научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ РУК НА ПОДДЕРЖАНИЕ РАВНОВЕСИЯ ВО ФРОНТАЛЬНОЙ И САГИТТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТЯХ У СТОЯЩЕГО ЧЕЛОВЕКА Биология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ РУК НА ПОДДЕРЖАНИЕ РАВНОВЕСИЯ ВО ФРОНТАЛЬНОЙ И САГИТТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТЯХ У СТОЯЩЕГО ЧЕЛОВЕКА»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2011, том 37, № 2, с. 48-51

УДК 612.8

ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ РУК НА ПОДДЕРЖАНИЕ РАВНОВЕСИЯ ВО ФРОНТАЛЬНОЙ И САГИТТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТЯХ У СТОЯЩЕГО ЧЕЛОВЕКА

© 2011 г. О. В. Казенников, Т. Б. Киреева

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, Москва Поступила в редакцию 13.09.2010 г.

Исследовали позные колебания стоящего человека во время выполнения дополнительной двигательной задачи для рук, состоявшей в удержании подвижного шарика в центре плоской коробочки. Анализировали величину движения центра давления (ЦД) во фронтальной и сагиттальной плоскостях при стоянии на твердом полу и на подвижной неустойчивой опоре. Влияние дополнительной двигательной задачи на движение ЦД зависело от степени устойчивости опоры. Во время выполнения дополнительной двигательной задачи движение ЦД в сагиттальной плоскости увеличивалось при стоянии на подвижной неустойчивой опоре, но не изменялось при стоянии на твердом полу. Движение ЦД во фронтальной плоскости уменьшалось при стоянии на твердом полу, но не изменялось при стоянии на неустойчивой опоре. Таким образом, выполнение дополнительной двигательной задачи приводило к уменьшению возможностей системы позного контроля влиять на поддержание равновесия на неустойчивой опоре. Такое уменьшение может быть связано с тем, что при стоянии на подвижной неустойчивой опоре корковые влияния на работу системы поддержания равновесия были более существенными по сравнению со стоянием на твердой поверхности.

Ключевые слова: поза, корковый контроль позы, неустойчивая опора.

Система управления позой обеспечивает поддержание равновесия вертикального положения тела человека, производит упреждающие изменения позных настроек, чтобы облегчить выполнение произвольных движений [1]. Вместе с тем афферентные сигналы, сопровождающие эти движения, могут быть использованы для увеличения устойчивости вертикальной позы, особенно при стоянии на неустойчивой опоре. Например, движения центра давления (ЦД) при стоянии на неустойчивой опоре уменьшаются при удержании небольшого предмета пальцами [2]. Это уменьшение позных колебаний связано с модуляцией афферентного сигнала, возникающего при инерционном взаимодействии предмета и кожи пальцев, которые удерживают предмет [3]. Влияние дополнительных афферентных сигналов на поддержание вертикальной позы сильнее выражено при стоянии на неустойчивой опоре [4]. Известно, что при стоянии на подвижной неустойчивой опоре сенсомоторная интеграция афферентных сигналов разной модальности происходит при повышенной активности моторной коры [5, 6], поэтому можно предположить, что выполнение двигательной задачи, требующей участия корковых механизмов, приведет к уменьшению устойчивости вертикальной позы. Вместе с тем известно, что поддержание равновесия в сагиттальной плоскости представляет собой более сложную

двигательную задачу, чем во фронтальной плоскости. Таким образом, сравнение изменения поз-ных колебаний в разных плоскостях при дополнительной двигательной задаче позволит прояснить особенности управления позой в разных плоскостях.

В настоящей работе проводится сравнение влияния дополнительной двигательной задачи на поддержание равновесия во фронтальной и сагиттальной плоскостях при стоянии на твердом полу и подвижной неустойчивой опоре.

МЕТОДИКА

В экспериментах принимали участие 16 испытуемых. Испытуемый стоял, удерживая двумя руками коробочку с плоским дном, в которую был помещен стальной шарик. В одном варианте эксперимента испытуемый удерживал коробочку в наклонном положении так, чтобы шарик все время находился в углу коробочки и был неподвижен относительно нее. Во втором варианте эксперимента испытуемый должен был стремиться к тому, чтобы шарик находился в центре коробочки. Поскольку даже небольшие колебания тела вызывали движения шарика, испытуемый все время должен был изменять наклон коробочки, чтобы вернуть шарик в центр. Во время выполнения

ВЛИЯНИЕ дополнительной двигательной задачи для рук

49

мм 14

10

мм 14

10

2

%

130 120 110 100 90

В

Твердый Подвижная Твердый Подвижная пол неустойчивая пол неустойчивая

опора опора

Сагиттальная стабилограмма

Фронтальная стабилограмма

Влияние дополнительной двигательной задачи и степени устойчивости опоры на движение центра давления (ЦД). А — средние значения колебаний ЦД в сагиттальной плоскости при стоянии на твердом полу и подвижной неустойчивой опоре во время удержания коробочки с неподвижным (белые столбики) и подвижным (черные столбики) шариком. Б — средние значения колебаний ЦД в фронтальной плоскости при стоянии на твердом полу и подвижной неустойчивой опоре во время удерживания коробочки с неподвижным (белые столбики) и подвижным (черные столбики) шариком. В — среднее значение отношения колебаний ЦД во время удержания коробочки с подвижным шариком к колебаниям ЦД во время удержания коробочки с неподвижным шариком на твердом полу (белые столбики) и на неустойчивой опоре (черные столбики) для сагиттальной и фронтальной стабилограммы. Данные представлены как средние значения соответствующих параметров по группе (16 испытуемых) и стандартная ошибка среднего.

6

6

2

пробы в обоих вариантах эксперимента испытуемого просили смотреть на шарик.

Исследовали позные колебания при поддержании вертикального положения тела во время стояния на твердой неподвижной опоре и на подвижной опоре с цилиндрической нижней поверхностью типа пресс-папье. Высота опоры составляла 20 см, радиус опорной поверхности — 30 см. Опоры размещались на стабилографиче-ской платформе, регистрирующей перемещения ЦД в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Длительность записи составляла 30 секунд. Из фронтальной и сагиттальной стабилограмм выделяли две компоненты: медленное изменение положение центра давления и относительно быстрые колебания около этого положения. Медленную составляющую получали после пропускания стабилограммы через фильтр низких частот с частотой среза 0.1 Гц. Быструю составляющую получали после вычитания из стабилограммы медленной компоненты. Для оценки устойчивости стояния в каждой пробе использовали величину колебаний ЦД, которую вычисляли как среднеквадратичное отклонение быстрой составляющей фронтальной и сагиттальной стабилограммы от нулевой линии. Среднее значение колебаний ЦД, усредненное для каждого испытуемого для каждого условия эксперимента, использовали в статистическом анализе. Данные представлены в тексте как среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Уровень статистической значимости для принятия различий был установлен 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При стоянии на твердом полу и удержании шарика в неподвижном устойчивом положении колебания ЦД в сагиттальной плоскости, усредненные по всем испытуемым, составляли 3.98 ± 0.5 мм. При удерживании шарика в центре коробочки колебания возрастали до 4.0 ± 0.6 мм (рисунок, А). В среднем по всем испытуемым увеличение составило 4 ± 4% и не было достоверным (р = 0.47, тест Вилкоксона, рисунок, В). Во время стояния на подвижной опоре и удержания коробочки с неподвижным шариком колебания сагиттальной плоскости возрастали в 3.0 ± 0.2 раза по сравнению со стоянием на твердом полу (рисунок, А). Если при этом нужно было удерживать шарик в центре коробочки, то колебания возрастали еще на 20 ± 7% (Р < 0.01, тест Вилкоксона, рисунок, А). Дисперсионный анализ с факторами "устойчивость опоры" и "подвижность шарика" (первый фактор — устойчивая и неустойчивая опора, второй фактор — подвижный и неподвижный шарик) показал, что позные колебания в сагиттальной плоскости во время удерживания шарика в центре коробочки увеличивались в большей степени при стоянии на подвижной неустойчивой опоре, по сравнению со стоянием на твердом полу (ЛЖОУЛ, Д1.15) = 8.80, р < 0.01).

Позные колебания во фронтальной плоскости во время стояния на твердой неподвижной поверхности при удержании коробочки с неподвижным шариком составляли 3.0 ± 0.4 мм (рисунок, Б). При удержании шарика в центре коро-

50

КАЗЕННИКОВ, КИРЕЕВА

бочки колебания ЦД во фронтальной плоскости уменьшались до 2.8 ± 0.4 мм, это уменьшение составляло 12 ± 4% и было достоверным (р < 0.03, тест Вилкоксона). Во время стояния на подвижной неустойчивой опоре при удержании коробочки с неподвижным шариком колебания возрастали в 2.3 ± 0.2 раза по сравнению со стоянием на твердом полу. При необходимости удерживать шарик в центре коробочки позные колебания еще увеличивались, однако это увеличение на 4 ± 4% не было достоверным (р = 0.11, тест Вилкоксона, рисунок, В). Дисперсионный анализ с факторами "устойчивость опоры" и "подвижность шарика" показал, что степень уменьшения позных колебаний во фронтальной плоскости во время удержания шарика в центре коробочки при стоянии на твердом полу отличается от изменений позных колебаний на подвижной неустойчивой опоре (ШОУА, Д1.15) = 9.23,р < 0.01).

Таким образом, необходимость удержания шарика в центре коробочки оказывала различное влияние на позные колебания в зависимости от степени устойчивости опоры. Колебания в сагиттальной плоскости возрастали при стоянии на подвижной опоре, но при стоянии на твердом полу отличия были недостоверны (рисунок, В). Позные колебания во фронтальной плоскости на твердом полу достоверно уменьшались, а на подвижной опоре изменение фронтальных колебаний не было статистически значимым. Такой результат указывает на различия механизмов регуляции вертикальной позы в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Известно, что устойчивость позы зависит, помимо других факторов, от структуры кинематической цепи [7]. Во фронтальной плоскости расставленные ноги образуют замкнутую кинематическую цепь, что увеличивает устойчивость тела в этой плоскости [8]. Изменяя жесткость этой цепи, можно изменять величину позных колебаний во фронтальной плоскости. Во время стояния на твердом полу выполнение задачи удержания подвижного шарика в центре коробочки осуществляется не только изменением наклона коробочки, но и уменьшением позных колебаний во фронтальной плоскости. В сагиттальной плоскости тело человека представляет разомк

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком