Мышцы. Как у вас дела?

Чтобы человек мог выполнять самые сложные движения, мышцы, сухожилия, связки и кожа оснащены армией рецепторов, посредством которых тело может себя ощущать. Такое самоощущение тела, даже если оно и кажется самой обыденной вещью в мире, представляет собой чрезвычайно сложный процесс, который в медицине также называют глубокой чувствительностью или проприоцепцией. Термин «проприоцепция» пришел из латыни и представляет собой объединение слов «proprius», что значит «собственный», и «recipire», что значит принимать. То есть, чтобы тело «знало», где находятся отдельные его части во время выполнения прыжков на одной ноге, поворотов и хлопков, оно «наблюдает» за собой с помощью рецепторов. Например, с помощью так называемых мышечных веретен, которые фиксируют текущее состояние растяжения мышцы, или сухожильных органов Гольджи, которые измеряют напряжение мышц в местах их соединения с сухожилиями, или телец Руффини, которые располагаются в суставных капсулах и сообщают о положении суставов и скорости их перемещения.

Кроме рецепторов, расположенных глубоко внутри тела, рецепторные сигналы также поступают от кожи. Так называемые тельца Фатера-Пачини в подкожной клетчатке стоп распознают, находимся ли мы на липкой, скользкой или покрытой песком поверхности, и информируют мозг о минимальных изменениях давления.

Вся эта информация параллельно и на огромной скорости проносится по афферентным, то есть приносящим, нервным путям в головной мозг, который затем обрабатывает данные рецепторов и сразу же преобразует их обратно в нервные импульсы. По эфферентным, то есть выносящим, нервам они снова передаются мышцам, которые потом осуществляют необходимые компенсаторные движения. Обычно такого принципа работы через коммуникационный канал «рецептор – мозг – мышца – сустав» бывает достаточно. Но когда происходит что-то необычное, группы мышц должны активизироваться с молниеносной скоростью. Стандартная цепочка рецептор – мозг – мышца никогда не сможет завершиться в темпе достаточно быстром, чтобы своевременно инициировать компенсаторные движения, например, при спотыкании о корень или складку на ковре, и переключиться из нормального режима на аварийную программу. Поэтому в аварийном режиме «Внимание, мы споткнулись», рецепторные сигналы обрабатываются не в головном, а сразу в спинном мозге. Это рефлексы, которые позволяют ноге во мгновение ока выскочить вперед, чтобы предотвратить падение при задержке другой ноги.

Рефлексы работают без участия головного мозга.

Для идеальной координации также очень важно зрение. Благодаря особенностям эволюционного развития люди могут сразу распознавать мельчайшие отклонения от горизонтальной и вертикальной плоскостей. Вы можете легко проверить, насколько сильно мы полагаемся на визуальную составляющую при поддержании равновесия: вам нужно всего лишь встать на одну ногу и закрыть глаза.

Если отключить визуальный ввод информации, балансировать станет гораздо сложнее. Мышцы и суставы будут реагировать с небольшой задержкой, компенсаторные движения станут неловкими. Без визуальных стимулов рецепторы ощущения тела вынуждены работать на полную мощность. Максимальная производительность требуется в первую очередь от органов равновесия во внутреннем ухе – вестибулярного аппарата. Два органа размером с горошину отслеживают каждое движение тела, а также любые ускорения или торможения. Все данные немедленно переправляются в двигательные центры в мозжечке. При этом работа рецепторов настолько слаженная, что даже незначительные изменения в один миллиметр в любом направлении движения могут быть мгновенно восприняты и преобразованы мозгом в корректирующее мышечное движение.

В защиту лазания по деревьям

Человек развивает свои способности к движению и координации еще в раннем детстве. Хотя органы равновесия у эмбрионов появляются уже на шестой-восьмой неделе, дети тратят годы, чтобы освоить сложные двигательные стереотипы. На то, чтобы сделать первые шаги, как правило, уходит всего 10–14 месяцев. Чтобы научиться бегать не падая, требуется в среднем четыре года.

Таким образом, на изучение новых движений требуется время. Чтобы выполнять их, не задумываясь, приходится постоянно практиковаться. Возьмем, к примеру, прыжок в длину. Сначала дети разбегаются, ненадолго останавливаются, а затем прыгают из положения стоя. Только когда двигательные центры усвоят новый стереотип, разбег и прыжок смогут плавно перетекать друг в друга. То же самое происходит и с кувырканием, ловлей мяча, прыжками с сальто или спуском на лыжах: равновесие и координация действительно улучшаются после длительных тренировок.

Чтобы научиться бегать не падая, дети тратят четыре года.