Каталог :: Авиация и космонавтика

Доклад: Руки человека

                                  --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...