XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Цель и задачи

Целью данного исследования является оценка вклада проприоцепции в формирование образа тела. Для этого предстоит решить следующие задачи.

1. Выяснить, что такое мышечное чувство и понять его анатомическую основу;

2. Вспомнить строение анализатора;

3. Причины нарушения проприоцепции;

4. Сформулировать вывод о роли проприоцепции в жизни человека.

1. Литературный обзор

1.1 Мышечное чувство: анатомическая основа

У человека, как и у всех млекопитающих, существует три типа мышечной ткани: это поперечно-полосатая скелетная, поперечно-полосатая сердечная и гладкая. (см. Приложения, рис.1) Поперечно-полосатая скелетная мускулатура несёт ответственность за контролируемые человеческим сознанием произвольные движения, в то время как гладкие мышцы обеспечивают такие процессы, как изменение просвета сосудов, сужение зрачка, перистальтические сокращения органов пищеварения. Поперечно- полосатая сердечная мышечная ткань формирует среднюю оболочку сердца — миокард, характеризующийся полной автоматией и неподконтрольностью сознанию. Мы не будем акцентировать внимание на их структурных особенностях, так как в рассматриваемой теме гораздо более значимым фактором является функционал мышечных тканей, а именно поперечно-полосатой скелетной. Скелетные мышцы с двух сторон прикрепляются сухожилиями к разным костям (за исключением мышц глазного яблока и некоторых мышц речевого аппарата), их сокращение приводит кости в движение. Скелетные мышцы образованы экстрафузальными волокнами, толщина каждого из которых около 0,1 мм. Они связаны в двигательные единицы, которые иннервируются одним моторным нейроном. Мышцы различаются по количеству экстрафузальных волокон: глазные мышцы могут содержать 10 волокон, мышцы пальцев руки — 30, мышцы ног — тысячи. В ответ на нервный импульс мышцы сокращаются, при этом их длина может уменьшиться в два раза (Николаева, 2001). Однако человек не нуждается в постоянном контроле своих движений, но почему это так? Что лежит в основе понимания пространственного расположения тела, его отдельных частей?

1.2 Строение соматосенсорного анализатора

Любой анализатор содержит три отдела: периферический, проводниковый и центральный. Периферический отдел представлен рецепторами — это структуры, воспринимающие информацию извне или информацию о внутреннем состоянии организма. Второй отдел, проводниковый, представлен афферентными (чувствительными) нейронами, восходящими нервными путями спинного мозга, а также проводящими путями головного мозга. Он поставляет информацию от рецепторов в центральный отдел анализатора (это определённая зона коры больших полушарий (КБП) переднего мозга).

В случае соматосенсорного анализатора периферический отдел представлен проприорецепторами. Этот термин введён английским физиологом Ч. Шеррингтоном для обозначения мышечно-суставных структур, посылающих информацию о собственных движениях организма (Николаева, 2001). К проприорецепторм относят мышечные (нервно-мышечные) веретёна, тельца Гольджи в сухожилиях, тельца Пачини в фасциях, сухожилиях, связках. Все они являются механорецепторами. Мышечные веретёна и тельца Гольджи реагируют на растяжение, а тельца Пачини – на давление. Существуют также суставные рецепторы — тельца Руффини, расположенные в суставных сумках. Они возбуждаются при угловом движении сустава (http://medbiol.ru/). Мышечные веретёна располагаются в толще мышц. Каждое покрыто капсулой.

Внутри нее находятся видоизмененные мышечные волокна – это и есть рецепторы (см. Приложения, рис. 2, 3). Они расположены параллельно волокнам скелетных мышц и реагируют на её растяжение.

Рецепторы Гольджи располагаются в области соединения мышцы и сухожилья (см. Приложения, рис. 2, 4). Они воспринимают сокращение мышцы, но не реагируют на ее растяжение. Тельца Пачини располагаются в рыхлой соединительной ткани, окружающей сустав, а не в самой суставной сумке.

Информация, зарегистрированная этими рецепторами, преобразуется в нервный импульс и посредством проводникового отдела передается в центральный сегмент анализатора.

Проводниковый отдел соматосенсорного анализатора представлен афферентными (чувствительными) нейронами, восходящими путями спинного мозга (боковые и задние канатики); продолговатым мозгом и ядрами промежуточного мозга (см. Приложения, рис. 5)

Центральный отдел соматосенсорного анализатора находится в теменной доле коры больших полушарий переднего мозга. Соматосенсорная информация от проприорецепторов анализируется в постцентральной извилине, а также по верхнему краю боковой борозды (http://medbiol.ru/). Здесь же происходит формирование того самого «образа тела». Известно изображение соматосенсорной карты поверхности туловища, которая визуализирует их представительства и также известна под названием

«сенсорный гомункулус» (см. Приложения, рис. 6).

Повреждение или разрушение любого из трёх звеньев соматосенсорного анализатора ведёт к невозможности построить целостный образ тела, осознать взаимное расположение частей собственного тела, их соразмерность, и в конце концов разрушительно сказывается на жизни человека.

В качестве иллюстрации рассмотрим истории болезни двух людей: одна зафиксирована американским нейропсихологом Оливером Саксом, вторая – советским нейропсихологом Александром Романовичем Лурией.

2. К вопросу о проприоцепции

2.1 Что такое проприоцепция

Таким образом, проприоцепция или, как её ещё называют, проприореце́пция (мышечное чувство) это — ощущение положения частей собственного тела относительно друг друга и в пространстве, а также ощущение движения частей тела, иными словами — ощущение своего тела. Обеспечивается различными органами-

проприорецепторами (в частности мышцами), информация с которых по крупным нервным волокнам в составе периферических нервов и задних столбов спинного мозга поступает к ядрам центральной нервной системы и далее в теменную долю головного мозга, где формируется схема тела.

Здоровый человек в сознательном состоянии может чувствовать положение и движение своих конечностей. При этом способность ощущать собственное (мышечное) и внешнее (пассивное) движение примерно равны (например, плечо улавливает изменение угла в 0,5°).

Благодаря тому, что проприоцепцию можно охарактеризовать как чувство тела или кинестетическую осознанность, то есть способность мозга воспринимать относительное положение и движение различных частей тела, вы точно знаете, где в пространстве располагаются ваши руки, когда вы ими двигаете, даже если ваши глаза закрыты.

Точное ощущение тела также чрезвычайно важно для хорошего самочувствия. Проблемы проприоцепии могут быть серьезным источником боли в теле. Все скоординированные действия зависят от проприоцепции. Если она нарушена, то самые простые действия вроде ходьбы или даже стояния на одном месте становятся до невозможности сложными. Об этом свидетельствует опыт многих врачей, столкнувшихся с такой проблемой,

2.2 Причины и последствия нарушения проприоцепции

Доктор Оливер Сакс в сборнике «Человек, который принял жену за шляпу» (2016) опубликовал историю болезни пациентки, которая в результате перенесенной вирусной инфекции спинного мозга полностью утратила ощущение собственного тела («Бестелесная Кристи»). 27-летняя Кристина была направлена на операцию по удалению желчного пузыря. За три дня до вмешательства в рамках плановой профилактики она получала антибиотики. За день до операции Кристина увидела сон: «Ей снилось, чтоземля уходит у неё из-под ног; она дико раскачивалась, беспорядочно размахивала руками и всё роняла; во сне у неё почти полностью пропало ощущение конечностей, и они перестали её слушаться.» (стр. 76, «Человек, который принял жену за шляпу», Сакс, 2016). Автор сообщает, что вечером того же дня сон сбылся. Приглашённый для консультации психиатр списал появившуюся симптоматику на предоперационные страхи и истерию. Далее следует описание поведения Кристины: «Она могла стоять, только глядя прямо на ноги, и ничего не могла удержать в руках. <…> Потянувшись за чем-нибудь или поднося еду ко рту, они сильно промахивалась, что наводило на мысль об отказе какой-то важной системы управления движениями… <…> Лицо Кристины одрябло и утратило всякое выражение; нижняя челюсть отвисла; исчезла даже артикуляция речи.» (стр. 76-77, «Человек, который принял жену за шляпу», Сакс, 2016). А вот как сама Кристина описывала своё состояние: «Что-то со мной не то. <…> Совсем не чувствую тела. Ощущение жуткое – полная бестелесность.» (стр. 77,

«Человек, который принял жену за шляпу», Сакс, 2016).

В результате проведенного исследования выяснилось, что у Кристины по всему телу,

«с головы до кончиков пальцев», отказало соматосенсорное чувство. При этом теменные доли коры больших полушарий были сохранны – они работали, хотя работали вхолостую.

В результате повреждения второго, проводникового, отдела соматосенсорного анализатора пациентка полностью утратила чувство собственного тела: информация от проприорецепторов не поступала в центральный отдел, она не могла быть обработана и объединена в образ тела.

Далее Оливер Сакс пишет: «К вечеру состояние Кристины стало критическим: потеря мышечного тонуса, поверхностное дыхание, полная неподвижность. Мы обдумывали, не подключить ли аппарат искусственного дыхания. <…> Гораздо острее стоял вопрос, выживет ли Кристина и можно ли ей помочь.» (стр. 79, «Человек, который принял жену за шляпу», Сакс, 2016).

Моторика Кристины была полностью сохранной, но она совершенно утратила всяческие представления о собственном теле.

Девушка сумела сохранить присутствие духа и выстроить подобие полноценной жизни. Ей приходилось постоянно опираться на зрение. Первое время, стоило только закрыть глаза, как она падала на пол. Но со временем у девушки начал вырабатываться автоматизм движений. Таким образом, зрение Кристины компенсировало ей потерянную проприоцепцию. Артикуляцию и интонацию речи она контролировала с помощью слуха.

При этом, ценой годичных усилий по реабилитации, даже научившись заново ходить, пользоваться транспортом, заниматься повседневными делами, Кристина описывала своё состояние так: «Кажется, <…> что моё тело оглохло и ослепло… совершенно себя не ощущает.» (стр. 85, «Человек, который принял жену за шляпу», Сакс, 2016).

Герой Александра Романовича Лурии – Лев Засецкий, в 1941 году попавший на фронт по комсомольской мобилизации и оставивший для этого Тульский механический институт, в котором в год начала войны он учился на четвёртом курсе (Лурия, 1971). В 1943 году на Западном фронте командир взвода ранцевых огнемётчиков Л. Засецкий получил пулевое проникающее ранение черепа левой теменно-затылочной области. «Я начал приходить в себя в ярко освещённой палатке, где-то недалеко от передовой линии фронта… Я почему-то ничего не мог припомнить, ничего не мог сказать… Голова была словно совершенно пустая, порожняя, не имевшая никаких образов, мыслей, воспоминаний, а просто тупо болела, шумела, кружилась» (стр. 9, «Потерянный и возвращённый мир», Лурия, 1971) - так он описал свои первые ощущения после ранения. Ранение имело очень серьёзные последствия. Повреждение затронуло память, речь, способность ориентироваться, повлияло на зрение (правая сторона поля зрения выпала полностью), в результате ранения Л. Засецкий полностью утратил навыки чтения и письма.

Первые месяцы после ранения: «Я нахожусь в каком-то тумане, словно в каком-то полусне тяжелом, в памяти ничего нет, я не могу вспомнить ни одного слова, лишь мелькают в памяти какие-то образы, смутные видения, которые быстро появляются, и так же быстро-быстро исчезают, уступая место новому видению, и ни одного видения я не в состоянии ни понять, ни запомнить... Все то, что осталось в памяти, — распылено, раздроблено на отдельные части пословно, без всякого порядка. И так у меня происходит в голове вот такая ненормальность с каждым словом, с каждой мыслью, с каждым понятием слова.» (стр. 12, «Потерянный и возвращённый мир», Лурия, 1971).

А. Р. Лурия встретил своего пациента в 1943 году, через три месяца после ранения, и наблюдал его на протяжении двадцати шести лет.

Ранение теменно-затылочных отделов мозга осложнилось воспалительным процессом, который привёл к рубцеванию и частичной атрофии участков мозга, прилегающих к ранению.

В результате повреждения теменных отделов коры больших полушарий (центральное звено соматосенсорного анализатора) у пациента нарушилось восприятие собственного тела. Повреждение центрального отдела анализатора привело к

следующему: пациент «… не может сразу объединить впечатления в единое целое, он начинает жить в раздробленном мире. Он ощущает своё тело: рука, еще рука, нога, еще нога… Но которая рука – правая?.. а где левая? Нет, он не может сразу разобрать это. Для этого нужно разместить руки в системе пространственных координат, отличить правую сторону от левой.» (стр. 27, «Потерянный и возвращённый мир», Лурия, 1971).

Как Л. Засецкий воспринимает своё тело? Увы, теменная зона коры больших полушарий разрушена – разрушен и образ тела: «Частенько я впадаю в какое-то оцепенение и не понимаю происходящего вокруг меня движения… <...> А потом вдруг прихожу в себя, оглядываюсь направо и вдруг с ужасом замечаю отсутствие половины своего тела. И я с испуганным видом раздумываю, а куда же делась моя правая рука и нога, и вообще вся правая половина тела. Я шевелю рукой и пальцами левой руки, ощупываю ее, чувствую ее, а правую руку с пальцами я не вижу и даже почему-то не ощущаю их, а в моей душе какая-то тревога...» (стр. 34, «Потерянный и возвращённый мир», Лурия, 1971).

А. Р. Лурия поясняет, что повреждение теменной области левого полушария неизбежно приводит к потере ощущения правой половины тела. Вместе с этим ощущением потери Л. Засецкого преследуют ощущения изменения частей его тела: голова кажется необыкновенно большой, туловище маленьким, ноги ощущаются «не на своём месте» - образ тела распался на «причудливые куски».

«...А когда закроешь глаза, я даже не знаю, где находится моя правая нога, и мне даже почему-то всегда казалось (и ощущалось), что она находится где-то выше плеч и даже выше головы... И еще бывают со мною (хотя тут владею собой) неприятности вот какие (хотя они и небольшие). Вот сижу я на стуле и вдруг... я становлюсь высоким, туловище же — коротким, а голова же вдруг малюсенькая, точно... цыплячья, не вообразишь нарочно!» (стр. 35, «Потерянный и возвращённый мир», Лурия, 1971).

Он постоянно забывает и теряет части своего тела: спину, глаз, ухо, нос, не помнит или не понимает, как выполнить тот или иной жест (поманить или помахать рукой), забывает, как управлять мимикой.

Чтению и письму Льву Засецкому пришлось учиться заново.

Дальнейший текст книги посвящен анализу восстановления навыков речи и письма, а также особенностям памяти пациента. Мы не можем понять, восстановилось ли со временем восприятие пациентом собственного тела.

Эти два рассмотренных случая позволяют сделать вывод об огромном значении

«шестого чувства» — проприоцепции — в жизни человека. На примере Кристины и Льва Засецкого очевидны трудности жизни с разрушенным образом тела. В случае

«бестелесной Кристи» пострадал проводниковый отдел соматосенсорного анализатора: информация от мышц и сухожилий не поступала в центральную нервную систему. Кристи полностью утратила ощущение себя, а у врачей были сомнения, сможет ли она выжить с таким дефектом, поскольку нарушилась даже способность дышать и стоял вопрос об искусственной вентиляции лёгких.

Среди последствий ранения Льва Засецкого разрушение образа тела, безусловно, не играет центральной роли: на первом месте по своему значению находятся нарушения памяти, речи, зрения, восприятия пространства. Однако анализ этого случая даёт представление о том, какую роль играет центральное звено соматосенсорного анализатора в ощущении собственного тела. Эти области коры больших полушарий называют ассоциативными: там из разрозненных кусочков информации строится целостный образ. У Л. Засецкого целостный образ тела не формируется: тело «разбито», его части нужно мысленно отыскивать. Это существенно затрудняет выполнение даже очень простых движений, как, например, «поманить рукой».

В результате реабилитации Кристи восстанавливает моторные навыки, но не может преодолеть ощущение бестелесности. Дефект Льва Засецкого намного более комплексный, чем у Кристины, «разбитыми на куски» оказывается не только его тело, но и пространство вокруг него, его память, зрительное восприятие. Поэтому его реабилитация направлена на восстановление навыков коммуникации и ориентировки. Как складываются дальнейшие отношения Л. Засецкого с его собственным телом, мы не знаем.

Заключение

Проприоцепция, которую часто называют шестым чувством, играет важную роль в жизни человека. Она заключается в неосознаваемом нами непрерывном потоке информации от проприорецепторов, расположенных в мышцах, сухожильях и суставах, в высший корковый анализатор, который формирует целостный образ тела. Последний позволяет нам без малейшего напряжения сознания мгновенно находить наши руки и ноги, как только они нам понадобятся, передвигаться в полной темноте, совершать движения с закрытыми глазами, автоматизировано выполнять сложные последовательности движений (например, танцевать или играть на рояле).

Периферическое звено соматосенсорного анализатора представлено проприорецепторами (тельца Гольджи, тельца Пачини, тельца Руфини и экстрафузальные волокна). Проводниковый отдел этого анализатора представляет собой афферентные нейроны, идущие в составе восходящих путей спинного мозга, продолговатого мозга и ядер промежуточного мозга. Центральный (ассоциативный) отдел лежит в теменной доле КБП переднего мозга. Формирование образа тела происходит в постцентральной извилине (см. Приложения, рис.7)

Разрушение образа тела может быть связано с повреждением любого отдела соматосенсорного анализатора. При этом в зависимости от локализации повреждения эффект может быть различным. Повреждение проводникового отдела приводит к

«утрате» собственного тела, в то время как поражение ассоциативной зоны ведёт к потере ощущения целостности и соразмерности частей тела.

На примере «бестелесной Кристи» (Сакс, 2016) и Л. Засецкого (Лурия, 1971) мы убедились, что повреждение любого звена соматосенсорного анализатора приводит к катастрофическим последствиям: невозможности движения при полной сохранности моторных (эфферентных) нервных путей, расколу образа тела, неспособности выполнить даже простые движения.

На основании анализа двух данных случаев мы можем сделать вывод, что загадочное шестое чувство проприоцепция является необходимым условием для полноценной жизни человека. Его утрата может иметь катастрофические последствия и даже оказаться жизнеугрожающей.

Список использованных источников

1. Лурия А. Р. Потерянный и возвращённый мир (история одного ранения). – М.: Издательство московского университета, 1971. – 121 с.

2. Николаева Е. И. Психофизиология. Психологическая физиология с основами физиологической психологии. Учебник для студентов биологических, психологических, медицинских факультетов университетов. – Новосибирск: «Наука», 2001. – 442 с.

3. Сакс О. Человек, который принял жену за шляпу, и другие истории из врачебной практики: [перевод с английского]. – М.: Издательство АСТ, 2016. – 352 с.

4. http://manumed.pro/

5. http://medbiol.ru/

6. https://ferrum-body.ru/

7. https://psy.wikireading.ru

8. https://studfile.net/

9. https://studepedia.org/

Приложения