Человек, разгадавший тайну живого движения

Гастев писал: "Первая наша задача состоит в том, чтобы заняться той великолепной машиной, которая нам близка, - человеческим организмом. Эта машина обладает роскошью механики - автоматизмом и быстротой включения. Ее ли не изучать? В человеческом организме есть мотор, "передача", амортизаторы, есть тончайшие регуляторы и даже манометры. Все это требует изучения и использования. Должна быть особая наука - биомеханика. Эта наука может и не быть узко "трудовой", она должна граничить со спортом, где движения сильны, ловки и в то же время воздушно легки, артистичны".

Создать основы этой науки, которая теперь обязательно используется при разработке систем тренировок людей самых разных профессий - от шофера до космонавта, было суждено молодому врачу Николаю Александровичу Бернштейну.

В 1922 году ему предложили работу в отделе научных изысканий ЦИТа, в биомеханической лаборатории. Н. А. Бернштейн занялся разработкой общих основ биомеханики и уже к 1924 году подготовил к изданию обширный труд "Общая биомеханика". Николай Александрович разработал метод циклографии с использованием кинокамеры, который позволял подробно зафиксировать все фазы движения. В том же году Н. А. Бернштейн возглавил биомеханическую лабораторию и принял участие в работе первой международной конференции по научной организации труда в Праге, где сделал доклад об изысканиях в области физиологии труда.

Методика циклограмметрических исследований с использованием фото- и кинотехники, примененная Н. А. Бернштейном в ЦИТе, помогала найти наиболее рациональные способы обучения рабочих. Циклограмметрические данные получали с помощью рапидной киносъемки (100-200 кадров в секунду) и последующих высокоточных измерений. Погрешность измерения мгновенных положений движущихся частей тела идущего или бегущего человека составляла 0,5 мм. Говоря современным языком, он создал фазовыйпортрет движений, который затем можно было анализировать.

С помощью циклограмм ученому удалось по-новому организовать тренировки спортсменов. Проанализировав технику бега тогдашнего мирового рекордсмена Жюля Лядумега из Франции, Н. А. Бернштейн в 1934 году помог братьям Георгию и Серафиму Знаменским значительно улучшить результаты.

Применил свою методику Н. А. Бернштейн и для изучения игры на фортепиано. Он изготовил циклограммы движений пальцев 14 крупных советских и зарубежных пианистов, в том числе Константина Игумнова, Генриха Нейгауза и Эгона Петри. Разумеется, Бернштейн не вторгался в эмоциональную сферу исполнения, а результаты исследований остались просто как иллюстрации совершенной техники движения рук блестящих музыкантов.

Все эти научные материалы легли в основу руководства "Техника изучения движений", составленного его помощниками Г. С. Поповой и З. Н. Могилевской.

Следует напомнить, что в те годы термин "биомеханика" стали употреблять и в театральном искусстве. В. Э. Мейерхольд предлагал строить актерскую игру по аналогии с трудовыми процессами, в которых нужно умело чередовать нагрузку и отдых. Режиссер ставил перед актером задачу изучать законы движения, механику своего тела, что, по его мнению, помогало не допускать лишних, непроизвольных движений. Но никакой набор прекрасно отработанных жестов не может заменить внутреннее эмоциональное состояние актера. Это противоречило взглядам Н. А. Бернштейна, который не посягал на исследование с помощью своей методики манеры и стиля игры исполнителей. Никоим образом не умаляя выдающегося вклада В. Э. Мейерхольда в театральное искусство, нужно отметить, что его "биомеханика" не имела ни малейшего отношения к научному направлению, которое разрабатывал Н. А. Бернштейн.

ОТ МЕХАНИКИ К ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

Н. А. Бернштейн первым в мировой науке понял, что изучение движений - своеобразный ключ к познанию закономерностей деятельности мозга. До тех пор движения человека изучали лишь в их внешнем проявлении, а он поставил перед собой задачу понять, как работает мозг, управляя ими.

Бернштейн считал себя учеником И. М. Сеченова, который еще в XIX веке предположил, что управление движениями человека сводится к непрерывной коррекции перемещения звена (например, руки или ноги), осуществляемой центральной нервной системой на основании сигналов от органов зрения, слуха или осязания. Николай Александрович понял, что нервная система, "подав команду" на начало какого-нибудь движения, никогда не оставляет его без контроля и в случае необходимости немедленно корректирует. В 1928 году такое явление он назвал "сенсорной коррекцией". Это фундаментальное понятие в теории управления, которое двадцать лет спустя Норберт Винер, создавая основы кибернетики, назвал обратной связью. Кстати, когда в 1960 году Норберт Винер находился в Москве, Бернштейна познакомили с ним. Николай Александрович подарил Винеру свою статью 1935 года, в которой он, еще не применяя терминологию кибернетики, сформулировал основные идеи этой науки. Там он, в частности, утверждал, что живой организм, как и искусственное устройство, предложенное Винером, строится по иерархическому принципу с использованием прямых и обратных связей, программ и т.п. Норберт Винер не отрицал заслуг Бернштейна и в дальнейшем принимал деятельное участие в издании его работ в Англии.

ТЕОРИЯ - НЕ ДОГМА

Результаты исследований позволили Н. А. Бернштейну с иной точки зрения взглянуть на теорию рефлексов, созданную И. П. Павловым. Академик полагал, что рефлексы (от латинского reflexus - повернутый назад, отраженный), то есть реакции организма на раздражение рецепторов, проходят по нервной дуге от органов чувств к мозгу, а от него к мышцам и железам. Врожденные рефлексы И. П. Павлов назвал безусловными, а вырабатываемые в течение жизни - условными. Но павловская дуга не замыкалась в рефлекторное кольцо, характерное для управляемого процесса, она не содержала обратной связи, то есть не учитывала непрерывного контроля за действием и его результатом.

Подвергал критике Н.А. Бернштейн и теорию И. П. Павлова о второй сигнальной системе, якобы свойственной только человеку и отличающей его от животных. По Павлову, эта система условно-рефлекторных связей формируется при воздействии речевых сигналов, то есть не непосредственного раздражителя, а его словесного обозначения. Николай Александрович отмечал, что с помощью слов животные дрессируются так же легко, как и с помощью других сигналов - света, звука, запахов. Он считал, что элементы речи, из которых у человека образовалась категория имен, не могут нести сигнальной функции и не образуют никакой системы. В то же время он утверждал, что "слова и речь как отражение внешнего мира в его статике (имена) и динамике действий и взаимодействий с субъектом (глаголы, суждения) действительно образуют систему, доступную и свойственную только человеку". Идеи Бернштейна не разрушали учения Павлова, а только уточняли, углубляли и продолжали его.

В начале 1930-х годов Н. А. Бернштейн встретился с И. П. Павловым. Беседа продолжалась более трех часов, но они не поняли друг друга. В ответ на расспросы своих сотрудников каждый резко отозвался о собеседнике. Свои возражения академику Н. А. Бернштейн изложил в работе "Современные искания в физиологии нервного процесса". Во Всесоюзном институте экспериментальной медицины в 1936 году была запланирована их очная дискуссия. Но Павлову не суждено было дожить до нее. Узнав, что его оппонент больше никогда не сможет ему ответить, Николай Александрович отдал в типографию распоряжение рассыпать набор уже готовой книги.

КООРДИНАЦИЯ - КРАЕУГОЛЬНЫЙ КАМЕНЬ ТЕОРИИ ДВИЖЕНИЙ

Помните шутливый детский вопрос: как сороконожка управляет всеми своими сорока ножками? А двигательный аппарат человека представляет собой самодвижущийся механизм, состоящий приблизительно из 600 мышц, 200 костей и нескольких сотен сухожилий. Это вам не сороконожка! Бернштейн нашел строгий научный ответ на этот вроде бы шутливый, но на самом деле очень серьезный вопрос. Он создал теорию координации движений, задачей которой считал преодоление избыточных степеней свободы движущегося органа, иными словами - превращение его в управляемую систему.