Статья из материалов Конференции «Новые пути научного поиска XXI века. Итоги и перспективы исследований, проводимых репатриантами в естественных, технических и общественных дисциплинах» Конференция инициирована объединением «Alfa-Ashdod-Prosperity» при поддержке Центра абсорбции в науке Министерства Абсорбции и Муниципалитета города Ашдод. Дата проведения – 19 ноября 2008г.
Человеческая цивилизация является этапом эволюции биосферы на Земле. Этапом, на котором, по очень четкой мысли В. И. Вернадского, биосфера переходит в новую фазу – ноосферу. Эволюционный процесс продолжается и на этой фазе. Homo sapiens появился в конце ледникового периода – без теплого мехового покрова, физически более слабый, чем окружавшие его хищные животные, с более длительным, чем у других, периодом детства, когда выжить можно только с помощью старшего поколения. Но от тупиковой ситуации, ведущей к вымиранию в борьбе за существование, его спас хорошо развитый мозг. Человек разумный достроил свою систему терморегуляции: созданная им теплая одежда позволила ему даже мигрировать в более холодные области планеты. Человек создал орудия труда и охоты: достроенная этими орудиями рука человека стала более сильной, чем его соперники по борьбе за существование. Возросшие требования к пополнению энергетических затрат заставили человека достроить систему пищеварения: если у всех его предков обработка пищи начиналась во рту, то человек начинал ее еще раньше – на костре. Пищеварение было достроено варением пищи. В статье "Человек Достроенный и биосфера"1 http://elektron2000.com/feigenberg_0037.html я подробнее остановился на том, как достройки человека делали его все более сильным, продолжая тенденцию усиления организмов в ходе биологической эволюции. Но приобретение большей силы таит в себе и опасности, требующие ограничения свободы действий в определенных ситуациях. Этому вопросу и посвящена настоящая статья.
На самых начальных этапах развития живых существ на Земле их важнейшим свойством была раздражимость – способность возбуждаться и реагировать на изменения в окружающей среде. Живое существо уклоняется от опасных для него объектов и стремится к тому, что ему необходимо и полезно. Без этого оно не могло бы выжить. В ходе биологической эволюции эти реакции становились все более совершенными и многообразными – адекватными многообразию внешних воздействий на организм. С появлением и развитием у животных нервной системы эти реакции стали особенно многообразными и специализированными. И те реакции, которые полезны в одной ситуации, могут оказаться вредными в другой ситуации, в которой полезны совсем другие реакции. При таком многообразии возможных реакций организма, чтобы выжить – нужно не только реализовывать полезные реакции, но и затормозить другие возможные реакции, которые в данном случае вредны. Их нужно затормозить в данном случае, но не подавить совсем – ведь они необходимы в других ситуациях. Так в нервной системе наряду с процессом возбуждения, реализующим инстинкты и рефлексы, развился процесс торможения. Включая сокращение мышц, осуществляющих нужное движение, необходимо затормозить активность мышц-антагонистов, мешающих этому движению. Каждая из этих групп мышц полезна для решения определенных двигательных задач, но должна быть заторможена при решении других двигательных задач. Совершенство моторики высших животных возможно благодаря необычайно богатой подвижности их костно-суставно-мышечной системы – огромному числу степеней свободы2 . Но точность движения осуществляется благодаря тому, что реализуется ограничение степеней свободы. Только оно – целесообразное преодоление степеней свободы – делает эту систему управляемой.
На наличие и важность процесса торможения (наряду с процессом возбуждения) впервые обратил внимание И.М.Сеченов в статье "Опыты о задерживающих центрах". В знаменитых "Рефлексах головного мозга" (1863 год) эта идея была развита Сеченовым дальше. В многочисленных экспериментах И.П.Павлова было показано, как важно сочетание возбуждения и торможения в организации поведения животного.
В процессе естественного отбора сохранялись те изменения, которые давали животному широкие, разнообразные возможности для достижения какого-либо определенного результата различными путями. Эта свобода в выборе различных путей, различных двигательных команд для достижения одной и той же цели очень выгодна животному. Если на каком-либо из путей достижения цели возникает препятствие, организм выбирает другой путь – и цель все равно оказывается достигнутой.
Основой, на которой крепится двигательный аппарат человека, его "становым хребтом" является позвоночный столб. Но это совсем не жесткий и прочный в своей жесткости столб. Он состоит из жестких позвонков, между которыми находятся достаточно податливые хрящи и межпозвоночные сочленения. Позвоночный столб – весьма подвижное образование. Особенно ярко это видно на шейном отделе позвоночника, который обеспечивает подвижность головы, позволяет направить в любую нужную сторону и органы чувств и рот – орган речи и начало пищеварительного тракта.
Еще больше степеней свободы в подвижности конечностей. Нога крепится к туловищу шаровым тазобедренным суставом, рука – шаровым лопаточно-плечевым суставом. А шаровые суставы дают возможность для очень большой свободы движений. Кисть руки человека с сочленениями между фалангами пальцев, с возможностью оппозиции (противопоставления) большого пальца остальным пальцам, с сочленениями между косточками запястья и пястья – обеспечивает огромную свободу и разнообразие движений.
Такая свобода в высшей степени полезна и выгодна организму – и потому она формируется в процессе биологической эволюции. Но ее выгодность проявится только в том случае, если при решении каждой определенной задачи организм сможет ограничить степени свободы, заблокировав те из возможных движений, которые не нужны для решения именно этой задачи, и оставив возможными только нужные движения. Избыточность степеней свободы движений, которую дает костно-суставная система, в каждый момент должна быть ограничена. Это обеспечивает мускулатура. Сильные мышцы спины редуцируют избыточность подвижности, превращая, когда нужно, гибкий позвоночный столб в жесткую прочную колонну. Тончайшие движения кисти руки возможны только тогда, когда мышцы заблокировали возможные, но ненужные для данного действия движения.
Основа координации движений состоит в том, что в тот момент, когда работают нужные для этого движения сочленения, блокируются, фиксируются другие сочленения. И возможности участвующего в движении сустава ограничиваются только тем, что нужно для совершающегося движения. Когда включаются мышцы, совершающие сгибание в каком-либо сочленении, тормозится активность других мышц, антагонистичных по отношению к этому движению.
Сложная система становится управляемой только тогда, когда из большого числа возможностей реализуется одна из них и блокируются другие возможности, не нужные и даже мешающие достижению цели в данном случае.
Так в процессе эволюции сформировалась система блокировки, запретов на реализацию того, что организм в принципе может, но не должен делать в определенной ситуации. Выбрав определенный путь достижения цели, нужно блокировать другие пути – их активность только помешает достижению цели.
Расширение возможностей организма и ограничение этих возможностей в каждом случае, когда совершаются определенные действия, четко прослеживается в процессе эволюции жизни. Это касается не только функций суставно-мышечного аппарата, но и более сложных сторон поведения.
1 Фейгенберг И.М. Человек Достроенный и биосфера. "Вопросы философии", 2006, № 2, стр.151-161.
2 Бернштейн Н.А. О ловкости и ее развитии Изд. "Физкультура и Спорт", Москва, 1991, стр.35.