Почему люди не падают, размахивая руками?

Любое движение стоящего человека изменяет конфигурацию его тела и сдвигает центр масс. Чтобы человек при этом не падал, необходима скоординированная работа мышц, выполняющих движения, и группы постуральных мышц, ответственных за поддержание вертикальной позы. Вопрос о том, как осуществляется эта координация, исследовали специалисты Института проблем передачи информации им. А.А.Харкевича РАН. Их работу поддержали РФФИ и программа ОБН РАН. Ученые пришли к выводу, что за поддержание позы при движении отвечают обе группы мышц.

Исследователи поставили серию экспериментов, в которых поддержание вертикальной позы требует разных усилий. В опытах участвовали 6 здоровых мужчин-добровольцев разного возраста. Исходно руки испытуемого опущены вдоль корпуса, а по сигналу, когда одновременно загорается зеленый светодиод и раздается «бип», он должен как можно быстрее поднять правую руку и как можно точнее указать ею на мишень. За 1-3 секунды до сигнала участнику эксперимента командовали: «Внимание». Испытуемые поднимали руки из положений стоя и сидя на табурете. В положении стоя их пристегивали жесткими ремнями к неподвижному объекту на уровне таза, на уровне груди или на обоих уровнях. Сидячий эксперимент тоже выполняли в трех вариантах: испытуемый имел опору под ногами, не имел опоры, то есть его стопы не испытывали давления, или же опирался на стопы, и при этом его тело фиксировали на уровне груди. Исследователи при этом регистрировали активность разных групп мышц и ускорение, с которым движется рука.

Чем устойчивее поза, тем меньше усилий требуется для ее поддержания. Поэтому активность постуральных мышц должна изменяться в зависимости от позы испытуемого, а активность мышц, поднимающих руку, оставаться неизменной. Когда испытуемому поступает команда «внимание», некоторые постуральные мышцы проявляют упреждающую активность, то есть система управления позой заранее планирует действия, необходимые для того, чтобы не упасть, поднимая руку. Когда поза устойчива, упреждающая активность некоторых мышц существенно уменьшается или исчезает совсем. Однако большинство постуральных мышц, в том числе бедренных, все равно заранее готовятся к движению даже в положении сидя, причем их активность совпадает с активностью мышц, ответственных за поднятие руки.

Ученые предположили, что за сохранность позы отвечают обе системы: и позного контроля, и управления движением. Система позного контроля действует упреждающе, до того, как движение совершено. А система управления движением, безусловно, располагает информацией об исходной позе и планирует активность не только мышц, выполняющих движение, но и некоторых постуральных, то есть отвечает не только за движение рукой, но и за то, чтобы человек, размахивая руками, не упал. По мнению исследователей, реализация этих двух программ протекает параллельно и независимо. Об этом сообщает Информнаука со ссылкой на Институт проблем передачи информации им. А.А.Харкевича РАН.