Руки человека - Авиация и космонавтика - Скачать бесплатно
--1--
Некогда, миллионы лет назад, конечность обезьяны в процессе эволюции
преобразилась в человеческую руку. С тех пор человек имеет в своем
распоряжении сложнейший по своему устройству инструмент, творческие
возможности которого безграничны. В тончайшей игре и слаженном
взаимодействии с мозгом этот инструмент, который Иммануил Кант назвал
«орудием духа», познает мир и придает ему новые очертания. Чем бы ни были
заняты наши руки - жонглируют ли они шарами, месят ли тесто, дирижируют ли
оркестром или вырезают из дерева игрушку для ребенка, - движения их точны и
совершенны. Секрет невоспроизводимости человеческой руки, ее превосходства
над любыми копиями заключен в человеческом мозге, который управляет
механизмами моторики, одновременно обрабатывая данные, поступающие от
органов
Человек не задумывается над тем, как он ходит. С тем же привычным
автоматизмом он пользуется рукой как инструментом. Однако достаточно хоть
раз обратить внимание на многообразие функций, которые выполняет наша
передняя конечность, чтобы понять, каким чудом природы мы наделены. Рука не
только хватает, поднимает, держит, бросает, ловит (этот ряд можно
продолжать до бесконечности), рука - это и уникальный орган осязания,
способный до мельчайших нюансов оценить поверхность и фактуру любого
предмета. Рука «видит» в темноте и «за углом» - то, что не лежит перед
глазами. Многие тысячи осязательных клеток и нервных окончаний на пальцах и
ладонях воспринимают и осваивают окружающее, передавая головному мозгу
важнейшую информацию о мире. В "увиденном» с помощью осязания неосвещенном
пространстве можно поймать мяч или проехать на велосипеде. Наши пальцы -
это высокочувствительный инструмент, прикосновения которого способны
передавать всю палитру эмоций. Одно прикосновение руки способно приласкать
и успокоить ближнего, а порою даже исцелить болезнь. Рука столь
чувствительна, что слепой на ощупь определяет достоинство той или иной
банкноты и с помощью пальцев читает шрифт Брайля. Вдоль бороздок на коже
пальцев находятся потовые поры, расположение которых и создает характерный,
неповторимый узор - знаменитый «отпечаток пальца». На кончике каждого
пальца - тысячи связанных с мозгом осязательных клеток, реагирующих на силу
давления, температуру, боль. Все нити управления и координации работы
пальцев, связок, суставов и костей ведут в мозг. Приблизительно треть
мозговых центров, от-
--2--
вечающих за наши движения, непосредственно связана с руками. Что же
касается ноги, инструмента для наших обезьяньих предков не менее важного,
то для нее в мыслительном аппарате отведено места не больше, чем всего для
двух пальцев руки. Работа руки контролируется также зрением: глаза играют
важную роль в ситуациях, когда надо взять предмет и найти для него новое
место.
Насколько тонко взаимодействуют двигательный аппарат и наши чувства,
показывают опыты, проведенные канадскими исследователями. Участники
эксперимента при помощи большого и указательного пальцев поднимали разные
по весу и фактуре цилиндры. Выяснилось, что сила хватки в равной степени
зависит как от веса, так и от фактуры.
Рука человека с самого рождения обладает большой физической силой.
Младенцы, которым всего несколько дней, способны удерживать собственный
вес. Самые сильные пальцы -указательный, средний и безымянный. Чем ближе
они пригнуты к ладони, тем сильнее, благодаря короткому рычагу, оказывается
хватка. Среди множества рекордов, которые поставлены при помощи руки, есть
и весьма необычные. Некий англичанин, к примеру, перенес в руках
четырехкилограммовый кирпич на расстояние 99,4 километра. Один австриец
прошел на руках за 55 дней 1400 километров от Вены до Парижа. Его
соотечественник одним пальцем протащил на три метра нагруженный пивом
тринадцатитонный грузовик с двумя водителями.
Хватательный рефлекс восходит ко временам, когда прачеловеческие
детеныши держались за шерсть матери. Пять вытянутых пальцев выдерживают
нагрузку в 57 килограммов, а согнутые пальцы - и гораздо большую.
Другая исследовательская группа, из немецкого города Киля, пришла к не
менее интересному выводу: всякое хватательное движение делится на два
компонента - приближение к предмету и его захват, причем обе программы
управляются мозгом совершенно независимо друг от друга. В принципе,
существуют два основных типа движений рук. Первый тип — это такие движения,
которые управляются при помощи обратной связи. К ним относятся всевозможные
филигранные операции, производимые рукой. Второй тип - это баллистические
движения, которые разворачиваются как бы по готовой про-
--3--
грамме. Такие движения очень быстры, но модифицировать их трудно, и они не
отличаются стопроцентной точностью - когда, например, мы ловим мяч или
наносим удар. Этим движением кошка ловит птицу. От ста до двухсот
миллисекунд требуется на то, чтобы программа движения сформировалась в коре
головного мозга, была передана мускулам и привела их в действие. Поэтому
кошка и выбрасывает лапу туда, где ожидает появления птицы, лишь через
двести миллисекунд. Для того чтобы вносить последние коррективы в эту
программу, кошка наделена еще и «суперскоростной связью» между лапой и
глазом.
Права ли правая рука?
Структура нашего мозга активнейшим образом влияет и на то, какой рукой
мы предпочитаем действовать. Правое, «творческое», полушарие управляет
левой рукой. Возможно, поэтому многие великие художники - левши. В списке
великих левшей мы находим имена Леонардо да Винчи, Микеланджело, Гольбейна
и более близких к нам по времени Пауля Клее, Пабло Пикассо, Чарли Чаплина,
Пола Маккартни. Уже Платон и Руссо боролись за узаконение прав левой руки,
но и они не победили укоренившегося предрассудка: «правый» - синоним слов
«правильный, хороший», верно то, что сделано правой рукой. «Левый» же,
наоборот, во многих языках, религиях и культурах- «нечестный»,
«нечестивый», левша подчас вообще «посланник дьявола». Как показывают труды
российских и английских ученых, анализировавших срезы и сколы древних
каменных орудий, homo sapiens уже более двух миллионов лет назад был
правшой. Это подтверждают данные и других исследований. Животные, выполняя
сложные движения лапами, тоже тяготеют к односторонности. Если, например,
положить полоску бумаги на голову жабе буфо буфо, то она постарается
спихнуть ее правой лапкой. Курица разгребает землю в поисках зерен правой
ногой. В какой степени предрасположенность к ведущей роли той или другой
руки передается по наследству, пока точно не установлено. Канадские ученые
пришли к выводу, что леворукость передается по линии матери, но при этом,
если оба родителя — левши, ребенок обычно рождается правшой. Причиной
левосторонности может быть и различная степень развития полушарий мозга.
Среди левшей особенно много людей тех профессий, для которых нужны
творческие, ассоциативные способности, определяемые правым полушарием. По
статистике, среди талантливых выпускников
--4--
университетов левшей в два раза больше, чем в среднем среди всего
населения. Криминалистика тоже не обходит стороной эту тему. Не только
«король револьвера» Билли Кид любил стрелять левой рукой; по статистике,
среди малолетних преступников левшей вдвое больше, чем тех, кто орудует
правой. Среди людей, страдающих заиканием, ночным недержанием мочи, среди
шизофреников и умственно отсталых левшей также несоразмерно много. По-
видимому, обе крайности - гениальность и помешательство - чаще встречаются
у левшей.
Эволюция человеческой руки
Животные вообще тяготеют к односторонности, однако среди обезьян в
равной степени представлены правши и левши. Но в неволе большинство из них
предпочитают правую, видимо, «обезьянничают», наблюдая за людьми. Тот, кому
в зоопарке приходилось внимательно наблюдать повадки шимпанзе, орангутангов
и горилл, наверняка поражался их сходству с поведением человека. Оно
особенно наглядно проявляется в движениях рук, когда обезьяна ест банан,
чешется, ласково берет за руку партнера. Обезьянья лапа и человеческая рука
демонстрируют при этом практически одинаковую сноровку, даже когда речь
идет о самых сложных движениях. Именно с появлением первых приматов около
шестидесяти миллионов лет назад начинается история человеческой руки.
Однако исходная форма нашей передней конечности была создана гораздо
раньше: возраст нужно отсчитывать, начиная с рыбьего плавника с пятью
лучами. Древний сородич сегодняшней двоякодышащей рыбы отправился на
завоевание суши более трехсот пятидесяти миллионов лет назад. Он стал общим
прапредком амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Многие позвоночные до
сих пор сохранили пятипалые конечности.
Эволюцию руки обезьяны и человека предопределило, по-видимому, то, что
наши предки должны были приспособиться к жизни на деревьях. Приматам нужна
была лапа, способная не только отталкиваться от земли при беге. Они должны
были научиться сгибать пальцы, чтобы цепляться за ветки и лазить по ним.
Так у наших предков сформировалась необычная конечность с длинными
пальцами, практически каждый из которых может двигаться независимо от
остальных. А для того чтобы рука не соскальзывала с ветки, на ладони
выработался рельеф, вроде того, что есть на автомобильной шине. Эта система
бороздок на подушечках пальцев образует неповторимый рисунок.
--5--
Практическое ее назначение в том, чтобы увеличивать силу трения. Кроме
того, бывшие обитатели деревьев получили дополнительное «сцепляющее
средство» — это пот на стопах и ладонях. Он выделяется особенно активно в
моменты опасности. Когда наши ладони и стопы потеют от волнения или
стресса, это не что иное, как древнейший рефлекс, реакция на экстремальную
ситуацию при подготовке к побегу, охоте, борьбе. К колебаниям температуры
пот на ладонях и стопах не имеет никакого отношения: ведь даже в очень
сильную жару во время сна руки и ноги никогда не потеют. А после
пробуждения должно пройти некоторое время, прежде чем «смазка» начнет
вырабатываться, поэтому многие обезьяны сразу после сна лазают по деревьям
с чрезвычайной осторожностью.
Универсальный язык жестов
С точки зрения зооморфологии, существенных различий между возможностями
человеческой руки и лапой обезьяны нет. Человек берет мелкий предмет
кончиками большого и указательного пальцев, и шимпанзе делает точно так же,
но чуть более неуклюже,- вот и вся разница. Однако если перечислить все,
что может человеческая рука помимо хватания, станет ясно, насколько далеко
мы ушли от своих лазающих по деревьям предков. Красноречивее всего об этом
свидетельствует язык, на котором разговаривают глухонемые, — язык жестов. В
этом языке руки полностью берут на себя функции звучащей речи. Но и просто
разговаривая друг с другом, мы все равно помогаем себе руками. Жест, как
правило, сопутствует словесному объяснению. Попробуйте, например, объяснить
ребенку, что такое винтовая лестница, и вы увидите, как ваша рука начнет
энергично рисовать в воздухе петли серпантина. Речь и жестикуляция прочно
связаны в нашем мозге. Люди, которым во время эксперимента запрещалось
сопровождать беседу движением рук, говорили гораздо менее отчетливо, вяло,
с трудом формулировали мысль и путали отдельные понятия.
Активная жестикуляция - незаменимый помощник речи, когда оратору
приходится выступать на почтительном расстоянии от публики. Поэтому актеры
на сцене жестикулируют гораздо активнее, чем в кино. Адольф Гитлер брал в
двадцатые годы уроки у актера Базиля, игравшего в придворном театре
героические роли. Вероятно, у него будущий фюрер научился простирать руки к
слушателям и привлекать их скорее жестами,
--6--
чем аргументами. Жесты выдают человека, когда он лжет. Зрители, которым
было дано задание выражать восторги по поводу заведомо беспомощного фильма,
разоблачали себя скудостью и невыразительностью жестикуляции. По некоторым
независимым от слов движениям, вроде постукивания пальцами по столу, мы
можем судить о внутреннем состоянии собеседника, угадываем исходящую от
него доброжелательность или угрозу. Другие движения, например почесывание
затылка, свидетельствуют о нехватке слов или смущении говорящего. Может
быть, в этом жесте заложена также подсознательная попытка стимулировать
мозг. Этими вопросами занимается психология жестов. Она, однако, совершенно
бессильна перед загадкой того, как именно мозг контролирует движения рук и
включает их в контекст поведения и речи. Получается, что мы приблизительно
представляем себе связь моторики с абстрактным мышлением и осязанием, но
как и благодаря чему действует эта связь - остается для нас тайной за семью
печатями.
Все дороги ведут в мозг
Обычное действие, для которого предназначена человеческая рука, - взять
нужный предмет и перенести его в другое место. Но какие гигантские
достижения эволюции, какие усилия природы вложены в это естественное,
подчас неприметное действие, стало очевидно лишь при первых попытках
сделать руку-робот. «То, что для руки простейшая задача, для нас пока
недостижимая вершина», - признается Ф. Пфайфер, научный сотрудник
Технического университета в Мюнстере. Его лаборатория сконструировала руку
с четырьмя пальцами, которая приводится в действие гидравлическим
устройством и даже может ухватить такой хрупкий предмет, как яйцо. Но для
этого движение каждого пальца нужно заранее программировать в зависимости
от размера и формы яйца. Малейшая неточность - и катастрофа неизбежна!
Взять стакан с водой и поставить в нужное место - для робота это пока очень
сложно. Он не в силах переместить предмет в пространстве так же быстро,
точно, осторожно, как это постоянно делает человек (и уж просто невозможно
научить робота жонглировать!). Ни один из созданных по сей день роботов не
в состоянии оценить, какова поверхность предмета - гладкая или шероховатая,
горячая или холодная, жесткая или мягкая. Из двухсот с небольшим костей,
поддерживающих нашу «водянистую» плоть, больше четверти - 54 - приходится
на обе
--7--
руки. За легкостью игры пианиста стоит слаженное взаимодействие 15
ореховидных, шарнирных и седловидных суставов. Однако точность этих
действий определяется не только отлаженной механикой. Тайна совершенства
человеческой руки - в неразрывной связи с мозгом. Там сходятся все нити,
управляющие прекрасно сработавшимся оркестром пальцев, сухожилий, мускулов
и костей. Именно мозга не хватает роботу. Наверное, при больших затратах
технически возможно создать робот с механическими возможностями, как у
человеческой руки. Но даже идеальный робот не сможет чувствовать,
жестикулировать, включаться в общение. Так что все эксперименты с
искусственной рукой служат в конечном счете лишь тому, чтобы доказать: в
мире человеческой цивилизации рука может сделать почти все. Кроме самой
руки...
|
