Artykuł 06 (Petryński 2).indd

RECENZJE
-
-
-
-
-
REVIEWS
NR 29
AN TRO PO MO TO RY KA
2005
NIKOŁAJ ALEKSANDROWICZ BERNSZTEJN –
„O ZRĘCZNOŚCI I JEJ ROZWOJU”; STEROWANIE
RUCHAMI
NIKOLAI ALEKSANDROVITSCH BERNSTEIN – “ON
DEXTERITY AND ITS DEVELOPMENT”; MOTOR
CONTROL
Wacław Petryński*
* dr, Górnośląska Wyższa Szkoła Handlowa, Katowice, ul. Harcerzy Września 3
Słowa kluczowe: sterowanie ruchami, teoria Bernsztejna, poziomy sterowania ruchami
Keywords: motor control, Bernstein’s theory, levels of motor control
STRESZCZENIE • SUMMARY
In the paper there is presented a general outline of N.A. Bernstein’s theory, describing processes of shaping
and executing movements in living beings. As most advanced manifestation of movement abilities the Author
regards the dexterity, being the most complex system including both energetic and information elements. According to Bernstein, the basic process in learning and controlling the movements is the reduction of freedom
degrees, i.e. the choice of a determined way for executing the given sensorimotor performance from among
many different possibilities. Particular elements of motor abilities, both energetic and information ones, Bernstein
relates closely with muscles’ and central nervous system’s properties. He creates the system of five motor control
levels, corresponding to particular organs in the central nervous system: rubro-spinal level of muscle tonus (A),
thalamus-pallidum level of muscle synergies (B), striatum-cortex level of space field (C), cortex-parietal-prefrontal
level of movement performances (D); at the same time he mentions cortical level of symbolic transformations
(E). The Author describes development of this system in the course of evolution in all living beings. He takes the
assumption that each sensorimotor performance is corresponded to some main control level, while lower levels
work automatically (as a “background”), i.e. without engaging the performer’s attention.
-
-
-
-
W pracy przedstawiono ogólny zarys teorii N.A. Bernsztejna opisującej procesy kształtowania i wykonywania
ruchów przez istoty żywe. Za najwyższy przejaw zdolności ruchowych Autor uznał zręczność, będącą najbardziej
złożonym tworem zawierającym składniki energetyczne i informacyjne. Podstawowym procesem w uczeniu się
i sterowaniu ruchami jest według Bernsztejna redukcja stopni swobody, czyli wybór określonego sposobu wykonania danej czynności czuciowo-ruchowej spośród wielu różnych możliwości. Poszczególne składniki zdolności
ruchowych, energetyczne i informacyjne, Bernsztejn ściśle wiąże z właściwościami mięśni i ośrodkowego układu
nerwowego. Tworzy hierarchiczny układ pięciu poziomów sterowania ruchami, odpowiadających poszczególnym tworom w ośrodkowym układzie nerwowym; czerwienno-rdzeniowy poziom napięcia mięśniowego (A),
wzgórzowo-gałkowy poziom synergii mięśniowych (B), piramido-prążkowy poziom pola przestrzennego (C) i ciemieniowo-przedruchowy poziom czynności ruchowych (D). Wspomina też o korowym poziomie przekształceń
symbolicznych (E). Opisuje rozwój tego układu w toku ewolucji wszystkich istot żywych. Przyjmuje założenie,
że każdej czynności czuciowo-ruchowej odpowiada główny poziom sterowania, natomiast poziomy niższe
działają automatycznie (w tle), czyli bez angażowania uwagi wykonującego.
-
– 71 –
Wacław Petryński
Motto:
Mistrza cechuje swoboda
(zasłyszane)
Wstęp
„U podstaw całej twórczości naukowej Bernsztejna leży
jego nowe postrzeganie czynności życiowych ustroju. Uczony uważa bowiem ustrój żywy nie za bierny układ reaktywny,
odpowiadający na zewnętrzne bodźce i przystosowujący się
do warunków środowiska (jak twierdzili myśliciele okresu
„klasycznego” mechanicyzmu i fizjologii), lecz za utworzony
w procesie ewolucji aktywny układ działający celowo. Celem czynności tego układu jest zawsze zaspokojenie swoich
potrzeb, osiągnięcie określonego celu, który N.A. Bernsztejn
obrazowo nazwał „modelem pożądanej przyszłości”. Innymi
słowy, procesy życiowe nie polegają na „osiągnięciu równowagi ze środowiskiem”, lecz przezwyciężeniu tegoż środowiska.
Ich celem nie jest zachowanie istniejącego stanu rzeczy, lecz
zmiana w kierunku zgodnym z programem rozwoju gatunkowego i zabezpieczenia gatunku. W takim ujęciu ustrój żywy
– to układ obniżający entropię, układ negentropowy3.
W celu wykonania takiego czy innego ruchu mózg nie tylko wysyła określoną podnietę ruchową do mięśni, ale otrzymuje od obwodowych narządów zmysłów sygnały o osiągniętych
wynikach i na ich podstawie wydaje nowe podniety, poprawiające ruch. W taki sposób zachodzi proces „wytwarzania”
ruchu, w którym między mózgiem i obwodowym układem
nerwowym istnieje powiązanie nie tylko proste, ale i odwrotne. Późniejsze badania doprowadziły N.A. Bernsztejna do
hipotezy, że w celu zaprogramowania ruchów o różnej złożoności podniety ruchowe można powiązać z różnymi, hierarchicznie powiązanymi poziomami układu nerwowego. Przy
automatyzacji ruchów określona funkcja zostaje przeniesiona
na niższy poziom.”
1
W języku polskim istnieją dwa słowa uważane niekiedy za synonimy: zręczność i zwinność. Jednakże zwinność oznacza
jedynie sprawne i zgrabne ruchy, natomiast zręczność to nie tylko sprawność fizyczna, ale również «umiejętność odpowiedniego
postępowania, takiego aby przyniosło korzyści; spryt, przebiegłość» (Komputerowy słownik języka polskiego PWN). Zręczność
jest więc pojęciem szerszym i lepiej odpowiada zamysłom Autora (o czym zresztą wyraźnie pisze na str. 208). Odpowiednikami
pojęcia „zręczność” mogłyby być angielskie „nimbleness” (lub „adroitness”) i rosyjskie „ловкость”, natomiast pojęcia „zwinność”
– odpowiednio „agility” i „проворство”.
2
„Natura nawyku i treningu”, PWN Warszawa, 1971. Wzmiankę o tym przekładzie znalazłem tylko w spisie źródeł „Psychologii
sportu” J. Gracza i T. Sankowskiego (AWF Poznań, 2000), ale nie znalazłem w katalogu internetowym ani żadnej z bibliotek
polskich AWF, ani Biblioteki Śląskiej, ani Biblioteki Narodowej.
3
Negentropia – entropia ujemna, odzwierciedlająca powstawanie porządku z chaosu, czyli odwrócenie drugiej zasady
termodynamiki Boltzmanna.
-
-
-
-
Czasy, w których żył i pracował Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn (1896-1966) do najłatwiejszych
nie należały. W Związku Radzieckim nauka została
podporządkowana ideologii, a łaska Józefa Wissarionowicza Stalina na pstrym koniu jeździła. W 1948
roku za dzieło О построении движений („O budowie
ruchów”) Bernsztejn został wprawdzie uhonorowany Nagrodą Stalinowską, ale już w rok później Jego
poglądy uznano za sprzeczne z oficjalną linią ideologiczną partii bolszewickiej. Rozpętana nagonka
przeciwko temu bez wątpienia genialnemu uczonemu sprawiła, że wkrótce utracił pracę w Centralnym
Naukowo-Badawczym Instytucie Kultury Fizycznej,
a jego nowy dyrektor osobiście rozbijał młotkiem
tabliczki z napisem „Prof. N.A. Bernsztejn”. W 1953
roku, w wieku zaledwie 57 lat, przeszedł na emeryturę. Nie oznaczało to wprawdzie końca Jego
działalności, ale ograniczyło możliwości pracy naukowej.
Dzieło О ловкости и её развитии („O zręczności1 i jej rozwoju”) niemal cudem zostało uratowane
przed zniszczeniem. Wprawdzie Bernsztejn napisał
je tuż po opublikowaniu słynnego „O budowie ruchów” na wyraźne zamówienie Instytutu, jednakże
wskutek rozpoczętej wkrótce potem nagonki przeciw niemu nie tylko nie zostało opublikowane, ale
zniszczono wszystkie maszynopisy, korekty i odbitki
szczotkowe. Niemal wszystkie, gdyż na szczęście
jedną z jego kopii – tę, na której poprawki naniósł
sam N.A. Bernsztejn – potajemnie przechował jeden
z pracowników wydawnictwa „Fizkultura i Sport”.
Dzięki temu można było przygotować je do wydania, w czym wielka zasługa jednego z uczniów
i współpracowników prof. Bernsztejna – profesora
I.M. Fejgenberga. W 1991 roku książka o zręczności ukazała się więc nakładem tej samej oficyny,
w której ponad 40 lat wcześniej została złożona do
druku – moskiewskiego wydawnictwa „Fizkultura
i Sport”.
W tym miejscu rodzi się smutna refleksja, że
w polskiej nauce o ruchach człowieka nadal chyba
straszy złowrogi duch Józefa Wissarionowicza. O ile
wiem, na język polski przetłumaczono bowiem tylko jedno dzieło Bernsztejna2, choć jego prace bez
wątpienia stanowią podwaliny naszego współczesnego spojrzenia na zagadnienia sterowania ruchami człowieka. Dlatego niniejsze opracowanie jest
po części recenzją, po części zaś streszczeniem, by
choć w ogólnych zarysach przedstawić polskiemu
Czytelnikowi treść nigdy na nasz język nie przetłumaczonego dzieła „O zręczności i jej rozwoju”.
Pragnąc z grubsza zarysować filozofię Bernsztejna, przytoczmy dwa cytaty z przedmowy napisanej
przez profesora Fejgenberga:
-
– 72 –
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
Drugi z przytoczonych cytatów mówi o sprzężeniu zwrotnym, będącym jednym z podstawowych
pojęć w cybernetyce. Bernsztejn opisał ten mechanizm w 1928 roku (w artykule o miejscu pracy motorniczego moskiewskiego tramwaju), czyli niemal
20 lat wcześniej niż uczynił to Norbert Wiener, powszechnie uważany za twórcę cybernetyki.
Niezwykle ważna była obserwacja Bernsztejna,
że ten sam cel ruchu jest zwykle osiągany w różny
sposób. Na przykład tor młota kowalskiego jest za
każdym uderzeniem inny, ale jego obuch mimo to
dociera do tego samego miejsca. Zjawisko to nazwał
„powtórzeniami bez powtórzeń”4. W nazewnictwie
angielskim określane ono jest terminem „equifinality”, w polskim zaś... nie ma żadnego odpowiednika!
Podstawowe prace Bernsztejna były przeznaczone dla uczonych – fizjologów, psychologów, biologów, lekarzy itp. – mogły więc być niezrozumiałe
dla czytelników bez gruntownego przygotowania
z dziedzin tych nauk. Dlatego uczony z ochotą przyjął propozycję napisania dzieła przeznaczonego dla
szerszego kręgu czytelników – właśnie „O zręczności
i jej rozwoju”. Cechuje je nie tylko obrazowy styl, ale
również rodzaj i liczba nierzadko bardzo dowcipnych ilustracji, przy zachowaniu jednak naukowej
ścisłości. O zawiłych, wręcz sensacyjnych losach tej
książki mowa była już wcześniej.
Dzieło składa się z przedmowy, siedmiu esejów
i posłowia. W przedmowie Autor zwraca uwagę
na coraz większy zalew wszelkiego rodzaju danych
naukowych, co skutkuje coraz większym podziałem
nauki i zawężaniem widnokręgów uczonych. Rozwój nauki wymaga zaś – przypomnijmy, że słowa
te zostały napisane przed ponad pięćdziesięciu laty
– szerokich horyzontów i łączenia wiedzy z różnych
dziedzin ludzkiego poznania.
Czym jest zręczność?
Bardzo pouczające są cytowane przez Bernsztejna rozważania I. Brażyna na temat pochodzenia
słowa „zręczność”. Po rosyjsku brzmi ono „łowkost’”
(ловкость) i wywodzi się od czasownika „łowić”
i rzeczownika „łowy”. Oznacza więc zdolność do
polowania, umiejętność „przechytrzenia” i pokonania przeciwnika. Zręczny, po rosyjsku „łowkij”
4
Aczkolwiek określeniu „powtórzenia bez powtórzeń” nadał Bernsztejn również znacznie głębszy sens, o czym będzie mowa
w dalszej części niniejszego opracowania.
5
Bernsztejn użył tu określenia качество, czyli „cecha”, które później przez wiele lat powtarzano w odniesieniu do ruchu m.in.
w nauce polskiej („cecha ruchu”) i niemieckiej („Bewegungsmerkmal”). W nazewnictwie angielskim powstało jednak bardziej
odpowiednie określenie „ability” (zdolność) i dzisiaj powszechnie przyjęty jest ów drugi termin.
6
Niestety, stałocieplność ptaków i ssaków, która uniezależniła je w pewnym stopniu od warunków panujących w środowisku
– a więc umożliwiła zasiedlenie nisz ekologicznych niedostępnych dla gadów czy płazów – została okupiona ogromnym zapotrzebowaniem na niezwykle „kosztowną” postać energii: ciepło. W przypadku tych istot trudno więc mówić o „płaceniu skąpo”.
-
-
-
-
Pierwszy esej nosi tytuł Czym jest zręczność?
Składa się z następujących rozdziałów: Naukowe
zwiady i boje; Zdolności psychofizyczne5; Zręczność
- zwyciężczyni; Za co cenimy zręczność? Czym jest
zręczność? Na wstępie Autor podkreśla związek
człowieka ze wszystkimi innymi istotami żywymi.
Omawia też filozofię istnej walki o wiedzę i proces
przekuwania jej w naukę. Następnie definiuje cztery zdolności psychoruchowe (психофизические
качества): siłę (сила), szybkość (быстрота), wytrzymałość (выносливость) i zręczność (ловкость).
Najprostsza z nich, siła, niemal w całości zależy od
masy mięśniowej. Bardziej złożona jest szybkość, zależna i od fizjologii, i od psychologii. Jeszcze bardziej
złożona – wytrzymałość, zależna od przemiany materii i transportu tlenu oraz substancji odżywczych,
wreszcie sterowanie ruchami, stanowiące zadanie
ośrodkowego układu nerwowego. Ustrój wytrzymały to taki, który ma duże zapasy energii, kiedy trzeba
potrafi ją bardzo szybko wydatkować, ale zarazem
bardzo oszczędnie rozkładać owo wydatkowanie.
Jak to obrazowo określił Bernsztejn – znaczy to
«mieć dużo, wydawać szczodrze, płacić skąpo6».
Spośród wymienionych czterech pojęć najbardziej złożone – to „zręczność”. Obejmuje zarówno
zjawiska natury fizycznej, jak i psychicznej. Wymaga umiejętności biegłego sterowania ruchami, czyli
dużej sprawności ośrodkowego układu nerwowego. Jest to, zdaniem Bernsztejna, wszechstronna
zdolność łącząca w użyteczną całość wszystkie inne
zdolności psychofizyczne. Ilustruje to twierdzenie
przykładami z... bajek i Biblii, przypominając m.in.
historię Dawida i Goliata. Wymienia cztery podstawowe cechy zręczności, a mianowicie:
1) nadzwyczajną
wszechstronność
(„zręczny
i w ogniu nie płonie, i w wodzie nie tonie”), niezbędną w każdej działalności człowieka,
2) osiągalność, gdyż nawet niezbyt muskularni ludzie mogą dojść do takiego poziomu zręczności,
by móc pokonać olbrzyma czy atletę,
3) wyćwiczalność, czyli możliwość wyćwiczenia tej
zdolności czuciowo-ruchowej,
4) swoistość, gdyż u każdego człowieka zręczność
przejawia się inaczej.
-
– 73 –
Wacław Petryński
(ловкий) oznacza więc „wykonujący zborne (skoordynowane) ruchy”. Zjawiska zręczności nie sposób
wyodrębnić czy odkryć w naturze, pojęcie to trzeba
więc niejako „zbudować” w toku przekuwania wiedzy w naukę.
W tym miejscu warto chyba przytoczyć dosłownie pewien znamienny cytat ze str. 29:
równej podłodze nie wymaga zręczności, ale taki
sam chód po linie – wymaga.
W końcowej części rozdziału Bernsztejn szkicuje
treść całej książki i zwraca uwagę na to, że stara się
przedstawić jej temat przystępnie i poglądowo, ale
że należy ją czytać po kolei, bez pomijania jakichkolwiek fragmentów.
„Po pierwsze, właściwie zbudowane określenie takiego
pojęcia jak „zręczność” powinno jak najbardziej i jak najbliżej
wiązać się z jego znaczeniem przyjętym w potocznym języku.
Wczuwanie się w język i sens słów jest bardzo dobrze rozwinięte u każdego człowieka w odniesieniu do jego mowy ojczystej,
razi więc jego ucho każde niepoprawne użycie jakiegoś słowa.
Również naukowe znaczenie danego słowa należy więc określić tak, aby jak najdokładniej wpisało się w to nieco rozmyte
w opisie, ale zupełnie jasne w założeniach rozumienie, które
każdy z nas ma w swoim słowniku.
Po drugie, od tworzonego terminu wymaga się, aby
umożliwiał dokładne i jednoznaczne określenie, czym jest
zręczność, a zarazem odróżnienie jej od tego, co nie jest
zręcznością (...)
Po trzecie wreszcie, określenie naukowe można uważać
za dobre wówczas, gdy pomaga ono wniknąć w treść tego, co
opisuje. Powinno wynikać z całej teorii naukowej i pomagać
w jej dalszym rozwoju. Takie określenie stanowi prawdziwą
wartość naukową, a udane stworzenie go stanowi samo w sobie znaczący wkład w naukę7.”
O sterowaniu ruchami
Na marginesie tego cytatu warto może przytoczyć z lekka sarkastyczną wypowiedź Bertranda
Russella, wyrażającą w zasadzie tę samą myśl, ale
ujmującą rzecz całą niejako z drugiej strony:
„Matematyka jest to dziedzina, w której nigdy nie wiemy
ani o czym mówimy, ani czy to, co mówimy, jest słuszne.”
7
Pierwszym kierunkiem, który studiował Bernsztejn po ukończeniu gimnazjum, była filologia. Zauważmy, że w tym akapicie
przedstawia on nazewnictwo naukowe (lub – bardziej ogólnie – język) nie jako bierne narzędzie opisu, ale jako ważny składnik
ludzkiego poznania czynnie przyczyniający się do rozwoju wiedzy i jej uporządkowanego obszaru - nauki.
8
Obszar Broki (Paul Broca, uczony francuski) nie jest jednak odpowiedzialny za rozumienie mowy; to jest zadaniem ośrodka
Wernickego (Karl Wernicke, uczony niemiecki).
9
Zauważmy, że jest to swoista realizacja przez przyrodę zasady „powtórzeń bez powtórzeń”; u człowieka i „mówiących”
ptaków ten sam cel – wydawanie dźwięków tworzących mowę – zostaje osiągnięty na dwa różne sposoby.
-
-
-
-
Autor podaje przykłady czynności nie wymagających zręczności (bieg na nartach) oraz czynności wymagających zręczności (slalom narciarski).
Zręczność polega – zdaniem Bernsztejna – na tym,
«by zdołać, wykorzystując ruch, wyjść z każdej sytuacji, umieć poradzić sobie – dzięki właściwemu zachowaniu ruchowemu – w dowolnych warunkach». Tym
właśnie różni się zręczność od zwykłej składności
ruchów, czyli zwinności. Dlatego szczególnej zręczności nie potrzebuje sprinter czy pływak, gdyż nie
muszą oni oczekiwać nagłego utrudnienia sytuacji,
w której wykonują czynności sportowe. Potrzeba
zręczności nie tkwi zatem w samych takich czy innych ruchach, lecz w sytuacji zewnętrznej. Chód po
Tytuł eseju drugiego brzmi O sterowaniu ruchami. Składa się on z następujących rozdziałów:
Bogactwo ruchliwości narządów ruchu człowieka;
O ruchach języka i oczu; Podstawowe trudności sterowania ruchami; Co to są dwa, a co trzy stopnie
swobody? W jaki sposób radzić sobie z nadmiernymi stopniami swobody? Trudności wynikające ze
sprężystości mięśni; Co nazywamy zbornością ruchów? Czucie mięśniowo-stawowe i jego pomocnicy. Autor zwraca uwagę na fakt, iż sterowanie ruchami (pojęcie to utożsamia z koordynacją ruchów)
jest zjawiskiem bardzo złożonym. Autor omawia budowę i funkcje układu kostno-stawowego i mięśniowego. Kostno-stawowo-mięśniowy układ człowieka
umożliwia mu wykonywanie niezmiernie różnorodnych ruchów. Na przykład zakres czynnych ruchów
kolana wynosi 140o, biernych zaś – aż 170o! Układ
stawów stopy przypomina przegub Cardana i umożliwia równoczesne obroty stopy względem dwóch
osi. Szczególnie duże możliwości ruchu ma ręka
człowieka, dzięki czemu jest on zdolny do pracy.
Cały podrozdział poświęca ruchom języka i oczu.
Zwraca uwagę na ogromną ruchliwość języka nie
tylko u człowieka, u którego narząd ów pełni ważną
rolę w procesie mówienia, ale również u zwierząt,
których „słownik” jest znacznie uboższy. U człowieka za możliwość mówienia (choć nie za ruchliwość
samego języka i krtani) odpowiedzialna jest część
kory mózgowej, tzw. pole Broki8. Uszkodzenie tego
ośrodka skutkuje u człowieka utratą zdolności mówienia, choć u „mówiących” ptaków w ogóle nie
ma takiej części mózgu9.
Innymi organami o zdumiewającej ruchliwości
są oczy. Obsługuje je sześć par mięśni poruszających całymi gałkami, dwie pary powodujące ogniskowanie soczewek (czyli odpowiedzialne za ostrość
obrazu), dwie pary mięśni regulujące wielkość źre-
-
– 74 –
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
nicy i dwie pary mięśni otwierających i zamykających powieki; łącznie jest ich 24. Mięśnie odpowiedzialne za „optykę” – czyli ogniskowanie i wielkość
źrenicy – działają niezależnie od woli, dzięki czemu
nie wymagają skupiania uwagi człowieka. Ponadto
niezależne sterowanie oczami umożliwia widzenie
stereoskopowe, czyli ocenę odległości. Zdaniem
znakomitego fizjologa rosyjskiego I.M. Sieczenowa,
dzięki harmonijnej współpracy wszystkich tych mięśni – czyli synergii – za pomocą oczu nie biernie
widzimy, lecz czynnie patrzymy. Cały akt patrzenia
jest bowiem od początku do końca działaniem aktywnym: człowiek najpierw odnajduje jakiś obiekt
wzrokiem i śledzi go, doprowadza jego obraz na
siatkówce w najbardziej czuły jej obszar i ocenia
odległość. W procesie patrzenia oczy:
1. obracają się w dowolnym kierunku w ślad za
obserwowanym przedmiotem,
2. poruszają się przy tym harmonijnie, gdy trzeba
– ściśle równolegle, innym razem – zbieżnie,
3. samoczynnie kierują się zbieżnie, umożliwiając
ocenę odległości (widzenie stereoskopowe),
4. samoczynnie regulują ostrość (ogniskują soczewkę),
5. samoczynnie regulują wielkość źrenicy, by do
siatkówki nie docierało zbyt wiele światła,
6. samoczynnie omiatają wzrokiem obserwowane
przedmioty, wędrują w dół zadrukowanej stronicy itp.
Wszystkie te ruchy odbywają się harmonijnie
i równocześnie, nie przeszkadzając sobie nawzajem, jednakże nie według jakiegoś niezmiennego
wzorca, lecz z niezwykłą, wymagającą ogromnej
zręczności zdolnością dostosowania.
Ciało człowieka ma możliwość wykonania
ogromnej liczby różnorodnych ruchów. Jednakże
w celu wykonania celowej czynności trzeba rozmaite ruchy wielu części ciała „zestroić”, by można je
było wykonać w odpowiedniej kolejności i rytmie.
Takie zestrojenie – które w fizjologii nosi nazwę
„synergia” – stanowi pierwszą trudność sterowania ruchami.
Druga, znacznie poważniejsza, wymaga pewnego omówienia. W zwyczajnej maszynie ruch każdej
części jest ściśle wymuszony i ma dokładnie określo-
ny tor: kolisty, owalny, prostoliniowy itp., czyli – jak
to się określa w mechanice – ma tylko jeden stopień
swobody10. Jeżeli umożliwimy jakiemuś przedmiotowi – części maszyny, swobodnie toczącej się kulce, pomarańczy itp. – swobodne poruszanie się dowolnym torem po płaszczyźnie, wówczas będzie on
miał dwa stopnie swobody11. Gdybyśmy analizowali
przesunięcia w przestrzeni trójwymiarowej – mielibyśmy do czynienia z trzema stopniami swobody.
W pierwszym wypadku do opisu ruchu wystarczy
jedno równanie, w drugim – dwa, w trzecim – trzy.
U człowieka, uwzględniając złożoną, „łańcuchową”
budowę całego układu kostno-stawowo-mięśniowego, liczba stopni swobody idzie w setki lub nawet
w tysiące. Główna trudność sterowania ruchami
człowieka polega na „zamrożeniu” licznych nadmiernych stopni swobody – czyli nałożenie więzów
- gdyż dopiero ten proces umożliwia przekształcenie
ciała człowieka w układ sterowalny.
Autor opisuje problemy chorych cierpiących na
wiąd rdzenia kręgowego (tabes), co pozbawia ich
czucia położenia własnego ciała. Mogą oni kontrolować położenie poszczególnych jego części jedynie wzrokowo, ale jakość tej kontroli jest mizerna.
Podkreśla, że układ kostny i mięśniowy tabetyka jest
w pełni sprawny, uszkodzeniu ulega jedynie układ
sterowania ruchami, co ilustruje następującym porównaniem: «woźnica został ranny i spadł z kozła,
a czwórka koni, którymi już nikt nie kieruje, mknie
przed siebie wlokąc karetę z przerażonymi podróżnymi».
Osoby o dużej sprawności czuciowo-ruchowej
chętniej używają urządzeń i instrumentów o większej liczbie stopni swobody. Kolarz woli rower dwukołowy od trójkołowego, a skrzypek – instrument
z gładkim gryfem, bez progów. Dają im one bowiem
większe możliwości i nie określają z góry sposobów
wykorzystania tych urządzeń. Jak twierdzi Bernsztejn, «Przyroda (...) poszła tą właśnie drogą, unikając
wszelkich „progów” czy „podpórek” w narządach
ruchu i hojną ręką darząc je stopniami swobody.
Przyroda nie myli się, nie pomyliła się więc i w tym
przypadku.»
Kolejnym – trzecim – źródłem trudności jest
sprężystość mięśni. Bernsztejn porównuje mięsień
szkieletowy do silnika złożonego z równoległych,
Konstrukcją maszyn mających składniki o większej liczbie stopni swobody zajmuje się robotyka. W dniu 15.12.2004 r.
w I programie telewizji pokazano japońskiego robota Asimo, wyprodukowanego przez firmę Honda, który kształtem przypomina
człowieka i potrafi chodzić i biegać. Niemniej skonstruowanie robota, który potrafiłby zawiązać sznurówkę lub krawat nadal
pozostaje marzeniem inżynierów.
11
Ściśle mówiąc, tocząca się swobodnie po płaszczyźnie kulka ma pięć stopni swobody: trzy obroty względem trzech prostopadłych osi i dwa przesunięcia względem dwóch prostopadłych osi (niemożliwy jest tylko ruch równoległy do osi prostopadłej do
płaszczyzny). W pobieżnej analizie możemy jednak milcząco pominąć obroty i analizować – jak to uczynił Bernsztejn – jedynie
dwa stopnie swobody – przesunięcia po płaszczyźnie.
-
-
-
-
10
-
– 75 –
Wacław Petryński
cieniutkich niczym włos cylindrów, zdolnych do
zmniejszania swej długości o około 20-30% po zadziałaniu odpowiedniego impulsu nerwowego
(podniety ruchowej). Jednakże mięsień nie działa
sztywno i twardo, lecz jest sprężysty. Ponadto mięsień może jedynie „ciągnąć”, nie zaś „pchać”, więc
każdy staw „obsługują” dwa mięśnie działające
w przeciwnych kierunkach. Ich napięcie określa
podatność12 danego stawu. Oba te mięśnie są sprężyste, co wprowadza do układu dodatkowe stopnie
swobody. Ponadto możemy mówić o dwóch rodzajach stopni swobody: związanych z samym tylko ruchem (kinematyczne stopnie swobody) i związane
z siłą (dynamiczne stopnie swobody). Warto w tym
miejscu zauważyć, że z powiązania obu tych rodzajów stopni swobody narodził się ciekawy opis
sterowania ruchami człowieka – hipoteza punktu
równowagi (Equilibrium Point Hypothesis), opracowana przez A.G. Feldmana i M.L. Latasha.
Sterowanie celowymi ruchami człowieka wymaga zborności (koordynacji). Według Bernsztejna jest
to «przezwyciężenie nadmiernych stopni swobody
naszych narządów ruchu, czyli utworzenie z nich
układu sterowalnego13». Pojęcie to oznacza obniżenie liczby stopni swobody zarówno kinematycznych, jak i dynamicznych.
Skutki wykonanego ruchu człowiek poznaje za
pośrednictwem narządów zmysłów. Dzięki pochodzącym od nich informacjom może dokonywać niezbędnych poprawek czuciowych14. Mamy więc do
czynienia ze ścisłym współdziałaniem dwóch układów: mięśniowego, powodującego ruch, oraz narządów zmysłów, informujących o skutkach ruchu
i ewentualnej konieczności wprowadzenia niezbędnych poprawek. Zborny ruch można więc postrzegać jako skutek zamkniętego, „pierścieniowego”
procesu: ruch – informacja o skutkach – poprawka
– ruch itd. Proces oddziaływania skutku ruchu na
jego przyczynę określamy dziś mianem sprzężenia
zwrotnego. Przerwanie takiego pierścienia prowadzi – zdaniem Bernsztejna – do całkowitego zaburzenia ruchu15.
Informacji o skutkach ruchu dostarcza mózgowi
układ czucia głębokiego (proprioceptywny), czyli
narządy zmysłów wytwarzające sygnały o położeniu
poszczególnych części ciała, kątach ugięcia stawów,
napięciu mięśni itp. „Kierowniczym” organem tego
układu jest narząd przedsionkowy, znajdujący się
w uchu wewnętrznym. Odgrywa on główną rolę
w procesie wprowadzania poprawek czuciowych
do wykonywanego ruchu, a jego uszkodzenie (na
przykład u tabetyków) skutkuje poważnymi zaburzeniami ruchów.
Układ czucia głębokiego nie jest jedynym narządem zmysłów (czy raczej zestawem narządów
zmysłów) uczestniczącym w sterowaniu ruchami.
W procesie tym biorą udział wszystkie zmysły, z wyjątkiem może tylko smaku. Układ nerwowy wykorzystuje do wprowadzania poprawek ten zmysł, który
w danej sytuacji jest najbardziej skuteczny - wzrok,
słuch czy dotyk.
O pochodzeniu ruchów
Trzeci esej nosi tytuł O pochodzeniu ruchów.
Składa się z następujących rozdziałów: Igrzyska
życia; Skala i aktorzy na scenie; Powstanie życia
i pobudliwości; Powstanie układu nerwowego;
W jaki sposób gębowy koniec ciała stał się jego
końcem głównym i głowowym? Obrona czy atak?
Zastosowanie mięśnia poprzecznie prążkowanego;
Niedostatki mięśnia poprzecznie prążkowanego;
Stawonogi w ślepej uliczce; Ewolucja kręgowców;
Poprawki czuciowe; Rozwój kończyn; Wzbogacenie
ruchów; Rozkwit królestwa gadów; Walka o panowanie nad światem; Ruchowe osiągnięcia ptaków;
Jak układ piramidowy wchłonął układ pozapiramidowy. Autor omawia rozwój możliwości wykonywania ruchów przez istoty żywe w toku ewolucji
biologicznej. Ważnym mechanizmem napędowym
ewolucji był rozwój zręczności (przypomnijmy: po
rosyjsku ловкость oznacza zdolność łowienia, a zatem decyduje o tym, czy zdobywa się pożywienie,
czy samemu staje się pożywieniem dla innych). Autor omawia rozwój życia na Ziemi od jego najwcześniejszych form – pierwotniaki, jamochłony, szkarłupnie, robaki, mięczaki i stawonogi – aż po kręgowce, będące jedynymi istotami, nie licząc niektórych
12
W mechanice określenie „podatność” oznacza odwrotność sztywności.
Wprawdzie Bernsztejn używa tu określenia „przezwyciężenie” (преодоление), ale należałoby mówić raczej o redukcji czy
„zamrożeniu” stopni swobody. W mechanice ograniczenia ruchu noszą nazwę więzów, więc zamrażanie stopni swobody – to
nakładanie na ruch więzów. Więzy mogą być różne (jednostronne, dwustronne, zależne od czasu, niezależne od czasu itp.).
14
Określenie „poprawki czuciowe” oznacza u Bernsztejna proces «ciągłego poprawiania ruchu na podstawie docierających
do ośrodkowego układu nerwowego zestawu bodźców od narządów zmysłów» (s. 278).
15
W tym miejscu trudno w pełni zgodzić się z Bernsztejnem, gdyż istnieją ruchy balistyczne, których sterowanie przebiega
w układzie otwartej pętli sterowania. Sam Autor podaje zresztą przykłady ruchu wykonywanego z przerwaną pętlą sprzężenia
zwrotnego, który nie ulega jednak zupełnemu zaburzeniu. To stwierdzenie należałoby zatem przypisać dążeniu do dydaktycznej
przejrzystości dzieła „O zręczności”, a nie szczególnej dokładności.
-
-
-
-
13
-
– 76 –
mięczaków, wyposażonymi w prawdziwy ośrodkowy układ nerwowy. Przedstawia pojawienie się form
życia zdolnych do odbioru bodźców ze środowiska
i wykonywania ruchów. Owa pobudliwość – czyli
zdolność do wykonywania ruchów w odpowiedzi
na bodźce zewnętrzne – była ważnym kamieniem
milowym w rozwoju istot żywych. Początkowo były
to ruchy bezładne, wynikłe jedynie z tego, że wskutek pobudzenia komórek czuciowych wydzielały się
pewne substancje chemiczne. Bywało, że przypadkowo trafiały one w okolice komórek zdolnych do
skracania się – mięśniowych. Okazało się, że istoty
ruchliwe miały większe szanse przeżycia niż zupełnie
nieruchome. Początkowo, gdy ich mięśnie pobudzały substancje chemiczne zwane mediatorami (lub
neurotransmiterami), wykonywały ruchy bezładne
i niezborne. Z czasem wytworzyły się specjalne „kanały” do transportu mediatorów, ale zanim się one
w pełni ukształtowały, powstał system sterowania
mięśniami wykorzystujący bioprądy. Początkowo
były to jedynie zjawiska towarzyszące procesom
chemicznym, z czasem jednak stały się podstawowym sposobem przekazywania impulsów. W toku
ewolucji wykształcił się ośrodkowy układ nerwowy.
Zmieniała się budowa ciała. Pojawiły się istoty o wydłużonym ciele – robaki - z otworem gębowym na
jednym końcu. To właśnie ten koniec szukał pożywienia, ale i napotykał na niebezpieczeństwo. Zmieniał się też charakter narządów zmysłów. Najpierw
istoty żywe odbierały tylko bodźce będące skutkiem
bezpośredniego kontaktu; zwykle powodowały one
odpowiedź tylko tych okolic ciała, na które działał
dany bodziec. Potem wykształciły się telereceptory,
czyli narządy zmysłów działające zdalnie: wzrok,
słuch i węch. Niepomiernie powiększyły one zakres
poznawalnego przez istoty żywe świata. Spowodowały zarazem konieczność poruszania całego ciała,
niezbędny stał się zatem jakiś układ sterujący tym poruszaniem. Skutkiem takiego rozwoju były zaczątki
pamięci, wyobrażeń i zręczności. W poszukiwaniu
pożywienia i chcąc się ochronić zwierzęta wykształciły dwa rodzaje zachowań: obronę i atak. W walce
o byt ten drugi okazał się skuteczniejszy. Konieczność coraz sprawniejszego poruszania się sprawiła,
że powstał mięsień poprzecznie prążkowany. Temu
tematowi Bernsztejn poświęca obszerny podrozdział.
Mięsień taki jest zbudowany z sarkomerów – składników zdolnych do kurczenia się (anizotropowych),
pełniących funkcję silników, oraz oddzielających je
sprężystych składników niezdolnych do kurczenia
się (izotropowych), pełniących funkcję amortyza-
torów. Sarkomer jest wprawdzie stosunkowo silny
i szybki, ale bynajmniej nie jest wolny od wad. Po
pierwsze – sposób kurczenia się takiego mięśnia nie
odpowiada potrzebom biologicznym, gdyż skurcz
jest zbyt szybki i silny. Po drugie – mięsień taki nie
jest zdolny do długotrwałego skurczu. Pod wpływem
odpowiedniej podniety może kurczyć się jedynie na
bardzo krótko, po czym traci zdolność działania. Dopiero po pewnym czasie – mniej więcej trzykrotnie
dłuższym niż okres skurczu – odzyskuje zdolność
do ponownego skurczu; w tym czasie jest jednak
niewrażliwy na bodźce. Po trzecie wreszcie – nie
można regulować rozwijanej przezeń siły: sarkomer
może albo być całkowicie skurczony, albo zupełnie
rozkurczony (według zasady „wszystko albo nic”). By
rozwiązać ten problem, układ nerwowy wysyła do
mięśni cały szereg krótkich podniet, a sprężystość
składników izotropowych i lepkość wypełniających
komórki mięśniowe sarkoplazmy sprawiają, że ruch
jest płynny. Jednakże każda pojedyncza podnieta
wyzwala niewielką ilość energii chemicznej, która
nie może powrócić do mięśnia bez względu na to,
czy wykonał on jakąś pracę mechaniczną, czy też nie.
Jeżeli mięsień ma pozostawać w stanie napięcia bez
wykonywania pracy mechanicznej (np. gdy trzeba
nieruchomo trzymać w ręce jakiś przedmiot), wówczas kolejne impulsy powodują – zgodnie z zasadą
zachowania energii - jedynie ogrzewanie mięśnia,
bezproduktywne z punktu widzenia mechaniki.
W przypadku mięśnia poprzecznie prążkowanego trudna jest regulacja nie tylko siły, ale również
długości. Jak już wspomniano, kurczący się zgodnie
z zasadą „wszystko albo nic” pojedynczy sarkomer
jest albo w pełni rozluźniony, albo całkowicie skurczony. Z sarkomerów utworzone są włókna, a paczka włókien unerwionych pojedynczym neuronem
tworzy jednostkę ruchową. Każda z nich kurczy się
i rozluźnia tak samo, a regulacja siły skurczu całego
mięśnia polega na włączaniu do pracy większej lub
mniejszej liczby jednostek ruchowych.
Kolejnym krokiem w rozwoju było ukształtowanie układu połączonych przegubowo sztywnych
dźwigni – szkieletu. Pojawiły się wówczas stawonogi
i kręgowce.
W procesie rozwoju zręczności, będącej niezwykle ważną bronią w bezwzględnej walce o przetrwanie, szczególne zdolności pojawiły się u ptaków.
Najwyższy poziom rozwoju osiągnęło u nich prążkowie (striatum), sterujące ruchami, które Bernsztejn
określił jako poziom C116. U kręgowców poziomy te
rozwijały się stopniowo: najpierw najstarszy poziom
16
Poziom C1 jest dolnym podpoziomem pola przestrzennego C, powiązanym fizjologicznie z ciałem prążkowanym (striatum).
Podpoziom C1 wiąże się z przemieszczaniem ciała w przestrzeni, podpoziom C2 – z poruszaniem przedmiotami.
-
-
-
-
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
-
– 77 –
A, nieco młodszy – główny poziom sterujący ruchami żaby – poziom pallidum (gałki bladej) B, wreszcie
poziom, który najsilniej rozwinął się u ptaków – poziom striatum (ciała prążkowanego) C1. Razem tworzą tak zwany układ pozapiramidowy. Historyczny
rozwój tego układu w znacznym stopniu tłumaczy
jego budowę. Po pierwsze, wszystkie jego składniki
tworzą uporządkowany układ hierarchiczny: jedne
są nadrzędne, inne – podrzędne. Po drugie, proces
rozwoju mózgu polegający na „przyrastaniu” kolejnych, młodszych tworów sprawił, że te nowe twory
nie wykształciły nowych dróg nerwowych do mięśni,
lecz wykorzystały drogi już istniejące. Drogi nerwowe poziomu A, biegnące od jądra czerwiennego
i służące do przekazywania podniet ruchowych do
mięśni, docierają tylko do jąder ruchowych rdzenia
kręgowego. Dalej, do poszczególnych mięśni, podniety te przewodzą neurony ruchowe (motoneurony). Szlak podniety ruchowej rozpoczyna się w układzie pozapiramidowym w jądrach C1 i biegnie dalej
przez jądra B do dróg nerwowych poziomu A i mięśni; na swej trasie ma więc kilka „przesiadek”. Są
one dość czasochłonne, ale dłużej trwają u zwierząt
zmiennocieplnych, krócej zaś – u ciepłokrwistych.
Ruchowy układ pozapiramidowy najwspanialej
rozwinął się u ptaków, co umożliwiło im znakomite
opanowanie wszelkich sposobów poruszania się:
biegu, lotu i wspinania się17. Wymagają one ruchów nie tylko całego ciała – jak w przypadku ryby
czy węża – ale również ruchów kończyn, będącego
nowością w ewolucji. Oprócz niezwykłych umiejętności ruchowych ptaki rozwinęły jeszcze inne
zdolności: instynkty, np. umiejętność wicia gniazda
czy odnajdywania drogi do celu odległego o setki
czy nawet tysiące kilometrów. Wprawdzie przypominają one rozumną działalność człowieka, ale nie
są odporne na zaburzenia. Ich wprowadzenie sprawia, że ptaki tracą zdolność do wykonania danego
zadania według określonego wzorca.
Inną różnicą w porównaniu z gadami jest to, że
ptaki żyją w rodzinach i wychowują swoje młode.
Wykształciły więc jeszcze inne umiejętności: zaczęły wykorzystywać dźwięki do porozumiewania się.
Brak im jednak kory półkul mózgowych, wskutek
czego nie mogą rozwiązywać nieoczekiwanych, nieprzewidywalnych zadań ruchowych.
Dopiero u ssaków, nawet tych najbardziej prymitywnych, rozwinęła się kora mózgowa. Prążkowie
i móżdżek, które u ptaków osiągnęły szczyt swego
rozwoju, u ssaków nawet nieco się cofnęły w rozwoju.
Autor przedstawił postęp w wykonywaniu ruchów, będący skutkiem tworzenia się nowych jąder w mózgu. W przypadku ssaków na szczególną
uwagę zasługuje natomiast rozwój narządów zmysłów. U ryby czy żaby bodziec wzrokowy dociera
do mózgu bezpośrednio, u człowieka zaś ma cztery „przesiadki”. Wprawdzie są one czasochłonne,
ale opóźnienia w obszarze czucia nie są tak groźne, jak ewentualne opóźnienia w obszarze ruchu
- przekazywania podniet ruchowych do mięśni. Na
przykład odległość mięśni nogi od mózgu człowieka
wynosi około 2 metry, u słonia – znacznie więcej, ale
oczy i uszy są u obu tych istot oddalone od mózgu
o kilka zaledwie centymetrów. Kora została wyposażona w możliwości odbioru wszelkich bodźców
czuciowych, przejęła więc główny ciężar sterowania
ruchami. Właśnie z kory wybiega bowiem szybki,
bez jakichkolwiek „przesiadek”, szlak nerwowy sterowania ruchami – układ piramidowy.
Pojawienie się układu piramidowego bynajmniej
nie oznaczało zaniku układu pozapiramidowego;
sprawiło jedynie, że nieco cofnęły się w rozwoju jego
jądra. Gady i ptaki, „sprawiwszy sobie” prążkowie
(striatum), bynajmniej nie pozbyły się gałki bladej
(pallidum); zachowały ją wraz z przypisanymi do niej
ruchami, rozszerzając zarazem ich listę o różnorodne ruchy związane z prążkowiem. Podobnie stało się
z całym układem pozapiramidowym u ssaków; służy
on im do wykonywania tych ruchów, które potrafiły wykonywać ich dalecy przodkowie. Natomiast
układ piramidowy, zapewniający bezpośrednie połączenie z jądrami ruchowymi rdzenia kręgowego,
umożliwił wykonywanie ruchów, które mogły „narodzić się” jedynie w korze ruchowej: dokładnych,
trafnych i silnych ruchów celowych. Poskutkowały
umiejętnością posługiwania się przedmiotami, wykorzystaniem narzędzi i instrumentów, wreszcie
– rozumną pracą.
Celowe ruchy ssaków cechuje wielka, dokładna
i szybka giętkość, czyli dostosowanie do określonej
sytuacji. W związku z tym wyraźnie wzrasta ich
zdolność do przyswajania sobie nowych nawyków
ruchowych. Jeszcze troskliwiej niż ptaki opiekują
się swoimi młodymi. U ssaków obserwujemy uczenie młodych, a także rozwój życia psychicznego:
uczuć przywiązania, posłuszeństwa, wdzięczności,
przyjaźni itp. Ptaki wykorzystują dźwięki tylko jako
sygnały lub pieśni, natomiast u ssaków jest to niemal
mowa.
Wykształcenie przez ssaki kory mózgowej, której
nie miały gady, położyło kres panowaniu na Ziemi
17
Dodajmy, że ptaki opanowały również umiejętność pływania i nurkowania; są zatem jedynymi istotami żywymi zdolnymi
do poruszania się we wszelkich środowiskach Ziemi.
-
-
-
-
Wacław Petryński
-
– 78 –
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
dinozaurów. Wielkie jaszczury dysponowały jedynie układem pozapiramidowym, ssaki zaś – również
piramidowym, który umożliwił im wykonywanie
ruchów szybkich, silnych i dokładnych, uczenie się
i zapamiętywanie nowych umiejętności ruchowych,
wreszcie wykonywanie nowych, dostosowanych do
zaistniałej sytuacji kombinacji ruchów. U ssaków
układ piramidowy „wchłonął” układ pozapiramidowy i przejął sterowanie jego pozostałościami.
Wszystkie te procesy Bernsztejn ilustruje stopniowym rozwojem świata zwierząt, śledząc rozwój wymagań co do zręczności i odpowiedź na to wzrastające zapotrzebowanie: rozwój układu nerwowego,
ze szczególnym uwzględnieniem układu ośrodkowego, by móc sprostać owym wymaganiom. W skali
dziejów świata człowiek bardzo niedawno stworzył
pismo, czym zapoczątkował historyczny okres swoich dziejów, jeszcze krócej istnieje zaś nauka.
O budowie ruchów – tak brzmi tytuł eseju czwartego, złożonego z następujących rozdziałów: Mit
o Zeusie i człowieku; Mózgowy wielopiętrowiec;
Donoszony wcześniak; Nowe zadania i rozrastanie
się mózgu; Wzbogacenie postrzegania zmysłowego;
Listy ruchów i poziomy tła; Układ ruchu rdzenia kręgowego. Esej zaczyna się mitem o Zeusie i człowieku. Gromowładny obdarowywał poszczególne gatunki zwierząt różnymi umiejętnościami poruszania
się. Człowiek zapragnął dysponować możliwościami
wszystkich zwierząt. Bóg, choć niechętnie, zgodził
się, ale coraz bardziej złożonymi zdolnościami ruchowymi obdarowywał człowieka powoli, w miarę
rozwoju każdej osoby: od niemowlaka, dysponującego takimi możliwościami poruszania się jak ryba,
aż po osobę dojrzałą, zdolną do pracy rękami.
Wspomniany mit dobrze opisuje proces rozwoju możliwości sterowania ruchami. Najwyższy poziom osiągnęły one u człowieka i są ściśle związane
z „wielopiętrową” budową jego mózgu. Najbardziej
prymitywna jego część18, gałka blada (pallidum), odpowiedzialna za sterowanie ruchami na poziomie
synergii mięśniowych B, odpowiada najwyżej rozwiniętemu tworowi ruchowemu żaby. U człowieka
strukturę nadrzędną nad nim stanowi prążkowie
(striatum), będące najwyższym narządem sterowania ruchami gadów i ptaków. Jeszcze wyżej usytuowany w hierarchii ruchowy jest układ piramidowy, który znajdujemy jedynie u ssaków. Kora półkul
mózgowych wyraźnie różni się od wszystkich starszych obszarów mózgu i bynajmniej nie jest tkanką
-
-
-
O budowie ruchów
jednorodną. Zaczątki kory czuciowej pojawiły się
już u gadów i można ją znaleźć również w mózgu
człowieka. Następnie u ptaków, a potem ssaków pojawiały się coraz nowsze jej obszary, tworząc swoistą
mozaikę. Każdy z nich przynosił jakąś nową zdolność ruchową i każdy w mniejszym lub większym
stopniu pozostał powiązany z tą zdolnością. Nowsze obszary „podporządkowywały” sobie starsze.
W okresie ewolucji ssaków, już po pojawieniu się
układu piramidowego, w mózgu utworzyły się co
najmniej dwa układy ruchowe, w pełni korowe i stanowiące strukturę nadrzędną w stosunku do układu
piramidowego. Starszy umożliwia posługiwanie się
przedmiotami, młodszy - istniejący jedynie u człowieka – nazywanie przedmiotów.
Prześledzenie wraz z Bernsztejnem dziejów rozwoju ruchów w kontekście rozwoju ośrodkowego
układu nerwowego czy – szerzej – zdolności postrzegania rzeczywistości skłania do refleksji o sprawie,
o której Nikołaj Aleksandrowicz nie wspomniał.
Wydaje się mianowicie, że ogromny skok w możliwościach sterowania ruchami zawdzięcza człowiek
nabyciu zdolności do myślenia abstrakcyjnego.
Wynikło ono nie tylko ze zdolności do nazywania
przedmiotów (a także zjawisk i procesów), ale i do
postrzegania czasu jako czynnika porządkującego
następstwo zdarzeń. Jak zauważył Arturo Hotz,
przyroda nie zna pojęcia czasu, a jedynie pojęcie
cykli (Qualitatives Bewegungslernen, Verlag Schweizerischer Verband für Sport in der Schule SVSS,
Bern 1997), więc dopiero pojęcie czasu jako nieskończonego ciągu chwil umożliwiło coś ogromnie
ważnego – planowanie wszelkich działań, również
czuciowo-ruchowych, czyli tworzenie programów
czuciowo-ruchowych. Wprawdzie w początkach
XX wieku Albert Einstein zburzył ów obraz czasu jako
czynnika bezwzględnie porządkującego następstwo
zdarzeń, ale w świecie dostępnym naszym zmysłom
– a więc i w nauce o ruchach człowieka - możemy
bez żadnego błędu przyjąć, że czas taką właśnie
funkcję pełni. Zdolność do nazywania przedmiotów i zjawisk jest również ogromnie ważna, gdyż
umożliwia myślenie symboliczne. Obie wspomniane zdolności – postrzeganie czasu jako czynnika porządkującego następstwo zdarzeń i używanie symboli – stanowią podstawy myślenia abstrakcyjnego,
które gatunkowi Homo sapiens zapewniło niebywały
sukces ewolucyjny.
Tuż po urodzeniu mózg człowieka jest tworem
niedojrzałym i potrzebuje około dwóch lat, aby
w pełni się „zestroić”. W trakcie rozwoju, od okresu
płodowego, niejako powtarza wszelkie fazy rozwojo-
Nie wspominając o warunkującym wszelkie ruchy napięciu mięśniowym, któremu odpowiada poziom sterowania A.
-
18
-
– 79 –
Wacław Petryński
ogromną liczbę stopni swobody. Przypomnijmy, że
pozostający poza kontrolą – a tę można sprawować
jedynie dzięki odpowiednim narządom czuciowym
- jeden jedyny stopień swobody powoduje całkowite
rozstrojenie danego ruchu. Zdolność opanowania
liczniejszych stopni swobody oznacza zwiększenie
możliwości ruchowych. Na przykład gady potrafią
wykorzystywać przednie kończyny jedynie do poruszania się, natomiast ssaki mogą nimi kopać ziemię,
przytrzymywać ofiary itp. Gady nie są zdolne do powiązania różnych odczuć (dotykowych, stawowo-mięśniowych, wzrokowych itp.) – czyli tworzenia
syntez – niezbędnych do sterowania ruchami tego
rodzaju. By rozwiązywać coraz bardziej złożone zadania ruchowe musiały powstawać w mózgu coraz
nowsze twory sterujące. Odbywało się to skokami.
Mózg człowieka przypomina zatem dom, początkowo parterowy, na którym nadbudowywano kolejne piętra. Wprawdzie niższe kondygnacje nadal
pełnią swoje pierwotne funkcje, ale każde kolejne
piętro jest kluczem do opanowania całej nowej klasy ruchów. Oznacza to możliwość rozwiązywania
dotychczas nierozwiązalnych zadań ruchowych.
Mamy zatem do czynienia z konkretnym łańcuchem przyczynowo-skutkowym: nowa klasa zadań
– nowy typ poprawek – nowe „piętro” mózgu – nowa
lista ruchów. Łańcuch taki nosi nazwę fizjologicznego poziomu budowy ruchów (физиологический
уровень построения движений).
Spróbujmy ustalić podstawowe zasady, według
których będziemy szeregować poszczególne poziomy budowy ruchów. Po pierwsze - zdolności czuciowe są tym lepiej rozwinięte, im wyżej w hierarchii
stoi dana istota. Po wtóre - lepiej rozwinięty mózg
nie ogranicza się jedynie do odbioru bodźców ze
środowiska, ale je przetwarza i buduje z nich model wewnętrzny. Na przykład wiekowy lekarz-krótkowidz jednym spojrzeniem swych steranych, ale
doświadczonych oczu może rozpoznać u pacjenta
chorobę, której nie dostrzeże młody medyk o sokolim wzroku (zjawisko takie określa się niekiedy niczego nie wyjaśniającym słowem „intuicja”19 (s. 131).
Postrzeganie świata zewnętrznego przez taki „filtr”
daje wprawdzie obraz pośredni i bardziej schematyczny, ale umożliwia wykorzystanie takiego splotu
bodźców, który zapewnia najlepszą skuteczność
późniejszego działania. Po trzecie – im wyższy po-
19
Wprawdzie, jak widać, Nikołaj Aleksandrowicz nie ceni wysoko intuicji, ale nie wszyscy uczeni podzielają Jego zdanie.
Pojęcie „intuicja” jest nawet podstawą całego kierunku w teorii poznania – intuicjonizmu. Ponadto w tym przypadku mamy
zapewne do czynienia z pewnym nieporozumieniem. Słowem „intuicja” Bernsztejn określa tu bowiem umiejętność szybkiego wiązania ze sobą różnych, niekiedy trudno dostrzegalnych oznak i wyciąganie – na podstawie bogatego doświadczenia
– właściwych wniosków, podczas gdy w Słowniku Języka Polskiego PWN definicja hasła „intuicja” brzmi: «przeczucie, zdolność
przewidywania, twórcza wyobraźnia».
-
-
-
-
we swoich odległych przodków. Niemowlę rodzi się
z rozwiniętym w pełni jedynie poziomem pallidum
B – najwyższym poziomem ruchowym u płazów.
Jednakże w chwili narodzin najbardziej pierwotny
poziom A nie jest jeszcze w pełni sprawny. Dlatego
osesek może jedynie leżeć na plecach i wykonywać
chaotyczne ruchy kończynami. Poziom B ma dostęp
do jąder ruchowych i mięśni poprzez jądra poziomu
A, dopóki więc nie jest on w pełni rozwinięty, dziecko jest pozbawione synergii – możliwości zbornego
poruszania wszystkich kończyn. W okresie dwóch-trzech miesięcy po urodzeniu brak jest jakiejkolwiek
zborności. Dopiero na początku czwartego miesiąca
życia pojawiają się zborne ruchy oczu, przewroty
z pleców na brzuszek itp. Po upływie pierwszego
półrocza mniej więcej jednocześnie następuje „zestrojenie” najniższego poziomu A, wzmacniającego tułów, i poziomu striatum (C1), umożliwiającego
oseskowi siadanie, wstawanie, pełzanie na czworakach, wreszcie chodzenie i bieganie.
Jeszcze później rozpoczyna swe czynności układ
piramidowy - najpierw obszary czuciowe, potem ruchowe. Osesek zaczyna też mówić. Wyższe obszary
kory – na przykład poziom czynności D – kształtują się dopiero w drugim roku życia. Pozwalają one
dziecku posługiwać się przedmiotami (np. jeść łyżką), a także nazywać przedmioty.
Wprawdzie rozwój anatomiczny mózgu kończy
się w wieku dwóch lat, ale pełne opanowanie ruchów następuje dopiero w 14-15 roku życia. Czynnościowe „zestrajanie” mózgu – dziś moglibyśmy to
porównać do tworzenia oprogramowania - trwa
więc znacznie dłużej niż jego dojrzewanie anatomiczne.
Stopniowe komplikowanie budowy mózgu
było ściśle związane z walką o byt, która wymagała coraz sprawniejszej „broni” ruchowej. Zwierzęta musiały rozwiązywać coraz bardziej złożone
zadania ruchowe, co wymagało rozwoju zdolności czuciowych; dopiero niezwykły rozwój mózgu
u człowieka sprawił, że zdolności ruchowe zeszły
na drugi plan, a najważniejsze stały się przymioty
umysłowe i zdolność do pracy. Wykonywanie nietypowych ruchów wymagało nieustannej kontroli,
by móc nimi dokładnie sterować, pojawiła się więc
konieczność wprowadzania niezbędnych poprawek do działania układu ruchu, mającego wszak
-
– 80 –
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
się w toku ćwiczeń i zaprawy. W takim przypadku
mamy do czynienia z poziomem głównym i jednym
lub kilkoma poziomami pomocniczymi (poziomami
tła). Wypracowywanie zborności na poziomach tła
nosi nazwę automatyzacji.
Następnie Bernsztejn omawia budowę i działanie narządu najniżej usytuowanego w hierarchii
ośrodkowego układu nerwowego – rdzenia kręgowego. Pośredniczy on w przekazywaniu podniet ruchowych dokładnie zaadresowanych do
poszczególnych mięśni. Niegdyś, u nisko rozwiniętych kręgowców, rdzeń kręgowy był samodzielnym
narządem nerwowym: po otrzymaniu określonego
bodźca sam wysyłał odpowiednią podnietę ruchową do mięśnia. Stan ten uległ zmianie u ssaków.
U tych zwierząt rdzeń kręgowy nie zapoczątkowuje
żadnych samodzielnych ruchów. Funkcję sterowania wszelkimi ruchami przejęły od niego ośrodki
w mózgu. Zmieniła się również budowa i funkcje
samego rdzenia; niegdyś każda jego cząstka dysponowała pewną niezależnością. Jednakże potrzeba
zręczności – czyli zbornego współdziałania mięśni
całego ciała – wymusiła ośrodkowe sterowanie ruchami, dlatego u człowieka rdzeń kręgowy całkowicie utracił jakiekolwiek możliwości samodzielnego
sterowania ruchami i stał się jedynie wyspecjalizowanym, bardzo sprawnym pośrednikiem w przekazywaniu podniet ruchowych21.
Poziomy budowania ruchów
Bodaj najważniejszą częścią dzieła Bernsztejna jest esej zatytułowany Poziomy budowania ruchów. Jego rozdziały noszą tytuły: Poziom napięcia
mięśniowego A; Poziom powiązań mięśniowo-stawowych B – jego budowa; Poziom powiązań
mięśniowo-stawowych B – jego czynności; Poziom przestrzeni C – jego budowa; Czym jest pole
przestrzenne? Właściwości ruchów na poziomie
C; Ruchy poziomu przestrzeni; Poziom czynności
D – czym są czynności? Podstawowe właściwości
poziomu czynności; Poziom czynności – poprawki
i automatyzmy; O rodzajach zręczności; Różnorodność czynności; Kształtowanie ruchów u nastolatka.
Niewiele jest ruchów, w których głównym pozio-
20
Bardzo ważne jest stwierdzenie, które Bernsztejn zamieścił dopiero w posłowiu, na str. 279:
Należy podkreślić dwie najważniejsze cechy charakterystyczne wszystkich teł zbornościowych:
1. Poziom sterowania tworzący tło nie jest już niezależny - jak to się dzieje wtedy, gdy „pełni obowiązki” poziomu głównego
– lecz działa inaczej, dostosowując się do funkcji poziomu posłusznie wypełniającego polecenia poziomu sterującego,
2. Tła nie są ruchami czy częściami ruchów, lecz jedynie pomocniczymi poprawkami czuciowymi (czyli procesami ciągłego
poprawiania ruchów na podstawie docierających do ośrodkowego układu nerwowego bodźców od narządów zmysłów).
21
Wydaje się, że jest to stwierdzenie zbyt kategoryczne: istnieją łuki odruchowe (np. w odruchu kolanowym) zamykające
się jedynie na poziomie rdzenia kręgowego.
-
-
-
-
ziom budowy ruchów, tym bardziej przetworzone są
bezpośrednie doznania zmysłowe wykorzystywane
do sterowania ruchami, tym częściej wykorzystuje
się nie bodźce od pojedynczego narządu zmysłu, ale
splot kilku różnych bodźców. Po czwarte wreszcie
– im wyższy poziom rozwoju, tym bardziej aktywny
proces postrzegania. Człowiek nie biernie widzi, lecz
czynnie patrzy; nie biernie słyszy, lecz czynnie słucha
itp. Upośledzenie któregoś zmysłu sprawia zaś, że
wyostrzają się inne.
Znamienny jest tytuł następnego fragmentu dzieła: Listy ruchów i poziomy tła. Załóżmy, że u danej
istoty najwyższy poziom sterowania ruchami to poziom X. W toku wielowiekowego rozwoju pojawia
się wyższy poziom – Y. Lista ruchów związanych
z tym poziomem dodaje się do arsenału „starszych”
ruchów, związanych z poziomem X. Jednakże
w procesie tym mamy do czynienia nie tylko z prostym dodawaniem. Nowe możliwości odczuwania
związane z poziomem Y mogą udoskonalić już istniejące ruchy „przypisane” do poziomu X. Funkcję
głównego, sterującego poziomu przyjmuje poziom
Y, natomiast poziom X zaczyna pełnić funkcję „smaru”, czyniąc ruch szybszym i płynniejszym. Mówimy,
że poziom X jest „poziomem tła”. Autor przytacza
przykład biegnącego chłopca, który podskakuje
wysoko i zrywa wysoko wiszące jabłko. Zerwanie
jest ruchem z wyższego poziomu niż bieg i skok, ale
samo nie doprowadziłoby do pożądanego skutku.
Rozbieg jest więc w tym przypadku ruchem wspomagającym, należącym do poziomu tła.
Bardziej złożoną czynnością jest rzut dyskiem.
Główny poziom ruchu jest ten sam, co w poprzednim przykładzie, ale niezbędne jest też właściwe
napięcie mięśni, czyli tonus, a także współdziałanie
mięśni całego ciała, czyli synergia, by móc wykonać
śrubowy obrót ciała. Zbudowanie ponad poziomem
ruchów X nowego poziomu Y skutkuje zatem nie
tylko dodaniem do ruchów poziomu X zestawu ruchów poziomu Y, ale również dodatkowego zestawu
ruchów poziomu Y, dla których X jest poziomem tła.
Każdy poziom może wykorzystywać jako tło dowolny niższy poziom lub ich kombinację20.
Wytworzenie zbornej współpracy kilku poziomów przy wykonywaniu złożonego ruchu osiąga
-
– 81 –
mem – będącego swoistym „solistą” przy milczącej
całej orkiestrze - jest poziom napięcia mięśniowego (tonusu) A, stanowiącego „tło wszystkich teł”
(poziom czerwienno-rdzeniowy). Steruje on mięśniami tułowia i szyi. Przykładami takich ruchów
mogą być: skok ze spadochronem, skok z trampoliny czy skok na nartach. W takich przypadkach
człowiek przypomina najstarszego z kręgowców
– rybę. Ruch odbywa się w równowadze ze środowiskiem, bez odczuwania siły ciężkości. Człowiek
może go wykonywać jedynie w krótkich chwilach
swobodnego spadania. W czynnościach tułowia
i szyi, stanowiących niejako pień ciała, przeważają
ruchy płynne, sprężyste i wymagające wytrzymałości, bez gwałtownych przyspieszeń czy opóźnień.
Natomiast ruchy kończyn są silne, gwałtowne,
nierzadko cykliczne, czyli na wskroś dynamiczne.
Odpowiada to zresztą ogólnemu procesowi ewolucji – przechodzeniu istot żywych ze środowiska
wodnego, w którym ruchy są miękkie i płynne,
do środowiska lądowego, gdzie ruchy są bardziej
zdecydowane (odpowiadają poziomowi B). Można
zatem z grubsza stwierdzić, że „księstwem” poziomu A jest tułów, czyli „podpora”, natomiast „królestwem” poziomu B – kończyny, czyli „pędniki”.
Jest to, oczywiście, podział bardzo uproszczony,
gdyż u człowieka nad wszystkim „panuje” poziom
wyższy – korowy. Ponadto również poziom B musiał „zająć się” ruchami tułowia, gdy stały się one
szybsze i zwinniejsze, wskutek czego mechanizmy
poziomu A nie potrafiły już sobie z nimi poradzić.
Jednakże konieczność sprawnego poruszania kończynami wymusiła rozwój również mechanizmów
poziomu A nie tylko jako poziomu tła.
W jednym z poprzednich esejów Bernsztejn
zwrócił uwagę na wady tkanki mięśnia poprzecznie prążkowanego: skracanie komórek na zasadzie
„wszystko albo nic”, krótkotrwałość skurczu i trudność regulowania siły. Wymaga to włączania do pracy różnej liczby jednostek ruchowych w zależności
od zapotrzebowania na siłę i wyłączania ich w sytuacji przeciwnej. Nie zapewnia to zupełnie płynnego sterowania siłą, ale z grubsza spełnia swoje
zadanie. Istnieje jednak inny sposób regulowania
siły napięcia mięśni – chemiczny. W toku ewolucji
zastąpiły go wprawdzie bioprądy, ale zachował się
u człowieka w organach wewnętrznych: mięśniach
gładkich żołądka, jelit, macicy itp. Niespodziewanie znalazł on zastosowanie również do sterowania mięśniami szkieletowymi. Impulsy wytwarzane
przez ośrodki ruchowe poziomu A mogą wyzwalać
powolne, płynne, oszczędne, niezbyt silne skurcze
zwane napięciem (tonusem) mięśniowym. Sposób
ich oddziaływania na mięśnie szkieletowe żywo
przypomina chemiczne sterowanie mięśniami gładkimi. Spośród wszystkich poziomów jedynie poziom
A może „przemawiać” do mięśni szkieletowych tym
obcym dla nich „językiem” chemicznym i zmuszać
je do wytwarzania „napięcia tła” – tonusu – stanowiącego podstawę, na której mogą budować ruchy
wyższe poziomy. Jednakże podniety poziomu A nie
wyzwalają jedynie tonusu mięśniowego, ale – co
ważniejsze – dokładnie sterują pobudliwością komórek rdzenia kręgowego22.
Zdolność poziomu A do regulacji pobudliwości
mięśni odgrywa ogromną rolę w sterowaniu ruchami. Mięśnie mogą bowiem jedynie „ciągnąć” kości,
nie potrafią zaś ich „pchać”. Dlatego każdy staw obsługują zwykle dwa mięśnie – zginacz i prostownik.
Ważne jest więc, aby przy zginaniu nie przeszkadzał prostownik, przy prostowaniu zaś – zginacz.
Tu rozpoczyna się praca poziomu A. Właśnie on
włącza stopniowo do pracy poszczególne jednostki ruchowe, powodując ruch mięśnia. Nie trzeba
podkreślać, jak ważna jest ta praca w tle dla płynnego przebiegu ruchu. Szczególnie widoczne jest
to u ludzi z uszkodzonym układem nerwowym, nie
mających właściwego napięcia mięśniowego.
Poziom A nie jest głównym poziomem sterującym jakichkolwiek (poza zupełnie wyjątkowymi
przypadkami) ruchów człowieka i pełni jedynie
funkcję tła. Niemniej stanowi podstawę, bez której
nie sposób zbudować zręczności. Właściwe napięcie mięśniowe – „księstwo” poziomu A – stanowi
więc niezbędną podstawę zborności ruchów, ta zaś
jest z kolei źródłem zręczności.
Należy podkreślić, że działanie poziomu A, zarówno w tle jak i pełniącego funkcję głównego poziomu sterowania, jest niemal w pełni mimowolne.
Znajduje się on gdzieś w lochach mózgu, gdzie rzadko schodzimy by sprawdzić jego pracę za pomocą
świadomej obserwacji. Ale pracuje dobrze bez mieszania się w jego sprawy – podobnie jak dwunastnica czy śledziona, które również nieczęsto informują
nas o swojej pracy.
Następny poziom sterowania, oznaczony
symbolem „B” – to poziom powiązań mięśniowo-stawowych, czyli poziom synergii (poziom
wzgórzowo-podkorowy). To dzięki niemu możliwe
stało się przemieszczanie się po lądzie, a później
również w powietrzu. Poziom ten jest rówieśnikiem
i partnerem kończyn.
-
-
-
Wacław Petryński
To zadanie spełnia układ siatkowaty pnia mózgowia.
-
22
-
– 82 –
Każdy nowy poziom budowy ruchów stanowi
klucz do rozwiązania nowej klasy zadań ruchowych. Zarówno potrzeba synergii wielkich grup
mięśni, jak i konieczność przemieszczania się pojawiły się znacznie wcześniej niż kręgowce – równocześnie ze zwierzętami o wydłużonych ciałach,
wyposażonych w telereceptory. Wtedy właśnie powstał poziom B sterowania ruchami. „Osiedlił się”
w piersiowych i głowowych zwojach nerwowych
stawonogów, a później w układzie jąder nerwowych kręgowców i w kolejno pojawiających się
częściach mózgu. Równocześnie funkcję samodzielnego sterowania ruchami tracił rdzeń kręgowy. Jeszcze pozbawiona głowy kura może przebiec
kilka kroków a nawet wzlecieć ku górze, natomiast
u człowieka poziom B jest wprawdzie poziomem
synergii, czyli bardzo odpowiedzialnych funkcji tła,
ale wiele z tych funkcji, którymi sterował jeszcze
u gadów, u człowieka przeszło całkowicie do poziomu C.
Ruchowe jądra nerwowe poziomu B to gałki
blade. Biegną od nich włókna nerwowe do jąder
czerwiennych, będących końcowymi „stacjami”
niższego poziomu A. Przetwarzają one impulsy płynące z poziomu B do postaci podniet ruchowych,
przydatnych do wykorzystania na poziomie A.
Czuciowym ośrodkiem poziomu B jest wzgórze,
gdzie zbiegają się wszelkie bodźce czuciowe. Żadna
inna część mózgu nie może z nim konkurować, gdy
idzie o poprawki czuciowe. Nie były one potrzebne
dopóty, dopóki nie było telereceptorów, mięśni poprzecznie prążkowanych czy poruszania się w przestrzeni; kiedy jednak wszystko to się pojawiło, stały
się nieodzowne i utworzyły „królestwo” poziomu
B. Takie ruchy jak bieg, skoki, fikanie koziołków,
ćwiczenia na przyrządach, walka, pływanie itp. są
możliwe tylko dzięki bogactwu informacji przetwarzanych we wzgórzu.
Wskutek encefalizacji niektóre funkcje poziomu
B powędrowały jednak na wyższy poziom, którego fizycznym „siedliskiem” jest kora mózgowa. Przy
okazji niektóre narządy zmysłów człowieka i wyższych ssaków utraciły wiele ze swej ostrości. Niemniej lista ruchów „przynależących” do poziomu
B skróciła się. Nadal pozostał on bardzo ważnym
poziomem tła – co wynika choćby z pobieżnej listy
wymienionych nieco wyżej czynności ruchowych
wymagających wielkich synergii mięśniowych – ale
do roli głównego poziomu sterowania nie może już
pretendować.
By ukazać służebną funkcję poziomu B u człowieka, warto przyjrzeć się jego wadom i zaletom.
Największa zaleta – to zdolność do sterowania
współpracą wielkich grup mięśni (synergią).
Ruchy przypisane do wyższych poziomów są
bardziej „oszczędne” gdy idzie o jednoczesne angażowanie licznych mięśni – chyba, że wykorzystują
jako tło poziom B. Stanowi on więc niejako główną
„tablicę rozdzielczą” umożliwiającą sterowanie różnymi mięśniami – nawet w skali jednej dłoni. Dzięki ścisłemu związkowi poziomu B ze sferą czucia,
sterowane z tego poziomu ruchy są zawsze bardzo
składne i eleganckie. Ten właśnie poziom steruje też
ruchami cyklicznymi (chód, bieg itp.), co ściśle wiąże się z kształtowaniem nawyków i automatyzacją.
Dysponując takimi możliwościami, poziom B
mógłby sterować bardzo wieloma różnorodnymi
ruchami. Przeszkodą jest to, że u człowieka jest on
słabo powiązany ze wzrokiem i słuchem. Znakomicie radzi sobie natomiast z czuciem wewnętrznym.
Buduje synergie, ale nie może dopasować złożonego działania do bieżących warunków panujących
w środowisku. Na przykład podczas chodu funkcję
poziomu B można porównać do roli mechanika pokładowego samolotu, pilnującego niezawodnej pracy silników i innych przyrządów, natomiast poziomem głównym jest poziom C, który można porównać do pilota sterującego maszyną, prowadzącego
nawigację, wykonującego manewry itp. Poziom B
jest więc niezbędny do wewnętrznego sterowania
ruchem, natomiast troskę o zewnętrzną „nawigację” bierze na siebie wyższy poziom sterowania.
Ponieważ poziom B jest poziomem tła, więc – jak
każde tło - nie wymaga skupienia uwagi. W razie
potrzeby łatwiej jednak świadomie śledzić jego działanie niż głębokie, „podziemne” funkcje poziomu A.
Poziom B jest znakomicie przystosowany do gromadzenia doświadczenia życiowego i z czasem wypełnia się wypracowanymi przez daną osobę „tłami na
zamówienie” – automatyzmami. Sam poziom B nie
stanowi „siedliska” zręczności, ale tworzy niezbędną
dla niej glebę. Jest wprawdzie poziomem głównym
dla niewielu tylko ruchów, ale jest nieodzowny jako
tło.
Kolejny poziom sterowania ruchami, poziom
C – poziom pola przestrzennego (rdzeniowo-korowy) – jest niezwykle interesujący i złożony, choć
na pierwszy rzut oka trudno go ogarnąć. W wielu
przypadkach jest to bowiem główny poziom sterowania, a nie jedynie tło. Dysponuje dwoma różnymi, nie powiązanymi ze sobą układami ośrodków
ruchowych w mózgu i dwoma nie mniej odmiennymi układami sygnalizacji czuciowej – pozapiramidowym i piramidowym. Zajmuje więc w mózgu
niejako dwa piętra, przy czym nie ulega najmniejszej
wątpliwości, że jest to jeden poziom – spójny i cechujący się właściwymi jedynie sobie możliwościami. Dokładna analiza pozwala jednak łatwo wyja-
-
-
-
-
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
-
– 83 –
śnić tę obserwowaną dwoistość. Otóż u człowieka
poziom C jest właśnie w trakcie „przeprowadzki”,
pośrodku procesu encefalizacji. Właśnie przenosi
sprzęt i umeblowanie z lokalu układu pozapiramidowego do bardziej przestronnych apartamentów
układu piramidowego. Obserwujemy więc właśnie
ewolucję przy pracy.
U większości wyższych ssaków, mających już
układ piramidowy, poziom C nadal mieści się w prążkowiu. Przecięcie u nich szlaku piramidowego powoduje zatem nieznaczny tylko rozstrój zdrowia,
przechodzący bez śladu. Natomiast u człowieka
skutków podobnego urazu (np. wskutek udaru) nie
można usunąć do końca życia.
Klasa zadań, w których poziomem głównym jest
poziom C – zadania poziomu przestrzeni - jest starsza i od układu piramidowego, i od prążkowia. Poziom ten pojawił się wraz z przejściem istot żywych
na ląd i w powietrze, gdy ukształtowały się u nich
kończyny. Początkowo „rządził” przemieszczaniem
się, potem umożliwił istotom żywym zawładnięcie
środowiskiem – zwłaszcza gdy pojawiły się telereceptory, a kostne dźwignie uzbrojone mięśniami
poprzecznie prążkowanymi umożliwiły skuteczne
oddziaływanie na owo środowisko. Encefalizacja
przeniosła poziom C z pallidum do striatum, a dziś
u człowieka znalazł się jeszcze wyżej: stoi okrakiem
między układem pozapiramidowym a piramidowym, wykorzystując je oba. Ich różnorodność sprawia, że wspólnie dysponują ogromnymi „zasobami”
odczuwania, porównywalnymi z tymi, jakie przynależą do poziomu B. Szczególnie bogata i dokładna
jest informacja czuciowa dostarczana przez korę
czuciową do górnego „piętra” poziomu przestrzeni.
Tam właśnie znajdują się wielkie obszary: wzrokowy
i słuchowy, a także dotykowy. W korze jest również
odwzorowywane czucie mięśniowo-stawowe.
Jednakże sygnalizacja czuciowa, na której opierają się poprawki czuciowe poziomu C, nie jest przezeń wykorzystywana w postaci „surowej”. Im wyższy bowiem poziom budowy ruchów, tym bardziej
zostaje przetworzona informacja czuciowa – nierzadko połączona - z różnych źródeł. Owo złożone
połączenie, choć o dokładnie rozpoznawalnych
składnikach – czyli synteza – na którym opierają się
czynności poziomu C, nosi nazwę pola przestrzennego. Jest to po pierwsze – dokładne i obiektywne
postrzeganie środowiska zewnętrznego za pomocą
wszystkich narządów zmysłów i z wykorzystaniem
wszystkich dotychczasowych doświadczeń życio-
wych. Po wtóre – jest to swoiste władanie tym zewnętrznym środowiskiem. Człowiek może bez najmniejszego trudu trafić palcem w dowolny punkt
przestrzeni przed sobą, uruchamiając odpowiednie
mięśnie, z odpowiednią siłą i w odpowiedniej kolejności. Tak pojęte pole przestrzenne odznacza się
czterema właściwościami:
• jest obszerne, sięgające daleko poza granice ciała,
• człowiek potrafi odróżniać ruchy środowiska od
ruchów własnego ciała,
• pole przestrzenne postrzegamy jako jednorodne mimo tego, że struktura informacji odbieranej przez nasze zmysły bynajmniej jednorodna
nie jest (widzenie przestrzeni w perspektywie,
różna wrażliwość różnych rejonów skóry itp.);
wielu ze złudzeń zmysłowych człowiek nawet
nie zauważa, a mimo to jego obraz środowiska
wiernie odpowiada rzeczywistości, stanowiącej
wszak źródło poprawek wykorzystywanych na
poziomie C,
• człowiek potrafi oceniać wielkości, odległości,
kąty, kształty itp.
Ruchy, którymi steruje poziom C, różnią się wyraźnie od tych z poziomu B (jeśli ten drugi nie jest
silnym poziomem tła). Ruchy poziomu C są oszczędne i krótkie, ruchy poziomu B – obszerne, płynne
i szerokie. Typowe dla poziomu C są ruchy związane
z poruszaniem się po lądzie. Nierzadko są to ruchy nie
cykliczne, lecz pojedyncze: prowadzą skądś, dokądś
i po coś. Mają początek i koniec, wejście i wyjście,
zamach i uderzenie lub rzut. Powinny doprowadzić
do jakiegoś pożądanego, ściśle określonego skutku,
czym różnią się od ruchów z poziomu B (np. uśmiechu czy ziewnięcia). Inną ważną ich cechą jest mniejsza lub większa dokładność i celność. Jaką celnością
może się zaś cechować zmarszczenie brwi czy ruchy
dziecka pieszczącego się ze swoją mamą?
Niezwykle ważną cechą ruchów tego poziomu
jest to, że – w odróżnieniu od automatów mechanicznych – ten sam cel osiągany jest za każdym razem
w inny sposób. Liczy się skutek, np. trafienie ręką
w pudełko zapałek, nie zaś sposób, czyli droga ręki
do tegoż pudełka23. W przypadku automatu liczba
stopni swobody jest zredukowana do niezbędnego
minimum w sposób mechaniczny i niejako „zaklęta”
w jego konstrukcji, natomiast istota żywa za każdym
razem obniża liczbę nadmiernych stopni swobody
(nakłada więzy) w inny sposób24 za pomocą czynne-
23
W języku angielskim zjawisko to nosi nazwę equifinality, natomiast w polskim nazewnictwie naukowym nie ma swego
odpowiednika.
24
Zapewne głównie dlatego istoty żywe podlegają ewolucji, automaty zaś – nie.
-
-
-
-
Wacław Petryński
-
– 84 –
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
go sterowania. Problemem jest „przetłumaczenie”
działania z języka wyobrażeń o punkcie w przestrzeni na język podniet ruchowych kierowanych do
poszczególnych mięśni w odpowiedniej kolejności
i w odpowiednim czasie25.
Różnica między przeprowadzaniem poprawek
na poziomach B i C polega na tym, że w przypadku
tego pierwszego źródłem informacji stanowiących
podstawę poprawek jest własne ciało. Natomiast na
poziomie C źródłem informacji jest pole przestrzenne, niezależne od człowieka. Warto w tym miejscu
dosłownie zacytować Bernsztejna:
„... jasnym staje się, dlaczego w poprawkach poziomu C,
kiedy właśnie on steruje ruchem, osoba wykonująca ów ruch
śledzi jedynie to, jak wpisuje się on w tę zewnętrzną, obcą
naszemu ciału przestrzeń. W jaki sposób tworzy się wówczas
biomechaniczna strona ruchu, jak będą zmieniać się położenia
stawów, a nawet to, czy położenia działającej kończyny będą
wygodne czy też niewygodne – nie stanowi „zmartwienia” poziomu C. On „wie” z niezachwianą pewnością tylko jedno: że
ręka dysponuje dostateczną liczbą stopni swobody, by dłoń
mogła być przeniesiona w dowolny punkt osiągalnej przestrzeni, i to różnymi sposobami. A w jak będą w tym celu zmieniać
się kąty ugięć w stawach – nie jest to dla niego ważne. Możliwe, że właśnie to jest przyczyną pewnej kanciastości i braku
płynności ruchów, jeśli ich głównym poziomem sterowania
jest poziom C. (s. 165).”
25
Owo niezwykle ważne dla skuteczności nawyku zgranie w czasie poszczególnych jego składników (ang. timing) również
nie ma w polskim nazewnictwie swego odpowiednika. Sam proces omawianego „przekładu” (przekodowania) jest zresztą
bardziej złożony i jest obecnie opisywany dwoma sprzężonymi ze sobą modelami ruchu (prostym i odwrotnym). Istnieją też
jeszcze bardziej złożone opisy ruchu, obejmujące model pożądany, przewidywany i rzeczywisty, zaś problem „opisania” i ruchu
w przestrzeni, i sił w mięśniach tym samym „językiem” stanowi treść hipotezy punktu równowagi (Equilibrium Point Hypothesis),
opracowanej przez ucznia Bernsztejna – A.G. Feldmana).
26
Zauważmy, że to właśnie zjawisko stanowi istotę opracowanego w wiele lat po Bernsztejnie (w 1975 roku) przez R.A.
Schmidta słynnego uogólnionego programu ruchowego (generalized motor program – GMP).
-
-
-
-
Jednakże uzyskane za tę cenę ruchowe władanie przestrzenią wynagradza nam z naddatkiem
wady takiego sposobu sterowania. Umożliwia on
osiągnięcie zamierzonego celu na tysiące różnych
sposobów, a więc nawet wówczas, gdy pojawią się
jakieś nieprzewidziane trudności – czyli w sytuacji,
której nie byłby w stanie sprostać automat. W tym
miejscu napotykamy na kolejną ważną cechę ruchów z poziomu pola przestrzennego: przełączalność. Dany skutek można osiągnąć na wiele sposobów, jedną lub drugą ręką, łokciem, nogą itp. Dobry
skrzypek bez trudu gra na altówce, choć wymaga to
znacznych zmian w ruchach lewej ręki26. Kiedy zatem tylko na scenę teatru ruchów wstępuje poziom
pola przestrzennego, wraz z nim pojawia się gibkość
i giętkość, wprawa i zręczność.
Ze względu na opisane powyżej olbrzymie możliwości nie sposób wymienić dokładnie ruchów,
w których głównym poziomem sterowania jest poziom C; można co najwyżej podać kilka przykładów.
Pierwsze, najstarsze z nich – to ruchy powodujące
przemieszczenie całego ciała w przestrzeni. Główne – to chód i bieg. Każdy z nich ma wiele odmian
(marsz swobodny, marsz paradny, baletowe drobienie na palcach itp.) Są w tej grupie również pływanie, czołganie się, wspinanie się i wiele innych.
Oprócz tych sposobów, wymagających wykonywania ruchów cyklicznych, są też ruchy jednokrotne:
skok w górę, skok w dół czy skok w dal. Następna
grupa ruchów lokomocyjnych – to te, w których wykorzystuje się przyrządy: narty, łyżwy, wrotki, rolki,
szczudła czy tyczkę. Jeszcze inne wreszcie to te, których celem jest przemieszczenie przedmiotów, z wykorzystaniem nosiłek, wózka, taczek, sanek itp.
Każdy z wymienionych ruchów powoduje przemieszczenie całego ciała i pobudza wszystkie mięśnie.
Co więcej, ruchy te wymagają „współpracy” poziomów
tła, zwłaszcza poziomu mięśniowo-stawowej synergii
B. Można powiedzieć, że pod względem energetycznym przy chodzie lub biegu „praca” poziomu tła, czyli
poziomu synergii mięśniowej B, stanowi 9/10 całej
pracy, a jedynie 1/10 – to praca głównego poziomu
sterowania ruchami przemieszczania się. Nic w tym
dziwnego – w samochodzie czy statku mechanicznej
pracy kierowcy lub sternika nie sposób wszak nawet
porównać do pracy silników tych pojazdów. Jednakże
właśnie nieznaczne (pod względem energii) wprowadzane przez tych ludzi poprawki – naciśnięcie przyspiesznika czy przesunięcie telegrafu maszynowego
– decydują o skuteczności ruchu.
Do drugiej grupy ruchów należą np. ćwiczenia
gimnastyczne, fikołki, salta itp. Wymagają zgromadzenia dużych zasobów różnorodnych synergii; im będą
one większe i im sprawniej człowiek będzie umiał je
wykorzystać, tym zwinniejsze będą jego ruchy.
Do trzeciej grupy należą ruchy nie całego ciała, lecz jego części, np. dokładne, celowe ruchy
rąk w przestrzeni – przesuwania przedmiotów, ich
chwytania, przenoszenia, pokazywania itp. Programowanie takich ruchów jest dziedziną wyższego poziomu sterowania – poziomu D, czyli czynności – ale
samo przemieszczanie różnych części ciała w przestrzeni jest bez wątpienia domeną poziomu C.
Czwarta grupa – to ruchy wymagające pokonywania oporu (kręcenie kołowrotem studni, podnoszenie ciężarów itp.).
-
– 85 –
Wacław Petryński
C, ale również przewidywania i planowania całego
ciągu ruchów, nierzadko pozornie oddalających od
celu, by ten właśnie cel osiągnąć. Chcąc np. dotrzeć
do znajdującego się za siatką smakowitego kąska
należy niekiedy nie próbować iść w jego kierunku,
gdyż na drodze stanie nam siatka, ale w przeciwnym, gdzie znajduje się furtka. Nie potrafi tego kura
(u której poziom D w ogóle się nie rozwinął), potrafi
natomiast pies. Jeszcze sprytniej może poradzić sobie małpa, wykorzystując kij (narzędzie) do przysunięcia sobie smakołyku. Zarówno działania psa, jak
i małpy są czynnościami łańcuchowymi, w których
poziomem sterującym jest poziom czynności D. Na
tym właśnie poziomie – ale jedynie w sensie fizjologicznym czy biomechanicznym – znajduje się mowa
człowieka29.
Jak już wspomniano, poziom C znajduje się
właśnie w trakcie „przeprowadzki” z układu pozapiramidowego do układu piramidowego, choć
nie najgorzej „mieszkało mu się” w ośrodkach nerwowych tego pierwszego (jądrach podkorowych).
Natomiast siedliskiem poziomu D jest kora półkul
mózgowych i bez niej nie może on istnieć. W jego
rozwoju olbrzymie znaczenie miała pionizacja postawy człowieka, umożliwiająca mu wykorzystanie
górnych kończyn do pracy. Dzięki temu osiągnęły
one niezwykle wysoki poziom rozwoju w sensie mechanicznym. Inną właściwością poziomu czynności
jest to, że – choć układ kostno-stawowy człowieka
jest symetryczny – sprawność i funkcje narządów
ruchu lewej i prawej strony ciała nie są jednakowe.
Ta asymetria pojawia się jednak dopiero na poziomie sterowania D, natomiast poziomy A, B, C1 i C2
są całkowicie symetryczne. Ma to odzwierciedlenie
również w budowie anatomicznej: zarówno mózgi
tych ssaków, u których nie ma jeszcze „człowieczego” poziomu D, jak i dzieci, u których poziom ten
jeszcze nie zdążył dojrzeć (czyli do wieku około półtora-dwóch lat) są symetryczne.
Aż do wieku 5-7 lat dziecko nie wychodzi w zasadzie z kręgu ruchów poziomu pola przestrzennego
(C), a dopiero później coraz częściej zaczyna wykonywać czynności z poziomu D. Wtedy w niższych
27
Jest to wysoce dyskusyjne stwierdzenie Bernsztejna, nawet w świetle jego teorii poziomów sterowania, zgodnie z którą
„zleceniodawcą” sterowania czynności określonego poziomu jest poziom wyższy. W takiej sytuacji poziomem „człowieczym”
należałoby nazwać poziom E, który bezpośrednio nie steruje żadnymi ruchami, a którym „zleca” pewne czynności poziomowi
D. O poziomie E (korowym) Bernsztejn wspomina jedynie w przypisie na str. 193.
28
Zauważmy, że ową dostosowawczą zmienność można opisać, podobnie jak omówione wcześniej właściwości ciał istot
żywych, z wykorzystaniem pojęcia stopni swobody. W tym przypadku chodzi jednak nie o mechaniczne stopnie swobody kostno-mięśniowych łańcuchów kinematycznych, lecz niejako równoległe do nich łańcuchy sterujących ruchami podniet ruchowych,
których zadaniem jest zarówno wprawianie w ruch właściwych części ciała, jak i blokowanie tych połączeń, których ruch w danej
sytuacji byłby niepożądany, czyli redukcja liczby mechanicznych stopni swobody (nakładanie więzów) za pomocą świadomego
sterowania w celu sprawnego wykonania zamierzonej czynności ruchowej.
29
Znajduje to również odzwierciedlenie w budowie mózgu (por. przyp. 8).
-
-
-
-
Piąta – to ruchy balistyczne, czyli rzuty i uderzenia. Tę grupę można podzielić na dwie podgrupy.
W pierwszej najważniejsza jest siła, w drugiej – celność uderzenia czy rzutu. Wymagają one wielkiego
udziału poziomu tła – w tym przypadku poziomu B
– czyli ukształtowania nawyków.
Do grupy szóstej należy zaliczyć wszelkie ruchy
celowania, naśladowania i przedrzeźniania.
Kolejnym poziomem budowy ruchów jest poziom czynności oznaczony przez Bernsztejna literą
D (ciemieniowo-przedruchowy). Znacznie różni się
on o wszystkich niższych poziomów. Wiążą się one
bowiem z bardzo starymi zadaniami ruchowymi;
najmłodszy z nich, poziom C, sięga swoimi korzeniami okresu kształtowania się mięśnia poprzecznie
prążkowanego. Wiele czynności, których głównym
poziomem jest A, B lub C, niektóre zwierzęta wykonują sprawniej niż człowiek.
Początków poziomu D można natomiast dopatrywać się dopiero u najwyżej rozwiniętych ssaków:
konia, psa czy słonia, a zwłaszcza u małp. Nawet
u nich czynności z tego poziomu jest jednak tak
niewiele, że bez większego błędu można poziom D
przypisać jedynie człowiekowi; niewykluczone, że
właśnie ten poziom ukształtował człowieka27.
Czynności – to już nie proste ruchy, lecz całe
łańcuchy ruchów, których celem jest rozwiązanie
określonego zadania ruchowego. Właśnie cel nadaje sens takiemu łańcuchowi ruchów, natomiast jego
struktura może być – i jest – zmienna. Obie te cechy, czyli budowa łańcuchowa i dostosowawcza
zmienność28 stanowią główne wyróżniki czynności
ruchowej.
Inną znamienną cechą czynności jest to, że zwykle (choć nie zawsze) dotyczy ona jakiegoś przedmiotu. Jednakże ruchy z poziomu C (przenoszenie,
rzucanie, uderzenie itp) zazwyczaj nie przetwarzają
tego przedmiotu, natomiast czynności – usmażenie
jajek, wywołanie kliszy fotograficznej, wytoczenie
nakrętki itp. – albo zmieniają strukturę przedmiotu,
albo w jakiś sposób nadają mu nową funkcję (np.
zamontowanie koła na piastę samochodu). Ich wykonanie wymaga nie tylko sterowania na poziomie
-
– 86 –
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
poziomach zaczynają się wytwarzać „zborności tła”,
stanowiące podstawę rozmaitych czynności i nawyków. Asymetria na poziomie D wywołuje w ten
sposób asymetrię również na niższych poziomach,
gdyż skutkiem dominującej roli jednej ręki jest wytworzenie „asymetrycznych” nawyków również na
niższych poziomach sterowania.
W analizie działania poziomów sterowania A,
B i C niezwykle ważna była odpowiedź na pytanie:
Skąd pochodzą i jakie są bodźce czuciowe wykorzystywane na danym poziomie? Już w przypadku poziomu C okazało się, że w procesie wytwarzania poprawek bodźce nie są wykorzystywane
w ich pierwotnej postaci, lecz ulegają połączeniu
i przetworzeniu (syntezie). Ta głęboko przetworzona informacja tworzy pole przestrzenne. Znajduje
się w nim wiele śladów poprzednich doświadczeń,
przechowywanych w pamięci. Poziom D zarządza
czynnościami (a także ich częściami składowymi)
za pośrednictwem jeszcze bardziej złożonej syntezy, w której zachowuje się bardzo niewiele pierwotnych, „surowych” bodźców czuciowych. Główne
poprawki – decydujące o tym, czy dane zadanie
zakończy się powodzeniem, czy też porażką – opierają się niemal całkowicie na wyobrażeniach i pojęciach. Źródłami głównych poprawek poziomu D
są więc wyobrażenia o planie czynności, kolejności
jego części składowych, ich powiązaniach itp. Pozostałą pracę wykonują niższe poziomy, pełniące funkcję tła. Sterowane z tych poziomów ruchy, będące
częściami czynności zarządzanej z poziomu D, mają
jednak cechy wyraźnie odróżniające je od ruchów,
dla których owe niższe poziomy są głównymi poziomami sterowania.
Po pierwsze, zarządzający poziom D pozostawia
wprawdzie owym czynnościom składowym sporo
swobody, niemniej nieustannie bacznie je kontroluje. Zawsze pozostają one bowiem podrzędnymi
ogniwami łańcucha ruchów tworzącego daną czynność ruchową.
Po wtóre, pochodzenie tych ruchów-ogniw jest
szczególne. Każdy poziom sterowania sam buduje
swoje ruchy, by rozwiązać te zadania, które może samodzielnie rozwiązać. Podpoziom pola przestrzennego C1 – przemieszczanie całego ciała, przenoszenie i przekładanie rzeczy itp.; podpoziom C2 – celne
rzuty, pchnięcia, wskazania, trafienia itp. Nie określają jednak celu tych cząstkowych, połączonych
w łańcuch zadań, gdyż to jest rolą „człowieczego”
poziomu D. Autor podaje następujący przykład:
„Na przykład podpoziom C1 dysponuje wszelkimi możliwościami, by samodzielnie wykonać ruch pocierania zapałką o pudełko. Wśród zadań, których sens zawierałby się
w tym poziomie, nie ma jednak takiego, które polegałoby na
pocieraniu drewienkiem o pudełko, stanowiącym całkowite,
samodzielne zadanie ruchowe. Żadne zwierzę – z wyjątkiem
być może szczególnie skłonnej do naśladowania małpy – nie
wykona podobnego ruchu. Jego sens i zadanie leżą bowiem
powyżej poziomu C1 i są dlań niedostępne.”
W przypadku złożonej czynności ruchowej poziomy tła nie wykonują więc jakichkolwiek ruchów
samodzielnie, lecz na wyraźne „zlecenie” poziomu
D. Ośrodek sterujący tego poziomu znajduje się
w korze przedruchowej, umieszczonej bezpośrednio przed korą ruchową będącą „siedzibą” układu
piramidowego. Poziom D znajduje się jedynie u najwyżej rozwiniętych ssaków, a przebieg czynności
obejmuje świadome uruchamianie z poziomu D
czynności składowych wykonywanych nieświadomie (automatycznie, czyli bez kontroli) na niższych
poziomach30.
Te zestawy poprawek czuciowych, które tworzą
się na niższych poziomach sterowania (B i C), będziemy określać nazwą „wyższe automatyzmy” lub
„nawyki ruchowe”31. Są to wszelkiego rodzaju wyćwiczone, wykonywane w stanie nieświadomości
wtórnej czynności sterowane z poziomu D. Mogą
się tworzyć na wszystkich poziomach sterowania,
a niekiedy same są dość złożonymi czynnościami,
„obsługiwanymi” przez swe własne automatyzmy.
Zręczność nie jest zjawiskiem jednorodnym, co
może wynikać choćby z faktu, że bywa skutkiem sterowania ruchami na różnych poziomach. Spotyka
się na przykład ludzi z bardzo rozwiniętym wyższym
Przytoczony opis jest właściwie równoznaczny z podziałem czynności ruchowych na sterowane w układzie zamkniętej
pętli (ze sprzężeniem zwrotnym, czyli świadomą kontrolą) i w układzie otwartej pętli (bez sprzężenia zwrotnego, ruchy balistyczne). Podział taki ogłosił E.C. Poulton w 1957 roku, a więc w kilka lat po napisaniu przez Bernsztejna książki „O zręczności i jej
rozwoju”, będącej w dodatku niejako uproszczoną wersją dzieła „О построении движений” (O budowie ruchów), wydanego
już w 1947 roku.
31
Bernsztejn troszkę niekonsekwentnie używa zamiennie nazw „wyższe automatyzmy” i „nawyki ruchowe” (s. 184). Z jednej
strony określa bowiem wyższe automatyzmy jako „zestawy poprawek czuciowo-ruchowych”, czyli (por. przypis 14) „proces
ciągłego poprawiania ruchu” (s. 278), z drugiej zaś nawyk ruchowy określa jako „swoistą umiejętność rozwiązania określonego
zadania ruchowego” (s. 212). Trudno uznać, że proces jest umiejętnością. Definicja pojęcia „nawyk czuciowo-ruchowy” używanego w polskim nazewnictwie znajduje się w przypisie 37.
32
Nie sposób oprzeć się refleksji, że właśnie owa różnorodność stanowi jedną z podstaw ewolucji, gdyż daje naturze możliwość wyboru spośród jakiejś rozmaitości.
-
-
-
-
30
-
– 87 –
Wacław Petryński
poziomem pola przestrzennego C2, a zarazem mizernym poziomem synergii mięśniowych B. U innych znakomicie pracuje natomiast poziom B, słabo zaś – poziomy C i D. Dlatego zręczność każdego
człowieka jest inna32.
Każda czynność, którą bez wahania określamy
mianem „zręczna”, musi być zbudowana przynajmniej na dwóch poziomach. Główny poziom
„dba” o przełączalność, spryt, giętkość, a poziom
tła – o zborność i dokładność pracy. Bernsztejn
porównał główny poziom sterowania do jeźdźca,
a poziom tła – do rumaka. Zręczność jest możliwa
jedynie wtedy, gdy jeździec jest pomysłowy i sprytny,
a koń posłuszny i dobrze ujeżdżony.
Niewiele jest czynności człowieka, w których
głównym poziomem sterowania jest poziom synergii mięśniowo-stawowych B. W dodatku są to
czynności dość proste. Prawdziwa zręczność rozpoczyna się na poziomie pola przestrzennego C, choć
tłem dla sterowanych z tego poziomu czynności jest
poziom B (o tle z poziomu napięcia mięśniowego
A nie wspominamy, gdyż stanowi ono niezbędny
składnik wszystkich czynności czuciowo-ruchowych). Ten rodzaj zręczności określamy mianem
„zręczności cielesnej”. Inny rodzaj zręczności opiera się głównie na poziomie D, z tłem w postaci obu
podpoziomów C1 i C2, a nierzadko również B. Ten
rodzaj zręczności określa się mianem „zręczności
rąk”33. Jest ona zjawiskiem wysoce złożonym, gdyż
tłem mogą być dla niej samodzielne ruchy z różnych kombinacji obu podpoziomów C i poziomu
B. Na przykład wspinanie się na maszt czy wykonanie podwójnego salta – to czynność z głównym
poziomem C i tłem B (Bernsztejn stosuje tu oznacze-
C
). Wyswobodzenie pistoletu maszynowego,
B
D
.
który uwiązł w krzakach wymaga zręczności
C1
• narciarz zręcznie przejechał zakręt slalomu –
D
C1
• dżygit w całym pędzie zwiesił się z siodła i zębami chwycił wbity w ziemię kindżał –
D
,
C2, B
• rozwścieczony byk pędził na toreadora, a ten stał
nieruchomo niczym pomnik, by nagle jednym
błyskawicznym ruchem pchnąć zwierzę szpadą
między oczy –
D
.
C2, B
Teoria poziomów sterowania umożliwia szczególnie dokładne określenie głównego tematu omawianego dzieła. Na str. 208 Bernsztejn pisze:
„(...) nie należy mylić zręczności (ловкость) ze zwinnością (проворство). Drugą z wymienionych zdolności – umiejętność wykonywania szybkich ruchów – ma wiele przedstawicieli niższych kręgowców: maleńkie rybki, jaszczurki, węże
itp. Jednakże prawdziwa zręczność, spełniająca te wymagania, jakie stawiamy tej zdolności, zaczyna wyraźnie przejawiać
się dopiero u najwyżej rozwiniętych ptaków, a pełnię rozwoju
i rozkwitu osiąga u ssaków.”
Zwykle czynności ruchowe dojrzałego człowieka składają się z ogniw-nawyków czuciowo-ruchowych, sterowanych z niższych poziomów. Podobnie
jak to było w przypadku poprawek głównych i dokonywanych w tle, również w przypadku części złożonej czynności czuciowo-ruchowej można mówić
o ogniwach głównych i pomocniczych (wykonywanych w tle). Zacytujmy Autora:
„Na przykład przy ostrzeniu ołówka głównym ruchem-ogniwem, bezpośrednio decydującym o powodzeniu zadania, jest ruch ostrzem naprzód noża, który zdejmuje strużkę
drewna. Ruch powrotny, strząsanie, zdmuchiwanie, wygodniejsze chwytanie noża – to czynności tła.”
nie
Naprawa zegarka przez zegarmistrza – to domena
D
. Przypomnijmy, że symbol C1 oznaC2
-
cza niższy, starszy podpoziom pola przestrzennego,
związany z układem pozapiramidowym i prążkowiem,
zaś C2 – to wyższy, piramidowy podpoziom pola przestrzennego. Ruchy podpoziomu C1 są ciągłe i płynne,
ruchy podpoziomu C2 – bardziej gwałtowne i urywane, ze szczególną dbałością o celność i dokładność.
Autor przytacza następujące przykłady:
• pielęgniarka szybko i zręcznie zabandażowała
rękę –
-
-
zręczności
33
D
,
C1, B
Kolejnym tematem podejmowanym przez
Bernsztejna jest kształtowanie ruchów u dziecka.
Z wiekiem dojrzewają u niego kolejne części mózgu,
warunkujące czynności poszczególnych poziomów
sterowania. Rozwój zdolności ruchowych dziecka
nie przebiega płynnie, lecz ma zarówno okresy szybkiego rozwoju, jak i nawet cofania się.
Pod koniec drugiego i na początku trzeciego
roku życia u dziecka dojrzewają wyższe układy ruchowe. Zaczyna wówczas wzrastać u niego liczba
czynności z poziomu D. Osiąga stopień rozwoju
niedostępny już dla małp. Zaczyna sprawnie posługiwać się językiem.
Następny okres, od trzech do siedmiu lat, to czas
wzmacniania i dostosowywania wszystkich poziomów.
W trzecim roku anatomicznie wszystkie one są już goto-
W polskim nazewnictwie pierwszy rodzaj zręczności kojarzy się zwykle z tzw. dużą motoryką, drugi – z tzw. małą moto-
-
ryką.
-
– 88 –
Nikołaj Aleksandrowicz Bernsztejn – „O zręczności i jej rozowju”; sterowanie ruchami
piramidowy podpoziom pola przestrzennego C2
uzyskuje coraz mocniejsze wsparcie roboczym tłem,
a w ruchach dziecka pojawiają się dwa nowe składniki: siła i dokładność. Nie przypadkiem na ten okres
przypada najwięcej dziecięcych bójek.
Okres od 11 do 15 roku życia to trudny czas
dla rozwoju umiejętności ruchowych. Z jednej
strony wzrasta liczba opanowanych przezeń nawyków, z drugiej jednak – następuje rozstrojenie
współdziałania poszczególnych poziomów sterowania. W tym właśnie okresie następują ogromne
przemiany hormonalne. Jednym z ich przejawów
jest obniżenie zręczności. Również życie duchowe
młodzieży doznaje wówczas poważnych zaburzeń.
Jednakże zmniejszenie zręczności nie wynika z jakichkolwiek zmian w ruchowych układach mózgu.
Dlatego w tym okresie można i należy nauczać młodych ludzi zbornych czynności, pracy lub sportu,
rozwijać wszystkie poziomy sterowania ruchami,
niższe i wyższe.
-
-
-
-
we i zaczynają wypełniać się treścią – doświadczeniem
życiowym. Z dotychczasowych opisów wynika, że im
wyższy i nowszy poziom, tym bardziej złożone ruchy,
którymi steruje i tym większego potrzebuje wsparcia
od poziomów tła. Dlatego, choć anatomicznie mózg
jest już bardzo dojrzały, to jednak dzieci w tym okresie
ograniczają się do poziomu układu pozapiramidowego, odpowiadającego podpoziomowi C1 – ruchów
lokomocyjnych i gimnastycznych.
W odróżnieniu od misiowatych dzieci półtora-dwuletnich, dzieci w wieku od trzech do siedmiu lat
poruszają się żwawo i z wdziękiem. Dobrze i szybko
biegają, skaczą i wspinają się. Mają nieźle rozwinięte
poczucie rytmu, sprawnie skaczą przez skakankę.
Dobrze naśladują inne osoby. Jeśli jednak zaczną
wykonywać zadania z poziomu C2 czy D, będą się
szybko męczyć. Główna rola układu pozapiramidowego w ruchach dzieci w tym wieku sprawia, że ich
ruchy są płynne i pełne wdzięku.
Następny okres rozwoju ruchowego człowieka
przypada na wiek od 7 do 10 roku życia. Wyższy,
-
– 89 –