Чудо, которое всегда с тобой

Воспоминания о Н. А. Бернштейне и популярное изложение его идей в статье проф. В. Л. Найдина, врача-нейрореабилитолога и писателя. Статья была опубликована в журнале «Наука и жизнь» в 1976 году.

Николай Александрович Бернштейн внимательно посмотрел на меня:

— В таком случае придется из редакции статью забрать.

— Но, может быть, стоит просто сгладить формулировки, сделать их менее заметными? — пытался я как-то оправдаться.

— Нет, этого делать нельзя. Этот абзац, который не нравится редактору, содержит вашу основную мысль, наше, если хотите, кредо — принцип физиологии активности: все живое рождается с активной программой деятельности и всеми силами стремится ее выполнить. Иначе — погибает. Вот и все. Всякое завуалирование идеи активности, идеи воздействия на внешний мир именно так, как этого требуют поставленные организмом задачи, создает ложные толкования, лазейки, через которые утечет основная мысль.

Николай Александрович помолчал, вставил сигарету в длинный мундштук, с чуть заметной улыбкой взглянул на меня и добавил:

— А мы с вами ни в коем случае не можем допустить, чтобы основная мысль утекла куда-либо или была кем-нибудь размыта, запутана.

Он очень заметно подчеркнул это «мы с вами». И потом уже твердо и серьезно повторил:

— Или редактор соглашается с нами, или мы забираем статью обратно. Поезжайте, пожалуйста, в редакцию и решите вопрос именно таким образом.

Ушел я тогда от Николая Александровича с пылающими щеками и ушами и запомнил урок на всю жизнь: основную свою мысль в работе, даже если она должна быть напечатана в детском издании (как в тот раз и было), ни в коем случае нельзя сглаживать, завуалировать, а тем более запутывать. Вся творческая и научная жизнь Николая Александровича была абсолютным образцом несгибаемости, принципиальной твердости в тех мыслях и делах, в которых был убежден и которые были — и обязательно глубочайшим образом — обдуманы им и взвешены.

Учиться у него можно было многим вещам, но этому — в первую очередь. К сожалению, не сразу и небезоговорочно удалось это понять. Ах, как не сразу! Когда он был жив и разговаривал с нами, его величие как ученого и как человека совершенно не приходило на ум. Хотя нет! Нельзя говорить «совершенно». Какой-то холодок в груди и твердое ощущение необычайной серьезности происходившего мы всегда чувствовали, приходя к своему учителю. И тем не менее простая русская рубашка с вышивкой по вороту, крученый поясок с кистями, маленький синий значок на лацкане серого пиджака, на котором мелко: «Миру — мир» (он целомудренно и глубоко верил в эту глобальную необходимость), седые, гладко зачесанные назад волосы — все это простое и безыскусное, доступное и в высшей степепи доброжелательное не давало ощутить его сверкающее великолепие, его неповторимый и выдающийся образ.

Только по прошествии нескольких лет после его смерти, вновь и вновь изучая его работы, наталкиваясь на те большие или маленькие темы, которые он когда-либо исследовал или даже только упоминал, мы начали понимать, как много было нами упущено при его жизни, сколько ценного могла принести любая беседа с ним, любое соприкосновение даже с малой частицей его огромного мира — научного и просто общечеловеческого.

Но сделанного — вернее, не сделанного — не воротишь. И остается думать, что лучшей памятью о нем будет разработка (увы, лишь посильная для нас) его идей, его мощнейших заделов, определивших на много лет вперед развитие этой отрасли науки — физиологии активности.

БЕРНШТЕЙН Николай Александрович (24.Х.1896 — 16.I.1966) — советский психофизиолог и физиолог, создатель нового направления исследований — физиологии активности. Окончил мед. ф-т (1919), а затем прослушал курс математич. ф-та Московского ун-та. В 1922 году организовал лабораторию биомеханики в Центральном ин-те труда... был организатором и руководителем лабораторий биомеханики в различных институтах... Исследования Н. А. Бернштейна составляют теоретическую основу современной биомеханики, в частности биомеханики спорта, протезирования, труда, деятельности космонавтов и др. Ряд работ посвящен изучению динамики мышечных сил и инерционной структуры двигательных актов. Он внес коренные усовершенствования в технику регистрации и анализа движений (кимоциклограмма, циклограмметрия). Некоторые идеи, высказанные Бернштейном в 30-х годах, предвосхитили основные положения кибернетики. Ему принадлежит одна из первых четких формулировок понятия обратной связи в физиологии, а также идея поуровневой организации движений. В связи с недостаточностью понятия «рефлекторная дуга» для объяснения двигательных актов Бернштейн ввел понятие «рефлекторного кольца», основанное на трактовке всей системы отношений организма со средой как непрерывного циклического процесса. Созданная им концепция физиологии и биологии активности положила начало развитию новых принципов понимания жизнедеятельности организма. Поставив в центр внимания проблему активности организма по отношению к среде, Бернштейн подвел широкую научную, в том числе экспериментальную, базу под изучение целесообразного характера действий живого организма. По своим идеям концепция Бернштейна вышла за рамки нейрофизиологии и психофизиологии и оказалась в центре современных проблем нейрокибернетики, бионики и др. За монографию «О построении движений» удостоен Государственной премии СССР.

Большая Советская Энциклопедия, т. 3. 1970.

Продолжатель идей великого И. М. Сеченова и один из ближайших учеников выдающегося советского физиолога А. А. Ухтомского, Николай Александрович всю свою жизнь был на самом переднем крае науки, а во многих вопросах и еще более впереди, чем этот самый передний край. И вот эта роль «сверхвпередсмотрящего», этого разведчика будущего науки, сделав его большим ученым, одновременно поставила и под удар всяческой критики и, к сожалению, не всегда нужного администрирования. Но он спокойно относился и к тому и к другому. Против научной критики у него были приготовлены целые обоймы фактов, а факты, как известно,— упрямая вещь. И эти факты, объединенные глубоко продуманными теоретическими концепциями и идеями, были не по зубам никаким самым яростным критикам. А та убежденность при обязательной величайшей корректности преподношения данной убежденности вызывала уважение и почтение у самых неуважительных и непочтительных.

После 1953 года Николай Александрович уже не вел экспериментальных работ и даже официально «вышел» на пенсию. Писал статьи, готовил монографию, но именно в эти годы начинается его многоплановая педагогическая деятельность, которую можно назвать передачей научной эстафеты.

С самого раннего утра и до полудня к нему приходили ученики, последователи, известные ученые, а иногда и совсем начинающие. Расписание таких посещений было строгим. Опаздывающих не жаловал.

Хорошо помню мой первый приход к нему в дом. Мы поднимаемся по широкой старинной лестнице со стертыми ступенями и непривычно плавным поворотом перил. Мой товарищ, уже известный физиолог, сдавленным шепотом ругает меня. За дело — по моей нерадивости опаздываем на четверть часа.

«Если бы ты знал, как неудобно к нему опаздывать! У него же все время рассчитано!» Увы, все правильно. Я уныло вешаю голову. Когда я по Садовой еще только подходил к Щукинскому переулку, мне встретился знакомый математик, который, как я знал, уже возвращался от Николая Александровича. У него была подпрыгивающая походка и светлый, устремленный поверх всех голов взгляд. Совершенно не в такт шагам он размахивал старым кожаным портфелем, в котором, судя по объему, было не больше одного листа писчей бумаги.

Я и так робел, подходя к дому знаменитого ученого, а тут еще серьезный человек, вышедший от него с тощим портфелем (значит, все остальное у него в голове).

Николай Александрович сам открывает нам дверь, коротко здоровается, проводит по темному и длинному коммунальному коридору в свою комнату, усаживает. Мы начинаем сбивчиво извиняться. Он нас прерывает: «Будем работать на 15 минут меньше, чем рассчитывали». Вот и весь упрек.

И сразу становится легко. Как опытный дирижер, Николай Александрович заставляет нас кратко, сжато рассказывать суть работы. Не прерывая попутными вопросами отсекает все лишнее, что мешает не столько ему, сколько, оказывается, нам. А мы и не замечали этого лишнего. Нам казалось, что все необходимо.

Наша работа связана с клиникой, с больными. Мы изучаем нарушения движений человека — параличи рук и ног, самые различные расстройства координации, которые возникают, когда в результате болезни исчезла или уменьшилась чувствительность кожи, мышц, связок.

Николай Александрович — прекрасный невропатолог, начавший свою врачебную деятельность еще на фронтах гражданской войны (он тогда ушел с филологического, потому что врачи были обществу нужнее) и работавший с тяжелыми ранеными в госпиталях Отечественной войны,— тонко ориентировался во всех клинических проблемах, связывая их с различными сторонами теории построения движений. Вообще медицинскому аспекту этой теории Николай Александрович отводил важную роль, считая, что здесь есть большой и ценный выход в практику. Для меня это было особенно важным. Я, клиницист, ловил каждую его фразу, относящуюся к механизмам болезней и к путям их преодоления.

Однако узких и конкретных практических советов он никому не давал, считая такой метод нетворческим. Четкими, скупыми словами он обрисовывал лишь сферу поиска и расставлял акценты над теми вопросами (уже внутри этой сферы), которые были особенно важны и требовали решения в первую очередь. Такая «подсказка» полностью устраняла школярство, но помогала ориентироваться в новых и сложных поворотах темы.

Выдержка и скромность Николая Александровича были поразительными. Никогда и никто не слышал от него фразы, характерной, увы, многим метрам: «Я это описал в ...надцатом году, прочитайте мою ... работу, на ...дцатой странице».

И в этот раз, выслушав наше вдохновенное признание в некоем открытии, он еще немножко про него порасспрашивал, подозрительно быстро ориентируясь во всех деталях нашей реляции, а потом просто сказал: «Интересно. И, возможно, правильно. Это стоит развить».

И сразу же рассказал, в каком направлении нужно развивать. Лишь несколько месяцев спустя, изучая одну из работ Николая Александровича, я обнаружил его размышления на тему, которая казалась нам тогда открытием. Я долго думал, почему же он сразу не сказал, что это уже описано. Наверно, потому, что не хотел оказывать ни малейшего давления своим авторитетом и мешать поискам истины, пусть даже уже и найденной. Кроме того, он считал, что факт, открытый повторно и независимо от первого, только подтверждает его, делает более весомым.

Разговор был для нас крайне интересным. Время летело незаметно, но вот Николай Александрович посмотрел на часы: «Нам нужно заканчивать. Через пять минут ко мне придут. Я жду вас через несколько дней. Надо будет только созвониться и выбрать удобное время».

Мы благодарим, прощаемся. А в коридоре нам встречается уже следующий посетитель — высокий и почему-то мрачный мужчина, с размашистыми движениями. «Известный виолончелист Н.,— говорит мой товарищ.— Он советуется с Николаем Александровичем по поводу каких-то особенностей техники игры».

Да, знания Николая Александровича были поистине энциклопедические — физиология и математика, биомеханика и кибернетика, медицина и музыка. Сам прекрасный пианист, он глубоко чувствовал и изучал насущные проблемы музыкантов. «Исследования по биодинамике фортепианного удара» (Музгиз, 1930), «Современные данные о структуре нервнодвигательного процесса» (сборник «Музыканту-педагогу», 1939), многочисленные примеры из техники игры на скрипке и фортепиано в книге «О построении движений» (1947) — вот только некоторые примеры его работ в этой области.

Не менее интересными и глубокими были его работы и в других областях — в математике (их печатали специальные математические журналы, и высокие профессионалы давали им отличную оценку), в биомеханике (уже в 1926 году вышел капитальный труд молодого 30-летнего ученого — «Общая биомеханика») и, конечно, в медицине. Работая в клинических институтах, Николай Александрович обязательно готовил две-три прикладные клинические работы.

Особенное внимание Николай Александрович уделял биомеханике спорта — плаванию, бегу, прыжкам, справедливо считая спортивные движения идеальной моделью для изучения человеческих движений вообще.

Уже после кончины Николая Александровича, собравшись у него дома, мы, люди самых разных профессий: физиологи и математики, врачи и лингвисты, помянув его светлый образ, стали уверять друг друга, что именно для каждой из наших профессий Николай Александрович сделал больше всего. Рассказывая о встречах с ним, каждый открывал еще какую-то сторону его таланта, еще одну грань его необыкновенного дарования.

Но, конечно, больше всего о Николае Александровиче рассказывала его жена, Наталия Александровна. Раньше мы очень мало знали о его личной жизни. Мы не знали, что каждый вечер он обязательно проводил с семьей — играл на рояле, показывал звездное небо и рассказывал о нем удивительные истории, мастерил модели железнодорожных вагонов (паровозы и железная дорога — неугасающее увлечение его юности), где все было как в настоящем вагоне, и точно выдержаны все масштабы, расчерчивал различные варианты Эйфелевой башни — сооружения, которым он восхищался всю жизнь и о котором вдохновенно рассказал на страницах «Науки и жизни», опубликовав в 1964 году статью «Башня Эйфеля». (С журналом «Наука и жизнь» Николая Александровича связывала большая дружба. Влюбленный в инженерию, он рассказывал его читателям об интереснейших инженерных сооружениях — «Как был построен сызранский мост через Волгу», «Крушение Тэйского моста», а небольшие кунсткамерные заметки из истории техники — он диктовал их набело редакционной машинистке — публиковались во многих номерах.)

Узнали мы и о его мужестве в конце 40-х — начале 50-х годов, когда он — бескомпромиссный, если речь шла о научной истине,— не отрекшись ни от одной строчки своих работ, отошел от активной экспериментальной деятельности. Друг студенческой юности помог ему устроиться работать в реферативный журнал. Николай Александрович шутил: «Удивительная работа! Целый день читаешь интересные книги, и за это еще платят деньги». А читал он легко почти на всех европейских языках. Многие рефераты он потом подытожил в «Новых книгах за рубежом».

В это же время он продолжал напряженно работать над теоретическими проблемами биологических аспектов кибернетики, над теорией моделирования в биологии, над философскими основами физиологии активности. Вот тогда-то в его доме появились не только физиологи и медики, но и крупнейшие советские математики, кибернетики, философы. Ко всему прочему Николай Александрович оказался превосходным организатором. Он сумел объединить интересы крупных специалистов в разных областях науки и придать им единое направление, ведущее к исследованию физиологии активности, главным утверждением которой является то, что «жизнедеятельность каждого организма есть не уравновешивание его со средой и с падающим на него со стороны потоком стимулирующих воздействий (как думали раньше физиологи), а активное преодоление среды, определяемое моделью потребного будущего».

И для решения этой проблемы было необходимо настойчиво заниматься теориями управления и кодирования, моделирования и биологической математизации, то есть самыми передовыми и прогрессивными разделами науки.

Тщательному анализу истории этого вопроса и обрисовке путей и задач нового направления в физиологии — физиологии активности — была посвящена последняя книга Н. А. Бернштейна «Очерки по физиологии движений и физиологии активности». Посвятил он ей всю свою жизнь, а писал последние три-четыре года.

Опять лишь только после его смерти мы узнали, что за два года до этого, почувствовав себя плохо, Николай Александрович сам поставил себе диагноз — рак печени — и хладнокровно определил оставшееся время (не ошибившись ни на месяц). За то время он и положил окончить книгу — свой основной труд.

Работал ежедневно — много и напряженно, не прерывая, однако, своих встреч-семинаров с учениками и соратниками. Снялся с учета из поликлиники для научных работников и из районной поликлиники, чтобы не тратить оставшегося времени на обследования и объяснения с медиками.

В те годы, встречаясь с нами, он был очень серьезен и чуть приметно печален. Уже потом со стыдом мы вспоминали, как приходили к нему, наполненные не столько научными, сколько совершенно «ненаучными» событиями, и начинали вдруг уговаривать его посмотреть какой-то нашумевший фильм. И удивлялись тому, что он необычно сухо от этого отказывался, говоря, что у него нет времени. Мы же не догадывались, что у него не осталось времени не только на фильмы, но и на жизнь.

Он успел подписать гранки своих «Очерков» и просмотреть их корректуру на английском языке (они вскоре вышли в Англии), привести все деловые бумаги и наброски статей в идеальный порядок, распорядился по поводу научной библиотеки (а она была огромна и куплена почти целиком на Государственную премию 1947 года) и даже отдельных книг. От его имени Наталия Александровна подарила нам, с учетом черт характеров, предполагавшихся в нас Николаем Александровичем, некоторые любимые произведения. Мне достался «Том Сойер» на английском языке, а моему товарищу, с которым мы в первый раз пришли к Николаю Александровичу,— «Граф Монтекристо» на французском.

Это было лестно и щемяще-трогательно: вот как, оказывается, он хорошо о нас думал и желал добра.

Но вот его не стало. Над гробом его соратник, один из крупнейших современных математиков, прочитал Пастернака:

— Быть знаменитым некрасиво,
Не это подымает ввысь.
Не надо заводить архива,
Над рукописями трястись.

Цель творчества — самоотдача,
А не шумиха, не успех.
Позорно, ничего не знача,
Быть притчей на устах у всех.

Но надо жить без самозванства,
Так жить, чтобы в конце концов
Привлечь к себе любовь пространства,
Услышать будущего зов...

И дальше:

Другие по живому следу
Пройдут твой путь за пядью пядь,
Но пораженья от победы
Ты сам не должен отличать.

И должен ни единой долькой
Не отступаться от лица,
Но быть живым, живым и только,
Живым и только до конца.

Трудно сказать лучше, чем сказал поэт. Николай Александрович и остался в нашей памяти живым, живым — и только.


Энциклопедичность Николая Александровича служила единой цели, которой он посвятил основное время своей научной жизни,— исследованию законов, которым подчиняются все движения человека. Цель моих очерков — в доступной форме рассказать читателю об этих законах, сделать понятными большому числу людей те интереснейшие факты и выводы, которые скрыты сугубо научной формой изложения трудов Н. А. Бернштейна, показать красоту, изящество и мощность научного мышления этого выдающегося ученого современности, наконец, ввести читателя в прекрасный мир его собственных движений, показать ему поистине то чудо, которое всегда с ним.

Н. А. Бернштейн работает за циклографом. Фото 30-х годов.

Итак, мы начинаем. Но начать приходится с некоторого лирического отступления.

Семь чудес света потрясали воображение человека. Он не уставал дивиться и храму Артемиды, и египетским пирамидам, и висячим садам Семирамиды. И в этом восхищении как-то забывалось, что и сотворились эти чудеса не только благодаря фантазии и прозорливому расчету, но и благодаря простой работе человека — действием его мускулов и сочленений, соединенных в одну чудесную цепь.

Птица не задумывается над тем, как ей летать, зверь — как ему бежать, дельфин и рыба — плыть. И человек ходит или ест, прыгает или машет руками, не задумываясь над тем, как это делается. Это как бы дар, полученный от рождения и на всю жизнь. Это дар, это награда, это великое искусство, вложенное природой в человека в виде бессрочного векселя-вклада.

И когда люди стали размышлять о том, как и с помощью каких законов они движутся и работают, как устроена их двигательная «машина» (так говорил Леонардо да Винчи), то изумились той сложности и красоте, с которой человек управляется с этой «машиной».

Наш мозг мгновенно рассчитывает единственно правильные траектории движения, он чутко реагирует, а затем оперативно исправляет малейшие в них ошибки, следя за изумительной точностью самого действия. Он заботится об экономности двигательных усилий, ибо не может позволить роскоши тратить их впустую. Мозг вводит в действие или могучие соединения мышц и сочленений — и тогда человек бежит, прыгает, переносит грузы или отдает команду одной-единственной мышце — и человек просто подмаргивает соседу. Мозг может задумать, рассчитать сложнейшую партитуру действий, и тогда по воле невидимого дирижера слаженно и гармонично звучит симфония движения — хирургической операции, труда скульптора, танца балерины и игры пианиста. Строго и безупречно вступают в действие одни мышцы и суставы и замолкают другие, одни звучат в полную мощь, другие им только вторят. Творится великая гармония действий, владение которой — поистине одно из чудес света.

С тех пор, как человек стал человеком, движения его не изменились количественно, но сделали существенный качественный скачок. Можно сказать, что все наши движения оформились в три основных отрасли: 1) труд и быт, 2) физкультуру и оздоровление, 3) развлечение и искусство — игры, танцы, театр, музыка и т. д.

С небольшими оговорками, все движения, которые мы совершаем за день и за которыми наблюдаем со стороны, относятся к этим трем «ведомствам».

Каждое действие — от переворачивания страницы и до удара молотом, от почесывания носа и до фортепианной игры — движение. Этим даром мы пользуемся ежечасно, ежеминутно, даже во сне. Да, если бы мы не могли во сне поворачиваться, то через 15—20 минут «отлежали» бы руку, бок, ноги и от боли бы проснулись. Так и вращаемся во сне, кто быстрей, кто медленней, обеспечивая себе этим крепкий сон.

И вот, пользуясь, вернее, живя в этом мире движений, мы, к сожалению, все еще недостаточно знаем о том, как оно совершается, как и чем управляется, а потому и смутно представляем себе методы его совершенствования. Правда, таким совершенствованием, тренировкой, разучиванием новых движений мы занимаемся почти всю жизнь, но чаще всего это делаем эмпирически, глубоко не осознавая всех механизмов происходящего. А потому, затрачивая много времени и не всегда достигая нужного результата, завидуем тому, кто умеет делать многое.

Так как же мы движемся?

Ученые давно пытались ответить на этот вопрос, уже в начале XIX века немецкие ученые братья Вебер попробовали впервые изобразить и сопоставить зарисованные ими элементы движений человека. Затем последовали и другие способы: зарисовывались различные части тела во время движения, определенные узловые точки и т. п. Особенно значительные результаты были получены, когда появилась фото- и киносъемка, вначале обычная, а затем и ускоренная. В 1930 году молодой советский ученый Н. А. Бернштейн предлагает усовершенствованный метод зеркальной кимоциклографии — светящиеся лампочки, установленные на суставных точках, снимаются на кинопленку (во время различных движений человека) через специальный щелевой прибор обтюратор, который отсекает все лишние данные и позволяет составить точную схему движений человека. Возникает циклограмма, расшифровка которой воспроизводит взаимоположение различных звеньев тела при самых разнообразных движениях.

Так с помощью тензометрических датчиков регистрируются движения суставов.

Можно смело утверждать, что метод циклографии изменил принципиальную постановку вопроса об изучении движений, сдвинул исследования с мертвой точки только описательных рассуждений, переведя их в область точных математических расчетов. Ведущие ученые Запада — в Германии и Франции (куда Николай Александрович ездил в 30-е годы для демонстрации своего прибора) — с энтузиазмом приветствовали это открытие и просили автора обучить их этой новой прогрессивной методике. В настоящее время подобные исследования ведутся уже с помощью специальных тензометрических датчиков, чутко реагирующих на любые движения в суставах (лаборатория В. С. Гурфинкеля).

Все эти эксперименты показали не столько сложность любого движения, действия, сколько непостижимую трудность управления этими движениями. Ученые утверждают, что если бы этих движений не было или мы их не видели бы наяву, то ни за что нельзя было бы поверить, что человеческий мозг способен координировать и управлять этими сложнейшими двигательными процессами.

Посудите сами: наша двигательная система состоит из подвижно соединенных (в суставах) звеньев — костей и мышц. Между каждым из звеньев существует определенная взаимная подвижность. Например, между фалангами пальцев существует только одна степень свободы подвижности — сгибание и разгибание. То же и в коленном суставе — можно только согнуть или разогнуть голень. А вот уже в лучезапястном — две степени свободы: вверх — вниз, влево — вправо. В плечевом — три степени: вперед — назад, влево — вправо, вращение наружу и вовнутрь.

Но это только при движении в одном суставе! А если движения совершаются в двух, трех и более суставах одновременно? Тогда число степеней свободы во всех работающих суставах суммируется. Так, при движении кисти, локтя и плеча уже 7 степеней свободы, а при включении и пальцев — 16 степеней свободы. А если движется только одна грудная часть позвоночника, то число степеней свободы подскакивает до 66! Эта цифра выглядит для биомеханики просто астрономической. Ведь большинство придуманных человечеством машин, работающих без управления человеком, имеет только одну степень свободы. Например, мпогоцилиндровый дизель или ротационная печатная машина. Реже встречаются машины с двумя степенями свободы — центробежные регуляторы. Машины с тремя и более степенями свободы можно построить, но управлять ими практически нельзя — настолько бурно возрастает сложность такого управления с прибавлением новых степеней свободы. И это только с тремя, а что же говорить о 16 или даже 66 степенях свободы человека?!

Кстати, интересно, что подвижные пальцы человеческой руки имеют на 22 степени свободы больше, чем передняя конечность копытного животного.

Необходимость управлять многими звеньями двигательной цепи (это и называется координацией движений) осложняется еще и другими факторами. Ну, во-первых, все эти звенья соединены не только жесткими связками, но и растягивающимися мышцами, упругость и вязкость которых постоянно изменяются (расслабленные и напряженные мышцы, скованность на холоде, вялость при утомлении и т. п.). Значит, при управлении движениями надо учитывать и состояние мышц, их вязкость.

А сопротивление окружающей среды? Мы ведь живем не в безвоздушном пространстве — ветер, сопротивление опоры (которая тоже бывает мягкой и жесткой, скользкой и бугристой, наклонной и ровной), вес своего тела, вес и движения окружающих предметов. Всего не перечислишь. Но есть еще и так называемые внутренние реактивные силы, и состояние нервной передачи, и многое другое.

Уже из перечисленного ясно, что мозг, управляя даже простейшими нашими движениями, решает невообразимо сложные задачи. И это все в короткое время да на оптимальной программе. Расчетливо и экономно!

Можно с гордостью сказать: «Вот как устроен человек!»

Но как устроен? Как же осуществляется это архисложное управление?

Это один из сложнейших вопросов физиологии, на который пока нет окончательного ответа, а есть только предположения, гипотезы и теории.

Одна из них, наиболее полная и убедительно обоснованная, и предложена выдающимся советским физиологом Н. А. Бернштейном. Она приложима не только к физиологии движения, но и к другим разделам и составляет часть так называемой физиологии активности.

Во многом это теория будущего, однако именно этот факт и является мощным стимулом для каждого физиолога, медика, психолога, устремляя его знания и помыслы к тем самым вершинам науки, которые являются мечтой каждого увлеченного человека.

ВНАЧАЛЕ О ФИЗИОЛОГИИ АКТИВНОСТИ

Человек, как и любое другое существо, родившись, стремится к выполнению определенной биологической жизненной программы (в том числе и двигательной). Выполняя эту программу, он встречается с окружающей средой. Если эта среда ему сопутствует или, во всяком случае, не мешает, то он с ней мирно сосуществует, как бы двигаясь в одном направлении. Если же она ему противодействует, то он вынужден с ней бороться, обязательно преодолевая ее или приспосабливаясь к ней в чем-то (это тоже борьба), и делает это максимально активно.

Без этого активного преодоления среды организм не сможет выполнить своей программы и погибнет. Это правило относится ко всему организму в целом и к любой его отдельной функции. Например, если человек поднимает какой-то груз, то ему потребуется большее количество кислорода абсолютно для всех тканей его тела. Поэтому он и дышит чаще («запыхался») и сердце сокращается быстрее, чтобы доставить обогащенную кислородом кровь во все закоулки организма. Если за обедом съесть много соленого, появится жажда, и тогда выпитая жидкость уменьшит концентрацию соли в организме. Если человеку холодно, он съеживается, мышцы его напрягаются, возникает дрожь — благодаря этому человек сохраняет тепло для жизненно важных внутренних органов.

Короче говоря, нет такой системы в теле живого существа, которая бы не имела нескольких, иногда совершенно различных способов борьбы с неблагоприятными условиями среды.

Между всеми этими важнейшими системами особое место занимает двигательная. Особое потому, что сами движения необходимы человеку для выполнения множества жизненно важных актов — перемещения, труда, еды, развлечений.

Как совершается необходимое движение? Любому движению — простому и сложному — предшествует мыслительный процесс, причем этот процесс невероятно сложен. Схематично предшествующий процесс можно выразить следующим образом.

Вначале человек воспринимает окружающую обстановку, оценивает ситуацию и определяет свое место в ней. Эта ориентация может происходить как сознательно, так и бессознательно (мы еще коснемся этого позже). Органы чувств — зрение, слух, обоняние, органы равновесия, чувствительность кожи, мышц, связок — по разным каналам посылают в мозг информацию и «рисуют» полную картину ситуации. В таком процессе играют роль и опыт человека, и адекватность его восприятия, и даже простейшие биомеханические законы. Вот пример.

Человек гребет в шлюпке. Море спокойное. Человек это видит и чувствует. Но вдруг поднялся ветер, появилась сильная боковая волна. Гребец почувствовал ветер кожей и услышал его завывание, увидел волны, о качке узнал через органы равновесия, о срывающихся на гребнях волн веслах ему «доложили» информаторы от мышц рук и туловища. Итак, воспринята картина морской непогоды и дана ей оценка — стало трудно грести, а по прежнему опыту человек знает, что лодку может перевернуть. Это первый этап.

Второй этап. Человек определяет, во что надо превратить эту ситуацию, чтобы преодолеть возникшие препятствия. Поскольку явление природы изменить нельзя, то, следовательно, необходимо изменить свое положение в создавшейся ситуации.

Это очень серьезный этап — мысленное создание модели желаемого будущего, взгляд на несколько ходов вперед, если говорить шахматным языком. То есть это уже постановка двигательной задачи: продолжая вести шлюпку в нужном направлении, обезопасить свое положение, сделав лодку устойчивой на волне, и при этом облегчить сам процесс гребли.

Наступает третий этап, когда определяется тактика действия, ведущего к осуществлению желаемой модели, то есть, что именно надо делать. Вот тут человек опирается и на теоретические знания, и на прошлый опыт, и на реальную оценку своих возможностей, и опять же — на некоторые законы биомеханики. Гребец решает, что шлюпку надо развернуть поперек волны — это позволит избежать сильной боковой качки, весла опускать в воду глубже, чем раньше, ритм гребли приспособить к накату волн. А более опытный еще и решит, что надо держаться не точно поперек волны, а под некоторым углом,— это увеличит скорость.

Наконец, наступает последний, четвертый этап предварительной работы — человек определяет, как, с помощью каких «исполнительных органов» нужно выполнять задачу, в какие мышцы необходимо послать окончательный исполнительный импульс. Гребец начинает грести одним веслом, «табаня» другим и тем разворачивая на волне шлюпку. При этом он, опуская весла глубже в воду, больше, чем раньше, напрягает некоторые мускулы спины и ног, гребок делает короче (то есть быстрее напрягает и расслабляет мышцы), приноравливаясь к ходу волн.

Только на этом четвертом этапе начинается само движение. Как видите, вначале было слово, вернее мысль, как, впрочем, это и бывает во всем.

КАК СТРОИТСЯ ДВИЖЕНИЕ?

Почему, задавая вопрос, мы употребляем здесь глагол «строится»? Да потому, что указанная сложность управления движениями немыслима без определенной иерархии, именно поэтажного построения. Однако прежде чем рассказывать об этой иерархии, необходимо упомянуть об одном утверждении Н. А. Бернштейна. Он высказал его еще в 1930 году, опередив всемирно знаменитого кибернетика Н. Винера (чуть позже об этом писал и академик П. К. Анохин). Ни один двигательный акт, утверждал Николай Александрович, невозможен без постоянной сигнализации с периферии о том, как в каждую долю секунды протекает это действие. Иначе говоря, он высказал идею обратной связи, которая позже легла в основу кибернетики, автоматики и науки об управлении.

В самом деле, невообразимая сложность нашего двигательного аппарата, все эти бесчисленные степени свободы подвижности, состояние мышц, нервной системы и постоянно меняющийся контакт с окружающей средой не позволяют построить движения по какой-то раз установленной схеме. Необходимы постоянные поправки, постоянная коррекция движений и, кроме того, непрерывные сообщения о получаемых результатах — даже промежуточных, не говоря уж о конечных. Все это возможно лишь на основе обширнейшего потока сообщений из самых различных точек тела и окружающего организм пространства. Именно эту информацию и сообщают органы чувств — зрение, слух, чувствительность кожи, мышц, суставов, органы равновесия.

Без этих «датчиков» целевые действия любого организма были бы невозможны. Поэтому заболевание или выход из строя любого из этих информаторов всегда приносит нам урон. Правда, постепенно его «сотоварищи» — другие органы чувств — берут на себя часть его функции и помогают как-то заместить, компенсировать дефект. У плохо видящего человека обостряются слух и чувствительность кожи, особенно пальцев. И наоборот, у человека с пострадавшей чувствительностью кожи и мышц усиливается роль зрения, а в темноте он уже почти ничего не может делать.

Необходимость постоянной и точнейшей коррекции хорошо иллюстрирует пример фортепианной игры. Если в каждой из 16 степеней свободы руки у одного пальца пианиста произойдет ошибка, вернее, неточность всего на 1°, то, суммируясь, эта неточность возрастет во много раз и даст отклонение кончика пальца на 5—6 сантиметров. То есть вместо ноты «до» будет звучать «ми» или даже «фа», а уже смешение подряд нескольких звуков превратит музыку в бессмысленный неуправляемый звуковой хаос.

Однако Н. А. Бернштейн считал множество степеней свободы не самой трудной и главной задачей в организации движения. Гораздо более трудным и принципиальным он считал управление непостоянным состоянием мышц — их упругостью, длиной, возбуждением и т. д. Решив эту задачу, задачу с огромным числом переменных, природа уж сравнительно легко могла справиться и с преодолением степеней свободы. А для такого решения оказалось жизненно необходимой постоянно текущая в мозг информация. О чем же? Главным образом о наличной длине каждой мышцы и о претерпеваемых ею изменениях, а также о позе всей двигательной цепи. Получая такие оперативные сообщения, нервная система уже может придать этим мышцам нужное напряжение и, тем влияя на всю цепь, управлять движениями (изложено это все достаточно схематично и упрощенно, на самом деле все много сложнее).

Так был провозглашен принцип обратной связи, принцип чувствительной (сенсорной) коррекции.

Далее, Николай Александрович утверждал, что координация каждого производимого движения возможна лишь с помощью различных органов чувств, которые объединяются между собой в различные ансамбли. Такой союз органов чувств недолговечен — изменился характер движения, изменяется и союзническая комбинация информаторов. Не меняется только одно — их комплексность. Каждое действие «обслуживается» бригадой из различных чувствительных отделов (в физиологии их называют афферентаторами). Очень важно и то, что каждой двигательной задаче в зависимости от ее смысла должна соответствовать абсолютно адекватная собственная комбинация афферентов, собственная «комплексная бригада».

Однако все сказанное еще недостаточно для классификации бесконечного числа движений, для понимания принципа построения движений.

Любой двигательный акт может быть построен только благодаря строгой иерархии уровней мозга (всего, по Н. А. Бернштенну, насчитывается пять уровней — «A», «B», «C», «D», «E»), каждый из которых имеет собственную обслуживающую бригаду афферентов (то есть органов чувств). Более того, эти «бригады» органов чувств определяют двигательную функцию каждого уровня, составляя его специфику.

И хотя Николай Александрович сам указывал на известную относительность такого деления на уровни, тем не менее теория построения движений представляет собой одно из прогрессивнейших направлений в физиологии, основанных на глубоком понимании деятельности мозга.

В построении любых движений участвуют в основном все уровни или во всяком случае 3—4 из пяти. Но роль их в построении действия неодинакова. Один уровень всегда ведущий, главный, без него соответствующее движение вообще невозможно, остальные уровни — фоновые, второстепенные. Правда, эта второстепенность относительна, поскольку большинство движений без любого из фоновых уровней будут неполноценными, некачественными.

Вот как об этом пишет Н. А. Бернштейн: «...ведущий уровень явно распространяет свой контроль на все нижележащие, фоновые уровни, участвующие в данном движении, так что каждый из последних исполняет свою партию в оркестре движения, но уже теряя в какой-то мере свое индивидуальное лицо и звуча только из-под палочки уровня-дирижера».

Для движений и действий, знакомых нам по жизни, какие уровни ведущие, а какие фоновые?

УРОВЕНЬ ПЕРВЫЙ: «ВЫ В ТОНУСЕ!»

Уровень «A». Самый первый и самый нижний по расположению — деятельность каждого уровня связана с определенными отделами центральной нервной системы. Для уровня «A» это часть спинного мозга, самые нижние отделы мозжечка и все располагающиеся там нервные центры-ядра. Этот уровень обслуживается своей комплексной бригадой органов чувств, которая сообщает в мозг сведения о величине и направлении мышечных напряжений и усилий, о положении частей тела относительно друг друга и, наконец, о положении самого тела в пространстве, в поле тяготения.

Какова же деятельность этого уровня?

Именно уровень «A» обеспечивает необходимое, подсознательное состояние мышц, которые мы называем мышечным тонусом. Когда в житейской практике говорят, что человек находится в тонусе, то под этим понимают его бодрое, деятельное состояние. Это не совсем то, что конкретный мышечный тонус, но какая-то связь тут есть. Потому что под мышечным тонусом, упрощенно говоря, понимается готовность мышц (и нервов, снабжающих их) принять команду-импульс из центра. И не только принять, но и эффективно исполнить эту команду.

Рис. 1. Дремлющий Эрос (древнегреческая скульптура).

Важно отметить, что такой «боеготовностью» человек обладает в любое время дня и ночи (рис. 1). Во сне, правда, эта готовность несколько снижается (кстати, потому мы так неуклюжи со сна, особенно при внезапном насильном пробуждении). При определенной двигательной разминке, например, перед соревнованиями, тонус повышается. Не имей мы этого тонуса, этой постоянной предуготованности мышц к движению, действия наши были бы очень затруднены, замедлены, а иногда и невозможны.

Итак, поддержание необходимого тонуса мышц, обеспечение текущей готовности к действию — вот одна из задач уровня «A». Но ведь это не самостоятельное действие. Да, уровень «A» очень редко бывает ведущим в каких-либо движениях, главное его значение — это подготовка к деятельности других уровней. Но и обойтись без него нельзя. Попробуйте построить движение, не имея исходных, вводных данных о главных исполнительных органах — мышцах и суставах.

И все-таки с некоторыми оговорками можно выделить и у него свои «сольные» выступления, часть из них непроизвольна. Это главным образом дрожательные движения. В первую очередь дрожь от холода. Достаточно нашей коже охладиться ниже определенной температуры (для незакаленного человека это около 30°), как возникает мышечная дрожь. Она начинается в жевательных мышцах («зуб на зуб не попадает»), спускается на мышцы шеи, рук и туловища и бьет приступами. Физиологический смысл такой дрожи очень велик, так как быстрые сокращения мышц вызывают значительное теплообразование и тем самым предохраняют внутренние органы от рокового переохлаждения (быстрое падение температуры внутренних органов ниже 30—33° приводит к смерти). Так что эта дрожь, «возглавляемая» уровнем «A»», есть тепловая защита.

Близко к этой дрожи относится и дрожь от сильного волнения или страха, хотя вызывается она уже чисто психологическими причинами. К таким же движениям относится и вздрагивание от внезапного резкого звука, луча света, надвигающейся угрозы («вздрогнул от стука в дверь»).

Рис. 2. Клод Мишель. Вакхические игры.

Это все примеры непроизвольных, как бы нечаянных движений. Но уровень «A» руководит построением и некоторых произвольных действий. Во-первых, это вибрационные ритмические действия. Например, быстрейшее фортепианное «vibrato» (скорость его 7—8 ударов в секунду). У профессиональных пианистов оно выполняется в самых различных звуковых сочетаниях — октавах, терциях и т. д. Специальные исследования показывают прп этом колоссальную ритмичность, равномерность таких колебаний. Другом пример такой живой вибрации — движения пальцев левой руки скрипача и виолончелиста, прижимающих струны. Такая вибрация необходима для получения правильного звука.

А вот уже совсем прозаическое движение — обмахивание веером. Правда, рука должна быть опытная, привычная к такому движению. Тогда веер порхает, как крылья бабочки, быстро, ритмично, красиво. Ну и, наконец, непременный элемент цыганского танца — подрагивание плечами — это та же ритмичная вибрация, движение, которым руководит уровень «A».

Другая группа действий — принятие и удержание определенной позы. Без этой позы невозможно сложное многоступенчатое действие (рис. 2).

Всем известен прыжок в воду «солдатиком» — шаг вперед с вышки, руки прижаты, корпус выпрямлен, ноги вместе — вошел в воду, как нож в масло. Именно уровень «A» обеспечил удержание позы «солдатика» во время полета в воздухе.

Рис. 3. Эфеб, несущий на голове подставку для бронзового зеркала (V век до н. э.).

А вот пример посложнее — прыжок в длину с разбега. Сложное, многоэтапное действие. Разбег, толчок, взлет и во время полета определенная поза; у одних прыгунов — пригнувшись, у других — согнувшись. Удерживается такая поза недолго, затем наступает следующий этап действия — приземление. Во время прыжка на лыжах с трамплина такая поза сохраняется намного дольше, превращаясь как бы в парение. В такой позе лыжники пролетают более 100 метров.

Осанка человека — тоже разновидность удержания позы. Красивая осанка — голова приподнята, корпус выпрямлен, движения свободны. Интересен следующий факт: регулировка пластического мышечного тонуса, о котором уже говорилось, осуществляемая уровнем «A», во многом зависит от положения головы и шеи (так называемый шейнотопический рефлекс). А потому и удержание любой позы есть теснейшая зависимость мышечного тонуса и положения головы. Не случайно люди, которые носят на голове тяжести (носильщики в Африке, горянки с кувшином на голове, водоносы на Востоке), обладают своеобразной красивой осанкой — голова и шея расположены очень прямо, корпус также выпрямлен, но раскрепощен, движения рук свободны. В такой осанке особое изящество. Предполагают, что в Древней Греции, где была очень высоко развита культура тела, существовала специальная тренировка — ношение грузов на голове — для выработки красивой осанки и походки (рис. 3).

Итак, основная функция уровня «A» — создание «технического» фона, необходимого для различных действий. Невозможно представить ни одного движения, которое бы не было обеспечено фоном уровня «A». Как уже говорилось, тонус скелетной мускулатуры легко приспосабливается к изменяющимся действиям и представляет собой подвижный фон для всей двигательной системы. Собственно говоря, гибко меняющийся тонус мышц и есть одна из переменных функций «человеческой машины». И вот эта регистрация меняющегося тонуса и сразу вслед за этим и направленное изменение данного тонуса и лежат на уровне «A». О подобных случаях переименованных компонентов управления сегодня говорят и кибернетики. И в этом тоже заслуга Н. А. Бернштейна, много лет назад «нашедшего» необходимую и интересную тематику для будущих ученых.

УРОВЕНЬ ВТОРОЙ: ДВИЖЕНИЯ-ШТАМПЫ.

Следующий уровень — «B», уровень содружественных движений и стандартных штампов. Этот уровень очень важен, так как руководит, по выражению Н. А. Бернштейна, «локомоторной» машиной, оснащенной четырьмя конечностями-движителями.

Анатомически этот уровень обеспечивается глубинными отделами мозга — самыми крупными подкорковыми ядрами. Деятельность уровня «B» зависит от работы опять же комплексной бригады информаторов — рецепторов, среди которых главную роль играют информаторы глубокой чувствительности. Они сообщают в мозг о величине суставных углов, о скорости перемещения в суставах, о силе и направлении давления на мышцы и глубокие ткани конечностей и туловища.

Все эти данные, специальным образом зашифрованные, поступают с периферии в подкорковые узлы, называемые зрительными буграми,— такие большие «подушки» в центре мозга. А двигательный ответ на эту информацию исходит из других ядер, называемых бледными телами, которые не имеют собственного выхода к двигательным клеткам спинного мозга, а оканчиваются в нижних отделах мозга (красные ядра) — во владениях уровня «A». И уже через этот уровень, преломляясь и используя его фоновую роль, влияют на движения человека.

Рис. 4. Борьба панкратиасов. Мраморная копия несохранившегося бронзового оригинала (конец IV — начало III века до н. э.).

Надо отметить, что информаторы-рецепторы не просто сообщают в центр отдельные данные о суставных углах, скоростях, давлении и тому подобном, но и суммируют эти данные, создавая в мозгу общую картину всего тела, в каком положении или фазе движения оно бы ни находилось. Это как бы мгновенная структурная «рентгенофотография» нашего тела и конечностей, посланная в центр, куда уже в следующую долю секунды придет другая «картинка», отобразившая новую двигательную ситуацию. И такой поток непрерывных «кинокадров» с большой скоростью поступает в мозг в любые моменты нашей жизни, независимо от того, движемся ли мы или неподвижно лежим. Даже во сне от кожи, мышц и суставов идут точные сведения о силе давления на тот самый отлеживаемый бок, о положении рук, ног, головы. Эта информация, не достигающая полностью нашего активного сознания, необходима организму, потому что она заставляет нас во сне поворачиваться, а это, в свою очередь, предупреждает опасное нарушение кровообращения, особенно в конечностях.

Это пример информации о непроизвольных действиях. При любых же направленных, произвольных движениях поток и скорость такой информации еще более возрастают.

Уровень «B» определяет три важнейших качества, необходимых для построения движения.

Первое — это приспособление к обширным содружественным движениям всего тела, когда одновременно и высокослаженно работают десятки и десятки мышц. Движения рук и ног при ходьбе, совместные движения мышц спины и руки при поднимании руки, напряжение мышц ног при поднятии груза руками — можно привести бесчисленное количество примеров совместного действия самых различных мышечных групп. Сложность управления этими совместными действиями неизмеримо увеличивается огромным количеством степеней свободы движущихся цепей, реактивными силами, возникающими при движениях, меняющимся тонусом мышц и т. д. (рис. 4).

Рис. 5. Юноша с зайцем. Роспись на древнегреческом сосуде.

Итак, первое качество — вовлечение в совместную работу десятков мышц, осуществляющих движение.

Другое качество уровня «B» — способность стройно и налаженно вести движение во времени, например, перекрестных движений рук и ног при ходьбе и беге, объединение их в ритме, соблюдаемом с точностью до миллисекунд (рис. 5). Следует подчеркнуть, что уровень «B» обеспечивает совершенно фантастическую точность воспроизведения движения от раза к разу. Какое-то движение, чаще всего ритмичное, качательное, например, движение руки при ходьбе, исключительно точно повторяет предыдущие (это зафиксировано в исследованиях). Человек своими движениями как бы штампует одинаковые действия. Не случайно уровень «B» называют уровнем штампов, настолько точны повторяемые движения.

Наконец, третье свойство, вытекающее из предыдущего,— есть способность к чеканной повторяемости движений не только по времени, но и по самому рисунку действия. Уровень «B» обеспечивает производство движений-близнецов. Без такой способности не были бы возможны самые необходимые действия человека и в первую очередь ходьба. Именно ритмичность, повторяемость и штампованная одинаковость шаговых движений обеспечивают нам возможность длительной ходьбы, бега, то есть вообще передвижения (рис. 6).

Рис. 6. Нереиды из храма Геры в Постуме (конец VI века до н. э.).

Надо сказать, что способность к подобным штампам вещь не простая, штамповать движения сложно и в первую очередь потому, что огромное количество всяких влияний сбивает и смущает их. Простейший пример — меняющийся рельеф местности, по которой идет человек, меняющийся тонус мышц вынуждает постоянно изменять характер ходьбы. Все искусство уровня «B» и состоит в том, чтобы переработать и нейтрализовать все эти влияния, приспособив шаг к изменившимся условиям, оставить его совершенным по рациональности, оставить его эффективным. Как писал Н. А. Бернштейн, «движения наши только потому и могут быть стереотипными (в хорошем смысле этого слова), что уровень «B» сам не стереотипен».

Склонность к такому штампованию совершенно необходима для человека. Все огромное богатство мышечных действий пришло бы в хаотическое, неуправляемое состояние, если бы уровень «B» не вычленял из всего многообразия какие-то строгие одинаковые решения. В самом деле, для того, чтобы идти или бежать, нам необходимы сравнительно немногие содружественные движения. Если бы они не были заштампованы уровнем «B» и приведены к какому-то общему знаменателю, то такой бы бег или ходьба, превратившись в хаотические движения, сделали бы эту задачу невыполнимой. (Кстати, это наблюдается у некоторых больных.)

Движения-штампы необходимы еще и потому, что они идут без активного участия сознания, тем самым освобождая мозговые системы для разнообразной деятельности. В самом деле, если бы нам пришлось задумываться о каждом элементе движения при ходьбе, с нами приключилась бы та история, которая произошла со сказочной сороконожкой, задумавшемся, с какой ноги ей идти, а потому так и не стронувшейся с места. Движения-штампы дают нам внутреннюю уверенность, что целый ряд движений будет надежно выполнен нашим телом без участия сознания. Насколько это важно, мы увидим дальше.

Наговорив столько комплиментов уровню «B», мы тем не менее должны отметить, что самостоятельных действий, осуществляемых только этим уровнем, очень мало. Большинство из перечисленных его бесценных качеств определяет фоновые, дополнительные роли этого уровня.

Рис. 7. Древнегреческие маски комедии и трагедии.

Почему же так невелико самостоятельное значение этого уровня штампов? А все дело в том, что ему не хватает дистантных рецепторов, иначе говоря, ему не хватает информации, поступающей к человеку извне. Уже говорилось, что уровень «B» в основном получает сведения о действиях своего собственного тела. По образному выражению Бернштейна, уровень «B» не годится ни в пилоты, ни с штурманы движения: его назначение быть бортмехаником. Именно потому этот уровень самостоятельно руководит немногими действиями, не связанными с окружающим пространством. Это — непроизвольное движение потягивания после сна, двигательные проявления эмоций, в том числе гримасы на лице (в самом деле, по выражению лица, по некоторым движениям корпуса, рук, плеч можно определить эмоциональное состояние человека: движения мышц лица при смехе или плаче — рис. 7,— движения рук и корпуса при объятиях, сгибание корпуса и опускание головы при страхе, «как у побитой собаки»), наклоны, изгибы тела, разнообразные ритмические движения, в том числе и некоторые танцевальные. Вот, пожалуй, и все самостоятельно определяемые уровнем «B» движения.

Зато фоновые задачи, которые решает уровень «В», огромны и не уступают уровню «A».

Поскольку уровень «B» не связан с вестибулярной системой — с органами равновесия, мозжечком — и имеет слабые связи со зрением и обонянием, он с готовностью берет на себя всю внутреннюю, черновую технику сложного движения, вытекающую из глубин человеческого организма. Он как бы ведет внутреннюю координационную подготовку ходьбы, бега, оформляя все действия этого множества содружественных движений: готовит сам рисунок ходьбы, саму основу движения рук и ног, без которой передвижение по любой плоскости — гладкой или неровной — будет невозможным. Но делается это в отвлеченном виде, вне конкретной обстановки, хотя наша ходьба и совершается куда-то, по какой-то поверхности, мимо каких-то препятствий, по неровностям, ступенькам, поворотам и т. д. И тем не менее эти обстоятельства недоступны уровню «B». Их учитывает при ходьбе и преодолевает следующий уровень — уровень «C».

УРОВЕНЬ «C»: ЧЕЛОВЕК И ПРОСТРАНСТВО

Этот уровень Николай Александрович Бернштейн называл уровнем пространственного поля и считал одним из самых ответственных в построении движений. И анатомически и физиологически он стоит как бы на границе между древними и новейшими образованиями человеческого мозга. Это своеобразный рубеж между 100-миллионными по возрасту подкорковыми ядрами и молодой — всего 1—2 миллионолетней — корой головного мозга. А потому этот уровень несет черты, присущие как рыбам и птицам — древним обитателям нашей планеты, так и всем млекопитающим и высшему из них — человеку.

Такое пограничное расположение уровня «C» обусловливает и двойной характер действий, которыми он управляет — более древними содружественными и непроизвольными движениями и более новыми — сложными произвольными действиями. Находясь на стыке двух времен — нового и старого,— уровень «C» анатомически состоит также из двух образований: более нового — гигантопирамидного поля коры больших полушарий — и более старого — подкоркового ядра, называемого «полосатым телом». Полосатому телу многие ученые уже давно приписывали «реализацию координированных движений в пространстве». Пирамидная же система тем более ответственна за многие качества двигательной сферы. При этом она преимущественно руководит произвольными действиями в пространстве, а полосатое тело — непроизвольными.

Чрезвычайно сложна и система информации, обслуживающая данный уровень. Это отнюдь не простая сумма, складывающаяся из различных видов чувствительности. И зрительные ощущения, и суставномышечное чувство, и информация от органов равновесия проходят сложнейший путь, объединяются и качественно преобразуются в соответствующих центрах мозга и уже в измененном виде, образуя чувствительный синтез, обеспечивают действия пространственного поля.

В отличие от предыдущих уровней пространственное поле имеет ряд важнейших отличительных черт. Во-первых, оно «привязано» к окружающему внешнему миру, в то время как уровни «A» и «B» были замкнуты в мире собственных внутренних ощущений — ощущений тела — и никак не реагировали на объективную внешнюю среду, были как бы вещью в себе. Связь с внешним миром, теснейшие взаимоотношения с ним — вот важнейшее качество уровня «C» — пространственного поля.

Вторая отличительная его черта в том, что оно весьма обширно: на него уже работают и телерецепторы и в первую очередь зрение, которое безгранично расширяет и увеличивает объем и качество поступающей в организм информации.

Следующая особенность этого уровня — несдвигаемость поля. Когда мы идем, прыгаем, поворачиваемся, мы четко ощущаем, что именно мы перемещаемся, а окружающий нас мир остается неподвижным (относительно, конечно), несдвигаемым. Но ведь многие рецепторы-информаторы говорят нам обратное! Например, зрение. Мы же видим, что деревья движутся нам навстречу и мимо нас, когда мы бежим по лесу, земля несется нам навстречу, когда мы прыгаем вниз с трамплина, предметы и люди вращаются вокруг нас, когда мы танцуем вальс. И только благодаря качественно переработанной информации, в которой отражается наш прошлый опыт (а мы начали его приобретать еще в колыбели), мы не сомневаемся, что окружающий мир неподвижен. Н. А. Бернштейн так об этом написал: «Каждый человек еще с раннего детства преодолевает для себя эксцентрическую, птолемеевскую систему мировосприятия, заменяя ее коперниковской».

Больше того, если мы начинаем чувствовать, что пространство вокруг нас кружится или несется, то эти неприятные ощущения мы называем «головокружением».

Далее. Пространственное поле — однородно и не периодично, иначе говоря, движения, совершаемые под его руководством, не содержат элементов повторяемости или чередования, так характерных для более низкого уровня «B».

Наконец, еще одним важным свойством пространственного поля является его метричность и геометричность. Тщательная оценка расстояний, размеров и форм предметов определяет важнейшие качества наших действий, а именно: меткость и точность, без чего вообще очень немногие наши действия достигали бы цели.

Благодаря всем этим качествам уровень «C» руководит особо важными движениями нашего тела. Эти движения всегда «ведут откуда-то, куда-то и зачем». Если целесообразные движения уровня «B» не ведут к конечному результату (например, мы делаем подряд 12 приседаний), то движения уровня «C» дают определенный конечный эффект — гвоздь забит, вещь переложена и т. п.

«Движения уровня «C» несут, давят, тянут, берут, рвут, перебрасывают. ...Они имеют начало и конец, приступ и достижение, замах и бросок». Очень точно сказано о переместительном характере движения этого уровня.

В свою очередь, все эти перемещения обязательно приспосабливаются к пространству, в котором они протекают. Это качество одно из важнейших для движения этого уровня, который потому и называется «пространственным».

Рис. 8. Бронзовая греческая скульптура из Геркуланума. IV век до н. э. Школа Лиссипа.

«Так, например,— пишет Н. А. Бернштейн,— предыдущий уровень (более низко лежащий) конструирует ходьбу — сложнейший двигательный акт, в котором принимают участие десятки мышц и сочленений. Но эта ходьба остается отвлеченным как бы «выставочным» макетом, с которым можно познакомиться и даже полюбоваться (вспомним, что младенец, суча ножками, уже воспроизводит почти точную копию рисунка ходьбы). Но целесообразным действием ходьба станет только после того, когда в ее осуществление включится наш уровень «C». Тогда нога, шагающая по земле, «учтет» и приспособится ко всем неровностям и сложностям дороги, определится оптимальная длина шага и частота движений, которые будут наиболее экономичны для пешехода. Если это будет ходьба по лестнице, то стопа будет наступать на край или середину ступеньки, а длина шага приспособится точно к расстоянию между двумя ступеньками. Если ступеньки будут неровными, выщербленными, то нога «постарается» обойти эти неровности или приспособиться к ним с наименьшим ущербом для шагающего человека» (рис. 8).

Вы замечаете, что в описании уровня «C» появились слова: «учтет», «приспособится», «обойдет»? При рассмотрении уровня «B» — уровня штампов, таких обозначений не было. Почему?

А потому, что уровню «C» характерна исключительная возможность варьировать действия, и это протекает без ущерба для точности движений, и конечный результат обязательно достигается человеком.

Многие знают одну из легенд о фантастическом скрипаче Никколо Паганини: недруги подрезали струны на его скрипке, и в разгаре концерта эти струны по очереди начали лопаться, приводя в волнение слушателей, импресарио, самих недругов — всех, кроме скрипача. Он продолжал играть на трех струнах, потом на двух и наконец на одной последней (ее не стали подпиливать, думали, и трех достаточно для провала), на которой Паганини и закончил с триумфом свой концерт. Это блестящий пример исключительной гибкости уровня пространственного поля, которая позволила скрипачу приспособиться даже к резко изменившимся условиям.

Вот еще пример. Сидя на подоконнике или стоя в мчащемся трамвае, лежа на пляжном песке или скорчившись в телефонной будке и прижимая ухом трубку — всюду мы сможем написать любой текст. Больше того, большим карандашом «Великан» или мельчайшим кусочком грифеля мы напишем слова одним почерком, почерком, который присущ только нам и никому другому и по которому специалисты узнают нас из тысяч людей.

Известно, что инвалид, лишившись правой руки, учится писать другой рукой, протезом (известны случаи, когда, лишившись обеих рук, люди начинали писать ногой). При этом почерк человека существенно не меняется.

Подобная приспособляемость движений, которую многие ученые называют пластичностью нервной системы, обеспечивается именно гибкостью (специалисты говорят вариативностью) уровня пространственного поля — уровня «C». Точнее было бы называть эту вариативность взаимозаменяемостью двигательных компонентов, а также переключаемостью движения с одного органа на другой (вспомним письмо левой рукой).

Интересно, что такое переключение возможно не только с одного органа на другой, могут переключаться и сами приемы движений: до определенной точки человек может пройти, пробежать, проползти, допрыгать на одной или на двух ногах и т. д.

Рис. 9. Акробатка-танцовщица. Египетская фреска. 1200 — 1100 год до н. э.

Уровню «C» присуще еще одно, очень важное качество. Это способность к модификации своих движений, то есть поиск новых путей и возможностей в осуществлении незнакомых действий. Это качество незаменимо в процессе обучения, в процессе создания нового двигательного навыка, нового умения.

Какие же самостоятельные движения ведутся на уровне «C»? Количество их настолько велико, что перечислить невозможно. Н. А. Бернштейн выделяет лишь основные группы этих движений.

Перемещение, передвижение всего тела в пространстве — ходьба, бег, лазание, ползание, плавание, ходьба по канату, на лыжах, бег на коньках, езда на велосипеде, гребля, прыжки вверх, в длину, в глубину, джигитовка.

Затем так называемые нелокомоторные передвижения всего тела в пространстве — различные упражнения на гимнастических снарядах, акробатика (рис. 9).

Движения — манипулирование с пространством — отдельных частей тела, чаще всего рук: движения рук музыкантов, машинистки или линотиписта (сюда же относятся однократные движения — прикосновения, указывающие жесты).

Перемещение вещей в пространстве — схватывание, ловля движущегося предмета, перекладывание его, перенос, наматывание, подъем тяжести и т. д.

Все баллистические движения — метание гранаты и диска, рывок штанги, игра в теннис и городки, работа жонглера (рис. 10).

Рис. 10. Мирон. Дискобол. Римская мраморная копия греческого бронзового оригинала, V век до н. э.

Движения прицеливания — наводка зрительной трубы, прицеливание в стрельбе, при игре на бильярде. Кстати, установочно-выжидательные движения вратаря в футболе и хоккее также относятся к этому разделу.

И, наконец, подражательные и копирующие движения — срисовывание, изображение предмета или действия жестами, то есть изобразительная пантомима.

Вот, пожалуй, основные группы движений, руководимые уровнем «C».

Бросается в глаза, что среди них почти нет действий, связанных с предметом и орудием (кроме простейших их перемещений), и потому здесь мало производственных и трудовых движений, но много спортивных, акробатических. Дело в том, что осмысленный труд, как правило, имеет дело с предметом и редко только с пространством и его силовым полем. С процессом труда и орудиями труда будет иметь дело более высокий уровень «D».

Зато почти не существует движений высших уровней — уровней «D» и «E», которые бы могли обойтись без фоновой роли уровня «C», потому что любое смысловое обращение с предметом или орудием труда требует умения владеть пространством.

Итак, уровень «C» — это связующее звено между действиями, движениями «внутри нас» и тем пространством, в котором мы живем и действуем.

УРОВЕНЬ ДЕЙСТВИЙ

Вот так постепенно и неуклонно вырастают этажи-уровни, слагающие сложнейшие здания наших движений. И мы горды стройностью, сложностью, многообразием системы построения наших движений. Полно, стоит ли так гордиться? Н. А. Бернштейн предупреждает, что все перечисленные ранее классы движений доступны не только человеку, но и многим животным.

Больше того, животные гораздо совершеннее выполняют эти движения: дольше и быстрее бегут, лучше лазают и прыгают, они точнее и координированнее нас во многих действиях.

Но вот мы подошли к целой группе действий, которая присуща почти исключительно человеку. Эти действия обеспечиваются корой больших полушарий мозга.

Появление коры (а это произошло сравнительно недавно — около 500 тысяч лет назад) открыло человеку совершенно новые возможности во всех областях его жизни. Благодаря коре мозг возглавил и повел вверх по эволюционной лестнице всю жизнедеятельность человека. Идея нервизма, идея главенствующей роли мозга, разрабатываемая многими учеными, прочно завоевала ведущее место в физиологии. Дерзка и глубинна мысль Николая Александровича Бернштейна: «...все эти возможности открылись для мозга благодаря коре с ее совершенно особой структурой. Как знать, к чему это приведет в ближайшие миллионолетия?» Чем не материал для самых серьезных фантастов?

Уровень «D» почти монопольно принадлежит человеку. У самых высших животных имеются только самые начатки его. Сложность действия этого уровня так велика, а наши физиологические знания о нем еще так малы, что ученым пока не удалось четко и полно выяснить все его функции, все подробности его проявления.

Выяснилось, что при поражении определенных высших участков мозга опухолью или травмой человек вдруг разучается делать многие, даже самые простые действия — мыть руки мылом, застегивать пуговицы, есть ложкой. И не то что у него дрожат или не движутся руки, нарушилась координация движений; нет, у него все сохранно — и сила и точность движений совершенно прежние. Однако он стоит и с недоумением смотрит на свои руки и, главное, на тот предмет — спички, ложку, пуговицу, щетку, лопату,— с которым ему предстоит взаимодействовать: что с ним делать? Он не знает, вернее, забыл. А именно этот предмет (спички, ложка и т. д.) и представляет собой ведущую информацию уровня «D».

Рис. 11. Мальчик, вынимающий занозу. Греческая скульптура. Середина V века до н. э.

Очень важно отметить, что в этом случае информация, идущая от предмета, определяется не его геометрической формой, массой, консистенцией — это все второстепенно; главное — смысловая сторона действия с предметом: для чего он и как им действовать? Наши органы чувств (зрение, осязание и т. п.) получают и передают в мозг все сведения о предмете и помогают определить, что именно и в какой последовательности можно и нужно делать с этим предметом (рис. 11).

При этом важно подчеркнуть, что уровнем «D» оценивается не метрика предмета (то есть его размер, вес, строгая форма, цвет), а его топология — его схема, объясняющая качественные соотношения отдельных частей предмета. Например, топология буквы означает замкнутость или незамкнутость линий, пересекаемость их в разных направлениях. Букву «A» можно изобразить и печатным шрифтом, и славянской вязью, и прописью — все равно топологические качества буквы будут означать именно эту букву и никакую другую. То же самое можно сказать о любом смысловом предмете — карандаш может быть круглым или граненым, маленьким или большим, тонким, толстым, остро очинённым, притупившимся — все равно он будет нести единую смысловую нагрузку: им можно писать.

Принцип топологичности относится не только к самим предметам, но и к действиям, совершаемым на уровне «D»,— снимание шляпы, закуривание папиросы, завязывание узла — сугубо топологичные, а не метричные действия, их осуществление происходит лишь по единой схеме (снять, закурить, завязать), хотя и добрым десятком разных способов.

Здесь важна не только очередность каждого из элементов действия, но и определенное время, затрачиваемое на отдельную операцию. Получающийся таким образом цепной процесс и обеспечивает смысловое действие — надеть и застегнуть пальто, смазать лыжи мазью, очинить карандаш.

Именно уровень «D» обеспечивает не просто перемещение предмета, а смысловое использование его с целью изменить окружающую действительность, максимально приблизить ее к той модели «желаемого будущего», которую человек создает мысленно перед началом каждого действия.

Характернейшее качество всех действий этого уровня — их высокий автоматизм, иначе говоря, они выполняются без активного контроля сознания, что, конечно, возможно лишь после многократных упражнений и тренировок. Вспомним пушкинские строки:

«Он подал руку ей. Печально
(Как говорится, машинально)
Татьяна молча оперлась...»

Это «машинально» и есть автоматически, без активного контроля над действием.

Другая важная особенность этого уровня связана с различием в действиях правой и левой руки. Во всех уже перечисленных, нижележащих уровнях эта разница была практически незаметной. И во время ходьбы, и при захватах любого предмета, и даже в фортепианной игре обе руки действуют одинаково, и левая рука легко заменяет правую.

И только на уровне смысловых действий («D») эта разница становится решающей: письмо пишется правой рукой, резцом вырезаются фигурки, да и просто точится карандаш — правой рукой, ложка тянется в рот правой рукой. Переучиться на работу левой рукой возможно, но очень и очень не просто и уж заведомо не быстро (у человека-левши наоборот).

Теперь остается лишь перечислить основные группы действий, определяемые столь высоким уровнем.

Николай Александрович писал, что очень нелегко найти убедительную классификацию столь обширных действий. Поэтому в каждой группе даны ведущие признаки и примеры действий из тех трех основных областей, о которых говорилось вначале — трудовые действия, бытовые, спортивно-игровые и танцевальные. Итак, одну группу составляют движения с малым количеством автоматических действий: ощупывание, сравнивание и выбирание предмета (орудия труда или игры), любые смысловые действия новичка, обучающегося, например, слесарному делу, изображение на бумаге значков и схем у всех, кто не умеет рисовать.

Рис. 12. Стрелок из лука. Греческая скульптура с восточного фронтона храма Афины в Эгине. Начало V века до н. э.

К другим группам относятся действия, значительно подкрепленные фоном предыдущего уровня «C» (пространственного поля). Гравировка по металлу и работа хирурга, часовое дело и скрупулезные действия химика или фармацевта, точно смешивающего растворы, наконец, движения сцепщика поездов и бритье собственного подбородка. Всюду, где смысловые действия протекают в пространстве.

Затем действия с участием уровня «B» (уровня штампов или ГОСТов). Это работа косца, конвейерные операции, вязание на спицах, мотание ниток. В спорте — борьба самбо и дзюдо. В цирке — фокусы (ловкость рук).

Следующая группа объединяет действия всех предыдущих разделов. Прежде всего это письмо и речь — движения губ и языка. Кроме того, действия людей сложных двигательных профессий — моряка на парусном судне, рабочего-прокатчика, виртуоза-токаря или пилота самолета. В спорте это фехтование, стрельба из лука, спуск на горных лыжах (рис. 12). В искусстве — действия «ассистента» в балете.

И, наконец, преобладание самого древнего уровня «A» — движения рук массажиста, катание пилюль, обмахивание веером, вибрато левой руки скрипача.

Поистине почти нет таких осмысленных действий, которыми бы не руководил уровень «D».

Рис. 13. Мифологическая сцена. Кузнец и невольники. Греческая скульптура (фрагмент).

Наконец, существует еще один уровень, уровень «E», лежащий еще выше предыдущего. Этот уровень создает мотив для двигательного акта и осуществляет его основную смысловую коррекцию. Он окончательно приводит результат движения в соответствие с намерением, с той самой моделью «желаемого будущего», которую человек создал мысленно перед началом своего действия (рис. 13).

Особенно четко и ярко этот уровень проявляет себя при всех разновидностях речи и письменности: и обычная наша устная речь, и сигнализация флажками на флоте, и передача с помощью азбуки Морзе, и даже жесты глухонемых — это все руководство уровня «E».

В письменности же это письмо от руки, стенографирование, печатание на машинке или типографском линотипе.

Помимо речи и письма, этот уровень руководит и богатейшим арсеналом музыкальных, театральных и хореографических смысловых действий, изучение и описание которых представляет еще не раскрытую, но увлекательнейшую область исследований и последующих совершенствований человека.


Говоря о прикладном и сугубо теоретическом значении работ Николая Александровича, поражаешься многообразию направлений, больших и малых дорог, узких тропинок и широченных «автострад», ведущих из центра уже проделанных им исследований.

Теория физиологии активности и экспериментальный материал, который позволил ему сформулировать идею «построения движений», легли в основу таких разнообразных направлений, как развитие двигательных навыков-умений и формирование автоматизма действий, так необходимого во многих производственных процессах, анализ движений детей на разных стадиях развития и принципы обучения трудовым действиям, основы биомеханики спортивных движений и детальнейший анализ проявлений в движениях человека.

А ведь от этих направлений отходят и свои пути-дороги: от обучения слесарному делу до умения красиво танцевать и стремительно бегать.

Всеми своими работами Николай Александрович как бы приглашает к дальнейшей творческой деятельности: «Дерзай, выдумывай, пробуй!» И это одна из великих его заслуг.

Пройдет не так уж много лет после его смерти, и склонные к скепсису англичане провозгласят развитие теории движений «эпохой Николо Бернштейна». Находящиеся в невесомости отважные космонавты во время многосуточных полетов будут тренировать свои мускулы по принципам, разработанным Николаем Александровичем еще в 30-е годы, когда энтузиазм первых ракетчиков еще только выходил на уровень «любительства». Многочисленные спортивные лаборатории, обеспечивающие небывалый рост мировых рекордов и достижений (шутка сказать, человек уже умеет поднимать зараз четверть тонны и бегает 100 метров со скоростью курьерского поезда), не смогут обойтись без изучения и разработки законов биомеханики, заложенных Николаем Александровичем в своих первых работах.

Первые шаги специалистов по профессиональной ориентации молодых людей (сложный вопрос: кем быть, чем заниматься?) связаны с работами Н. А. Бернштейна.

Наконец, медики — признанные эмпирики и всегда немножко знахари, теперь уже не могут обойтись без точных расчетов движений при разных заболеваниях мозга и нервов и шаг за шагом постигают науку числа и измерения и медленно, ох как медленно, движутся к решению задачи — как сделать человека здоровым (а ведь здоровье — один из непременных элементов счастья). Стремился к этому и замечательный человек и выдающийся ученый — Николай Александрович Бернштейн.


Журнал «Наука и жизнь», 1976, № 4, 5, 6.