О ТАК НАЗЫВАЕМОЙ «РЕФЛЕКТОРНОЙ ДУГЕ» ПРИ НЕПРОИЗВОЛЬНОМ ОТДЁРГИВАНИИ РУКИ ОТ ГОРЯЧЕГО
А.А.Гришаев, независимый исследователь
Рефлекторные защитные движения имеют большое значение для выживания биологической особи – будем говорить о Homo sapiens. Эти движения «срабатывают» при реальной угрозе здоровью или жизни; они отличаются от «обычных» движений тем, что выполняются непроизвольно, без раздумий и осознанного контроля – чем обеспечивается значительное увеличение быстроты реагирования. Известно, что в рукопашном бою «на поражение» движения бойца наиболее рациональны и эффективны, когда они выполняются «на инстинктах». В отличие от подобного боевого опыта, который имеется далеко не у всех, очень многим хорошо знаком феномен непроизвольного отдёргивания руки при случайном прикосновении к горячему предмету. На примере этой типичной рефлекторной реакции, мы постараемся ответить на вопросы о том, что является сигналом для её запуска, чем и как этот сигнал воспринимается, и как обеспечивается срабатывание мышц, которые оказываются при этом задействованы.
Кто-то может думать, что ответы на эти вопросы давно известны науке. Ведь ещё в школе нам рассказывали про учение И.М.Сеченова и И.П.Павлова о рефлекторной дуге. В общем случае, «в состав рефлекторной дуги входят: 1) воспринимающий раздражение рецептор; 2) афферентное волокно… по которому возбуждение передаётся в центральную нервную систему; 3) нервный центр…; 4) эфферентное волокно… по которому возбуждение направляется к органу» [1]. В рассматриваемом нами случае, участок термического воздействия на периферии, якобы, «сигналит болью», эти сигналы в виде нервных импульсов движутся по афферентным нервным волокнам от очага боли к центральной нервной системе, откуда отправляется необходимая последовательность команд, которые в виде нервных импульсов движутся по эфферентным нервным волокнам к мышцам и вызывают их срабатывание. Но мы постараемся показать, что, для случая непроизвольного отдёргивания руки от горячего, это классическое учение о рефлекторной дуге – с её афферентным и эфферентным сегментами – категорически не работает.
Прежде всего, многие из тех, у кого происходило такое непроизвольное отдёргивание руки, обращали внимание на вызывающий изумление факт: это отдёргивание запускается вовсе не болевым ощущением от горячего. При всей быстроте процесса, не составляет большого труда заметить, что движение отдёргивания начинается, как правило, до того, как появляется болевое ощущение – а, в ряде случаев, это короткое движение даже успевает закончиться до того, как появляется болевое ощущение. Значит, непроизвольное отдёргивание руки от горячего и появление болевого ощущения от контакта с этим горячим – не находятся в причинно-следственных отношениях: второе из них никак не может быть причиной первого. Впрочем, этот факт вызывает изумление только с позиций догматов, которые нам насаждали в школе – ведь элементарные рассуждения показывают, что этот факт совершенно естественен. Действительно: болевое ощущение появляется при осознанном направлении внимания на неблагополучное место, а непроизвольное отдёргивание руки происходит «само по себе», совершенно независимо от нашего внимания – вот почему эти два процесса происходят независимо друг от друга по определению.
Но если даже ребёнку очевидна нелепость учения о том, что причиной непроизвольного отдёргивания руки является болевое ощущение от локального термического воздействия – то почему же это учение продолжают насаждать в школах? Потому что наука – в рамках концепции рефлекторной дуги – не в состоянии сказать, чем же конкретно порождаются афферентные нервные импульсы, бегущие от периферии к центральной нервной системе и бьющие тревогу о термической атаке. В качестве претендентов на роль генераторов этих импульсов рассматривались терморецепторы кожи, к которым подходят нервные окончания. Долгое время в физиологии считалось научной истиной, что в коже имеются два типа таких терморецепторов – колбочки Краузе, реагирующие на холод, и тельца Руффини, реагирующие на тепло. Доказательствами этой истины считались обнаруженные на опыте изменения частот повторения афферентных импульсов, идущих из областей «холодовых» и «тепловых» точек на коже, при локальных изменениях температуры. Однако, генераторы этих афферентных импульсов совершенно не годятся на роль глашатаев о термической атаке.
Во-первых, пятнами чувствительности этих «глашатаев» охвачена далеко не вся поверхность кожи. При диаметре таких пятен около 1 мм [2], на ладонях рук на 1 см2 приходится 1-5 «холодовых пятен», а «тепловых пятен» ещё меньше: 1.7 на 1 см2 на пальцах и всего 0.4 на 1 см2 на ладонях [2]. Между тем, непроизвольное отдёргивание от горячего происходит, в норме, даже при точечном термическом воздействии в любом месте руки.
Во-вторых, эти «глашатаи» – медленно адаптирующиеся [2]. Это означает, что, при работе в качестве датчиков температуры, их быстродействие (точнее сказать, медленнодействие) не обеспечило бы молниеносную двигательную реакцию. Трудно ожидать такую реакцию, если в афферентных волокнах тепловых рецепторов частота повторения импульсов, при изменении температуры от 37.5 до 40.0оС, изменяется от 1.5 до 3.5 Гц [3].
В-третьих, тепловые «глашатаи» прекращают свою работу, «когда температура достигает болевого (повреждающего) уровня – выше 45 градусов по Цельсию» [2].
Сотня лет потребовалась физиологам для того, чтобы, с учётом трёх перечисленных обстоятельств, как следует осознать, что «эти рецепторы не могут сигнализировать о боли, вызываемой сильным нагреванием» [2]. В современной физиологии считается, что тельца Руффини являются всё-таки не терморецепторами, а механорецепторами. А на роль терморецепторов пытаются выдвигать… свободные нервные окончания [4], которых в коже много. Каким же образом свободные нервные окончания генерируют импульсы, частота повторения которых зависит от температуры? Эти изменения частоты повторения импульсов пытаются связать с изменениями мембранного потенциала на нервном окончании – этот потенциал изменяется из-за температурной зависимости эффективности ионного транспорта сквозь мембрану. Однако, «колебание температуры на 10оС изменяет мембранный потенциал всего лишь на 2 мВ… данной величины… недостаточно для заметного увеличения частоты импульсации» [5]. Нелишне добавить, что рецепторы тепла обслуживаются немиелинизированными волокнами [6], скорость проведения импульсов по которым невысока – её значение составляет 2.0-0.5 м/с [4] и даже 0.4 м/с [6]! При скорости проведения в полметра в секунду, время нахождения в пути у афферентного импульса может составлять 1 сек даже у ребёнка, а у взрослого – ещё больше! Такой импульс безнадёжно опоздает со своей «тревогой».
Как видим, наука до сих пор не получила практических свидетельств о том, что в коже имеются терморецепторы, способные адекватно сигналить, по афферентным нервным волокнам, о локальной термической атаке на периферии. Но есть физиологи-теоретики, которые говорят о ноцицепторах, т.е. рецепторах, воспринимающих боль. По логике этих теоретиков, раз уж мы испытываем болевые ощущения от контакта с горячим, то в коже непременно должны быть соответствующие рецепторы – т.н. термоноцицепторы. Они, якобы, и быстро адаптирующиеся, и прекрасно работают при температурах выше 45оС… Одна беда: «их существование признаётся не всеми» [4], ведь до сих пор никто не только не описал, как именно работают эти чудесные штучки – никто их даже не обнаружил. А, казалось бы, не так уж сложно их отыскать: куда на коже ни ткни – в термоноцицептор попадёшь!
При вышеизложенном положении дел с генераторами и проводниками афферентных импульсов, давайте же честно признаем: при непроизвольном отдёргивании руки от горячего предмета, афферентный сегмент классической рефлекторной дуги попросту отсутствует. И если – как уверяет наука – именно центральная нервная система каким-то образом узнаёт о термической атаке на периферии, то она делает это мистическим способом, по «беспроводной связи».
Получается парадокс: непроизвольное отдёргивание руки от горячего предмета должно быть идеальной иллюстрацией справедливости концепции рефлекторной дуги – а, между тем, в этом рефлекторном акте, половина рефлекторной дуги оказывается не задействована. Но это ещё не всё! Задействована ли в этом рефлекторном акте вторая половина классической рефлекторной дуги, т.е. её эфферентный сегмент? Ответ на этот вопрос, кардинально расходящийся с представлениями традиционной физиологии, мы дали в статье [7]: управление скелетными мышцами осуществляется не по нервам. В статье [7] обращается внимание на отсутствие экспериментальных свидетельств о том, что, при осознанном управлении скелетными мышцами в естественных условиях, хотя бы по части нервных волокон, подходящих к ним, нервные импульсы движутся в направлении именно от центра к периферии. Более того, в этой статье показано, что нервными импульсами, приходящими в мышцы, физически не может быть обеспечена та их работа, которую демонстрируют люди даже на начальных стадиях развития двигательных навыков. Эта работа требует высоко-селективного управления: требуется управлять, в индивидуальном порядке, каждым элементарным сократительным элементом в мышце – каждым саркомером. Между тем, одно нервное окончание в мышце приходится на одно мышечное волокно, т.е. на структурную единицу двумя уровнями выше – которая представляет собой пучок миофибрилл, каждая из которых представляет собой ниточку из большого количества «склеенных» торцами саркомеров. Поэтому никакими импульсами, отправляемыми по нервным волокнам в мышцы, не могло бы быть обеспечено управление, требуемое для естественной мышечной работы. Это подтверждают многочисленные попытки экспериментаторов проимитировать управление мышцами, направляя по идущим к ним нервным волокнам импульсы, сгенерированные электрически. Если такой приходящий в мышцу импульс превышает порог срабатывания, то мышца демонстрирует чисто физическую реакцию на грубое электрическое воздействие: она «дёргается» вся целиком, т.е. производит гальваническую судорогу – что кардинально отличается от филигранной, тонко дифференцированной работы мышцы в естественных условиях. Для объяснения этой тонко дифференцированной работы достаточно допущения о том, что в индивидуальном порядке управляется каждый саркомер – но не следует забывать, что подвижными элементами в саркомере являются т.н. тонкие и толстые белковые нити, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Согласно модели, изложенной в [7], укорачивания и стопорения в саркомерах, на которых и выстроена работа мышц, обеспечиваются управляемыми кулоновскими взаимодействиями электрических зарядов – через селективное индуцирование электрических зарядов в специально для этого предназначенных атомах, входящих в состав толстых нитей. Совершенно ясно, что к каждому из этих атомов не может быть подведено управление по физическому «проводочку». Да это и не требуется, если селективное индуцирование зарядов в «силовых» атомах осуществляется чисто информационными воздействиями – а именно, переключениями статусов «валентный-невалентный» у атомарных электронов [7]. Такое, чисто информационное управление «силовыми» атомами действует на них непосредственно, без физических посредников – поэтому в эфферентных нервных волокнах, по которым импульсы шли бы от центральной нервной системы к мышцам, нет никакой надобности. Физиологи гордятся своей логикой: раз уж свежий трупик лягушки, с удалённым головным мозгом, способен на элементарные защитные двигательные реакции, то соответствующие мотонейроны, управляющие мышцами, находятся «где-то в спинном мозге». Увы, эта логика хромает: если управление мышцами идёт к ним не по нервным волокнам, то мотонейронам не только незачем находиться в спинном мозге – в мотонейронах, вместе с отходящими от них эфферентными нервными волокнами, вообще нет необходимости. И в статье [7] сделан неизбежный вывод о том, что все нервные волокна, оканчивающиеся на мышечных волокнах, являются афферентными – они используются в системе обратных связей при осознанном управлении мышечной активностью.
Необходимость этих обратных связей убедительно обосновал великий биомеханик Н.А.Бернштейн [8]. Наши конечности представляют собой многозвенные кинематические цепи с большими числами степеней свободы – и управление ими само по себе является невероятно сложной задачей, особенно в условиях, когда требуется оперативное реагирование на быстро изменяющуюся ситуацию. Но проблема ещё и в том, что движения наших конечностей – скажем, по отношению к корпусу – определяются не только нашими мышечными усилиями. Во-первых, свои вклады дают внешние силы – как постоянные, например, сила тяжести, так и переменные, например, силовые воздействия соперника. Во-вторых, в сложной кинематической системе, каждое звено которой обладает ненулевой массой, подвижка любого звена вызывает инерционные отклики в сопряжённых звеньях – что приводит, например, к инерционным сгибаниям или разгибаниям в суставах. В итоге, движения конечностями являются результатами совместного действия мышечных усилий, внешних и инерционных сил – но нашим управлением-то охвачены только первые из этой троицы, а результаты действия внешних и инерционных сил могут быть непредсказуемы! В такой ситуации, решение следующее: в реальном времени отслеживать разности между желаемыми и фактическими состояниями кинематических звеньев и, на основе этих разностей, выполнять такие коррекции мышечных усилий, которые выправляли бы движение конечностью, заставляя её двигаться желаемым образом. Непрерывное отслеживание «сигнала ошибки» и внесение коррекций, направленных на сведение этого сигнала в ноль – это принцип управления с замкнутой петлёй обратной связи. Бернштейн [8] полагал, что управление двигательными мышцами производится именно по этому принципу, с использованием «сенсорных коррекций» – в том числе, идущей по афферентным нервным волокнам информации с проприорецепторов, обеспечивающих «чувство позы», или «суставно-мышечное чувство».
Мы, в статье [7], добавляем, что афферентные импульсы, идущие по нервным волокнам, имеющим окончания в мышечных волокнах – эти импульсы порождаются при работе мышцы и всего лишь подтверждают то, что мышца адекватно отзывается на управление, которое, как отмечалось выше, подводится к ней не по нервам. Нарушения проводимости нервов, идущих к мышцам, приводят к параличам не из-за разрывов в каналах управления, а из-за разрывов в каналах обратных связей. Ведь при режиме, требующем замкнутую петлю управления, отсутствие подтверждений управляемости означает, что управление не действует, поэтому выработка управляющих команд приостанавливается. Медицине известно, что пациенты с параличами из-за нарушений нервной проводимости выполняют парализованными конечностями, в ряде случаев, весьма сложные движения, которые невозможны без полноценного управления мышцами [7].
Вышеизложенные тонкости о каналах управления мышцами (без использования нервных волокон!) и о каналах обратных связей при управлении мышцами (с использованием нервных волокон) важны для понимания того, как срабатывают мышцы при непроизвольном отдёргивании руки от горячего. Режим управления мышцами с использованием информации по обратным связям – это обычный, повседневный режим при осознанном управлении кинематикой тела. Но этот режим – не единственно возможный. Даже при осознанном выполнении сложных, но быстрых движений, длящихся доли секунды, информация по обратным связям мало помогает управлению мышцами. Ведь, в такой ситуации, время, затрачиваемое афферентным импульсом на свой путь, сопоставимо со временем выполнения мышечного движения. И афферентные импульсы, которые должны нести информацию об адекватных срабатываниях мышц, просто не успевают отражать результаты молниеносной последовательности управляющих команд. Таким образом, при выполнении быстрых движений, информация по обратным связям бесполезна, и быстрые движения выполняются – даже осознанно! – в режиме «без коррекций». Этот феномен ярко проявляется в контактных единоборствах: если боксёр наносит быстрый удар, а соперник уклоняется от него, то для бьющего, практически, невозможно скорректировать или остановить начатый удар, и он «проваливается в пустоту».
Теперь заметим, что если движение будет выполняться в режиме «без коррекций», то вся последовательность управляющих мышцами команд должна быть сформирована заранее, до начала движения – и, по ходу его выполнения, эта последовательность команд уже не должна изменяться, она должна прокручиваться, реализуя заранее созданную «симфонию». Иногда это называют «программированием движений». Так, спортсмен, совершенствующий технику прыжка в высоту, тщательно продумывает всю скоротечную последовательность своих движений – при этом и формируется «программа», т.е. «симфония» управляющих мышцами команд, которая реализуется при очередной попытке. Далее тренер, наблюдавший за прыжком, подсказывает, что следует подправить для улучшения техники; спортсмен продумывает скорректированную «программу», и т.д. Наконец, может быть достигнута оптимальная техника, которая может быть доведена до автоматизма.
Это – примечательный момент! Доведение движения до автоматизма означает, что для этого движения создана такая «программа», которая, будучи запущена, обеспечит выполнение этого движения даже помимо сознания и воли человека, т.е. выполнение непроизвольное. Таким автоматизмом является и непроизвольное отдёргивание руки от горячего – только этот автоматизм, в отличие от наработанных по ходу жизни, является врождённым: ребёнок появляется на свет с уже готовыми «программами отдёргивания», способными сработать, когда это потребуется. Для малыша эти программы имеют особую важность, поскольку оберегают его даже при том, что он не имеет жизненного опыта и не подозревает о том, что тот или иной предмет может оказаться опасно горячим.
Как мы постарались показать, при классическом рефлекторном акте – непроизвольном отдёргивании руки от горячего – оба сегмента классической рефлекторной дуги, афферентный и эфферентный, оказываются не задействованы. Действительно, терморецепторы кожи не способны на адекватное генерирование нервных импульсов, которые несли бы информацию о термической атаке на периферии, а обслуживающие эти терморецепторы афферентные волокна не способны на адекватное проведение этих импульсов. Что же касается идущих в мышцы эфферентных нервных волокон, то представления о них мы считаем большим заблуждением в физиологии: мы не без оснований утверждаем, что все нервные волокна, имеющие окончания в мышечных волокнах, являются афферентными, а управление на мышцы идёт без использования нервных волокон вовсе [7].
В заключение выскажем гипотезу о том, как может инициироваться «мгновенный» запуск программы, которая осуществляет непроизвольное отдёргивание руки от горячего. Как мы излагали ранее [9], поведение вещества в одушевлённых организмах кардинально отличается от поведения вещества в неодушевлённых предметах по причине того, что биомолекулы в живых организмах охвачены не только действием физических и химических законов, но и дополнительным, биологическим программным управлением. Физическое тело организма – или какая-то его часть, вроде центральной нервной системы – не является носителем этого мощного пакета биологических программ: тело лишь оживляется этим биологическим управлением, пока оно к нему подключено, а после его отключения тело остаётся подвержено действию только физических и химических законов и, как известно, разлагается. Биологическое программное обеспечение находится не на физическом, а на программном уровне реальности [9] – откуда все атомы, из которых построено тело, досягаемы для контроля и управления непосредственно, именно по «беспроводной связи». В западных религиозных традициях, подключаемое к телу биологическое программное управление называют душой. Душа содержит, в частности, колоссальный пакет информации – конечно же, не охватываемый нашим сознанием – о том, что физически должен представлять собой организм в норме: всю его нормальную морфологию и нормальные значения всех его биофизических и биохимических параметров. Расхождения между программными предписаниями и фактическими значениями параметров выявляются, и эффективность устранения этих расхождений является мерилом жизнестойкости организма. И вот, температура тела является одним из жизненно важных биофизических параметров. Терморецепторы, к которым подходят нервные окончания (см. выше), требуются для осознанного реагирования на медленные изменения температуры – но для автоматического тотального контроля температуры тела не требуются никакие специальные терморецепторы. Индикаторами температуры того или иного участка тела являются энергии теплового квантового возбуждения атомов этого участка – эти энергии, в равновесном состоянии, имеют распределение, соответствующее тепловому планковскому спектру. Поскольку атомы, из которых построен организм, контролируются биологическими программами непосредственно, без физических «проводочков», то быстрое массовое увеличение энергий квантового возбуждения атомов на каком-либо участке кожи является прямым сигналом об опасном термическом воздействии. Этот сигнал, как мы полагаем, и запускает программу защитного отдёргивания, которое выполняется непроизвольно.
Итак, даже поверхностный анализ фактов, связанных с непроизвольным отдёргиванием руки от горячего, указывает на то, что этот рефлекторный акт обходится без периферических нервных волокон – а, значит, и без центральной нервной системы. В согласии с нашей концепцией [9], локальное повышение температуры кожи напрямую считывается средствами контроля, находящимися в пакете биологического управления телом, т.е. на программном уровне реальности, тут же следует молниеносная реакция биологического управления, которое инициирует подходящий вариант из банка программ автоматических защитных движений – и запущенная программа напрямую управляет «силовыми» атомами нужных мышц, заставляя эти мышцы выполнить требуемое движение. При этом, классическая рефлекторная дуга полностью отсутствует, а настоящая цепочка «сигнал об атаке – запуск защиты – управление мышцами – срабатывание мышц» проходит не через нервную систему, которая находится в теле, а через биологическое программное обеспечение, которое находится не в теле, а на программном уровне реальности [9]. Поэтому, на наш взгляд, феномен непроизвольного отдёргивания руки от горячего предмета служит важным свидетельством о реальности биологического программного обеспечения, или души.
Ссылки.
1. Н.А.Агаджанян. Основы
физиологии человека. М., «РУДН», 2001.
2. Веб-ресурс http://medbiol.ru/medbiol/ssb/00139501.htm
3. Веб-ресурс https://www.amedgrup.ru/receptory7.html
4. Б.И.Ткаченко. Нормальная
физиология человека. М., «Медицина», 2005.
5. Веб-ресурс https://studme.org/287941/meditsina/termoretseptory_kozhi
6. Веб-ресурс https://helpiks.org/5-58619.html
7. А.А.Гришаев. К
микрофизике работы скелетных мышц. – http://newfiz.info/myshca.pdf
8. Н.А.Бернштейн. О
построении движений. «Медгиз», 1947.
9.
А.А.Гришаев. Книга «Этот «цифровой» физический мир – 2», Раздел 11, п. 11.5. –
Доступна на: http://newfiz.info/digwor/digwor.html
Источник: http://newfiz.info
Поступило на сайт: 26 мая 2020.