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

23.05.2018 10:00:00

Исследователи из нескольких институтов Великобритании, США и Франции проанализировали изотопный состав кислорода вулканических гор на дне океана и в тех образцах, что экспедиции НАСА привезли с Луны. Как оказалось, составы очень похожи, словно лунные породы — это и есть земные.

>>
30.04.2018 10:00:00

...NASA откладывает запуск космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) почти на год, до мая 2020 года...

...в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН планируется создание нейтринного детектора на основе жидкого сцинтиллятора, который можно будет использовать как часть мировой сети таких детекторов для изучения внутреннего строения Земли...

...аэрозоль электронных сигарет вызывает повреждения ДНК в клетках легких, мочевого пузыря и сердца мышей, а также подавляет репарацию ДНК в легких...


>>
25.04.2018 10:00:00

Один из самых серьезных факторов риска развития возрастной деменции — вариант ε4 гена APOE. Тем не менее у 53% его носителей деменция так и не развивается, значит, дело в негенетических факторах. Группа американских ученых решила проверить, способен ли противодействовать угасанию умственных способностей позитивный настрой.

>>
18.04.2018 10:00:00

Авторы исследования, опубликованного в «Nature Human Behavior», ведовство изучать не собирались, их темой были сотрудничество и взаимопомощь в сельских общинах. Однако в процессе работы выяснилось, что в деревнях на юго-западе Китая, в провинции Сычуань, примерно 13,7% населения живет с прозвищем «чжу» или «чжубо» — злые колдуны.

>>
02.04.2018 10:00:00

...китайские ученые успешно клонировали приматов — макак-крабоедов Macaca fascicularis переносом ядра соматической клетки; 79 эмбрионов имплантировали 21 самке, в итоге родились два детеныша, Чжун-Чжун и Хуа-Хуа...

>>