скачать книгу бесплатно
Этот вид восстановительной трудовой терапии носит более целенаправленный характер в сравнении с тонизирующей трудотерапией. Здесь нет еще дифференцированных восстановительных упражнений, но здесь зато нет уже той аморфности, какая характерна для просто тонизирующей формы трудотерапии. При организации восстановительной трудовой терапии обязательно принимается во внимание конкретная восстановительная цель. Сообразуясь с ней, для раненых подбираются трудовые упражнения, различающиеся не столько по содержанию, сколько по уровню требующегося психического напряжения.
Таким образом, мы видим, как тонизирующая трудовая терапия в отдельных случаях берет на себя также и специальные восстановительные задачи. Мы имели сейчас в виду восстановление тех психических предпосылок работоспособности, которые нужны даже для самых элементарных видов ручного труда. Для этого на фоне общетонизирующих трудовых процессов мы начинаем применять специальные упражнения в точностной работе, требующей непрерывного внимания к форме, к размерам, деталям, к умению удерживать их в поле внимания. При организации такой тонизирующе-восстановительной работы приходится главным образом обращать внимание на самый способ выполнения ранеными трудовых заданий. Изменяя порядок организации вещей и повышая требования к четкой последовательности в работе, мы тем самым воспитываем у раненых умение организовывать собственные действия. Но это направление трудовой терапии еще не является ведущим в эвакогоспиталях.
Ограниченное значение этого вида восстановительной трудовой терапии объясняется тем, что основные контингенты наших раненых – это люди, страдающие не столько дефектами внимания, волевого усилия и т. д., сколько совершенно иного рода дефектами, обусловленными в основном ранениями конечностей. Правда, в единичных госпиталях, где сосредоточены мозговые травматики или раненые с выраженной астенизацией, дающие на почве той или иной травмы невротические и психастенические реактивные образования и явления общей психической слабости (иногда частично обусловленные и незначительной органикой), можно найти контингенты нуждающихся в применении описанной формы тонизирующе-восстановительной трудовой терапии.
Совершенно особый характер носит работа по восстановлению функций у раненых с очаговыми выпадениями – речи, письма, узнавания и т. д. Для борьбы с этими специфическими дефектами применяются особые восстановительные средства и приемы, направленные на моторные, сенсорные или смысловые компоненты речи, на процессы чтения, письма, узнавания и т. п. С этими ранеными проводится обычно интенсивная логопедическая работа. Все упражнения этого рода выходят за пределы восстановительной трудовой терапии, хотя принципиальные основы восстановительной работы и здесь и там чрезвычайно сходны[6 - В нашем нейрохирургическом восстановительном госпитале под руководством проф. А. Р. Лурии проводятся специальные работы по восстановлению речевых, сенсорных и двигательных функций у раненых с мозговыми травмами. В том же госпитале д-ром Л. Б. Перельманом разработаны и успешно применяются методы восстановления речи и слуха у раненых с синдромом так называемой истерической глухонемоты. Принципы, методические приемы и техника этих восстановительных мероприятий подробно изложены авторами в подготовленных к печати книгах и брошюрах.].
Обратимся теперь к рассмотрению наиболее существенного в условиях Отечественной войны направления восстановительной трудовой терапии. Сущность ее легко уяснить, если принять во внимание два факта: а) многообразие двигательных нарушений, подлежащих восстановлению, б) многообразие трудовых действий и операций, могущих быть использованными для восстановления двигательных функций. Умение правильно соотнести эти оба ряда обеспечивает ясность в постановке восстановительной задачи, а это наполовину решает успех дела.
Восстановительная задача должна быть сформулирована возможно более конкретно. Поэтому, прежде чем восстанавливать функцию, надо ясно отдать себе отчет в том, что именно надлежит восстанавливать. Расшифруем это положение. Самая общая задача госпиталя – восстановление здоровья раненого. Но за этой общей задачей могут скрываться в каждом отдельном случае различные конкретные цели. Одна цель – восстановить силы и здоровье раненого настолько, чтобы он был в состоянии продолжать свою боевую работу на фронте. Здесь речь идет о восстановлении трудоспособности до степени боеспособности. Другая возможная цель – сохранить раненому его трудовые возможности для работы по специальности в тылу, особенно если у раненого ценная квалификация. Это относится к раненым, состояние здоровья которых делает маловероятным их немедленное возвращение на фронт. Третья мыслимая цель – помочь раненому в рамках госпиталя овладеть такими трудовыми навыками, которые облегчили бы ему возможность по выходе из госпиталя дообучиться и обрести новую профессию. Четвертая цель – предупредить нежелательные последствия ранения, не дать закрепиться дефекту. Особенно важно иметь в виду предупреждение контрактур, борьба с которыми тем тяжелее, чем больше они запущены.
Из всех перечисленных задач выделяется одна, имеющая решающее значение. Это задача восстановления двигательных функций конечностей. Она продиктована статистикой травм современной войны, и от ее решения зависит эффективность работы госпиталей в быстрейшем восстановлении боеспособности и трудоспособности раненых.
В каждом госпитале, независимо от его профиля (иногда в соответствии с его профилем), имеется значительный процент раненых, страдающих дефектами верхних и нижних конечностей на почве поражения периферических нервов или костно-мышечно-суставного аппарата. Раненые с дефектами конечностей составляют весьма заметный процент от общего числа ранений, а внутри этой группы – значительное количество раненых с дефектами движений правой или левой руки.
Известно, какую роль играют двигательные функции и органы движений в боевой и трудовой деятельности человека.
Все работы ручного труда ремесленного типа или ручного механизированного труда, огромное множество работ в механизированных профессиях, все виды так называемого физического труда в промышленности и сельском хозяйстве, водительские профессии, профессии связи, наконец, основные профессии средней и высшей квалификации в важнейших отраслях промышленности, – все они в качестве обязательного условия предполагают ту или иную форму активности верхних конечностей. Рука человека, особенно правая рука, играет доминирующую роль в большинстве современных профессий. Даже счетно-канцелярские профессии, профессии интеллектуального труда, профессии искусства и т. д. предъявляют свои определенные требования к двигательной функции руки. Вывести из строя руки – значит лишить человека очень и очень многого. Восстановить движения руки, – значит возвратить фронту бойца, тылу – квалифицированного работника, самому раненому – полноценную трудовую жизнь, а государству – то, в чем оно остро нуждается, – нужные для победы над фашистами кадры.
Вот почему наши усилия должны быть направлены в первую очередь на восстановление двигательных функций, особенно функций руки. Здесь-то и выступает на сцену самая существенная форма восстановительной трудовой терапии.
Каковы специфические ее особенности?
Характерной особенностью этой формы трудовой терапии является ее направленность на восстановление совершенно определенных функций, выпавших или ослабленных вследствие той или иной локализации ранения. Мы вправе поэтому назвать эту форму трудовой терапии локально-восстановительной формой. Поскольку речь идет в основном о восстановлении двигательных функций, можно рассматривать эту трудовую терапию как вид двигательной терапии (иногда обозначаемой термином «мототерапия» или «кинезотерапия»). Локально-восстановительный характер трудовой двигательной терапии нисколько не снимает и не снижает ее общелечебного и общевосстановительного значения.
Другой характерной особенностью описываемой формы трудовой терапии является дифференцированный подбор трудовых заданий сообразно дифференциации двигательных нарушений, столь же многообразных, сколь многообразны ранения конечностей, – по тяжести, по выпадениям или ограничениям функций, по вторично возникающим патологическим симптомам, по последствиям.
В практике госпитальной работы эта форма трудовой терапии до сих пор не нашла еще достаточно широкого и заслуженного применения, несмотря на принципиальное признание ее огромного значения в деле восстановления боеспособности и трудоспособности. Едва ли нужно приводить особые аргументы в доказательство актуальности и ценности этого метода. Достаточно заинтересоваться статистикой и попытаться отдать себе отчет в преобладающем характере и типе ранений в нынешнюю Отечественную войну, чтобы ясно стало, насколько необходимо перенести сейчас центр тяжести на организацию и внедрение в систему госпитальных мероприятий всех терапевтических средств, обладающих наиболее выраженными локально-восстановительными тенденциями.
Восстановительная трудовая терапия, прекрасно сочетающая в себе общетонизирующее воздействие на организм в целом со специфическим воздействием на двигательную сферу, является одним из таких мощных терапевтических средств. Широкое внедрение ее в работу наших госпиталей продиктовано самыми насущными потребностями военного и, как это станет понятным из дальнейшего, послевоенного периода.
Эту форму трудовой терапии мы будем в дальнейшем называть дифференциально-восстановительной формой, так как содержание подбираемых для каждого раненого трудовых заданий дифференцируется в зависимости от характера дефекта, от функций, подлежащих восстановлению.
Основным средством для восстановления двигательных функций в системе дифференциально-восстановительной трудовой терапии являются, как мы увидим, трудовые движения в их естественной форме и в тех сочетаниях, какие присущи целенаправленной и осмысленной трудовой деятельности человека. В этом смысле трудовые движения являются высшей формой двигательных проявлений вообще.
Но вместе с тем эти сложные по своей природе движения не свободны от воздействия на них более простых и более древних механизмов, управляющих двигательным аппаратом. Трудовые движения, как и всякие движения, подчиняются определенным анатомическим и физиологическим законам, от которых зависит своеобразие наших двигательных проявлений, мера доступных нам двигательных возможностей, а также границы расширения этих возможностей под влиянием факторов развития и упражнения. В силу сложной природы трудовых движений умелое их использование в качестве восстановительного средства предполагает знание своеобразия специфических особенностей трудовых движений как высшей формы движений, а также общих свойств трудовых движений, роднящих их с любыми более простыми движениями.
В своем филогенетическом развитии двигательный аппарат человека претерпел ряд изменений. Сложившаяся конструкция двигательного аппарата состоит из отделов, имеющих неодинаковый филогенетический возраст. В процессе развития изменились иерархические соотношения между отдельными звеньями сложного аппарата по управлению движениями. Возросла роль высших инстанций центральной нервной системы. Произошла перестройка связей между управляющими и подчиненными инстанциями. И в то же время исполнительная часть двигательного аппарата – при всех изменениях, которые она претерпела с того времени, как человек приобрел выпрямленную походку, стал пользоваться орудиями труда, с их помощью изготовлять средства производства и научился производительнее добывать и перерабатывать предметы потребления, – сохранила в наибольшей степени свои изначальные анатомо-физиологические особенности, свою биологическую природу.
Квалифицированная методическая работа в области восстановительной трудовой терапии требует прежде всего знания этих общих анатомо-физиологических основ движений. Сюда входит не только анатомическое устройство двигательного аппарата человека и не только нервно-мышечная физиология, как она представлена в учебниках физиологии, но и биомеханика живого движения, и психофизиология трудовых движений и трудовой деятельности в целом. Кроме того, учение о движениях человека, составляющее теоретический фундамент восстановительной трудовой терапии, должно включать в себя специальную главу, посвященную патологии движений. В ней должны быть описаны наиболее типичные формы двигательных расстройств, возникающие на почве травм военного времени. Все разделы науки о движениях должны быть изложены в разрезе функциональном. Только при этом условии возможно перекинуть мост от теоретических представлений о природе двигательных функций к практике их восстановления.
В настоящей книге нет возможности, да и едва ли это уместно, представить даже в самых общих чертах основные сведения о движениях человека. Мы считаем, однако, необходимым изложить в следующей главе некоторые самые существенные факты, имеющие непосредственное отношение к нашей теме. Эта глава должна рассматриваться как пропедевтика к дальнейшему изложению. Необходимо помнить, что в этой пропедевтической части есть существенный пробел, обусловленный отсутствием сколько-нибудь систематизированных и обобщенных научных данных о механизмах восстановления движений. Этот самый актуальный для нас вопрос мы принуждены поэтому осветить крайне скупо.
§ 6. Как построен и как работает двигательный аппарат человека[7 - В изложении этой главы мы пользуемся главным образом работами крупнейшего советского ученого, одного из немногих специалистов по физиологии и биомеханике движений, проф. Н. А. Бернштейна. Сообщаемые нами факты почерпнуты в основном из работы этого автора под названием «Общая биомеханика» (М.:. ЦИТ – ВЦСПС, 1936) и из «Биомеханики для инструкторов» того же автора (М., 1926).]
а) Биомеханические основы движений
Наука о восстановлении движений нуждается, прежде всего, в подкреплении со стороны тех глав общего учения о движениях, в которых трактуются вопросы о подвижности отдельных звеньев двигательного аппарата, о доступных отдельным суставам степенях свободы и о факторах, от которых зависит неодинаковая подвижность в отдельных сочленениях.
Трудовая деятельность человека на каждом шагу демонстрирует нам яркие примеры богатства и разнообразия двигательных возможностей человека. Достаточно вспомнить, какой тонкости, координации и быстроты достигают движения у музыкантов, а также в квалифицированных профессиях ручного труда – особенно в современных «пальцевых профессиях» (машинопись, профессии связи, полиграфические профессии и т. д.), чтобы убедиться в справедливости этого положения. Еще более поразительный пример исключительной ловкости, более того – виртуозности движений – мы наблюдаем в игровой деятельности человека, в ряде областей искусства и спорта. Наибольшего совершенства в этом смысле достигла человеческая рука, умеющая с предельной искусностью одновременно выполнять как сильные размашистые движения, так и мельчайшие высококоординированные движения.
Как в трудовой деятельности; так и в искусстве и в спорте эта высокая степень совершенства движения руки является результатом длительного и систематического упражнения. Однако само по себе упражнение способно усовершенствовать двигательный аппарат и развить изумительную дифференцированность движений только благодаря наличию определенных анатомо-физиологических и биомеханических предпосылок, составляющих потенциальную основу наших двигательных возможностей. Уже в самой конструкции двигательного аппарата, в устройстве его костных элементов, в форме и размерах соответствующих суставов, в строении мышц, связок и т. п., заложены в значительной степени основы доступных нам движений, их объем, сила и пластические свойства. У многих эти свойства до конца жизни так и остаются в латентном состоянии, не раскрытыми, не выявленными. О двигательных возможностях человека надо судить по вершинным достижениям, а не по фактическому уровню.
Что представляет собой конструктивная основа нашего двигательного аппарата? Прежде всего, надо подчеркнуть, что это не жесткая, неизменная конструкция, а живая, динамическая. Даже костная основа, казалось бы, стабильная и неизменная, и та претерпевает определенные изменения как в процессе исторического развития, так и в онтогенезе, под влиянием профессии, специальной тренировки и т. д. Чисто механические свойства кости, ее сопротивляемость на сжатие, растяжение и т. п. изменяются под воздействием длительных нагрузок с преобладанием в одних случаях сдавливания, в других – растяжения. При всем этом все же наименее изменчивой конструктивной частью является костная основа. Способ соединения отдельных костных звеньев в основном предопределяет характер и степень их подвижности. Наибольшей степени подвижности достигают суставы, обладающие шаровидной поверхностью – выпуклой в одном звене, вогнутой в другом. Но движения, в частности трудовые, обладают не только широкими границами подвижности, но и большим диапазоном силовых проявлений, зависящих от требований различных профессий. Сила движений в ряде случаев бывает столь велика, что костным рычагам угрожала бы опасность оторваться друг от друга, если бы для избегания этой опасности не пускались в ход противодействующие силы: мышцы, прижимающие друг к другу сочленовные поверхности и связки (не говоря уж о непроницаемости сочленовной сумки, обеспечивающей прочность соединений рычагов).
Восстанавливая движения, необходимо знать, от каких факторов зависит в основном количество доступных каждому суставу степеней свободы, чем определяется форма того или другого движения и границы его подвижности. Решающим фактором является форма соприкасающихся поверхностей. Мы уже указывали на то, что шаровая поверхность, скользящая в шаровой впадине и позволяющая звену совершать движения вокруг трех взаимно-перпендикулярных осей, обладает наибольшей подвижностью, т. е. обеспечивает три степени свободы. Между количеством степеней свободы и размахом движений нет связи. Если бы головка плеча, скользя по впадине лопатки, встретила на своем пути то или иное препятствие или если бы существовало иное соотношение между размером соприкасающихся поверхностей, то размах движений был бы иным. Следовательно, размер подвижности того или иного рычага определяется в основном наличием или отсутствием препятствий к свободному движению в суставе. Такими препятствиями являются бугорки, закраины, не говоря уже о мышцах и связках.
Рассмотрим с этой точки зрения в самом общем виде основные суставы верхней конечности, поскольку центр тяжести восстановительной трудовой терапии переносится на борьбу с нарушениями функций верхней конечности.
Редкие суставы сочленяются по шаровидному способу. Чаще встречаются суставы, дающие возможность рычагам совершать движения вокруг двух или одной осей. В частности, седловидный способ соприкосновения поверхностей принадлежит к числу нередких способов, обеспечивающих две степени свободы. Рычаги ведут себя в этих суставах так, как всадник на английском седле: благодаря выпуклости седла в поперечном разрезе и вогнутости в продольном всадник имеет возможность наклоняться вперед и назад и в обе стороны. Вокруг вертикальной оси движение оказывается невозможным. Примером такого сустава является запястно-пястный сустав большого пальца.
Форма сустава лишь теоретически определяет мыслимую степень его подвижности. Реально далеко не всегда мышечный аппарат способен осуществить теоретически доступные суставу движения. Это относится, в частности, к пястно-фаланговым суставам, имеющим шаровидную форму. Теоретически они должны были бы обладать тремя степенями свободы. В действительности они могут совершать движения только вокруг поперечной оси (сгибание – разгибание пальцев) и передне-задней оси (приведение – отведение пальцев). Активные движения вокруг вертикальной оси оказываются невозможными, вследствие отсутствия соответствующих мышц.
Возможны и обратные случаи, когда степень подвижности сустава под влиянием определенных факторов отклоняется от теоретически предполагаемой не в сторону уменьшения, а в сторону увеличения подвижности. Такое увеличение достигается обычно за счет гибкости хряща.
Так, лучезапястный сустав имеет две степени свободы: ему доступны движения сгибания – разгибания и отведения – приведения. Однако благодаря податливости хрящей можно добиться пассивного вращения кисти вокруг продольной оси, правда, весьма ограниченного.
Верхняя конечность обладает также одноосными суставами. К ним принадлежат, например, межфаланговые и плечелоктевой суставы. Наконец, мы встречаем на руке плоские суставы. Они дают возможность одной поверхности скользить вдоль другой. Движения эти обычно бывают ограниченны вследствие прочности охватывающих эти суставы связок.
Каким максимальным количеством степеней свободы обладают наши суставы? Теоретически можно мыслить в одном подвижном теле 6 степеней свободы, образующихся из вращения вокруг трех осей и соответствующих поступательных движений вдоль этих осей. Шестью степенями свободы в действительности обладает только не закрепленное ни в одной точке тело. Достаточно закрепить в одной точке тело, и оно сразу лишается трех степеней свободы. Закрепив тело в двух точках, мы оставляем ему только одну степень свободы. Закрепив тело в трех точках, мы лишаем его и этой единственной степени свободы. Все подвижные звенья нашего скелета представляют собой рычаги, закрепляющиеся в одной и больше точек. Поэтому максимальное количество степеней свободы одного звена по отношению к другому, рассматриваемому как неподвижное, не превышает трех (например, плечевой сустав).
Форма человеческой руки с цепью последовательно сочленяющихся звеньев, число которых увеличивается по мере перехода от проксимальных отделов к дистальным, обеспечивает в силу биомеханической конструкции руки очень большое количество степеней свободы для кисти, так как кисть способна перемещаться в любую точку так называемого рабочего пространства, используя свою связь с предплечьем, связь предплечья с плечом, плеча с лопаткой и т. д. Благодаря такому устройству, кисть, которая при неподвижном предплечье, плече и т. д. имеет только две степени свободы в лучезапястном суставе, оказывается в состоянии совершать очень сложные и разнообразные переместительные движения. При этом одно и то же положение в пространстве кисть и ее элементы могут занять с помощью самых различных движений. Это обстоятельство имеет для нас особенное значение, так как в необходимых случаях, в частности при наличии тех или иных двигательных дефектов, один вариант движения может быть заменен другим. В процессе трудовой восстановительной терапии приходится весьма часто пользоваться этой возможностью.
С точки зрения восстановительных задач вопрос о границах подвижности имеет не меньшее значение, нежели вопрос о степенях свободы.
Попробуем на одном каком-нибудь примере показать, от чего зависит и как определяется граница подвижности. Рассмотрим для этого плечевой сустав. Плечо соединяется с лопаткой посредством шаровидного сочленения: выпуклая шаровая поверхность головки плеча входит в вогнутую шаровую поверхность сочленовной площадки лопатки. Радиус шаровой поверхности плеча заметно больше соответствующего радиуса лопатки. Размеры соприкасающихся площадей стоят друг к другу в отношении 3 к 1. Это обстоятельство само по себе обеспечивает большую подвижность плечевой кости. Измерение показывает, что поверхность лопатки в поперечном направлении охватывает 45° дуги, в то время как головка плеча в том же направлении занимает 135°. Если из определенного исходного положения поворачивать головку плеча вокруг вертикальной оси, сохраняя неподвижную лопатку, то размер движения определится разностью между 135° и 45°, т. е. составит 90°, при условии, конечно, что со стороны мышечного и связочного аппарата не будет помех для описанного движения. Таким же способом устанавливается граница подвижности при вращении плеча вокруг горизонтальной оси. Размеры соответствующих дуг в этом направлении составляют 140° для плеча и 70° для лопатки. Следовательно, граница подвижности, равная разности этих двух величин, составляет 70°.
Если аналогичным образом попытаться определить границы подвижности локтевого сустава, то без большого труда удастся установить, что они составляют 140°. Эта величина является разностью двух величин. Одна из них выражает в градусах размер свободной окружности блока, которым заканчивается дистальная часть плеча (320°); другая характеризует степень охвата этого блока полулунной вырезкой проксимального конца локтевой кости. Сгибание и разгибание локтя сопровождается опоясыванием блока плечевой кости вырезкой локтевой кости. Размер этого опоясывания равняется 320°–180°, что и составляет 140° при условии, если описанному движению не мешает натяжение связок и т. п.
Несколько своеобразно построено плечелучевое сочленение. Будучи по форме шаровым (головчатое возвышение дистальной части плеча входит в соответствующую ямку головки луча), это сочленение, казалось бы, так же как и лопаточно-плечевое, должно обеспечить лучевой кости три степени свободы. В действительности этого нет. Причиной такого ограничения является полужесткая связь лучевой кости с локтевой. В силу этого лучевая кость способна совершать движения сгибания и разгибания, а также – уже за счет локте-лучевого сочленения – движения пронации и супинации.
Касаясь лучезапястного сустава, нужно отметить, что при двух степенях свободы, обеспечиваемой яйцевидной формой сустава, он имеет довольно широкие границы подвижности, так как выпуклая поверхность костей запястья (ладьевидной, лунной и трехгранной) заметно преобладает над вогнутой поверхностью луча. Как известно, две степени свободы в этом суставе выражаются в движениях сгибания – разгибания и приведения – отведения. Некоторые говорят еще о пронации – супинации кисти, рассматривая лучевую кость как продолжение кисти.
Пястные кости вообще, исключая пястные кости большого пальца, малоподвижны. Лишь путем специальных упражнений – за счет растяжения связок между дистальными их головками – можно увеличить эту подвижность. Для трудовых движений огромную роль играет подвижность пястной кости большого пальца. Седловидная форма сустава обеспечивает ему две степени свободы. На долю большого пальца выпадает исключительно ответственная роль во всех ручных и инструментальных работах. Ему приходится довольно широко пользоваться предоставленными ему двумя степенями свободы и доступными ему границами подвижности. Едва ли рука человека в состоянии была бы выполнить десятую долю своих рабочих функций, если бы ей не помогал в этом большой палец. Этот маленький факт немножко большей подвижности одной из косточек кисти имел решающее значение для судеб всего человечества. Можно смело сказать, что благодаря этому устройству большого пальца, обусловливающему громадные разнообразия хватательных движений, человек впервые научился обращаться с орудиями и инструментами. Наряду с выпрямленной походкой, может быть, ни один биомеханический факт не имел для человека такого решающего культурно-исторического значения» (Н. А. Бернштейн).
Хотя пястно-фаланговые суставы в силу шаровидной своей формы трехосны, но фактически они обеспечивают пальцам только две степени свободы движений вместо ожидаемых трех. Поворот пальцев около продольных осей невозможен, так как не существует необходимых мышц для активных движений в этом направлений. В очень ограниченных пределах здесь осуществимы лишь пассивные движения.
Значительное преобладание углов сгибания пальцев над углами их разгибания объясняется помимо прочего тем, что шаровые поверхности пястных костей в дистальной их части заходят далеко на ладонную сторону.
Что касается межфаланговых суставов, то все они одноосны, в силу чего фаланги совершают только движения сгибания и разгибания.
Для того чтобы представить все изложенное в наглядном схематическом виде, мы приводим в виде иллюстрации к сказанному таблицу, в которой перечислены все суставы верхней конечности и указана по отношению к каждому суставу его форма, количество доступных ему степеней свободы, характер производимых им движений и количественное выражение границ их подвижности. В биомеханике принято изображать границы подвижности с помощью построения так называемых глобусов подвижности, дающих совершенно наглядное представление о подвижности отдельных суставов и о всех размерах любых движений. Мы ограничимся здесь только соответствующей таблицей (см. таблицу 1).
б) Содружественная работа мышц
До сих пор мы рассматривали конструктивные особенности одного только костного аппарата верхней конечности. Для понимания строения и работы двигательного аппарата в целом необходимо представить себе ясно работу мышц. Важно с самого начала подчеркнуть, что строение связочно-мышечного аппарата находится в определенной связи со строением костного аппарата. Назначение движения, осуществляемого костными рычагами, так же как и границы подвижности этих рычагов и количество доступных им степеней свободы, в основном определяют потребные для производства движений мышечные тяги. Поэтому ни количество вводимых в действие мышц, ни их расположение, ни способ их прикрепления к костям не являются случайными образованиями. Все это подчинено определенным закономерностям, вытекающим из истории развития организма и из характера выполняемых им функций.
Первый вопрос, возникающий при рассмотрении работы двигательного аппарата, заключается в следующем: сколькими и как расположенными по отношению к суставу мышцами осуществляется то или иное движение? Мы знаем, что все мыслимые движения верхней конечности, включая сюда и функционально связанные с ними движения плечевого пояса, сводятся в конечном счете к совершенно определенным движениям сгибания, разгибания, приведения, отведения, вращения и к комбинациям этих движений. Если перебрать все это многообразие движений и вычленить основные, относя их к системе пространственных координат, то их окажется в основном для верхней конечности, включая и плечевой пояс, – 60 (см. таблицу 2). Нетрудно понять, какое бесчисленное множество комбинированных движений можно образовать из этих 60 элементов.
С другой стороны, если пересчитать все мышцы, на долю которых выпадает осуществление движений верхней конечности, то их окажется 51. Мы знаем, что для производства одного движения часто мобилизуются несколько мышц. В то же время одна и та же мышца нередко участвует в нескольких движениях.
Если принять во внимание многообразие форм самих мышц и крайне неоднозначный способ их прикреплений к костным рычагам, то на первый взгляд может показаться, что человеческие движения требуют для своего осуществления весьма сложного конструктивного построения.
Таблица 1. Соотношения между формой суставов верхней конечности и соответствующими движениями
Таблица 2. Основные движения верхней конечности
Однако такое предположение лишь отчасти справедливо. Нужно вспомнить, что сами по себе движения – особенно движения руки – высокодифференцированны, послушны любому импульсу и способны менять, когда в этом есть необходимость, свой размах, силу, амплитуду, темп и т. д. Для такой слаженности работы двигательного аппарата нужна не только тонкая регуляция двигательных импульсов, но и приспособленность самого двигательного аппарата к тому, чтобы умело подчинить себя меняющимся «приказам» и хорошо справляться с разнообразием возлагаемых на него задач. Мышцы – эти специализированные исполнители определенных приказаний – должны уметь выполнять свою роль в сложном и дружном ансамбле, в одних случаях друг друга поддерживать, в других – притормаживать, в третьих – действовать в прямо противоположном направлении.
Представление о роли мышц в осуществлении движений будет неполным, если не принять во внимание сложных функциональных отношений между многочисленными звеньями двигательного аппарата в процессе выполнения трудового акта. Речь идет в данном случае даже не только о непрерывном перераспределении тонуса и переходе напряжения с одной группы мышц на другую, не только о постепенно меняющихся взаимоотношениях агонистов, антагонистов и синергистов, не только об одновременном напряжении противоположных мышц для закрепления суставов. Речь идет об участии в любом, даже очень ограниченном движении, таких мышц, которые, казалось бы, совершенно не заинтересованы в данном движении. Такое косвенное участие «посторонних» мышц в реализации движения обусловлено тем, что мышцы являются не только двигателями, но и фиксаторами. Так, работу кисти, особенно при оперировании тяжестями, невозможно осуществить без участия мышц предплечья и плеча. Проксимальные отделы руки обязательно должны производить уравновешивающую мышечную работу, когда дистальные отделы берут на себя те или иные двигательные функции. В противном случае рука как рабочий орган постоянно выводилась бы из устойчивого состояния всякий раз, когда кисть и пальцы производили бы ту или иную работу.
Мышцы проксимальных отделов могут работать самостоятельно, они не зависят от работы мышц дистальных отделов. Наоборот, работа кисти почти невозможна без работы плеча и предплечья.
Как в хорошо слаженном оркестре количество инструментов и их сочетание не является случайным, так и в стройно работающем двигательном аппарате выбор исполнителей имеет свою внутреннюю логику. В частности, это касается принципа действия мышечных тяг. Анализ работы, возлагаемой на мышцы при данном устройстве костных рычагов и суставов, показывает, что для производства только одного какого-нибудь движения в любом суставе, например для сгибания в локтевом суставе, необходимо иметь две тяги противоположного действия. Такие тяги принято называть антагонистами по отношению друг к другу. В дальнейшем мы увидим, что это название, наталкивающее на ассоциацию о «враждебных» взаимоотношениях отдельных мышц, не совсем точно отражает истинный характер их отношений, ибо противоположно направленные действия являются лишь очень своеобразной формой совместной работы и взаимопомощи[8 - Понятие «антагонизм» по отношению к работе мышц может быть применено в весьма условном смысле. За этим «антагонизмом» не только не скрывается борьба одной мышцы против другой, а лишь подчеркивается их разнонаправленное действие. В действительности даже антагонистические мышцы работают содружественно, друг другу помогают, ибо сокращение одной не затрудняется, а облегчается растягиванием другой. Если бы антагонисты одновременно сокращались, действие не могло бы произойти – при условии, конечно, равенства сил сокращения. Нередко мышца-антагонист не растягивается во время сокращения другой мышцы, а тонизируется, тем самым сдерживая работу своего партнера и придавая ей определенный характер. И в этом случае антагонист не враждебен партнеру, а оказывает ему определенную помощь, координируя совместную работу. – Прим. С. Г.].
Если для одноосного сустава вполне достаточно двух мышц, работающих одновременно, то нельзя сказать, что количество потребных мышц для двухосных или трехосных суставов будет возрастать в прямой пропорции к количеству осей. Для двухосного сустава в принципе требуются не две пары мышц, а только три мышцы. Комбинируя действие трех тяг, мы легко можем вызвать движения вокруг любой из двух осей.
Точно так же для трехосного сустава нужны не три пары мышц, а всего только четыре мышцы. В этом также легко убедиться, если представить себе механическую конструкцию, в которой рычаг способен совершать движения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. Комбинируя действия четырех тяг, мы можем добиться вращения около любой из трех осей.
Если мы имеем одноосный сустав между двумя мышцами, заставляющими его перемещаться в прямо противоположных направлениях, существует своего рода постоянство отношения: одна мышца является антагонистом по отношению к другой. Для двухосного сустава и тем более для трехосного такого постоянства отношений уже не существует. Когда возникает необходимость, любая пара мышц может вступать в содружественную однонаправленную работу, противопоставляя себя другим мышцам. Мышцы, бывшие только что синергистами, могут стать антагонистами. Например, для сгибания кисти в лучезапястном суставе одновременно сокращаются лучевой сгибатель запястья и локтевой сгибатель запястья (flexor carpi radialis, flexor carpi ulnaris).
В то же время растягиваются локтевой разгибатель запястья (extensor carpi ulnaris) и два лучевых разгибателя запястья – короткий и длинный (extensor carpi radialis brevis et longus). При разгибании кисти те же мышцы действуют с переменой ролей: те, которые прежде сокращались, теперь растягиваются. Таким образом, для актов сгибания и разгибания кисти установилось определенное взаимоотношение антагонистического характера между мышцами сгибателями и разгибателями.
Эти взаимоотношения нарушатся, когда тому же самому ансамблю мышц придется осуществлять акты приведения и отведения кисти. Оказывается, что дружба сгибателей в их «борьбе» против разгибателей тотчас же нарушится. Роли переменятся, мышцы из одного лагеря перейдут в другой и вступят друг с другом в иные «договорные» отношения. Так, например, приведение кисти потребует одновременного сокращения локтевого сгибателя и локтевого разгибателя запястья, а растянутыми должны будут оказаться лучевой сгибатель и два лучевых разгибателя. Противопоставленными друг другу будут при этом луч и локоть, а не сгибатели и разгибатели. Отведение создаст аналогичные взаимоотношения, но с переменой ролей сокращающихся и растягивающихся мышц. Еще более интересными станут отношения между упомянутыми мышцами, когда лучевая кость вместе с кистью станут осуществлять пронацию и супинацию. При пронации содружественно сокращаться должны лучевой сгибатель и локтевой разгибатель запястья, а растягиваться будут локтевой сгибатель и лучевые разгибатели запястья. При супинации эти группы должны будут поменяться ролями без перемещений внутри каждой группы.
Чрезвычайно поучителен тот факт, что для выполнения некоторых движений приходится прибегать к сокращению мышц, выполняющих, на первый взгляд, совершенно противоположные по направлению движения. Так, например, для осуществления очень тонкого сгибания пальцев, казалось бы, необходимо привести в действие соответствующие мышцы-сгибатели. Однако анализ показывает, что очень тонкие, ограниченные в своей силе и амплитуде трудовые движения, например, движения при игре на музыкальных инструментах, осуществляются совершенно не этим, казалось бы, единственным возможным способом. Для производства таких движений достаточно бывает использовать разницу в тонусе сгибателей и разгибателей пальцев. Напомним, что при обычной позе кисти у всех людей пальцы находятся в полусогнутом состоянии. Чтобы использовать это преобладание тонуса сгибателей над разгибателями, достаточно совершить акт разгибания пальцев, после чего пальцы сами возвратятся в свое обычное спокойное состояние, совершив при этом требуемое сгибательное движение. По этому принципу обычно работает наша кисть во время письма. Эту особенность используют в фортепианной педагогике для тренировки беглости пальцев.
Вышеприведенный нами расчет количества потребных мышечных тяг, основанный на рассмотрении модели механической конструкции рычагов с соответствующими тягами, является расчетом теоретическим. В действительности количество мышц, охватывающих наши суставы, не вполне соответствует указанному правилу. Наши суставы снабжены большим количеством мышц, нежели им предположительно было бы необходимо. Объясняется это тем, что между мышцами, на долю которых выпадает очень тонкая координированная работа, существуют весьма сложные отношения взаимопомощи, временного совместительства и своеобразного разделения труда, продиктованные необходимостью обслуживать одновременно и проксимальные и дистальные части рабочего органа. Это обстоятельство подало повод к разграничению собственных мышц сустава и мышц, служащих лишь целям фиксации для периферии (по Сеченову – разграничение между штатными и внештатными мышцами).
Например, плечевой сустав охватывается мышцами, назначение которых не в том, чтобы помогать плечу совершать то или иное движение, а в том, чтобы облегчить кисти работу по удержанию груза. Это вполне естественно, ибо иначе кисть не в состоянии была бы выполнять часто возлагаемую на нее статическую работу без того, чтобы не растянуть более проксимально лежащие связки. Действительно, груз удерживаемый кистью, неизбежно, в силу связи кисти с предплечьем, а предплечья с плечом, стремится привести в движение головку плеча, а также растянуть связку в локтевом суставе. Для преодоления действия этого груза и в плечевом и в локтевом суставе развиваются определенные напряжения, равные произведению груза на соответствующее плечо рычага. Следовательно, должны существовать мышцы, берущие на себя эту реактивную работу. Вот почему действительное количество мышц, охватывающих тот или иной сустав, больше того количества мышц, которое необходимо для доступных суставу движений.
Наконец, остается еще напомнить, что в трудовой деятельности человека приходится выполнять движения разной силы, различной траектории и т. д. Сообразно этому и мышцы оказываются то более приспособленными для выполнения либо сильных движений, либо тонких и точных движений. Как правило, сильные движения легче всего выполняются длинными мышцами, а быстрые и точные движения – короткими мышцами. В процессе приспособления к тем или иным двигательным дефектам рука как рабочий орган в целом и отдельные ее рычаги, в частности, научаются выполнять самые различные движения даже и несоответствующими им мышцами. В этом проявляется одно из замечательных свойств пластичности нашего организма и богатство его компенсаторных возможностей. Кто имел возможность наблюдать тонкие движения письма, осуществляемые ранеными с культями на уровне предплечья, или другие подобные чудеса ловкости у ампутированных, тот не раз убеждался в справедливости этих слов.
В трудовой деятельности человека крайне редко работает одна какая-нибудь изолированная группа мышц. Комплексный характер трудовых движений предполагает непрерывное перераспределение напряжений с одних мышц на другие. Когда движение носит ритмический характер, эти перенапряжения периодически друг друга повторяют в виде определенных циклов. Полноценное выполнение любого трудового акта неизменно основано на очень хорошо налаженной координации большого числа исполнителей. Приведенное нами в одном месте сравнение с оркестровым ансамблем представляется нам тем более оправданным, что в процессе самой, казалось бы, несложной работы, так же как и при исполнении оркестром музыкального произведения, происходит непрерывная смена комбинаций участвующих исполнителей. При сколько-нибудь сложной форме ручной работы мышцы ведут себя приблизительно так же, как инструменты оркестра: как по ходу исполнения умолкают скрипки, уступая место флейтам, а эти в свою очередь переходят на иную тональность или сменяются виолончелью, так и в процессе работы мышцы непрерывно меняют свою тонизацию, временно выключаются, чтобы дать «зазвучать» другим мышцам, снова вступают в действие, но в ином сочетании и с другим напряжением.
Достижение подобной слаженности ансамбля покоится, по меньшей мере, на трех условиях: а) на существовании специализированных инструментов, по природе своей различающихся друг от друга силой звука, тембром, характером звучания и т. д.; б) на существовании партитуры с заложенной в ней идеей, с определенным замыслом и содержанием и с заранее предписанным распределением ролей исполнителей, детально предусматривающим, какие инструменты, в какой точно момент и с какой музыкальной фразой вступят в общее исполнение; в) на наличии дирижера, управляющего ансамблем. По аналогии можно считать, что в трудовой деятельности исполнителями являются мышцы и их помощники в виде орудий, приспособлений; замысел определяется сущностью и целью трудового задания, а в качестве дирижера выступает нервная система, регулирующая мышечную работу и направляющая ее. Аналогия эта лишь отчасти отражает истинную картину трудовой деятельности, при которой процессы взаимодействия нервной системы и мышечного аппарата выглядят в значительно более сложном виде, нежели в оркестровом ансамбле. Сложность эта проистекает оттого, что процесс работы в каждый отдельный момент строится и перестраивается не только в зависимости от импульсов, идущих от центра, но и в зависимости от сигналов, идущих от рецепторов и обеспечивающих непрерывную координацию мышечной работы, вплоть до автоматической саморегуляции. Мышца играет роль не только исполнителя переданного ей задания, но и чувствующего аппарата, способного сигнализировать качество исполнения и перестраиваться на ходу. Способность к сигнализации обеспечивается в основном проприоцептивным аппаратом с его тонким мышечно-суставным чувством, позволяющим вносить поправки в движения, диктовать необходимые изменения в способах выполнения работы, устанавливать новые отношения между мышцами и нервами и т. д.
Для понимания механизма такой содружественной работы мышц в трудовых движениях необходимо уяснить себе основные принципы управления и регулирования совместной и координированной работы мышц. В первую очередь нужно остановиться на одном крайне важном принципе координации, без понимания которого трудно представить себе, как восстанавливаются двигательные функции и как действуют компенсаторные механизмы в процессе восстановительной трудовой терапии. Речь идет о принципе, названном в физиологии принципом реципрокной иннервации[9 - Мы не вдаемся здесь в рассмотрение существующих (возбуждающих среди специалистов разногласия) толкований самой сущности механизма реципрокной иннервации. Нам важно лишь подчеркнуть существование анатомо-физиологических предпосылок для одновременного функционирования мышц-антагонистов.]. Доказано, что одновременно с импульсом, побуждающим какую-либо мышцу сократиться, возникает другой импульс, предписывающий антагонистической группе прекратить напряжение, перейти в состояние растянутости. Это явление одновременного возбуждения одной иннервации и неизменного при этом активного торможения другой иннервации и названо принципом реципрокной иннервации.
Например, при иннервации мышцы, сгибающей руку в локтевом суставе, одновременно с возбуждением центра иннервации сгибания происходит торможение иннервации мышцы, разгибающей руку в том же суставе. Механизм такой одновременной реципрокной индукции как бы связывает на время в одно функциональное целое мышцы, действующие в противоположном направлении.
В связи с задачами восстановления двигательных функций факт этот приобретает особый смысл. Оказывается, что мышцы, подчиняющиеся реципрокной иннервации, по-особому связаны в своей судьбе не только в норме, но в патологии: когда выходит из строя одна, нарушается функциональное целое, и это отражается на судьбе другой. Клиника двигательных нарушений на каждом шагу демонстрирует это явление взаимозависимости реципрокно связанных мышц. Так, при нарушении функций мышцы-сгибателя меняет свою функциональную способность и мышца-разгибатель. Будучи объединены общностью одновременной иннервации, эти мышцы продолжают сохранять эту общность, но вступают при этом в очень своеобразные отношения. Мышца, оказавшаяся в связи с тем или иным ранением в более выгодном положении в смысле сохранения иннервационного импульса, начинает, с одной стороны, сама ослабевать, а с другой стороны, возвращает силою своей иннервации жизнь своему антагонисту, очутившемуся, вследствие отсутствия своего собственного импульса, в «бедственном» положении. Таким образом, восстановление происходит не только за счет непосредственной тонизации пострадавшей мышцы.
Разумеется, в трудовых движениях дело далеко не всегда обстоит столь строго закономерно. Между мышцами, охватывающими двухосные и трехосные суставы, как известно, нет постоянства отношений. Кроме того, вообще работа мышц подчиняется не рефлекторному механизму, а законам произвольных движений. Мышцы, являющиеся в один какой-либо момент и при выполнении одного движения антагонистами, оказываются в следующий момент при выполнении другого движения синергистами. Трудовые движения, как движения произвольные, вступают в содружественные сочетания, подчиняясь центральному управлению, регулирующему способ построения и координации движений в соответствии с идеей движения, его замыслом, его целевым назначением.
К описанию механизмов регулирования движений мы и переходим.
в) Регулирование и координация движений
Трудовые движения по своей структуре принадлежат к категории движений, для построения которых требуется исключительно высокий уровень координации. Так же как мы не вправе отождествлять грубое ощущение боли с тонкими болевыми ощущениями, точно так же нельзя отождествлять простой двигательный рефлекс с сознательным двигательным актом.
Попытаемся в сжатом виде описать особенности аппарата для регулирования и управления движениями.
Насколько богата и многогранна человеческая деятельность, настолько многообразны и дифференцированы двигательные возможности человека. Любой замысел, любая идея, любое самое тонкое побуждение находит свое воплощение в действии. Действие же неизменно реализуется в движении. По структуре своей движения человека крайне сложны, так как наиболее характерной их особенностью является зависимость от мотивов и целей, от внешних и внутренних восприятий и ощущений, от непрерывно возникающих и меняющихся задач, решение которых делает человека способным не только приспособляться к новым ситуациям, но и активно подчинять их себе. Этим объясняется значительно более широкий диапазон и более тонкая дифференциация двигательных проявлений у человека по сравнению с самыми подвижными, ловкими и двигательно «одаренными» животными. Только человеку доступны некоторые исключительно тонкие движения. Для построения таких движений и для управления ими в центральной нервной системе заложены совершенно особые, специфические и одному человеку присущие регуляторные механизмы. Но в то же время двигательный аппарат человека осуществляет самые простые двигательные функции. На одном полюсе двигательных проявлений мы находим рефлекторные движения с чисто автоматическим замыканием рецепторно-эффекторных связей в спинном мозгу, в другом – тончайшие изобразительные движения с скрывающейся за ними смысловой символикой, выразительные жесты с доведенными до предельного совершенства двигательными интонациями, передающими оттенки мыслей, воплощающими сложные художественные образы. Между этими полюсами располагается необозримое количество движений, столь богато представленных в трудовой деятельности, в обыденной жизни, в искусстве, в спорте.
Подчиняя свои движения разумной, сознательной цели, человек научился пользоваться ими для изготовления вещей и орудий труда, для управления этими орудиями. Он овладел искусством игры на музыкальных инструментах, сделав двигательный аппарат послушным исполнителем тончайших переживаний. Но богатство двигательных возможностей человека раскрывается не столько в видимых глазу ловких, быстрых, ритмизированных, тонко координированных во времени и пространстве движениях, сколько в умении выдержать до микроскопической точности меру движения, в способности задержки, торможения. На этой управляемости движением покоится развитие того совершенства координации, при котором не возникает ни одного лишнего, бесполезного движения. Произвести движение, сдержать двигательный импульс, преодолев силу, рождающую помимо воли и вопреки целесообразности этот импульс, заставить эту силу служить себе, – вот в чем проявляется действие регуляторов движения не в меньшей степени, чем в случаях виртуозного исполнения музыкального произведения.
Если бы в каждом разумном человеческом движении не было этой «сдерживающей силы» и тонкого ее баланса с импульсами, возбуждающими подчас чрезмерную двигательную активность, то движению грозила бы неизменно опасность попасть в подчинение слепым механическим законам, идущим вразрез с психофизиологической и жизненной целесообразностью. Движения подчас носили бы слишком резкий импульсивный характер, проявляясь в хаотической бурной разрядке («двигательная буря»); они лишились бы гармонии и плавности, над ними довлели бы силы инерции. В действительности же из огромной массы потенциально доступных человеку движений, пребывающих всегда как бы в дремлющем состоянии и готовых в любой момент кинетически проявить себя, в каждое мгновение возникают только те движения, какие адекватны заданию. Если бы этого не было, человеческое поведение приобрело бы неразумный, случайный, беспорядочный характер. Нередко в патологических состояниях мы это и наблюдаем, и в таких случаях говорим, что движения управляют человеком, а не он ими. Совершенство аппарата, управляющего движениями, проявляется, таким образом, в своевременности возникновения движений определенной формы, силы, амплитуды, точности и т. п. и в своевременном их гашении с заменой другими, как бы пребывавшими за сценой в ожидании своего выхода. Патология на каждом шагу манифестирует случаи нарушений задерживающей функции того или иного из многочисленных и иерархически связанных друг с другом регуляторных механизмов двигательного аппарата: прирученные, послушные импульсам движения выходят из повиновения и проявляют себя то в картине двигательного возбуждения, то в изобилии непроизвольных, неупорядоченных бесцельных движений, то в неожиданно возникающих и тут же изменяющихся вычурных позах, то в тикообразных движениях или треморе, то, наоборот, в глубоком торможении, в длительном застывании в полнейшей неподвижности.
Каково же устройство регуляторных механизмов двигательного аппарата, обеспечивающих ему возможность несения как простых, так и сложнейших двигательных функций? Каков принцип действия столь хорошо налаженной координирующей «машины», регулирующей движения разной степени сложности для достижения единой конечной цели, продиктованной заданием?
Аппарат, управляющий нашими движениями, построен и работает по иерархическому принципу: более элементарные движения управляются одними регулирующими инстанциями, более сложные – другими. В то же время каждая низшая инстанция работает под контролем высшей инстанции, которая в свою очередь контролируется еще более высокой инстанцией. Этим обеспечивается согласованная работа всех аппаратов управления движениями.
Периферический двигательный аппарат является наименее самостоятельным: он выполняет получаемые сверху приказы. Но несмотря на то, что он несет, казалось бы, чисто исполнительские функции, ему принадлежит огромная роль в корригировании получаемых импульсов. Эта коррекция достигается путем непрерывной сигнализации, идущей от периферии к центру. Этим путем подчиненная инстанция приобретает влияние на центральную. Она подсказывает центру, как надо изменить «приказ», чтоб цель движения была лучше всего достигнута. Это свое влияние на центр периферический аппарат осуществляет с помощью присущих ему ощущений, главным образом – проприоцептивных.
Важнейшей регулирующей инстанцией является спинной мозг, построенный сегментарно (или метамерно) с точным разделением сфер влияния каждого сегмента. В клетки передних рогов спинного мозга поступают все импульсы, возникшие в различных отделах ЦНС в результате полученных от всех рецепторов возбуждений. Эти импульсы вливаются в единый конечный путь. Принято говорить, что между ними происходит своеобразная борьба за этот конечный путь. Через спинной мозг замыкаются все рефлекторные движения, образующие своего рода фундамент более сложных двигательных актов, специфических для человеческой деятельности и управляемых более высокими инстанциями, под контролем которых находится спинной мозг. Когда по тем или иным причинам этот контроль ослабевает, рефлексы теряют сдерживающее начало и обнаруживают себя в виде повышенной рефлекторной деятельности.
Следующей регулирующей движения инстанцией является экстрапирамидная система со своей сложной системой центров, обладающих неодинаковым филогенетическим возрастом, несущих свои особые функции, как прямые, в смысле регулирования определенных компонентов движения, так и косвенные – в смысле влияния на другие центры внутри и вне экстрапирамидной системы. В экстрапирамидную систему входят следующие центры с относящимися к ним проводящими путями: striatum, pallidum, corpus Luysi, substantia nigra, nucleus ruber. В тесной связи с экстрапирамидной системой находится мозжечок, играющий огромную роль в построении движений.
Роль каждого из этих центров в организации движений определенной категории выяснена на основании большого числа экспериментально-физиологических, патолого-анатомических и клинических данных. Неизменно при поражении того или иного центра мы наблюдаем страдания двоякого рода: а) непосредственно вытекающие из функций данного центра, б) опосредствованные, обусловленные резонансом, испытываемым другими центрами в связи с поражением данного центра. Поэтому при поражении, например, стриарной системы выступают симптомы собственно стриарные (локомоция, манипулятивные движения, связанные с пространственным полем, и др.) и симптомы паллидарные, являющиеся следствием расторможения подконтрольных стриатуму нижележащих центров.
В целом экстрапирамидная система выполняет крайне многообразные функции в управлении движениями. Этой системе свойственны такие категории двигательных проявлений, как ритмические движения с повторяющимися периодически циклами; синергии, вовлекающие большое количество мышц туловища и конечностей (широкие, плавные пластические движения типа вольных гимнастических упражнений); переместительные движения и целевые, приспособительные к пространству движения; меткие движения типа прицеливания; подражательные движения, мимические движения и др.
Импульсами для всей этой большой группы движений являются в основном проприоцептивные ощущения, но немалую роль играет и экстероцептивная чувствительность, присущая в частности дистантным рецепторам – зрению и слуху. Экстрапирамидная система ведает распределением и регулированием тонуса (nucleus ruber). Импульсами при этом являются проприоцептивные ощущения, (мышечно-сухожильные). Но основной поток проприоцептивных ощущений приходит в центры экстрапирамидной системы через зрительный бугор (Thalamus), представляющий собой средоточие всех импульсов, идущих от рецепторов всех видов. Зрительный бугор связан с центрами экстрапирамидной системы двусторонней связью и тем самым оказывает влияние на соответствующие двигательные проявления.
Между всеми перечисленными аппаратами по управлению движениями существуют сложные взаимоотношения порядка «разделения труда» и специализации, с одной стороны, и иерархической взаимоподчиненности – с другой. Для понимания всей этой сложной системы управления необходимо иметь в виду следующие фундаментальные факты.
а) Все движения, начиная от самых простых и кончая самыми сложными, возникают в результате определенных двигательных импульсов. Источниками, откуда исходит первичное возбуждение, реализующееся в конце концов в форме двигательного разряда или задержки движения (торможение), являются ощущения и восприятия. Вне ощущений и восприятий нет движения. Для каждого движения характерна своя особая связь с определенными рецепторами. Но в то же время факторами, формирующими движение, могут являться чувствительные импульсы, идущие одновременно по разным рецепторным путям. Этот факт и послужил основанием для создания Бернштейном теории построения движений, опирающейся на принцип ведущей афферентации.
Свое учение проф. Н. А. Бернштейн изложил в работе: «О построении движений человека и их систематизации по неврофизиологическому признаку» (работа еще не опубликована).
Бернштейн различает шесть уровней построения движений.
а) Уровень спинномозгового рефлекса, для которого ведущей афферентацией являются внешние и внутренние раздражители, вызывающие рефлекторные акты, замыкающиеся в спинном мозгу, минующие более высоко лежащие двигательные центры.
б) Уровень рефлекторного проприоцептивного кольца с ведущей афферентацией, исходящей от мышечно-сухожильных ощущений и отолитовых реакций. Движения этого уровня замыкаются через систему красного ядра и других ядер (нижний этаж экстрапирамидной системы). Для этих движений характерны ритмические движения типа вибраций или позные движения. На этом уровне аппарат управления ведает в основном распределением и регулированием тонуса.
в) Уровень синергий с ведущей проприоцептивной афферентацией, а также с импульсами, идущими от экстероцептивной чувствительности. На этом уровне замыкание рецепторов и эффекторов происходит в области паллидарной системы и зрительного бугра. Для движений этого уровня характерны широкие и плавные ритмические движения, вовлекающие обширные группы мышц.
г) Уровень пространственного поля с ведущей афферентацией экстероцепторов, главным образом – дистантных рецепторов. Характерными свойствами движений этого уровня являются перемещения собственного тела и предметов в пространстве с приспособлением к изменяющимся пространственным отношениям. Сюда относятся локомоция, движения прицеливания, целый ряд компонентов трудовых движений и т. д. Замыкания рецепторов с эффекторами происходит на уровне стриатума.
д) Уровень предметного действия с ведущей афферентацией более сложного синтетического характера, сообщающей соответствующим двигательным центрам более обобщенные рецепторные сигналы смыслового характера. Для этого уровня характерным стимулом для движения является предмет, выступающий либо в качестве орудия труда, либо – предмета труда. Замыкание рецепторов и эффекторов происходит через пирамидный путь.
е) Уровни, лежащие выше уровня предметного действия.
б) Значение различных аппаратов управления движениями меняется в процессе филогенетического и онтогенетического развития. Высший двигательный центр у низших животных выступает в роли подчиненного двигательного центра у человека. С развитием корковых двигательных центров функции отдельных ниже лежащих центров изменяются. Более высокая центральная инстанция берет на себя, помимо собственных двигательных отправлений, функции регулирования (главным образом, торможения) нижележащих центров. Возникновение и развитие новых двигательных центров определяется потребностью организма в определенных движениях и характерными жизненными функциями того или иного вида. Например, паллидарная система характерна для рыб, стриарная система – для птиц, пирамидная – для млекопитающих, фронтальная – для человека.
в) Появление новой двигательной системы в процессе развития знаменует собой возникновение анатомической основы для новой категории двигательных функций и в то же время влечет за собой функциональную перестройку уже существовавших старых систем. Вот почему поражение той или иной системы управления движениями неодинаковым образом отражается на двигательных нарушениях и на восстановлении движений у разных видов животных. Так, поражение коры головного мозга катастрофично для человека, значительно менее трагично для обезьяны и почти не влечет за собой никаких последствий для более низших животных.
