В настоящее время исследования в лаборатории
ведутся по нескольким направлениям:
Исследование роли моторной коры
человека в управлении позой и движениями методом
транскраниальной магнитной стимуляции. В этих исследованиях
сравнивали ответы мышц ног на стимуляцию моторной коры при обычном стоянии и стоянии на нустойчивой опоре в виде пресс-папье.
Показано, что неустойчивость опоры, усложняющая задачу поддержания равновесия, увеличивает
мышечные ответы на транскраниальную магнитную
стимуляцию. В то же время, исследования Н-рефлекса показали, что неустойчивость опоры не ведет к повышению
возбудимости спинальных мотонейронов. Из этого сделан вывод о возрастании
роли моторной коры при усложнении задачи поддержания равновесия, требующей изменения стратегии управления.
В других экспериментах изучали роль моторной коры в упреждающих позных реакциях в бимануальной двигательной задаче.
В этой задаче испытуемый удерживал одной рукой груз, затем этот груз снимал либо он сам,
либо экспериментатор. Сравнение ЭМГ-ответов мышц руки на транскраниальную
магнитную стимуляцию в ситуациях активной и пассивной разгрузки показало,
что осуществление упреждающих позных
реакций (позная
преднастройка), по всей видимости, не требует
дополнительного вовлечения корковых структур.
В рамках исследований связи константности
восприятия и системы внутреннего представления изучались те внутренние
правила, которыми руководствуется ЦНС при выборе системы отсчета, в которой
анализируется и интерпретируется информация, поступающая от зрительной и
проприоцептивной системы. Для этого у человека, стоящего с закрытыми
глазами на поворотной платформе, регистрировали горизонтальные движения
глаз и моменты мышц туловища в условиях, когда верхняя часть корпуса человека или голова
были фиксированы относительно внешнего пространства. Оказалось, что мышечные моменты достоверно увеличивались при уменьшении
частоты вращения, в то время как моменты пассивных упруго-вязких сил должны
возрастать с ростом угловой скорости. Рост тонуса аксиальных мышц на малых
скоростях связан с тем, что при уменьшении скорости вращения увеличивается
субъективная оценка испытуемыми амплитуды поворотов и, соответственно, амплитуда
движений глаз. Таким образом, ответы мышц туловища на скручивание позвоночника
определяются изменениями в формируемом мозгом внутреннем представлении о
конфигурации тела, а не прямыми входами с рецепторов. Здесь отчетливо проявляется
связь между высшими и низшими уровнями системы управления движениями.
Подтверждена также гипотеза о том, что антиципаторные движения глаз
в ответ на скручивание позвоночника
определяются изменениями во внутреннем
представлении о конфигурации тела, а не прямыми
проприоцептивными входами. Возможно, такая антиципаторная
ориентация помогает в формировании
устойчивой системы отсчета, необходимой для
программирования и реализации движений.
Физиологические механизмы
зрительной стабилизации вертикальной позы исследовали
путем оценки характеристик спокойного стояния
и позных реакций на вибрационную стимуляцию мышечных
проприорецепторов в разных условиях зрительного контроля:
при открытых и закрытых глазах и в призматических очках.
Сделан вывод о двоякой функции зрения в регуляции позы как
основы для формирования пространственной системы отсчета и как источника
информации о движении собственного тела относительно этой системы.
Были проведены исследования
роли различных источников сенсорной информации в
формировании представления о вертикали. Для этого
сравнивали восприятие, запоминание и воспроизведение
ориентационной зрительной информации в наземных условиях
с введением рассогласования между информацией о положении тела
и головы и гравитацией (на наклонном кресле) и в условиях
длительного орбитального космического полета. Эксперименты
проводились на 6 космонавтах в условиях невесомости при
фиксированном положении и при свободном плавании и на 13 обследуемых
на земле. Показано, что в наземных условиях ЦНС использует
мультимодальную систему отсчета, основанную как на проприоцептивной,
так и на гравитационной информации. Во время длительного
пребывания в невесомости ЦНС вырабатывает систему отсчета,
учитывающую отсутствие гравитационных сил.
Перемещение в пространстве тесно
связано со способностью человека формировать мысленное
представление о своем окружении. Это внутреннее
представление о пройденной траектории возникает на базе
интеграции зрительной, вестибулярной и проприцептивной
информации. Известно, что в наземных условиях повороты
направо и налево воспринимаются одинаково, а в восприятии
поворотов вверх и вниз существует выраженная асимметрия - повороты
вниз воспринимаются существенно большими. Для выяснения роли
гравитации в этой асимметрии проведена обработка данных
экспериментальных исследований, проведенных
на Международной Космической Станции в условиях невесомости.
Исследовалось прохождение испытуемым виртуального терехмерного
лабиринта и воспроизведение пройденной траектории по памяти.
Предварительные данные показывают снижение асимметрии восприятия
поворотов в невесомости. Сделан вывод о том, что
если в земных условиях гравитация играет важную
роль в формировании мультимодальных систем отсчета, то
в невесомости основную роль играет зрительная система,
а при исключении зрения используется система отсчета,
привязанная к естественным осям тела человека. Изменяется и
электроэнцефалографическая картина активности
коры больших полушарий во время выполнения таких
задач.
Продолжались исследования
нейрофизиологических механизмов активации и
управления локомоцией, изучалась природа шагательного
автоматизма у здорового человека, периферические
влияния на шагательные движения в условиях
произвольного и вызванного шагания. Основная
проблема связана с поисками методов активации
и управления шаганием посредством периферических
и центральных воздействий.
Исследования динамических
особенностей движения у больных с эндопротезом тазобедренного
сустава. Разработан метод определения состояния
опорно-двигательного аппарата человека по
параметрам изменений реакции опоры во время
простого движения - вставания со стула. Используются
методы подометрии, электромиографии и стабилографии.
Метод использован для оценки эффективности
реабилитационных мероприятий у больных.
В рамках сотрудничества с
лабораторией моторных систем неврологической
клиники Бернского университета, возглавляемой
профессором М. Визендангером, и лабораторией
нейрофизиологии слуха и моторного контроля
Института физиологии Фрибургского университета
исследовали координацию движений двух рук
у обезъяны в двигательной задаче, требующей координации
двух разных по типу движений правой и левой руки.
Было показано, что целью системы управления является
обеспечение одновременности достижения цели движением
каждой из рук.
Исследование формирования схемы тела
в онтогенезе. С целью выяснения того, как
меняется
точность внутреннего представления длин звеньев
в процессе созревания двигательной системы,
изучали точность указавания характерных точек
руки (локтя, запястья, конца среднего пальца)
без зрительного контроля у взрослых и у детей
4-11 лет. Регистрировалась начальная ошибка восприятия
и динамика ее возрастания со временем.
Установлены существенные возрастные
отличия в точности внутренней модели верхней
конечности. У детей при отсутствии зрительного контроля
происходит кажущееся укорочение и предплечья и кисти, а у
взрослых, в основном, - только предплечья. Показано, что
эффективность использования зрительной информации
для коррекции внутреннего представления о положении
конечности у детей до 6-7 лет значительно ниже, чем у
детей старших возрастов и у взрослых.
|