляторы и даже манометры. Все это требует изучения и использования. Должна быть особая наука - биомеханика. Эта наука может и не быть узко "трудовой", она должна граничить со спортом, где движения сильны, ловки и в то же время воздушно легки, артистичны".
Создать основы этой науки, которая теперь обязательно используется при разработке систем тренировок людей самых разных профессий - от шофера до космонавта, было суждено молодому врачу Николаю Александровичу Бернштейну.
В 1922 году ему предложили работу в отделе научных изысканий ЦИТа, в биомеханической лаборатории. Н. А. Бернштейн занялся разработкой общих основ биомеханики и уже к 1924 году подготовил к изданию обширный труд "Общая биомеханика". Николай Александрович разработал метод циклографии с использованием кинокамеры, который позволял подробно зафиксировать все фазы движения. В том же году Н. А. Бернштейн возглавил биомеханическую лабораторию и принял участие в работе первой международной конференции по научной организации труда в Праге, где сделал доклад об изысканиях в области физиологии труда.
Методика циклограмметрических исследований с использованием фото- и кинотехники, примененная Н. А. Бернштейном в ЦИТе, помогала найти наиболее рациональные способы обучения рабочих. Циклограмметрические данные получали с помощью рапидной киносъемки (100-200 кадров в секунду) и последующих высокоточных измерений. Погрешность измерения мгновенных положений движущихся частей тела идущего или бегущего человека составляла 0,5 мм. Говоря современным языком, он создал фазовый портрет движений, который затем можно было анализировать.
Н. А. Бернштейн первым в мировой науке понял, что изучение движений - своеобразный ключ к познанию закономерностей деятельности мозга. До тех пор движения человека изучали лишь в их внешнем проявлении, а он поставил перед собой задачу понять, как работает мозг, управляя ими.
Бернштейн считал себя учеником И. М. Сеченова, который еще в XIX веке предположил, что управление движениями человека сводится к непрерывной коррекции перемещения звена (например, руки или ноги), осуществляемой центральной нервной системой на основании сигналов от органов зрения, слуха или осязания. Николай Александрович понял, что нервная система, "подав команду" на начало какого-нибудь движения, никогда не оставляет его без контроля и в случае необходимости немедленно корректирует. В 1928 году такое явление он назвал "сенсорной коррекцией". Это фундаментальное понятие в теории управления, которое двадцать лет спустя Норберт Винер, создавая основы кибернетики, назвал обратной связью. Кстати, когда в 1960 году Норберт Винер находился в Москве, Бернштейна познакомили с ним. Николай Александрович подарил Винеру свою статью 1935 года, в которой он, еще не применяя терминологию кибернетики, сформулировал основные идеи этой науки. Там он, в частности, утверждал, что живой организм, как и искусственное устройство, предложенное Винером, строится по иерархическому принципу с использованием прямых и обратных связей, программ и т.п. Норберт Винер не отрицал заслуг Бернштейна и в дальнейшем принимал деятельное участие в издании его работ в Англии...
Помните шутливый детский вопрос: как сороконожка управляет всеми своими сорока ножками? А двигательный аппарат человека представляет собой самодвижущийся механизм, состоящий приблизительно из 600 мышц, 200 костей и нескольких сотен сухожилий. Это вам не сороконожка! Бернштейн нашел строгий научный ответ на этот вроде бы шутливый, но на самом деле очень серьезный вопрос. Он создал теорию координации движений, задачей которой считал преодоление избыточных степеней свободы движущегося органа, иными словами - превращение его в управляемую систему.
Дело в том, что кости человека, скажем, в руках, скреплены между собой суставами, имеющими по две, а плечевой даже три оси вращения. Поэтому кисть имеет возможность перемещаться по множеству независимых траекторий. И это только одна кисть, а у человека их две, а на каждой из них по пять пальцев, состоящих из трех фаланг. Все же звенья тела человека, учитывая подвижность корпуса, обладают объемом возможных движений, выражающимся трехзначным числом. А насколько сложны движения глазного яблока, которые позволяют следить за движущимися предметами и обеспечиваются работой 24 глазных мышц!
Каждое конкретное движение человек совершает, преодолевая избыточные степени свободы, и делает это, по мнению Н. А. Бернштейна, благодаря координированному управлению элементами двигательного аппарата.
Здесь идеи Бернштейна вновь вступили в противоречие с теорией Павлова, который считал, что поведение живых существ представляет собой непрерывные ответные реакции на информацию, поступающую из постоянно меняющегося мира. Эта информация воздействует на органы чувств и пробуждает возникшие ранее многочисленные безусловные и условные рефлексы, которые и определяют поступки и действия животных и человека. Такое объяснение отвечало далеко не на все вопросы, связанные с работой мозга. Да и сам Павлов это понимал.
Бернштейн в своих рассуждениях развивал одну из догадок И. М. Сеченова о том, что мозг не воспринимает пассивно информацию из окружающего мира и не только отвечает на нее действием, а сам активно воздействует на мир. Он непрерывно создает прогностическую модель будущего, основанную на вычислении вероятности. Бернштейн понимал, что мозгу заранее известна цель любого действия. Эта цель служит причиной для начала действия, и она меняется и корректируется в самом процессе этого действия на основе обратных связей, то есть постоянно поступающих сообщений "с мест" о достигнутом результате действия. Как в упомянутом выше примере кормления чаек, когда птица, увидев летящий кусок, "вычисляет" его возможную траекторию, сопоставляет ее с направлением и скоростью своего полета, и затем мозг отдает команду мышцам, чтобы те направили тело в ту точку, где клюв встретится с куском хлеба. Человек отличается от остального животного мира лишь тем, что у него принцип активности, боевой самоорганизации стал осознанным и формируется, кроме всего прочего, в членораздельной речи, письме и т. д. Суть теории активности Николай Александрович очень точно выразил в заглавии своей статьи "От рефлекса к модели будущего", написанной им в последний год жизни.
Координация движений, по мысли Бернштейна, осуществляется по иерархической лестнице. Это происходит примерно так же, как при проведении военных операций. Генерал не следит за действиями каждого солдата, он ставит общую задачу перед командирами частей. Те в деталях доносят ее до командиров подразделений, и уже младшие командиры ведут в бой солдат, старясь занять ту или иную высоту, тот или иной населенный пункт. В мозгу также имеется группа нейронов, которая определяет общую стратегию движения. Группы нейронов второго уровня организуют порядок и последовательность ввода в действие групп мышц, а группы еще более низкого уровня посылают импульсы мышцам.
... Свои открытия Н. А. Бернштейн изложил в книге "О построении движений", вышедшей в 1947 году.
Прочитать статью полностью можно
здесь.
Тема: О теории координации движений (Прочитано 1601 раз)
