Гибкие движения чемпиона по гимнастике или движения легкоатлета демонстрируют, как искусно мозг человека контролирует сотни мышц торса и конечностей. Чтобы добиться четкой и сложной последовательности движений, головной мозг человека создал такую систему контроля и управления, по сравнению с которой компьютеры выглядят примитивными.
Дети рождаются, уже имея множество рефлексов. В качестве примера одного из таких рефлексов у взрослого можно привести быстрое отдергивание руки от горячей кастрюли. На эти простые рефлекторные движения накладываются движения, направляемые сигналами из мозга. Для каждого совершаемого движения сокращается несколько мышц, другие мышцы расслабляются, и еще большее число мышц сохраняет состояние сокращения для стабилизации остальной части тела. Процесс, в котором все отдельные мышечные сокращения синхронизируются мозгом для организации плавной очередности действий, называется координацией.
Как происходит согласование движений
Чтобы понять это, лучше вспомнить ежедневные действия человека, например, наклон над столом с целью взять чашку кофе. Как мозг руководит этой явно простой операцией? Прежде, чем чашка будет поднята, должно произойти несколько событий. Во-первых, человек должен «знать», где находятся чашка с кофе и его рука, и также отношения между ними. Это означает, что мозг должен создать «карту» внешнего пространства, чтобы спланировать необходимые движения. Изложенный процесс и называется пространственным восприятием. Эта «карта» внешнего мира должна быть, затем расшифрована головным мозгом, чтобы проблема перехода чашки кофе со стола в руку человека была разрешена. Затем этот план действий должен быть превращен в детально разработанную инструкцию; указания будут переданы мышцам, чтобы они сокращались в нужном порядке.
Во время движения, инициированного в «планирующих» участках мозга, беспрерывные потоки информации идут от всех чувствительных нервов в мышцах и суставах о их положении и степени сокращения. Вся эта информация должна быть организована и перераспределена, чтобы «карта» в любой момент отвечала реальнойситуации и можно было производить необходимые изменения в ней.
Чтобы протянуть руку за чашкой кофе, человеку нужно слегка наклониться к ней. Это изменяет положение центра тяжести в теле. Все рефлекторные механизмы равновесия должны быть под контролем, чтобы обеспечить нужные изменения в тонусе мышц, необходимые для совершения движения через стол, о котором сообщил мозг. А это значит, что тонус многих других мышц должен быть проконтролирован и скоординирован.
Первые стадии координации движений
Все намеренные движения должны быть повторены несколько раз, прежде чем они станут скоординированными. Даже такое обычное действие, как ходьба, становится большой двигательной проблемой для каждого растущего ребенка. С развитием головного мозга ребенка увеличивается количество внутренних связей в мозге, примитивные рефлексы, с которыми рождается ребенок (такие, как реакция «испуг», когда ребенок протягивает руки), перекрываются все более сложными способами движения.
Они возникают в результате развития у ребенка сознания. На глаза ему может попасться игрушка; ее яркий цвет возбудит сильный сигнал в зрительных центрах мозга ребенка, но ребенок обнаружит, что не может дотянуться до игрушки, ему необходимо подвинуться к ней. Первые попытки движения совсем не скоординированы, ребенок просто беспорядочно размахивает конечностями. Однако, эти движения помогают образованию необходимых связей в мозге, в результате которых появится установившейся набор движений, представляющий собой скоординированное ползание. Как только ребенок освоит ползание, сигналы из мозга кмышцам все усложняются, и скоро не остается (на уровне пола) ничего, до чего ребенок не мог бы дотянуться.
Когда ребенок обнаруживает, что он может встать на ноги, мозжечок анализирует новую порцию информации, идущей из центров равновесия в стволе головного мозга. Ходьба — новое искусство, которому надо научиться; для этого нужно совершить массу попыток, во время которых мозжечок совместно с двигательной областью коры головного мозга готовит действенные меры воздействия на мышцы. Отдельные части каждого движения, заученного таким способом, заранее запрограммированы в спинном мозге, но они должны образовать связную модель для совершения скоординированных действий. Так оркестру нужен дирижер, без которого он не сможет создать гармоничный звук из общего гула всех инструментов.
Как только эти относительно простые навыки закреплены, прекрасно запрограммированный мозг через двигательную зону коры дасткоманду «иди» и посылает необ-
ходимый комплект сигналов для осуществления сложного механического действия. Мозжечок контролирует развитие этого действия, но оно становится все менее и менее осознанным актом. Если в системе появляется нечто неожиданное, например, изменяется положение ноги, если надеты туфли на высоких каблуках, возникает необходимость частичного перепрограммирования и концентрации, пока двигатель-ная зона настраивается на новый «лад».
Сложная координация