Олег Газенко - Николай Александрович Бернштейн (1896-1966)

• Название: Николай Александрович Бернштейн (1896-1966)
• Автор: Олег Газенко
• Издательство: О. Г. Газенко, И. М. Фейгенберг
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2006

Слово "биомеханика" означает "движение живого". Мы с удивлением и восторгом наблюдаем, как летящие за кормой теплохода чайки камнем падают вниз и на лету хватают кусочки хлеба, которые бросают им пассажиры. Мы приходим в восхищение от легкого и в то же время мощного движения мчащейся галопом лошади, от изящных изгибов тела ползущей змеи. Но в сравнении с животными человек представляет собой гораздо более совершенное уникальное существо по разнообразию, сложности и точности движений.

Раскрыть тайну движения живого пытались еще мыслители древности. Первые труды в этой области написаны Аристотелем (384-322 гг. до н. э.), которого интересовали закономерности движения наземных животных и человека. Проблемы биомеханики занимали римского врача Гален (131-201 гг. н.э.), Леонардо да Винчи (1452-1519), Джованни Борелли (1608-1679), ученика Галилея и автора первой книги по биомеханике "О движениях животных", вышедшей в свет в 1679 году. Природа движений, механизм управления ими занимали многих отечественных ученых: И. М. Сеченова (1829-1905), И. П. Павлова (1849-1936), П. Ф. Лесгафта (1837-1930), А. А. Ухтомского (1875-1942).

Но настоящую революцию в биомеханике совершил Николай Александрович Бернштейн. Он не только создал теорию о двигательной активности животных и человека, но и превратил ее в инструмент познания работы мозга.

В 1996 году в мире отмечали 100-летие со дня рождения Н. А. Бернштейна, создателя современной биомеханики - учения о двигательной деятельности человека и животных. К этой дате были приурочены научные конференции в США и Германии. В работе международной конференции в университете штата Пенсильвания (США) приняли участие 200 специалистов из США, Германии, Японии. Россиянин В. П. Зинченко выступил с докладом "Традиции Н. А. Бернштейна в изучении управления движениями". Вот как рассказано об этом в "Книге странствий" Игоря Губермана: "На обеих этих конференциях был его ученик, которого молодые ученые издали оглядывали с почтительным изумлением, довольно различимо шепча друг другу: "Он знал его при жизни, это фантастика!". Только Россия, похоже, все еще не может осознать, что в ней родился и жил загнанный и непризнанный при жизни гений, идеи которого уже давно проходят во всех университетах мира как классические".

Литератор И. Губерман известен своей склонностью к гротеску, к эпатажу, но в данном случае в его словах - искренняя горечь. Ведь в России, на родине Н. А. Бернштейна, юбилей ученого официально не отмечали, лишь журнал "Теория и практика физической культуры", предназначенный для достаточно узкого круга специалистов, целиком посвятил ему один из номеров. Удивительная личность этого человека и огромный его вклад в мировую науку заслуживают гораздо большего внимания.

---

В XVIII в. появилась новая натуралистическая теория мозга Галлера. Он определял мозг как ’’общее чувствилище” (sensorium commune). Галлер считал, что в мозге нет четко пространственно ограниченных центров отдельных функций (зрения, слуха и др.), а они диффузно распределены на преобладающей части мозга. В это же время возникли частично научные (анатомические), а частично фантастические (френология) представления Галля, утверждавшего, что каждая функция имеет свою четкую локализацию в мозге. Локализованными представлялись не только ’’простые” функции, но и чувство места, речи, цвета, инстинкты размножения и самосохранения, поэтический и математический таланты и даже едкость ума, почтительность, детолюбие, богобоязненность и т.д.

Н.А. Бернштейн проследил историю антилокализационизма и локализациониз-ма — двух течений, берущих истоки от Галлера и Галля, — историю, которую Н.А. Бернштейн уподобил качанию маятника от одного полюса к другому.

После Галля маятник качнулся в другую сторону — к антилокализационизму. Флуранс, удаляя у птиц мозговые полушария постепенно, по слоям, вначале вообще не обнаруживал существенных растройств в умственной или волевой области. Удаление же большей части вещества полушарий приводило к равномерному и все большему снижению нервно-психических возможностей.Функции, пострадавшие при экстирпации, постепенно восстанавливались, если хоть одна часть головного мозга (и несущественно — какая) оставалась неповрежденной. Отсюда и* вывод Флуранса, что масса мозговых полушарий физиологически столь же равноценна и однородна, как масса какой-нибудь железы.

Но дальнейшее накопление фактов вновь привело исследователей к локализа-ционизму. Воздействуя на кору головного мозга электрическим током, Фритш и Гитциг установили, что раздражению отдельных участков коры мозга соответствуют определенные изолированные движения. Увеличивалось число исследователей — экспериментаторов и клиницистов, возрастало и число открытых нервных центров, размер которых становился все меньше. Появилось представление, что каждая нервная клетка есть элементарный нервный центр, ’’нервная клетка была припечатана названием центра” (Бэте).

Но что же ’’локализуется” в центре? Одно направление признавало, что локализуется чувствительность (теория сенсорных центров). Мунк, Мейнерт, И.П. Павлов видели в коре скопление чувствительных центров. Другое направление, начатое работами Флексига, признавало наличие не только сенсорных центров, но и центров, не связанных прямо с периферией (теория ассоциационных центров — Бродбент, Флексиг, С.С. Корсаков).

Н.А. Бернштейн отмечал, что бесспорный приоритет в области физиологического ассоционизма принадлежит И. М. Сеченову — первому из физиологов, ’’отважившихся опереться на законы ассоциации для физиологического объяснения поведения человека”.

Однако исследования с экстирпацией локальных участков мозга вновь толкнули маятник в сторону антилокализационизма. Опыты Гольтца показали, что на локальную экстирпацию организм реагирует как целостная и неразделимая на составные части система. После тяжелых общих явлений, непосредственно следовавших за мозговой операцией (первичный шок), на первый план начинают выступать нарушения, охватывающие одновременно разнообразные функции — и движения, и чувствительность, и проявления высшей нервной деятельности. Эти нарушения в дальнейшем ослабевают и могут (при не слишком обширной экстирпации) исчезнуть бесследно. При экстирпации всей коры мозга остаются изменения, носящие не ограниченно-функциональный, а синтетический характер.

Н.А. Бернштейн в своих работах подчеркивал, что И.М. Сеченов ясно сознавал, какой сложнейший комплекс процессов возникает в организме при нарушении целости коры полушарий. Это проявляется и в характере нарушений после экстирпации, и в характере восстановления функций в последующий период. К выводам Флуранса, работавшего только на птицах, Сеченов в ’’Физиологии нервных центров” добавил, что самый произвольный характер движений и осмысленность чувствования страдают с удалением полушарий тем менее, чем ниже животное по степени развития полушарий. Сеченов представлял себе сложность вопроса о локализации функций. И локализационисты и их научные противники приводили факты и доводы в пользу своей правоты, но не опровергали факты и доводы друг друга.

К решению проблемы локализации функций в мозге Н.А. Бернштейна подвели его экспериментальные исследования по биодинамике, интенсивно проводившиеся в 20-х и первой половине 30-х годов. Им была разработана методика кимоциклографии и циклограммометрии.

Представшее перед исследователем море фактов требовало нового осмысления. Из этих потребностей жизни и возникла потом физиология активности, созданию которой посвящены исследования Н.А. Бернштейна. Сеченовская ’’жилка” в творчестве Бернштейна ’’пробилась” не только в идее саморегуляции, в идее о роли ’’мышечного чувства” в регуляции движения, в идее о сигнальной роли чувствования. Сеченовское влияние чувствовалось во всем стиле, во всем духе жизни творчества Н.А. Бернштейна: смелость и самобытность мысли, честность и самоотверженность, неуклонное проведение того, что представляется истиной.

III

1935 г. можно считать началом второго периода творчества Н.А. Бернштейна. Опубликована большая и глубокая статья ’’Проблема взаимоотношений координации и локализации”1.

1 Арх. биол. наук. 1935. Т. 38, N 1.

 Присуждение Николаю Александровичу в 1935 г. ученой степени доктора медицинских наук по совокупности работ было как бы официальным признанием большой научной значимости проведенных им исследований.

Развитие творческой мысли Н.А. Бернштейна можно представить следующим образом. Вначале на основе анализа биомеханики двигательного акта с учетом свойств органа движения как сложной кинематической цепи с большим числом степеней свободы и воздействия ’’пассивных” физических сил был установлен способ достижения однозначного соответствия центральной задачи и периферического результата при неоднозначном соответствии их эффекторным командам. Это достигается путем сенсорной информации об эффекте, со сличением того, что должно быть (прогноз результатов действия), с тем, что имеется на самом деле, и выработкой на основе выявленных рассогласований корригирующих эффекторных сигналов. Детальному обоснованию и разработке с привлечением нужного математического аппарата подвергся в результате четко сформулированный принцип обратной связи — один из фундаментальных в науке об управлении. Была определена задача управления многозвенными исполнительными органами с большим числом степеней свободы — как устранение избыточных степеней свободы. Как следствие упомянутых принципиальных положений, были разработаны важные общие вопросы мозгового отображения внешнего мира и направленного на его преобразование воздействия с выяснением роли метрических и топологических характеристик, неправомерности прямого соотнесения внешней функции со структурой мозга, в свете которого вырисовывалась ясная альтернатива как локализационистскому, так и эквипотенциалист-скому подходу в этом вопросе. По Бернштейну, морфологически разнящиеся структуры мозга выступают в качестве особых операторов, обеспечивающих осуществление любой функции мозгом как целым. Развивая эту идею и используя накопленные факты, Н.А. Бернштейн со временем пришел к представлению о том, что морфологические различия в структуре мозговых зон отражают особенности организации конкретной нервной сферы, выступающей как оператор. Локализованными в мозге оказываются не внешние функции (речь, моторные действия и т.д.), а операции (мультипликация, дизъюнкция, конвергенция и т.д.). В этих вопросах нейрофизиологи только сейчас начинают подтверждать идеи Н.А. Бернштейна и высоко оценивать их значение.

Дальнейшее развитие творчества Н.А. Бернштейна связано с детальной разработкой принципов управления двигательной системой, с выяснением иерархической многоуровневой (по вертикальному принципу) организации такого управления, с анализом возможной роли разных этажей центральной нервной системы. Николай Александрович создает общую теорию построения движений. Доскональному изучению были подвергнуты механические силы, действующие на движущийся орган, и иннервационная структура двигательных актов, ограничивающие число степеней свободы в сложной кинематической цепи.

Общие принципы управления движениями привели Н.А. Бернштейна к представлению об иерархической структуре сложных систем управления (в этом он тоже был предтечей кибернетики). Он показал определяющую роль афферента-ций в построении движений. Афферентации эти различны на разных уровнях. Появление в филогенезе более высоких уровней центральной нервной системы связано не с узурпацией этими уровнями функций низших уровней (бывших ранее высшими), а с усложнением возможностей управления движениями, с усложнением функции и низших уровней. Бернштейн изучал механизмы автоматизации и дезавтоматизации (в патологии) движений.