Двигательные акты

Кора больших полушарий головного мозга у человека и высших животных управляет всеми двигательными актами целостного организма. Движения, которые у большинства взрослых млекопитающих могут осуществляться без участия коры (например, ходьба, бег) и сохраняются после ее экстирпации, у обезьян и особенно у человека осуществляются при обязательном участии коры больших полушарий. В этом проявляется феномен кортикализацни функций. Даже небольшое поражение коры в области моторной зоны у человека (например, при тромбозе или кровоизлияниях) приводит к полному двигательному параличу противоположной стороны тела.

Кортикальный контроль двигательных актов возможен потому, что в моторной, прсмоторной и других зонах коры имеются нейроны, посылающие эфферентные импульсы как в спинной мозг (к промежуточным и моторным его нейронам), так и в ядра экстракортикоспинальной системы (в полосатое тело, красное ядро, черную субстанцию и др.).

Непременным условием кортикального контроля движений является поступление в кору в каждый данный момент афферентных импульсов от рецепторов тела — зрительных, вестибулярных, суотавно-мышечных, тактильных, - доставляющих информацию о ходе выполняемого движения (его направлении, cиле, амплитуде и т. п.) и о его результатах.

Таким образом между корой и двигательным аппаратом существует кольцевое взаимодействие: кора посылает эфферентные импульсы, вызывающие движение, и получает обратные афферентные импульсы, возникающие в результате движения. Этим обеспечивается возможность точного приспособления движения к изменчивым условиям его осуществления и перестройка двигательной реакции, так сказать, на ходу в зависимое от получаемых результатов.

Характерной особенностью двигательных реакций, управляемых которой, является то, что они вырабатываются в результате индивидуального жизненного опыта, в процессе тренировки.

Тренировка, т. е. многократное повторение определенной совокупности движений, приводит к их автоматизации, благодаря чему они становятся более точными, в необходимой степени быстрыми, размеренными силе и амплитуде, в соответствии с задачей, которая решается при выполнении данного двигательного акта. Лишние движения в процессе тренировки устраняются.

Автоматизированными двигательными актами у человека являют ходьба, бег, стояние и многие трудовые движения.

Взаимные перемещения отдельных частей тела человека при ходьбе, беге, прыжках, а также при различных рабочих движениях протекают настолько быстро, что их детальное наблюдение невозможно без применения моментальной фотографии или кинематографии.

При киносъемке движений каждый из последовательных кадров регистрирует только отдельную позу тела, что затрудняет анализ протекании всего двигательного акта. Поэтому наряду с кинематографией был разработан и другой способ регистрация движений — циклография. При циклографии последовательные позы движущегося человека (или одной из его конечностей) регистрируются на одной и той же фотографической пластинке. Для этого испытуемый надевает костюм из черной неблестящей ткани. На местах, соответствующих суставам, и в некоторых других точках тела закрепляют небольшие электрические лампочки. Перемещение испытуемого оставляет след на фотопластинке. При этом каждой светящейся лампочке на пластинке соответствует своя  световая траектория в виде линии.

Для определения скорости движений отдельных звеньев тела перед фотокамерой помещают вращающийся диск с одним или несколькими отверстиями. Вращаясь с равномерной скоростью неред объективом фотокамеры, диск дробит световые траектории лампочек на отдельные точки, отстоящие друг от друга на одинаковые интервалы времени.

Обрабатывая циклограмму по методу Н. А. Бернштейна, можно подробно анализировать движения тела человека и его отдельных звеньев в пространстве и во времени. Это позволяет выявлять не только действительные и относительные перемещения тела и его отдельных пунктов, но и определять скорости и ускорения этих перемещений как по продольной, так и по вертикальной составляющим.

Недостатком метода циклографии является его громоздкость и трудоемкость обработки получаемых данных. Поэтому наряду с методом циклографии, дающим целостную картину движения, для изучения ходьбы и других двигательных актов применяются также различные методики регистрации отдельных элементов движения (например, угловых смещений в коленном, локтевом и других суставах; усилии, прилагаемых к рабочему инструменту при трудовых движениях; длины шага и продолжительности его фаз и др.).

Участие различных мышц в осуществлении двигательного акта изучают посредством электромиографии, т. е. путем исследования их электрической активности. С этой целью отводящие электроды прикладывают к коже человека над соответствующей мышцей. Используя многоканальные электромиографы, одновременно регистрируют электрическую активность нескольких мышц.

Во всяком двигательном акте для организма существенна не та цепь движений, из которых состоит этот акт, а его конечный эффект. Методика циклографии обнаруживает, что один и тот же результат может быть достигнут разными способами. У неопытного рабочего трудовые движения совершаются при ином соотношении между отдельными звеньями двигательного аппарата, чем у опытного рабочего, движения которого более экономны и точны.

Это хорошо видно на рис. 251, на котором приведена запись движений и электрической активности мышц руки человека при таком трудовом циклическом движении, как опиловка. При опиловке предплечье ритмически сгибается и разгибается. До обучения испытуемого движения его недостаточно координированы, имеют толчкообразный характер.

Электромиограммы двуглавой и трехглавой мышц плеча показывают что, несмотря на ритмическую смену сгибания и разгибания, мышцы-сгибатели и разгибатели возбуждены непрерывно. После обучения испытуемого его движения более координированы, усилия прилагаются более плавко, отдельные циклы становятся более стандартными. В электромиограмме появляются периоды покоя, а периоды возбуждения мышц сгибателей и разгибателей четко разделены.

В повседневной жизни человека имеется много доказательств изменчивости промежуточных звеньев двигательных актов. Яркий пример — ходьба по неровной дороге: характер движения приспособляется ко всем подъемам, спускам и неровностям пути благодаря тому, что центральная нервная система соответствующим образом изменяет время вступления в работу, а также степень и длительность сокращения каждой из мышц, участвующих в акте ходьбы. При утомлении центральная нервная регуляция нарушается и двигательный акт начинает выполняться с участием большего числа мышц, чем раньше. Рис. 251. Регистрация электромиограммы и движении у рабочего при опиловке (по Р. С. Персон). А —до обучения, Б — после двухнедельного обучения. 1 — электромиограмма трехглавой мышцы плеча; 2 — электромиограмма двуглавой мышцы плеча; 3, 4, 5 — записи мышечных усилий вниз, в сторону и вперед; 6 — отметка времени (1 секунда).