Бернштейн Н.А. О ловкости и ее развитии

Богатство подвижности органов движения человека

Двигательный аппарат человеческого тела, так называемая костно-суставно-мышечная система, обладает необычайно бога­ той подвижностью. Основное опорное сооружение всего тела — туловище с шеей, т. е., в сущности, позвоночник с его 25 меж­

и подвижности шеи жирафы, страуса или лебедя, но в не мень­ шей степени, чем у них, обладает возможностью обеспечить точность и устойчивость в смещениях и поворотах центральной наблюдательной вышке всего тела — голове с ее высококачест­ венными телескопами — глазами и звукоулавливателями — уш­ ными раковинами.

С туловищем соединены посредством шарниров (как извест­ но, обладающих наибольшим разнообразием подвижности) — плечевых и тазобедренных сочленений — четыре многозвенные рычажные системы конечностей. При этом у человека шаровые подвесы верхней пары конечностей, наиболее важной для него и наиболее богатой в смысле подвижности, сами, в свою очередь,

Слева — шейная часть позвоночника; в середине — позвоночный столб человека спереди и слева (межпозвоночные хрящи не изображены); справа — взаимная

подвижность позвонков

35

женные у человека очень близко одно под другим и образующие единую голеностопную систему. Она позволяет стопе наклонять­ ся относительно голени во все стороны так, как если бы между ними помещался известный гуковский шарнир** градусов на 45— 55 по каждому из направлений. Сама стопа у человека — упру­ гий, многокостный свод, прекрасно приспособленный к держанию на себе половины веса всего тела, а при беге и прыжке — к про­ тиводействию давлениям, доходящим и до пяти-шестикратного значения этого веса; однако активная внутренняя подвижность ее у человека ничтожна. Но у тех животных, которых, как волка, «ноги кормят», у быстроногих, стройных пальцеходящих — коня, оленя, тигра, собаки и т. п., для которых еще нелегкий вопрос, какая из двух пар конечностей имеет большее значение в жизни, — у них стопа превращается в суставчатую цепочку сильно подвижных звеньев, содержащую, как, например, у ло­ шади, целых четыре последовательных сочленения, активно уча­ ствующих в ходьбе и беге.

Верхние звенья руки человека мало чем отличаются по устройству от передних конечностей четвероногих. Только шаро­ вой шарнир плечелопаточного сустава у человека гораздо подвижнее. Он допускает обширные движения в стороны, чего не может сделать, например, собака или лошадь. Книзу от локтя начинаются уже яркие преимущества в пользу человека. Рука человека, под руководством его мозга и в тесном сотруд­ ничестве с ним, ввела в жизненный обиход на земле труд, но и труд зато внес в строение руки очень много изменений и усо­ вершенствований. Только у человека и у самых высших обезьян имеется способность поворачивать предплечье с кистью в про-

* Активная подвижность в сочленении — подвижность за счет работы собст­ венных мышц этого сочленения, пассивная — за счет иных (внешних) сил.

** Такие шарниры Гука или Кардана применяются, например, в автомоби­ лях для соединения вала коробки передач, наглухо вмонтированной в основание машины с зарессоренным и потому подвижным вниз и вверх мостом, несущим колеса.

36

ния, которыми мы пользуемся, когда поворачиваем ключ в двери или заводим стенные часы. Общий размах этих движений превосходит 180°. Соединенные между предплечьем и кистью (лучезапястное сочленение) само по себе обладает двумя видами подвижности: вверх-вниз на 170°, вправо-влево на 60°. Эти два направления подвижности в сочетании с третьим направлени­ ем — пронацией и супинацией равносильны тому, как если бы кисть была подвешена к руке на втором шаровом шарнире, следующем за уже упоминавшимся плечевым. Как показывает точная теория сочленений, такие два последовательно смонти­ рованных шаровых шарнира в сочетании еще с локтевым суста­

и кисти называется супинацией и какой пронацией, есть очень простое и забавное правило: поверните кисть ладонью кверху и скажите: «Несу суп». Это есть супинация. Затем опрокиньте кисть ладонью вниз и скажите: «Пролил». Это будет пронация. (Сообщено мне проф. А. П. Бружесом).

37

сделать это при самых разнообразных положениях промежуточ­ ных звеньев — плеча и предплечья. Крепко обхватите кистью любую неподвижную рукоять или любой выступ. Вы убедитесь, что такому обхвату доступны предметы любой формы, направле­ ния или расположения, и при этом еще у вас при неподвижных

38

случалось пожать руку человеку со сведенной параличом кистью, воздержится от такого вопроса: он навсегда запомнит разницу между той жесткой искривленной дощечкой, к которой он прикос­ нется, и податливыми и гибкими кистями, какие он знает по руко­ пожатиям здоровых людей и по самому себе. Благодаря возмож­ ности для большого пальца противополагаться каждому из остальных (так называемая оппозиция большого пальца), имею­ щейся из млекопитающих только у человека и обезьян, кисть является органом для обхватывания и прочного держания, и нет такой формы ручки или петли, к которой она не сумела бы автома­ тически приспособиться с величайшей, почти восковой, пластич­ ностью. Пальцы кисти одни, помимо ее прочих частей, обладают 15 сочленениями, и если считать по отдельным направлениям подвижности (так называемым степеням свободы), то на долю пальцев одной руки их придется 20, понимая под каждым из направлений активную подвижность как туда, так и обратно. В целесообразных приспособительных движениях пальцев, в их быстроте, точности, ловкости человек в неизмеримое количество раз превосходит наиболее высокоразвитых животных — сороди-

Мышцы предплечья, движущие кисть руки в за­ пястье: 1—2 — лучевой и локтевой сгибатели кисти-, 3—4—лучевой, 5—локтевой разгибатели кисти; 6 — малая локтевая мышца

39

Пястная и фаланговые кости среднего пальца

чей. А та только что перед этим обрисованная гибкая и богатая установочная подвижность, которая присуща кисти — основанию пальцев, делает человеческую руку гениальным инструментом, вполне достойным мозга ее обладателя.

О движении языка и глаз

Остается ли еще что-нибудь достойное внимания по части подвижности после сделанного нами беглого очерка туловища, шеи и конечностей? У быстро и ловко бегающих или прыгающих животных — лисы, гончей собаки, белки, кенгуру — не мешало бы упомянуть еще о важном для них орудии — хвосте. Но насчет человека ответ не приходит на ум сразу. Между тем на голове человека мы имеем по меньшей мере два устройства, не менее поражающих богатством и точностью их подвижности, чем кисть с пальцами. Окинем и их взглядом.

Пройдем мимо нижнечелюстной кости с ее жевательной, сильной и выносливой, мускулатурной — представителем костно- суставно-мышечного аппарата в области головы. Бесконечно больший интерес представляет, прежде всего, языкоглоточный речевой аппарат. Язык, в сущности, один сплошной комок поперечнополосатых мышечных пучков*, пронизанный ими по всем направлениям. Подвижность его огромна даже у животных, весь «словарь» которых состоит из какого-нибудь одного «му», «мэ» или «мяу». Этот даже не словарь, а скорее «кричарь» (да простится нам это словотворчество!) совершенно стушевы­

в процессе речи. Тонкое и совершенно своеобразное управление этими мягкотелыми органами, которое потребовалось для чело­ веческой речи, вызвало к жизни даже особый, специализирован­ ный участок мозговой коры в левом полушарии мозга человека,

очем будет еще речь ниже. При ранениях этого так называемого

*В телах позвоночных, как будет подробнее рассказано в очерке III, имеются два вида мышечной ткани: 1) гладкие мышцы, находящиеся в стенках

40

1) шесть пар мышц, обеспечивающих всевозможные согласован­ ные повороты глаз при следовании взором за предметом; 2) две пары мышц, управляющих «объективами» глаз — хруста­ ликами: для фотолюбителей будет яснее, если сказать, что эти две пары мышц осуществляют наводку глаз на фокус; 3) две па­ ры совсем тонких и нежных мышц, ведающих расширением и сужением зрачков; опять-таки обращаясь к языку, понятному фотолюбителям, — диафрагмированием глазных объективов в зависимости от большей или меньшей яркости освещения, и 4) две пары мышц, открывающих и закрывающих веки. Эти двадцать четыре мышцы работают в точнейшем взаимном со­ гласовании с раннего утра до позднего вечера, работают, заме­ тим, совершенно бессознательно и на три четверти непроизволь­ но. Третья часть всех этих мышц (пункты 2 и 3 нашего перечня) вообще недоступна для произвольного вмешательства в их работу. Легко представить себе, что если бы управление этими двумя дюжинами мышц требовало произвольного внима­ ния, какого требует, например, работа наблюдателя с какиминибудь приборами, нуждающимися в постоянной подстройке и установке, то на это понадобилось бы столько труда, что ли­ шило бы нас всякой возможности произвольных движений дру­ гими органами тела. На минуту представим себе человека, кото­ рый, с жаром изливая свои чувства обожаемой им красавице, должен был бы все время заботиться о движениях своих глаз, хотя бы для того, чтобы в самом пылу своих объяснений не потерять ее из виду или не увидеть вдруг вместо ее прекрасного лица расплывчатое пятно. А если вспомнить еще, какое значение имеют для оценки расстояний до видимых предметов правильные движения глазных яблок, то обнаружится, что нашему стра­ дальцу нужно было бы все напряжение его внимания, чтобы, жестикулируя, не задеть предмет своего обожания по лицу или не поцеловать вместо протягиваемой ему руки рукоятку зонтика.

41

и ответственную нагрузку. По меткому и глубокому замечанию отца русской физиологии И. М. Сеченова, мы не просто видим нашими глазами — мы ими смотрим. Действительно, весь акт зрения от начала до конца активен: мы находим глазами инте­ ресующий нас предмет и следим за ним, приводя его изображе­ ние в самую чувствительную и зоркую точку глазной сетчатки; мы оцениваем по ощущениям напряжения в глазодвигательных мышцах расстояние, отделяющее нас от этого предмета; мы обводим его взором, ощупываем нашим взглядом, как будто бы и в самом деле из наших глаз к нему протягивались какие-то невещественные щупальцы (приписывавшиеся глазу учеными древности).

В процессе «смотрения» наши глаза: 1) движутся по любому

«двоения» изображения в глазах и для оценки расстояния до

но отнюдь не машинообразно, по какому-нибудь неизменному шаблону, а с чрезвычайно большой и ловкой приспособительностью.

Основные трудности управления движениями

В итоге беглого обзора подвижных устройств нашего тела мы по одним только конечностям и приборам головы имеем числа, уже близкие к сотням направлений и видов подвижности (степеней свободы), а если еще прибавить сюда шею и туловище с их змеевидной изгибаемостью — итог получается огромный. Перед читателем начинает уже, видимо, вырисовываться слож­ ность управления сооружением с такой многообразной подвиж­ ностью; однако он, по всей вероятности, еще не чувствует, в чем состоит главная трудность. Просмотрим же по порядку все затруднения и постараемся выделить среди них самые главные.

Если учесть, что движения в очень многих суставах и под­ вижных органах совершаются совместно, в одно и то же время, а для таких целостных действий, как смотрение, ходьба и бег,

42

перед нами во весь рост. Какое огромное распределение внима­ ния потребовалось бы, если бы все эти элементы сложного дви­ жения должны были управляться сознательно, с обращением внимания на каждый из них! При некоторых видах ранений головного мозга, после операций вырезания мозговых опухолей из определенных областей мозга и т. п. встречаются случаи потери способности непроизвольно управлять сложными движе­ ниями. Такие больные почти неподвижны: самые простые дви­ жения, вроде поднятия руки кверху, требуют от них огромного напряжения внимания и воли. Каждый из нас, подняв по прика­ занию руку, затем тотчас непроизвольно опустит ее обратно, как нечто само собой разумеющееся. У больного описываемого

жаются), чтобы заставить ее опуститься. В физиологии бывало неоднократно, что какое-нибудь из сложных самодействующих устройств нашего тела, облегчающих нам жизнь, а подчас абсолютно необходимых, просто не замечалось, воспринималось как что-то разумеющееся само собой, пока не попадался на глаза болезненный случай, при котором это устройство выходило из строя. Вот тут-то и вскрывалась впервые со всей яркостью незаметная, но великая польза, приносимая этим устройством в здоровой норме. Так было с описываемой задачей — распреде­

Такова первая трудность управления двигательным аппара­ том нашего тела. Однако эта трудность — далеко не главная.

Вторая, более серьезная трудность замечается не сразу. Она станет яснее, если мы обратимся от тела человека к искус­ ственным машинам, созданным его рукой. Существует немало машин, имеющих очень разнообразную и разностороннюю под­ вижность (например, катающийся подъемный кран «Деррик»

снаклоняющейся и вращающейся стрелой; завалочная машина

упечей сталепрокатных цехов; клавишные машины вроде рояля или пишущей машинки). Но около всех таких машин находится человек, который своими движениями непрерывно управляет каждым видом их подвижности по отдельности с помощью особого рычага или клавиши. Таким образом, в машинах указан­ ного типа мы имеем дело, в сущности, с объединениями многих простых машин в каждой. Движения каждого из этих состав­ ляющих простых механизмов — одной клавиши пишущей машин­ ки с подключенным к ней буквенным рычажком или одного из шарниров стрелы подъемного крана — очень просты и, главное, однообразны; удивительны в работе описываемых машин разве, только то искусство и та ловкость, которые проявляются в дей­ ствиях машиниста, в его умении совершать много правильных

43

и точных движений в одно время. Так от машин мы снова вернулись к человеку, к его замечательной способности совмест­ ных согласованных телодвижений по всем степеням свободы. Обратимся же для дальнейших сравнений к автоматическим машинам, которые работают без непрерывного управления человеком.

И вот в мире таких машин мы сталкиваемся с поразитель­ ным обстоятельством. Современная техника создала машины огромной сложности, способные совершенно самостоятельно, без участия человека, выполнять самые разнообразные и не простые работы. Большая газетопечатная типографская машина изготав­

двухэтажного дома и содержит в себе десятки валов и валиков и многие сотни рычажков и шестерен. Большой многоцилиндро­ вый нефтедвигатель «дизель» — другой образец гигантской могу­ чей машины с сотнями подвижных частей, стержней и зубчатых колес. Среди машин-автоматов есть агрегаты, самостоятельно проявляющие, высушивающие и печатающие только что засня­ тую кинопленку, изготавливающие бутылки, винты, папиросы, ткущие сложноузорные ковры и т. д.

И самое поразительное, что эти огромные автоматы при всей их сложности и изобилии подвижных частей все имеют по однойединственной степени свободы, т. е. обладают тем, что в технике называют вынужденным движением. Это значит, что каждая движущаяся точка в этих машинах, каждая деталь рычага, тяги или колеса движется все время по одному и тому же строго определенному пути. Форма этого пути может быть очень разно­ образной: у одних точек (или деталей) круговой, у других прямолинейной, у третьих овальной и т. д., но с этого единствен­ ного пути движущаяся точка не сходит никогда. Таким образом, машины, неимоверно сложные по виду и устройству, в смысле своей подвижности принадлежат к числу самых простых систем, какие только могут существовать. Машины-автоматы, в которых подвижность какой-нибудь части исчислялась бы двумя степеня­

Что такое две и три степени свободы?

Эту странную на первый взгляд конструкторскую робость вовсе не так трудно объяснить. У машин с вынужденным дви­ жением всех их частей, как уже сказано, каждая точка их меха­ низмов движется по одному неизменному пути или траектории.

44