ВОСПРИЯТИЕ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ ЧЕЛОВЕЧЕСКИМ ОРГАНИЗМОМ

Человеческий организм, как и остальные живые организмы, находится под воздействием природных гравитационных, магнитных и электрических полей. Механизм воздействия этих полей на человека и восприятие их человеческим организмом изучено еще недостаточно. Что касается гравитационного поля, то существует объяснение механизма его восприятия живыми организмами. В частности, у человека таким органом восприятия гравитации является вестибулярный аппарат. С другой стороны, каждая клетка организма также воспринимает гравитационное поле. Сигналы, несущие информацию о гравитационном поле, поступают в мозг человека от двух систем восприятия по двум каналам. Затем эта информация обрабатывается и анализируется мозгом, и, далее, мозг выдает команду органам двигательной системы организма. Согласно гипотезе президента Краснодарского краевого центра ЮНЕСКО академика АМТН В.В. Литвина, между двумя сигналами, несущими в мозг человека информацию о гравитационном поле может быть согласованность или рассогласование, что может проявиться в нескоординированных движениях, отклонениях воспроизведенных движений от задуманных.

Данная работа связана с проверкой гипотезы В.В. Литвина о рассогласовании, возникающем при восприятии человеком гравитационного поля Земли.

Механизмы восприятия гравитационного поля живыми организмами.

Позвоночные животные определяют положение и движение своего тела с помощью вестибулярного аппарата. Вестибулярный анализатор играет большую роль в пространственной ориентации и в поддержании равновесия тела человека. По существу, вестибулярный аппарат является инерциальной системой ориентации. Он состоит из трѐх полукружных каналов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. У основания канала образуются расширения, внутри которых находятся волосковые клетки, погруженные в студенистую массу. В ней имеются известковые кристаллы – отолиты. При изменении линейного ускорения тела или наклоне головы волосковые клетки воспринимают изменение направления движения студенистой массы. Полукружные каналы заполнены лимфой, в них тоже есть волосковые клетки, которые ощущают смещение жидкости при вращении. Импульсы от волосковых клеток отолитовых мешочков и полукружных каналов вызывают через вестибулярный нерв и височную область коры больших полушарий рефлекторное перераспределение напряжения (тонуса) мышц скелетной мускулатуры. При сильных раздражениях вестибулярного аппарата могут возникать нарушения деятельности сердечно-сосудистой, пищеварительной и других систем.

Вестибулярный аппарат, как и любая другая физическая система, не отличает гравитационное воздействие от воздействий, возникающих при ускоренном движении системы.

Человеческий организм приспособился к действию силы тяжести и соответствующую информацию клетки вестибулярного аппарата сообщают в мозг. Кроме того, в обычных условиях гидростатическое давление (ρgh) крови в верхней части тела меньше, чем в нижней. Клетки организма ощущают гидростатическое давление и его изменение и также передают эту информацию в мозг [2]. Таким образом, информация о гравитационном воздействии на организм передается в мозг по двум каналам: от вестибулярного аппарата и от каждой клетки.

Передача команды от мозга к мышцам происходит следующим образом. Двигательный анализатор представлен механорецепторами мышц, сухожилий, суставных сумок, которые возбуждаются при движении или изменении тонуса мышц. Информация поступает в центральную нервную систему, обеспечивающую рефлекторную координацию движений.

В работе [1] отмечается, что от восприятия человеком гравитационного поля Земли органами чувств зависит качество его управленческих решений при построении движений и реализации всех жизненно важных программ двигательных действий. При этом, субстрат, созданный силой тяжести, имеет полярную организацию - верх и низ. Отсюда следует значение силы тяжести первого порядка для жизненных процессов. Эта организация в конечном результате привела к дорсовентральной и кранио-каудальной полярности строения многих живых организмов, в частности, организма человека.

Постановка задачи и методика проведения эксперимента.

Поскольку восприятие человеческим организмом гравитационного поля Земли связано с его ощущением вертикального направления гравитационной силовой линии и выражается в соответствующей ориентации положения его тела и координации его движений, то можно вполне объективно судить об этом восприятие по тому, как человек, не имея видимых ориентиров, проводит рукой вертикальную линию.

Поэтому задачей экспериментов было выявление способностей человека проводить с закрытыми глазами вертикальную линию, ориентируясь только на свои ощущения гравитационного воздействие. Другой важной задачей являлось исследование наличия и влияния возможных рассогласований сигналов о направлении гравитации по двум указанным каналам восприятия. При рассогласовании информационных сигналов могут быть отклонения от вертикальной линии.

Для проведения экспериментов была разработана и изготовлена специальная установка, изображенная на Рисунке 1. На штативе был укреплен диск, разделенный на 8 равных секторов, на котором концентрическими окружностями отмечалось расстояние от центра диска (Рисунок 2.).

Радиусы окружностей увеличивались равномерно и отличались на 1 см. Сектора на диске были пронумерованы от 1 до 8. Строго над центром закрепленного диска располагался маленький шарик, служащий отметкой, от которой необходимо было проводить вертикальную линию. Шарик был подвешен на нити, с помощью которой можно было опускать и поднимать шарик над диском для его центровки перед измерениями. Шарик с нитью подвешивался к кронштейну, который был прикреплен жестко к вертикальной массивной штанге.. Установка настраивалась так, чтобы шарик располагался строго над центром диска на высоте 70 см (среднее расстояние размаха руки). Диск с помощью компаса ориентировался первым сектором на север.

Эксперименты проводились по следующей методике. Испытуемый подходил к установке и становился, в начале, в направлении на север. Затем поднимал руку и касался указательным пальцем поднятого над центром диска шарика. Затем он закрывал глаза и, не спеша, пытался провести вертикальную линию, доводя ее до момента касания диска. Место попадания указательного пальца регистрировалось в виде двух чисел: номера сектора диска и номера окружности, соответствующего расстоянию от центра диска в сантиметрах.

При проведении вертикальной линии возможны отклонения, связанные с непроизвольным неконтролируемым напряжением некоторых мышц руки, которые при длительных тренировках могут исчезнуть. Это так называемый эффект моторики руки. Чтобы исключить влияние этого эффекта на результаты эксперимента, каждый испытуемый проводил вертикальную линию четыре раза, ориентируясь каждый раз на новое направление относительно экспериментальной установки: вначале на север, затем на восток, потом на юг и запад. Если рука испытуемого описывала вместо вертикали одинаковую дугообразную линию (из-за эффекта неразвитой моторики), то усреднение результатов всех четырех опытов, позволяло исключить влияние этого эффекта.

Обработка измерений, результаты экспериментов и выводы.

Эксперименты по исследованию восприятия гравитационного поля человеческим организмом проводились также в две серии с промежутком один год. В первой серии экспериментов приняло участие более 200 испытуемых, во второй серии – 24.

Данные экспериментов регистрировались в таблицу, в которой регистрировались номера секторов и колец окружностей (расстояние от центра диска) для каждого из четырех направлений ориентации испытуемого, отмечался пол и возраст участников экспериментов. Далее, данные вводились в компьютер и обрабатывались по формулам в Excel. Для каждого измерения номер сектора переводился в угол, выраженный в радианах, учитывая, что он отсчитывается от оси х против часовой стрелки. Ось х совпадала с направлением на восток. После этого полярные координаты точки попадания были переведены в декартовы x и y. Далее усреднялось значение координаты х и у по числу испытуемых. Затем исходные данные и результаты выводились на диаграммы.

По результатам измерений (в обоих сериях однотипно) проводились следующие выборки:

а) выбирались измерения только для определенной ориентации испытуемого – на север (С). на восток (В). на юг (Ю), на запад (З);

б) выбирались результаты измерений отдельно для мужчин (м) и женщин (ж); в) усреднялись результаты все измерений (Общ. - общее).

На диаграмме (Рисунок 3) представлены результаты статистической обработки экспериментальных данных, где в декартовых координатах отмечены среднестатистические положения точек попадания указательного пальца испытуемого на диск. Масштаб по осям выражен в сантиметрах. Буквами около точек отмечены выборки, по которым производилось усреднение. Рассмотрим точки,  расположение которых усреднялось по направлениям ориентации испытуемых. На диаграмме средних значений (Рисунок 3) отклонение от середины диска (0; 0) наиболее проявляется для ориентации испытуемых на СЕВЕР (С).

Это связано с тем, что опыты начинались с того, что человек сначала становился по направлению к северу. Видимо, его организм еще не достаточно был натренирован для выполнения этого опыта, потому на диаграмме северная точка самая удаленная от центра диска. Точки ЮГ, ВОСТОК, ЗАПАД удалены от центра примерно на одно и то же расстояние. Соответствующие точки отстоят от центра на 0.6 см. Видно, что нет зависимости от пола: точки (м) и (ж) одинаково отстоят от центра диска. На расстоянии 0,6 см. На диаграмме средних значений (Рисунок 3) общее среднее значение отклонения ( точка „Общ.”) также равно 0,6 см.

На Рисунке 4 представлена диаграмма усредненных положений точек попадания второй серии опытов. Координаты этих точек определены для различных выборок: при ориентациях испытуемых на север (С). восток (В). юг (Ю). Запад (З) и общая – (Общ.). На диаграмме (Рисунок 4) видно, что наибольшее отклонение от центра диска соответствует ориентациям испытуемых на запад и юг.

Таким образом, в обеих сериях экспериментов с достаточной достоверностью получены одинаковые результаты: при проведении человеком вертикальной линии длиной 70 см в среднем отклонение нижнего конца линии от верхнего составляет по вертикали 0,6 см. Это соответствует отклонению от вертикали в 0,5˚.

Анализируя результаты экспериментов, можно уверенно сделать вывод, что человеческий организм, воспринимая информацию о направлении силовых гравитационных линиях по двум каналам, обрабатывает ее с небольшим рассогласованием, что выражается в проведении вертикальной линии с ошибкой в 0,5˚.

Заключение.

Проблема, поставленная перед нами В.В. Литвиным, оказалась интересной, но мало изученной. Работа выполнена в достаточно большом объеме, поэтому результаты экспериментов можно считать вполне достоверными. Однако, необходимы дальнейшие исследования на более точных установках.

По результатам статистической обработки двух серий испытаний, выполненной с помощью компьютера, сделаны следующие выводы:

-     восприятие гравитационного поля Земли человеческим организмом производится двумя путями: вестибулярным аппаратом и каждой отдельной клеткой. Между этими двумя механизмами восприятия имеется рассогласование, выражающееся в том, что вертикальная линия проводится человеком с отклонением в 0,5˚;

-   результаты двух серий экспериментов совпадают.

Результаты, полученные в данной работе, имеют важное практическое значение при подготовке водителей, летчиков, спортсменов и других специалистов, где требуется быстрая и четкая двигательная реакция организма, а также для ориентации его в сложных условиях.

Данная работа выполнена впервые и аналогов не имеет.

 

 

Список литературы

1.     Корягин В.М. Гравитационное поле Земли и гравитационные взаимодействия организма человека. 2003. http://lib.sportedu.ru/Books/XXPI/2003N1/p46-51.htm.

2.     Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. Изд-во "ГЭОТАР-Медиа", 2012.