Физиологические механизмы управления вертикальной позой человека, координация движений… В самом слове «coordinatio», образованном от латинских «co» – вместе, с, совместно и «ordinatio» – упорядочивание, расположение в порядке, уже содержится понимание структуры, частей, действующих как одно целое, то есть, системы. К исследованию различных взглядов на элементы системы регуляции стабильности и управляемости вертикальной позы или представлениям о системе в целом, о применении стабилометрии – ключевого на сегодня метода в этом направлении, мы подготовили материал, который по объёму, структуре, возможным обобщениям и определению проблем, вышел за рамки журнального обзора. Это определило выбор формата – отдельной небольшой книги. Одна из глав – обзор российских диссертаций, связанных со стабилометрией, написана совместно с кандидатом медицинских наук И.В.Кривошей. Будем рады, если предлагаемый обзорный материал, включающий своеобразную национальную «карту» применения стабилометрии, составленную на основе диссертационных работ, будет способствовать актуализации и решению проблем, важных для развития направления1. Кроме того, обзорный материал дополнен некоторыми сведениями о собственных исследованиях: новые подходы к методологии, анализу данных в стабилометрическом исследовании – результат увлекательной совместной работы с инженером С.С.Гроховским и другими коллегами. Надеемся на внимание всех, кто профессионально изучает или пока просто интересуется таким феноменом, как прямостояние, вертикальная поза человека, а также методами стабилометрии.
Благодарность за уделённое время и ценные замечания уважаемым рецензентам:
С. К. Судакову, директору НИИ нормальной физиологии имени П. К. Анохина, члену-корреспонденту РАН, профессору, доктору медицинских наук;
М. А. Ерёмушкину, руководителю отдела клинической биомеханики и лечебной физкультуры РНЦ медицинской реабилитации и курортологии МЗ РФ, профессору, доктору медицинских наук.
Отдельная признательность руководителям и сотрудникам издательской платформы Ridero.ru за консультации, возможность непосредственного участия в процессе книгоиздания и за распространение электронной книги.
I. Система, человек в гравитационном поле Земли
Советский философ, исследователь методологии Г. П. Щедровицкий [1] полагал, что «самым правильным было бы сказать, что… не существует удовлетворительных, достаточно широко принятых понятий системы и структуры». Тем не менее, попытки системного исследования предметов и явлений, вероятно, отражают желание получать максимально точные, но при этом схематизированные описания. Например, ещё в начале XX века врач и философ А. А. Богданов писал [2], что «структурные отношения могут быть обобщены до такой же степени чистоты схем, как в математике отношения величин, и на такой основе… решаться способами, аналогичными математическим». Позже получили развитие общая теория систем Л. Берталанфи (L. von Bertalanffy) и кибернетика [3], или, например, теория функциональных систем П. К. Анохина [4,5].
Н. А. Бернштейн [6] указывал на системность фактического управления движением, например, для кинематической цепи «в виде геометрической суммы трех составляющих: 1) силы, исходящей от активного двигателя системы, – в данном случае от мышцы; по большей части силы этого рода являются внутренними силами; 2) внешних сил (тяжести, сопротивления внешней среды и т.п.) и 3) реактивных сил, количество и разнообразие которых… бурно возрастает с увеличением числа степеней свободы». В системном исследовании регуляции и управляемости вертикальной позы человека, базовым вопросом можно считать определение здесь «системообразующего фактора» или факторов, чтобы обозначить своеобразную точку отсчёта. П. К. Анохин, рассматривая образование системы, отмечал, что «решающим и единственным фактором является результат, который, будучи недостаточным, активно влияет на отбор именно тех степеней свободы у компонентов системы, которые при их интегрировании определяют в дальнейшем получение полноценного результата».
Управляемость, эффективная регуляция вертикальной позы достигается во взаимодействии с полем тяготения планеты – то есть, в глобальном смысле, результат эффективного управления вертикальной позой в обычных условиях связан с гравитацией. Например, К. Э. Циолковский [7] ещё в 1894 году так описывал гипотетическое исчезновение силы тяжести: «кто стоит кверху ногами, кто боком, кто как покачнувшийся столб; один на голове у другого… и все они, как куча спичек, разбросанная в беспорядке на невидимой паутине…». Иными словами, исследование «обычной» вертикальной позы и само формирование системы регуляции и управляемости позой у человека происходит в условиях земного тяготения – универсального воздействия, требующего приспособительного результата.
Исследованы, в том числе, в Институте медико-биологических проблем, И. Б. Козловской и коллегами [8], изменения регуляции позы, мышечного тонуса после пребывания человека в условиях невесомости, роль опорной афферентации. С учетом представлений, что гравитация «встроена» в систему позной регуляции, разработана методика применения искусственных механических стимулов, имитирующих взаимодействие стоп и поверхности, для модуляции этой системы [9—12].
Система контроля позы человека исследовалась в условиях микрогравитации, в том числе, в Институте проблем передачи информации, В. С. Гурфинкелем и коллегами, например, в советско-французском космическом проекте «Поза» [13]. Изучение влияний гипергравитации (обратного условиям микрогравитации) на моторный контроль [14], также предоставляет дополнительные доводы, чтобы рассматривать притяжение планеты в контексте «системообразующего фактора» системы управления позой и движениями.
Простое количественное изучение взаимодействия человека с гравитацией – взвешивание, на весах. Обычным способом сегодня является измерение силы нормального давления на опору – по опорной реакции, чаще с помощью тензодатчиков [15,16]. Физически, реакцией опоры здесь называют усилия, возникающие в опорах и удерживающие объект, находящийся под действием внешней силы (тяжести) в состоянии статического равновесия [17].
Более сложное, но близкое с инженерной точки зрения [18] к взвешиванию измерение – стабилография, стабилометрия – предполагает определение координат центра давления человека на опору (по опорным реакциям), где «центр давления» – это «термин для обозначения точки приложения равнодействующей сил, обусловленных взаимодействием исследуемого объекта (человека) с опорой» согласно формулировке Московского консенсуса по применению стабилометрии и биоуправления по опорной реакции в практическом здравоохранении и исследованиях [19]. Большой и заметный вклад в разработку методик, применение, развитие и популяризацию применения стабилоплатформ в СССР и России внесён В. С. Гурфинкелем [20] и Е. Б. Бабским [21,22], Ю С. Левиком [23], С. С. Сливой [24], а также другими [25—28].
