|
В простейшем случае верхний уровень иерархии может быть (также как и для нижнего кластера) представлен трехкомпартментным кластером. Причем первый и третий компартменты могут быть представлены совокупностями нейронов спинного мозга, отвечающих за афферентные и эфферентные сигналы (цепи афферентных и эфферентных мотонейронов, например). Центральное звено, средний компартмент в кластере нижнего уровня иерархии, можно рассматривать как отдельный (передаточно перерабатывающий) компартмент. Тогда мы можем иметь в простейшем случае двухкластерную систему. Неоднократно в своих работах (в том числе и в докторской диссертации) В.А. Антонец [13,14] представлял наличие многокомпартментной организации в нижнем кластере. Именно в его работах впервые высказывалось представление об организации двигательных единиц в отдельные компартменты, которые поочередно (и, главное, последовательно) включаются для удержания позы (суставного угла, например). С помощью отдельных мышц или групп мышц, работающих синергично (взаимоподдерживающе) в направлении одной общей цели удержание тела или его частей в пространстве, может осуществляться удержание позы. Многоступенчатый, последовательный во времени (но не обязательно в пространстве) механизм удержания фрагментов тела человека обуславливает важный кибернетический принцип управления кинематическими звеньями. Живые существа значительно отличаются этим механизмом от технических механизмов, где удержание части механизма в заданном положении обычно не вызывает затрат энергии. В живых организмах такая процедура требует постоянного напряжения мышц (подвода энергии), а это может привести к утомлению. Для избегания этого утомления система управления мышцами реализует принцип компартментного (последовательного во времени) переключения (возбуждения) групп двигательных единиц или отдельных мышц. Очевидно, что без компартментной организации возбуждения в мышцах последние не смогли бы обеспечивать удержание позы 119 |
ГЛАВА 4. КОМ ПАРТМ ЕНТНО-КЛАСТЕРНОЕ М ОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОЛЬНЫ Х ДВИЖ ЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА (ТЕППИНГА). В самой проблеме изучения произвольных и непроизвольных движений человека существует весьма важный раздел, который связан с исследованием особенностей управления движениями левой и правой конечностей. В целях изучения таких процессов регуляции был разработан специальный программный продукт и производились количественные расчеты экспериментальных данных с использованием авторского АК. Не вызывает сомнений тот факт, что организация произвольных движений находится в условиях управляющих воздействий со стороны иерархических структур ЦНС, в частности, моторной зоны (М3) коры головного мозга. Такие системы требуют уже другого подхода в описании и моделировании. В частности, в рамках уже описанного выше компартментно-кластерного подхода для кластеров, составляющих двигательные единицы и организовывающих непосредственно акты произвольного или непроизвольного движения (это кластеры нижнего уровня иерархии), существуют кластеры верхнего иерархического уровня в виде нейросетей головного мозга. В простейшем случае системы управления движением конечностей человека могут быть представлены в виде двухкластерных иерархических систем. Верхний уровень иерархии может быть также (как и для нижнего кластера) представлен в простейшем случае трехкомпартментным кластером. Причем первый и третий компартменты могут быть представлены совокупностями нейронов спинного мозга, отвечающих за афферентные и эфферентные сигналы (цепи афферентных и эфферентных мотонейронов, например). Центральное звено (средний компартмент в кластере верхнего уровня иерархии) можно рассматривать как отдельный (передаточно 95 перерабатывающий) компартмент. Тогда мы можем иметь в простейшем случае двухкластерную трехкомпартментную систему, которая может быть схематически представлена на рис. 4.1. Напомним, что наличие многокомпартментной организации в нижнем кластере неоднократно представлял в своих работах (в том числе и в докторской диссертации) В.А. Антонец [11, 20, 21]. Именно в его работах впервые высказывалось представление об организации двигательных единиц в отдельные компартменты, которые поочередно (и, главное, последовательно) включаются для удержания позы (суставного угла, например). С помощью отдельных мышц или групп мышц, работающих синергично (взаимоподдерживающе) в направлении одной общей цели удержание тела или его частей в пространстве (см. рис. 4.1). Такой многоступенчатый, последовательный во времени (но не обязательно в пространстве) механизм удержания фрагментов тела человека обуславливает важный кибернетический принцип управления кинематическими звеньями. Этим механизмом живые существа значительно отличаются от технических механизмов, где удержание части механизма в заданном положении обычно не вызывает затрат энергии. Это осуществляется или различными запорными механизмами, или удержанием тока (например, в приводах) в заданном пределе. В живых организмах такая процедура требует постоянного напряжения мышц (подвода энергии), а это может привести к утомлению. Для избегания этого утомления система управления мышцами реализует принцип компартментного (последовательного во времени) переключения (возбуждения) групп двигательных единиц или отдельных мышц [1 1 , 2 0 , 2 1 ]. Можно смело утверждать, что без компартментной организации возбуждения в мышцах последние не смогли бы обеспечивать удержание позы человека. Это значит, что вся производственная деятельность человека (в том объеме, которую осуществляет, например, человек-оператор) не могла 96 |