Николай Александрович Бернштейн (1896-1966)

Газенко Олег

В 1919 г. Н.А. Бернштейн окончил медицинский факультет I Московского университета; одновременно изучал математику, естественные науки. По окончании университета сразу же начал службу в Красной армии в качестве военврача. После демобилизации недолго работал психиатром в клинике В.А. Гиляровского, но вскоре перешел в Центральный институт труда, куда был приглашен А.К. Гастевым и К.Х. Кекчеевым в 1922 г. и где через короткое время возглавил лабораторию биомеханики. Основной задачей, поставленной Гастевым перед лабораторией биомеханики, было изучение трудовых движений человека в естественных условиях с целью облегчения труда и повышения его эффективности.

II

С работы в Центральном институте труда начинается первый период научного творчества Н.А. Бернштейна. Столкнувшись с отсутствием методов, адекватных задаче исследования трудовых движений человека

в естественных условиях, молодой ученый разработал и применил новые методы исследования (кимоциклография, циклограмметрия с последующей математической обработкой результатов наблюдений), проявив незаурядный талант изобретателя. Им создан оригинальный математический метод анализа апериодических колебаний, используемый в нейрофизиологии. Предложенные им принципы исследования движений оказались весьма результативными не только при изучении трудовых движений человека, но и при изучении спортивных движений (ходьбы, бега, прыжка), фортепианной игры, при изучении и лечении нарушений моторики в результате ранений и заболеваний нервной системы, при оптимизации протезирования конечностей, а позже и при тренировке космонавтов. Н.А. Бернштейн организовал ряд лабораторий (в Институте экспериментальной психологии, Государственном институте музыкальной науки — ГИМН, Институте охраны труда, Всесоюзном институте экспериментальной медицины — ВИЭМ, Центральном институте физической культуры и др.), развернув широкий фронт биомеханических и нейрофизиологических исследований. Наряду с выходом в практику (например, разработка рабочего места вагоновожатого трамвая) новые данные требовали и нового теоретического осмысления.

В этом плане Н.А. Бернштейну были близки работы академика А.А. Ухтомского. Уже в начале 20-х годов для Бернштейна были очень важны понятия о доминанте, установочно-регуляционной роли, которую Ухтомский отводил нервным ритмам, их усвоению: ведь существенной стороной настройки мускулатуры является предваряющая, упреждающая настройка.

В свою очередь, Ухтомский тоже рано заметил появление на физиологической ниве нового яркого направления исследований. В курсе лекций, прочитанных студентам Ленинградского университета в 1924—1926 гг., он говорил: ’’Молодой русский ученый Н.А. Бернштейн дал блестящий пример того, как надо использовать метод Фишера для полной механической оценки того или иного рабочего движения”. Речь идет об исследованиях Бернштейна, начавшихся с изучения рабочих движений удара молотком и приведших к созданию нового метода исследований движений — циклограммометрии — и новых способов точной обработки полученных результатов. А.А. Ухтомский продолжает: ”Не говоря о технической важности подобной обработки рабочих движений, она представляет вдохновляющий интерес с чисто научной точки зрения. Ни один прежний метод регистрации двигательных реакций организма не дает такой полноты и объективности, как метод циклограммографический. И ни один прежний метод изучения двигательных реакций не обладает такой наглядностью и точностью, как метод циклограммометрии. Нельзя сомневаться, что ему принадлежит громадная будущность”¹.

¹ Ухтомский А.А. Собрание сочинений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1952. Т. 3. С. 161.

Но разработка методов исследования явилась лишь первым шагом долгого и нелегкого пути Бернштейна — пути, который, вопреки внешним трудностям, характеризуется удивительным единством. В конечном счете этот путь привел к результатам, не умещающимся в традиционные рамки физиологии. Движения человека оказались не разбитыми на ’’кванты”, кусочки, а выступили как целостный слитный акт сложной системы, управляемой целью, образом конечного результата этого движения. Объектом изучения оказался уже не нервно-мышечный препарат или даже не движущаяся конечность (как в классической физиологии), а нервный аппарат человека, имеющего свои цели, строящего планы их достижения и реализующего поставленные цели.

Анализ движения в конечном счете перерос из задачи исследования в средство познания законов работы центральной нервной системы. Н.А. Бернштейн считал, что ”... моторика человека может и должна оказаться превосходным индикатором для изучения в ней процессов, происходящих в центральной нервной системе”¹. Он подчеркивал, что этот ’’двигательный индикатор высшей нервной деятельности” отличается большой выразительностью, способностью отражать быстротекущие процессы работы мозга. ’’Движение уже перестает быть интересным нам своей чисто внешней феноменологической стороной. Мы уже уловили, что в нем содержится богатейший материал о деятельности ЦНС; правда, содержится он там в зашифрованном виде, но ведь нет такого шифра, которого нельзя было бы раскрыть при достаточном внимании и упорстве, при достаточной воле к этому”?

Особенность подхода Н.А. Бернштейна к изучению того, каким образом мозг управляет движениями, состояла в совершенно новом для того времени выяснении свойств объекта управления.

Невозможно изучать, как происходит управление, не изучив детально свойств управляемой системы. Потребовалось много усилий для получения необходимых сведений о биомеханике опорно-двигательного аппарата³. Подчеркивая сложность этого аппарата, его многозвенность и обилие степеней свободы, нелинейные свойства основных характеристик скелетных мышц, Бернштейн обращает особое внимание на отсутствие однозначной связи между иннер-вационными командами и результирующим движением. Уже в первой экспериментальной работе, посвященной биодинамическому анализу удара молотком⁴, было показано, что любое натуральное движение является чрезвычайно сложным и вариабельным и что в его осуществлении помимо мышечных сил значительная роль принадлежит силам немышечного происхождения — внешним, инерционным и реактивным силам. Поэтому к этому времени исследований центральная нервная система должна использовать какие-то нетривиальные способы управления с тем, чтобы траектория рабочей точки (молотка) была каждый раз постоянной при изменяющихся условиях.

¹ Бернштейн Н.А. Вопросы координации движений и моторного поля // Г.П. Конради, А.Д. Слоним, B.C. Фарфель. Физиология труда. М.: Биомедгиз, 1935, с. 449.

² Там же, с. 450.

³ Бернштейн Н.А. Общая биомеханика. М.; Изд-во ВЦСПС, 1926.

⁴  Бернштейн Н.А. Исследования по биомеханике удара с помощью световой записи // Исследования ЦИТ, м., 1923. Т. 1, вып. 1. С. 9—79.

Такой ход мысли привел к необходимости исследования проблемы координации — преодоления избыточных степеней свободы. Бернштейн раскрывает сущность самого слова: ко-ординация намекает на совместность действий отдельных элементов. В статье, опубликованной в 1935 г., он пишет: ’’координация — есть деятельность, обеспечивающая движению его слитность и структурное единство... она базируется на определенной организации совместного действия нейронов”¹.

¹ Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М.: Медицина, 1966. С. 52.

Так, начав с изучения биомеханики, Н.А. Бернштейн вскоре превратил биомеханику из объекта исследования в средство, в модель для решения более общих и широких вопросов построения управляющей деятельности мозга высокоорганизованных организмов и человека. Разработав методы точной оценки биомеханических характеристик разных двигательных актов, он использовал полученные результаты для оригинального анализа организации процессов управления в центральной нервной системе с позиции требований, налагаемых структурой управляемого периферического объекта и характеристиками его деятельности. Такой подход предопределил огромную роль дедукции, теоретического анализа в его творчестве и благодаря необычайной силе интеллекта привел уже в середине 30-х годов к формулированию исключительно глубоких принципиальных выводов о кардинальных особенностях процессов мозгового управления деятельностью, которые лишь спустя десятилетие возродились вновь в трудах создателей кибернетики. Да и до нашего времени многие идеи Н.А. Бернштейна, высказанные им в первой половине 30-х годов, воспринимаются как программа действий, программа развертывания исследований.

Н.А. Бернштейн сформулировал важнейшее положение о том, что выработка навыка какого-либо движения состоит не в повторении одних и тех же команд, а в выработке умения каждый раз заново решать двигательную задачу (принцип ’’повторения без повторения” как принцип обучения). Большим достижением Бернштейна явилось установление им наличия однозначного результата движения рабочей точки в соответствии с ’’моделью потребного будущего” при неоднозначном пути достижения этого соответствия, неоднозначности эффекторных команд (в зависимости от условий). Стабильность высоко существенного (достижение результата действия) обеспечивается вариативностью мало существенного (способ достижения этого результата). Соответствие двигательной задачи и реального движения рабочей точки (она может располагаться на руке или на орудии труда) достигается поступлением информации об уже достигнутом и сопоставлением ее, сличением с моделью потребного будущего. В основу координирования двигательных актов положен принцип сенсорных коррекций. Этот принцип стал одним из важнейших в современных подходах к регуляции поведения человека и животных. Предвосхитив основные принципы кибернетики, Н.А. Бернштейн уже в 1929 г., опираясь на идеи высоко им ценимых И.М. Сеченова и А.А/ Ухтомского, развил принцип обратной связи и сенсорных коррекций, перейдя от классического представления о разомкнутой рефлекторной дуге к представлению о замкнутом контуре регулирования.