Ах, как кружится голова...

Комаров С.М.
(«ХиЖ», 2016, №6)

В 2011 году Игнобелевскую премию по физике вручили за выяснение причин таинственного феномена: почему у дискоболов голова часто кружится, в отличие от метателей молота. Лауреаты — Филипп Перрин, Сирил Перро, Бруно Рагару, Доминик Девитерне из университета Нанси и Херман Кингмас из Маастрихтского университетского госпиталя. В 2005 году Филипп Перрин стал президентом Европейского общества клинических исследований расстройств систем равновесия.


2016_06_38.jpg

Художник Н.Колпакова


В каком-то смысле человека исследовать гораздо сложнее, чем разбираться в строении элементарных частиц: их-то можно разбить на составляющие в ускорителе, а понять причины того или иного поведения человека удается только по косвенным признакам, наблюдая за реакцией на различные раздражители. Поэтому физиолог никогда не оставит без внимания какую-либо неожиданную реакцию — если ее объяснить, то получится новое знание, которое станет очередным самоцветом в сокровищнице науки о человеке. Примерно так и обстоит дело с головокружением дискоболов.

Тот факт, что, если крутиться, закружится голова, известен практически всем. Причина — в расстройстве деятельности вестибулярного аппарата. Выглядит это примерно так. Человек перестал кружиться, например сошел с карусели. Но мозг все еще считает, что вращение продолжается, и подает соответствующие сигналы органам тела. Рассогласование этих команд с реальной ситуацией и приводит к головокружению как защитной реакции. Когда виртуальная действительность, сформировавшаяся в мозгу, совпадет с реальностью, головокружение закончится. Это теория.

Практика выглядит сложнее. И дискобол, и метатель молота кружатся примерно одинаково, только что один раскручивает диск, а другой — молот. Тем не менее у первых голова кружится очень часто, в семи случаях из одиннадцати, а у вторых никогда, хотя на тренировках они мечут молот по десять, а то и двадцать раз подряд. Головокружение же у дискоболов, особенно во время тренировок, — весьма сильное, порой до тошноты. То есть это не какое-то легкое недомогание, от которого можно отмахнуться. Не удалось приписать это индивидуальным особенностям: добрая половина участников эксперимента метала и диск, и молот, однако головы у них кружились лишь в первом случае. Спортсменам надо было как-то помочь: все-таки регулярные головокружения — отнюдь не то ощущение, которого ожидает человек, занимающийся легкой атлетикой. Ну а если не помочь, то хоть как-то объяснить им причину недомогания.

Ученые решили досконально исследовать, как двигаются люди при выполнении броска, и выявили одиннадцать эпизодов движения у дискобола и пятнадцать — у метателя молота. Оказалось, что дискобол только в двух эпизодах фиксировал свой взгляд на диске или на цели и это занимало лишь 5% времени раскручивания. Метатель же молота фактически не сводил глаз со своего снаряда: двенадцать эпизодов, или 70% времени. Другое серьезное различие касалось движения шеи. Голова дискобола постоянно меняет положение: относительно туловища она неподвижна лишь на протяжении пяти эпизодов, или 59% времени, а метатель молота подобен скале: 99% времени его голова не двигается относительно туловища. Помимо этого метатель молота всегда касается земли хотя бы одной ногой, а дискобол в момент перед броском подпрыгивает. Именно в этот момент организм окончательно запутывается и утрачивает связь с реальностью. В самом деле, глаза дискобола не зафиксированы ни на одном предмете, видимые объекты стремительно проносятся перед его взором, и мозг не успевает обработать визуальную информацию. При прыжке же утрачивается и тактильная информация: мозг перестает понимать, как тело человека расположено в пространстве. Головокружение служит компромиссом, который находит мозг, чтобы выйти из безнадежной ситуации.

Кстати, про этот эффект знают коллеги метателей по спортивному цеху — фигуристы. При выполнении быстрых вращательных движений они покачивают головой, а на каждом обороте фиксируют взгляд на каком-то предмете неподалеку. Если же зафиксировать взгляд не на чем, например как бывает у горнолыжника, попавшего при спуске в густой туман, то голова может закружиться и без всяких вращательных движений; даже для того, чтобы понять, едешь ты или уже стоишь, нужно как следует сосредоточиться. Люди, побывавшие в этой ситуации, почему-то называю свое состояние «полной астролябией», видимо, слово красивое.

Хорошо, что бросок диска на соревнованиях длится недолго. На тренировках спортсмена заставляют совершать при разгоне диска не один оборот, а два или три: в этом случае головокружение усиливается, порой проявляется не после броска, а во время выполнения разгона, да еще начинается тошнота. Длительные же расстройства вестибулярного аппарата чреваты гораздо более серьезными последствиями. Специалисты по космической медицине, которые работали с первыми космонавтами, рассказывают (см. «Химию и жизнь», 2008, 9), что от этого Герман Титов чуть не лишился рассудка. За 25 часов он облетел Землю семнадцать раз и на очередном витке вдруг увидел, что планета разваливается на куски. Причиной было именно нарушение ориентации: в нашем организме за нее отвечают прежде всего отолиты — небольшие кристаллы кальцита, расположенные во внутреннем ухе. Под действием силы тяжести они давят на соответствующие рецепторы, сообщая организму, где верх, а где низ. В невесомости этот механизм нарушен, что и приводит к столь серьезным психологическим проблемам даже у таких тренированных людей, каким был второй космонавт Земли. Впоследствии эту особенность работы вестибулярного аппарата учли при подготовке космонавтов.

Что касается дискоболов, авторы дают такое объяснение. В мозгу сходится несколько картин окружающего мира; одна создается на основе визуальной информации, другая — на информации от отолитов, третья — на данных рецепторов в конечностях и других частях тела. В частности, информация о вращении может идти от гипотетических гравицепторов, расположенных в туловище, от колебания внутренностей. Свой вклад вносит и так называемая проприоцептическая информация — информация о взаимном расположении частей тела, которая формируется в результате обработки сигналов от туловища, бедер и нижних частей конечности. Вот эти-то картины и не может совместить мозг дискобола, обманутый его сложными движениями.

Разные разности

03.12.2018 18:00:00

...космическая система обнаружения дневных астероидов позволит в течение 5 лет выявить не менее 3000 астероидов размером более 10 м...

...Управление по контролю продуктов и лекарственных препаратов США одобрило новый противогриппозный препарат с иным механизмом действия, чем у тамифлю и других; препарат называется ксофлюза...

...исследованы с помощью фМРТ процессы в мозге собаки, когда она слышит знакомые и незнакомые человеческие слова...


>>
30.11.2018 10:00:00

Исследователи из Индианского университета обнаружили способ выделить себя среди производителей крафтового пива: надо объявить себя зеленым пивоваром. То есть таким, который борется за экономию энергии и сохранение окружающей среды.

>>
29.11.2018 12:00:00

Сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова просмотрел огромное число образцов многощетинковых червей, идентифицированных как Thelepus cincinnatus и обнаружил, что перед ним представители не одного вида, а четырёх разных.

>>
27.11.2018 18:15:00

Химики из Чалмерского технологического университета (Швеция) решили запасать солнечное тепло с помощью химической энергии.

>>
06.11.2018 15:40:00

…«Science» опубликовал шесть статей, посвященных финальному этапу исследования Сатурна автоматической межпланетной станцией Кассини…

…в Японии, возможно, будет разрешено редактирование генов человеческих эмбрионов в исследовательских целях...

…британские ученые с помощью CRISPR-Cas9 ввели в геном малярийного комара Anopheles gambiae мутацию, которая делает самок бесплодными при сохранении плодовитости самцов; такая мутация может полностью уничтожить вид…

>>