автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Научные основы совершенствования поглощающих аппаратов автосцепки

На правах рукописи

ЛЕВИК Юрий Сергеевич

СИСТЕМА ВНУТРЕННЕГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В УПРАВЛЕНИИ ДВИЖЕНИЯМИ И ОРГАНИЗАЦИИ СЕПСОМОТОРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

03.00.13 Физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва-2006

Работа выполнена в лаборатории нейробиологии моторного контроля Института проблем передачи информации РАН

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук

Бибиков Николай Григорьевич

доктор медицинских наук

Иоффе Марат Евсеевич

доктор медицинских наук, профессор Хаютин Владимир Михайлович

Ведущая организация:

Государственное Учреждение Научно-исследовательский институт Неврологии Российской Академии Медицинских Наук

Защита диссертации состоится «18» декабря 2006 года в 13. часов на заседании диссертационного совета Д 212.154.17 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 129164, Москва, ул. Кибальчича, д.6, корп. 4, биолого-химический факультет, ауд. 205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПГУ по адресу: 119992, Москва, ул. М. Пироговская, д. 1.

Автореферат разослан «'М> 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Холмогорова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Изучение центральных механизмов управления позой и движениями и сенсомоторной интеграции представляет собой задачу исключительной сложности из-за комплексного характера системы, в которой совместное функционирование и взаимодействие подсистем на разных уровнях ЦНС подчинено единой цели — формированию исполнительных команд к мышцам, обеспечивающим выполнение движения. Данная проблематика тесно связана с именем И.М. Сеченова, который писал в своей книге «Элементы мысли»: Дальнейший шаг в эволюции чувствования можно определить как сочетанную или координированную деятельность специальных форм чувствования-между собой и с двигательными реакциями тела». Давно известно, что в естественных условиях обычно используются одновременно сигналы разных модальностей, и в физиологии часто поднимается вопрос о взаимодействия сенсорных систем. При этом в двигательном поведении организм должен выступать как единое целое, возникающим ситуациям должны соответствовать целесообразные действия, хорошо скоординированные в пространстве и времени. Как полагают многие исследователи, для реализации таких функций мозг должен уметь формировать внутреннее представление об актуальном окружении (модель мира), а также иметь представление о собственном теле, его структурной организации, его сенсорных и моторных возможностях - и т.п. (модель самого себя). Концепция внутренней модели представляется перспективной идеей, позволяющей по-новому взглянуть на такие ключевые вопросы организации движений, как межмодальная интеграция, сенсомоторное взаимодействие, связь регуляции позы и движений и пространственной ориентации.

Нельзя сказать, чтобы вопрос о роли внутренней модели (схемы тела) совсем не привлекал внимание исследователей. Тем не менее, большая часть работ традиционно основывается на материале фантома ампутированных и клинических данных, полученных на пациентах с поражениями ЦНС. Хэд и Холмс в 1911 году высказали предположение о том, что в течение жизни благодаря синтезу разнообразных ощущений, исходящих из различных частей тела, в коре головного мозга создастся «постуральпая модель тела}), т.е. представление об относительной величине ее частей, их взаимосвязи, положении и т.д. В создании этого образа тела принимают участие тактильные, проприоцептивные и зрительные сигналы. Другие исследователи, хотя они и не использовали термина «схема тела», тем не менее, признавали, что нервная система каким-то образом отражает положение тела. Так Р. Магнус писал: «Центральная нервная система отражает в каждый данный момент состояние тела, его позу, положение его конечностей, соприкосновение с внешним миром». В основе этого отражения, согласно Магнусу, лежит «...определенное распределение возбудимости и наиболее легко доступных путей в центральной нервной системе».

Последующее накопление клинических наблюдений обогатило описание фантома ампутированной конечности, топагнозии, симптомов игнорирования и др., однако теоретические представления остаются неразработанными. Об этом свидетельствует значительный разнобой в определениях схемы тела, даваемых неврологами, нейропсихологами, физиологами. Величковский Б.М., Зинченко В.Л. и Лурия А.Р. определяют схему тела как «...субъективный образ взаимного положения частей тела, возникающий на основе проприоцепции». В этой же работе можно найти и другое определение: «схема тела — это то, что должно быть на периферии двигательного аппарата тела, а не то, что обязательно есть в действительности». Иногда схема тела рассматривается в виде двух взаимодействующих блоков - первого, формирующего трехмерный образ тела на основе текущей сенсорной информации и хранящегося в кратковременной памяти, и второго - блока статического образа тела, хранящегося в долговременной памяти и извлекаемого для сопоставления с динамическим образом.

Согласно представлениям A.C. Батуева, схема тела составляет «основу статического образа тела» и, по мпению автора «...представляет собой жесткую систему связей». Количество приведенных определений можно увеличить, однако в этом нет необходимости, поскольку все они не отражают сколько-нибудь более глубокого понимания схемы тела по сравнению с Хэдом. Между тем, в его работах содержится замечательная мысль о функциональном предназначении схемы тела, как системы, которая преобразует сигналы рецепторов в информацию, пригодную для использования организмом, как в задачах восприятия, так и для планирования движений. Хэд образно связывал схему тела со счетчиком такси, который дает показания не в милях, а сразу в интересующих пассажира шиллингах и пенсах. Интересные соображения о схеме тела содержатся в философской работе Мерло-Понти «Феноменология перцепции». Мерло-Понти пишет о том, что говоря о схеме тела, сначала хотели ввести лишь удобный термин для обозначения большого числа ассоциаций, относящихся к телу, и подчеркнуть, что эти ассоциации прочно установлены и всегда готовы к употреблению. Однако такое толкование оказывается слишком ограниченным. По мнению Мерло-Понти не проприоцепция формирует схему тела, а сама проприоцепция формируется на ее основе; схема тела является не суммой следов привычных проприоцептивных ощущений, а законом, по которому они формируются. Тем не менее, быть может, ввиду того, что работа носила преимущественно философскую направленность, она не оказала особого впимания на последующие физиологические и неврологические исследования.

Отсутствие большого прогресса в развитии теоретических представлений о схеме тела можно объяснить тем, что это понятие в определенном смысле обогнало свое время. В пользу наличия схемы тела говорили очень яркие и давно известные феномены, такие как фантом ампутированных и случаи одностороннего игнорирования пространства. Однако в то время задачи координации и интеграции, организации сенсомоторного взаимодействия еще не стояли в физиологии с такой остротой.

Система внутреннего представления должна включать не только модель собственного тела, но и систему координат, в которой описывается ориентация и движение тела относительно внешнего пространства. Суставные и мышечные рецепторы дают информацию об относительном движении звеньев тела, например, об изменении угла в суставе. Интерпретация этого относительного движения требует использования дополнительных правил, которые позволили бы выбрать одно из звеньев за неподвижное, иначе говоря, выбрать определенную систему отсчета. Таким образом, вопрос о системах отсчета, используемых центральной нервной системой, является одним из ключевых для понимания закономерностей сенсомоторного обеспечения позы и движений.

Работа выполнена по тематическим планам Института 1976-2005 годов, грантам РФФИ, РФФИ-ИНТАС, «Университеты России - фундаментальные исследования» и ISF.

Цель исследования

Изучение формирования и функционирования системы внутреннего представления, ее роли в сенсомоторном взаимодействии. Выяснение роли высших уровней центральной нервной системы в управлении позой и движениями, в восприятии собственного тела и внешнего пространства.

Задачи исследовании

Разработать комплекс методических приемов позволяющих изучать систему внутреннего представления физиологическими средствами, а не только методами психологии.

Сформулировать представления о роли системы внутреннего представления собственного тела в сенсомоторном взаимодействии и межсенсорной интеграции, получить более четкое представление о роли высших уровней центральной нервной системы в восприятии собственного тела и внешнего пространства.

Исследовать вопросы о степени детальности описания тела во внутренней модели, о роли центральных структур и периферических обратных связей в формировании схемы тела, о способах представления сенсорной информации разных модальностей во внутренней модели, о консервативных и пластичных элементах схемы тела.

Исследовать роль системы отсчета в интерпретации проприоцептнвных сигналов и управлении двигательной активностью.

Научная новизна и теоретическая ценность диссертационной работы

В рамках научной школы академика РАН B.C. Гурфинкеля разработано новое научное направление «исследование роли системы внутреннего представления («внутренней модели или схемы тела») в задачах переработки сепсорной информации и реализации пространственно ориентированных движений». Работы в области исследования влияния внутреннего представления собственного тела и внешнего пространства на постуральные реакции, движения глаз и тонус аксиальной мускулатуры, являются оригинальными и способствовали углублению представлений о высших, надрефлекторных уровнях управления позой, и движениями. Подученные результаты можно рассматривать как развитие представлений H.A. Бернштейна об иерархических принципах многоуровневой организации движений. Была сформулирована концепция о важнейшей роли внутренней модели ("схемы тела") в задачах переработки сенсорной информации и реализации пространственно ориентированных движений и осуществлена экспериментальная проверка этой концепции.

Был разработан комплекс методических приемов, позволяющих исследовать работу системы внутреннего представления на здоровом человеке физиологическими методами. На основе разработанных методов получены принципиально новые научные данные об организации регуляции позы и движений и роли системы внутреннего представления как верхнего уровня этой системы.

Установлено, что реакции, которые на животных считаются классическими примерами рефлекторных позных автоматизмов, у здорового человека в сильной степени определяются состоянием внутренней модели, т.е. тем, как описывается взаимное положение головы, туловища и ног в системе внутреннего представления.

Проведены исследования систем координат, используемых ЦНС при планировании пространственно ориентированных движений, и лежащих в основе восприятия конфигурации тела. Показано, что переход из эгоцентрической системы координат в экзоцентрическую ведет к изменению интерпретации сенсорных сигналов и модификации двигательных реакций, возникающих в ответ на эти сигналы. Установлено, что выбор системы отсчета во многом определяется априорными сведениями об объектах внешнего мира, с которыми человек поддерживает контакт ( жесткость, несмещаемость и др.).

В экспериментах с вибрационной стимуляцией мышечных рецепторов показано, что относительные вклады проприоцептивной, зрительной и вестибулярной информации в формирование референтной вертикали и текущую регуляцию относительно этой вертикали могут ме.'.1я1ься в зависимости от условий поддержания позы.

Установлено, что активация рецептивных полей различных постуральных и не постуральных мышц выбывает позные реакции всего тела, сводящиеся к ответам трех основных типов: наклонов вперед-назад, вправо-влево и закручивания относительно вертикальной оси. При одновременной активации рецептивных полей двух или нескольких мышц можно добиться компенсации суммарного эффекта; при других сочетаниях имеет место векторное сложение реакций. Направления постуральных реакций, вызываемых вибрационной стимуляцией мышц плеча зависят от ориентации плеча в пространстве. Полученные данные позволяют заключить, что система оценки положения тела при стоянии строится не на языке отдельных мышц, а на языке пространственных координат и базируется на внутренней модели тела.

Практическая значимость работы

Полученные результаты помогут в решении актуальных прикладных задач при разработке средств двигательной реабилитации. Сведения об организации системы управления движениями и наработанные методические подходы были использованы в работах но созданию устройств для двигательной реабилитации неврологических и ортопедических больных. В частности, они нашли применение в исследованиях по успешно выполненному государственному контракту по Программе фундаментальных исследований ОЭММПУ РАН «Разработка методов управления и контроля функций организма», а также по проекту "Использование новых подходов физиологии движений в диагностике и реабилитации больных с двигательными нарушениями" в рамках программы Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине». Возможно также применение полученных сведений в диагностике неврологических и ортопедических заболеваний. Так, в настоящее время исследуется возможность использования методов вибрационной стимуляции и стабилографии в ранней диагностике паркинсонизма.

Положения, выносимые на защиту

- Различные способы вызова рассогласования между реальным и воспринимаемым положением звеньев тела или создания афферентного потока, допускающего неоднозначную интерпретацию, позволяют исследовать работу системы внутреннего представления па здоровом человеке физиологическими методами.

- При интерпретации тактильного стимула учитывается в первую очередь не ориентация его относительно рецептивного поля, а ориентация «следа» раздражения в физическом пространстве, что требует знания положения данного звена тела в пространстве. Таким образом, переработка сложной тактильной информации невозможна без использования системы внутреннего представления — внутренней модели или «схемы тела».

- Между уровнями ЦНС, планирующими движения в системе координат внешнего пространства, и исполнительными органами имеется необходимый промежуточный элемент - внутренняя модель или схема конечности.

- Так называемые позные автоматизмы не сводятся к набору стереотипных рефлексов. Они интегрированы в сложный комплекс контекст-зависимых реакций, активируемых по определенным алгоритмам в зависимости от взаимоположения звеньев тела друг относительно друга и всего тела относительно опорной поверхности, характеристик опоры и отражения этих факторов в системе внутреннего представления.

- Изменения направления взора, вызываемые поворотами головы, в сильной степени зависят от интерпретации системой внутреннего представления относительных движений сегментов тела.

- Переход от одной системы отсчета к другой ведет к изменению интерпретации сенсорных сигналов и модификации двигательных реакций, возникающих в ответ на эти сигналы.

- Выбор системы отсчета во многом определяется априорными сведениями об объектах внешнего мира, с которыми человек поддерживает контакт (жесткость, несмещаемость и др.).

- Система оценки положения тела при стоянии строится не яа языке отдельных мышц, а на языке пространственных координат и базируется на схеме тела.

Апробация работы:

Результаты работы докладывались на следующих научных конференциях и съездах: XV Съезд всесоюзного физиологического общества им. И.П.Павлова. Кишинев, 1987. Конференции "Regulatory mechanisms of motor funetions and postural coordination. 1988, Смоленице, Чехословакия; II Всероссийская конференция по биомеханике, Нижний Новгород. 1994; First Asahikawa International Symposium on Brainstem Control of Posture

and Movement, Sept. 12-14, 1989, Asahikawa, Hokkaido, Japan; International symposium Brain and Movement., Moscow, 1997; 13th International Symposium "Multisensoiy control of posture and gate", Paris, 1997; IV Всероссийская конференция по биомеханике, Нижний Новгород. 1998; XVII съезд Физиологов России, Ростов-на- Дону, 1998; Российская конференция по биомеханике - 1999, Усть-Качка, 1999 г.; 31th Annual General Meeting of the European Brain and Behaviour Society - EBBS, Rome, Sept. 1999; V Всероссийская конференция по биомеханике "Биомеханика 2000". Нижний Новгород, 2000 г.; Fourth European symposium on life sciences research in space. Trieste, Italy, 1990; Международная конференция "Физиолошя мышечной деятельности". Москва, 2000 г.; XVIII Съезд физиологического общества имени И. П. Павлова. Казань, 25-28 сентября 2001 г.; Neurosçience meeting, Orlando, USA, 2002; Научно-теоретическая конференция «Внутренние состояния и произвольное- поведение» Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, 2002 г.; Motor control Conference "From Basic Motor Control to Functional Recovery-НГ', Varna, Bulgaria, 2003; II Международная конференция по физиологии мышц и мышечной деятельности. Москва, 2003 г.; Международные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР, акад. АН Арм. ССР Эзраса Асратовича Асратяна. Москва, ИВНД и НФ РАН, 2003 г.; Конференция "Организм и окружающая среда: адаптация к экстремальным условиям". Москва, ГНЦ РФ ИМБП РАН, 2003; XIX съезд физиологического общества им. И.П. Павлова, Екатеринбург, 2004; VII Всероссийская конференция по биомеханике. Нижний Новгород, 2004 г.; Международная научная конференция «Физиология развития человека», Москва, 2004 г.; V Сибирский физиологический съезд. Томск, 2005.; III Всероссийская школа-конференция «Физиология мышц и мышечной деятельности», Москва, 2005; 1 Съезд физиологов СНГ, Дагомыс, 2005.

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 97 работ, включая 1 монографию и 40 наиболее приоритетных и значимых публикаций.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка использованных источников из 145 наименований, изложенных на 190 стр., содержит 45 рисунков и 10 таблиц.

СОДЕРЖА!ШЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

До сих пор система внутреннего представления изучалась у больных с изолированными поражениями разных отделов ЦНС и у пациентов с ампутацией конечностей. Эти методы, внесшие большой вклад в развитие физиологии движений, имеют, тем не менее, существенные ограничения. Поэтому нам представлялся актуальным поиск экспериментальных подходов к исследованию системы внутреннего представления с использованием физиологических методов регистрации объективных электрофизиологических и биомеханических параметров, что позволило бы начать изучение автоматического, неосознаваемого уровня этой системы, а не только связанных с нею известных перцептивных эффектов. Каков же круг тех вопросов, относящихся к системе внутреннего представления, которые на данном этапе могут быть подвергнуты исследованию физиологическими средствами? Нам кажется, что к этим вопросам можно отнести вопрос о степени детальности описания тела во внутренней модели, о роли центральных структур и периферических обратных связей в формировании схемы тела, о способах представления сенсорной информации разных модальностей во внутренней модели, о консервативных и пластичных элементах схемы тела, о связи системы внутреннего представления с распределением тонической активности мышц, о системах координат, используемых мозгом для формирования внутреннего представления о конфигурации тела и его ориентации относительно внешнего пространства.

Для получения ответов на поставленные вопросы были использованы методы, позволяющие получить рассогласование между реальным положением звеньев тела и его описанием в системе внутреннего представления или создать ситуацию неоднозначности, в которой интерпретация афферентных сигналов будет зависеть от состояния системы внутреннего представления, в частности, от выбранной нервной системой системы отсчета.

В исследованиях регуляции позы и движений широко применяется воздействие на проприоцептивную систему путем вибрационной стимуляции мышечных рецепторов [Ек1ип<3, 1966; Гурфинкель, Липшиц и Попов, 1977]. Такая стимуляция обычно вызывает укорочение стимулируемой мышцы и соответствующее движение, однако, если это движение предотвратить при помощи жесткой фиксации, возникает иллюзия движения в противоположенном направлении. Этот эффект был использован в наших исследованиях для вызова проприоцептивных иллюзий. Кроме того, для создания рассогласования использовалась ишемичсская деафферентация и другие приемы.

Для создания афферентных потоков, допускающих неоднозначную интерпретацию, мы применяли повороты частей тела друг относительно друга со скоростями ниже вестибулярного порога. Неоднозначность интерпретации сенсорных стимулов возникала также в ситуации «кожного письма» при разных ориенгациях кожных рецептивных полей.

Для изучения влияния системы внутреннего представления на позные автоматизмы был разработан оригинальный комплекс методик повышения активности тоногенных структур с помощью вибрационной стимуляции или вызова постахтивационных эффектов. Ввиду разнообразия экспериментов и используемых методик их более подробные описания будут приводиться в соответствующих частях раздела «Результаты».

В течение 30 лет было проведено свыше 20 различных серий экспериментов, в каждой из которых приняло участие в среднем около 15 человек. Все опыты проводились на здоровых людях без каких-либо неврологических нарушений. В экспериментах использовалась как серийная аппаратура для физиологических исследований, так и установки и приборы, изготовленные самостоятельно. К ним относились поворотные платформы с соответствующими приводами, устройства для фиксации различных частей тела, вибраторы на основе электродвигателей постоянного тока, тензометрические датчики для измерения сил и моментов, стабилографичсские платформы и потенциометрические гониометры. Многие из этих установок отличались оригинальными техническими решениями, оказавшимися вполне удачными, и продолжают использоваться в экспериментальных исследованиях.

Результаты и их обсуждение

1. Экспериментальный фантом конечности

Изучение физиологических и психологических механизмов, лежащих в основе представления человека о своем теле началось сравнительно давно. Так феномен фантома ампутированных был известен еще Амбруазу Паре. Однако, несмотря на всю ценность наблюдений ампутационного фантома, им все-таки присущи определенные ограничения. Например, при отсутствии реальной конечности невозможно оценить соотношение реального и воспринимаемого положения, зависимость состояния внутренней модели от различных источников афферентации и т.п. Поэтому большой интерес представляют исследования, воспроизводящие характерные черты ампутационного фантома на здоровом человеке в условиях блокады проведения импульсов, поступающих в мозг от кожных, суставных и мышечных рецепторов руки по чувствительным нервам (Мс1гаск & Вгогг^е, 1973). Оказалось, что в этих условиях наблюдается своего рода "экспериментальный фантом", "диссоциация", рассогласование реального и воспринимаемого положения конечности, достигающее порой значительных величин.

Мы исследовали восприятие положения верхней конечности в условиях выключенного зрения и сниженного проприоцептивного притока. Снижение афферентного потока от проприоцептивных и кожных рецепторов кисти и предплечья достигалось двумя способами. В большинстве случаев для этого использовалась ишемическася деафферентация левой руки с помощью наложения на плечо пневматической манжетки аппарата Рива-Роччи. В других случаях, особенно в предварительных экспериментах, а также в экспериментах на детях ишемическую деафферентацию не применяли. В этих случаях испытуемый с закрытыми глазами просто сидел, положил расслабленную руку на поверхность стола. И в этих условиях снижения афферентного притока в результате адаптации тактильных рецепторов и малой активности мышечных афференггов в расслабленных мышцах часто было достаточно для вызова иллюзий восприятия. Для появления этих иллюзий от испытуемого требовалось длительное пребывание в расслабленном состоянии. Ввиду однотипности экспериментов, опишем методику опыта с наложением пневматической манжетки.

Испытуемый в удобной позе с закрытыми глазами сидел за столом, на который укладывалась его ишемизированная левая рука. По команде он должен был указательным пальцем правой руки показывать местоположение концевой фаланги среднего пальца, лучезапястного сустава и локтя ишемизированной конечности. Чтобы испытуемый не мог скорректировать восприятие положения после прикосновения, рука помещалась под прозрачный экран размером 70 х 70 см, приподнятый над поверхностью стола на 15 см (рис. 1). На этот экран при каждом показе испытуемым положения звеньев наносили метки. Было проведено 27 экспериментов на 16 добровольцах в возрасте от 20 до 30 лет, некоторые из них участвовали в разных формах эксперимента или в одном эксперименте по нескольку раз. Продолжительность опыта в разных попытках составляла от 25 минут до одного часа.

Рис. 1 Схема эксперимента с диссоциацией реального и воспринимаемого положения руки.

Ишемическая деафферентация у всех испытуемых вызывала появление значительного рассогласования реального и воспринимаемого положения конечности. Эта диссоциация появлялась уже в первые минуты после диссоциации. Обычно "фантомная" рука воспринималась более согнутой в локте, чем на самом деле, т.е. иллюзорное движение вначале происходило в сторону приближения рут к телу. Впоследствии иллюзорное сгибание могло смениться разгибанием. Кроме того, отмечалось "укорочение" руки - уменьшение расстояний между воспринимаемыми локтем и запястьем и запястьем и концом пальца в течение опыта. Наибольшая амплитуда смещения наблюдалась для кончиков пальцев, лучезапястный сустав смещался меньше, локтевой сустав даже при 35-минутной ишемии смещался не столь существенно.

Подобные «движения» воспринимаемой руки наблюдались у всех без исключения испытуемых.

Последствия феномена диссоциации реального и воспринимаемого положения конечности ярко проявлялись, когда от испытуемого требовалось попасть пальцем ишемизированной руки в мишень. Проба проводилась в то время, когда чувствительность была снижена, но еще не потеряла полностью, а способность к произвольным движениям еще сохранялась. Если мишень (указательный палец неишемизированной руки испытуемого, поставленный экспериментатором в избранную точку на поверхности экрана) находилась в пределах сектора между реальной рукой и фантомом, испытуемый, на основе неправильпого представления о положении конечности, совершал движение в направлении, противоположном тому, в котором должен был двигаться, чтобы попасть в мишень. В результате его палец не приближался к мишени, а удалялся от нее.

Описываемый здесь экспериментальный фантом наблюдался при выключенном зрении. Открывание глаз приводило к немедленному слиянию фантома и реальной конечности. Интересно, что прикосновение к ишемизированной руке пальцами другой руки (когда убран экран) оказывало на восприятие фантома меньшее влияние. Один из самых интересных фактов, полученных в этих экспериментах, касается оценки длины руки. Восприятие ишемизированной руки чем-то напоминало восприятие ампутационного фантома. Рука подобным же образом «съеживалась», становилась короче, причем в большинстве случаев особо укорачивалась кисть. Эффект укорочения наблюдался практически с первых же минут эксперимента. Однако в райопе 15-20 минуты (у разных испытуемых по-разному) одновременно с потерей чувствительности наблюдался большой скачок в оценке воспринимаемой конечности. Если в начале эксперименте укорочение колебалось в районе 5-10% нормальной длины звена, то после полной потери чувствительности мы наблюдали укорочение до 50%.

В условиях ишемической деафферентации, несмотря па отсутствие проприоцептивного притока, ни у одного испытуемого, не появлялось ощущения отсутствия или "исчезновения" руки либо ее дистальных звеньев. Из этого следует, что, во-первых, в систем внутреннего представления должен содержаться «список» или перечень звеньев тела, в котором их представительство более или менее автономно, независимо от проприоцептивного притока; во-вторых, восприятие конечности в условиях ее ишемизации - явление того же рода, что и субъективное восприятие наличия конечности после ампутации - ампутационного фантома. В любой момент времени деафферентированная конечность воспринималась как занимающая вполне определенное положение в пространстве. Это можно объяснить тем, что осознание положения кинематических звеньев происходит не па основе "сырой" или даже сильно переработанной проприоцептивиой информации, а на базе сложной информационной структуры - "схемы конечности", ее внутренней модели, обладающей значительной степенью автономии. При изменении или резком снижении афферентации нарушается привязка этой модели к физическому пространству, может наблюдаться и дрейф отдельных ее параметров (например, уменьшается длина звеньев), но сама модель сохраняется и служит базой для восприятия.

Можно сделать заключение: в схеме тела конечность описывается моделью, содержащей консервативные элементы и переменные параметры. Так, последовательность звеньев остается неизменной на всех этапах выключения чувствительности. При ампутационном фантоме одни звенья могут быть представлены более четко, чем другие, но их последовательность не нарушается. По-видимому, последовательность кинематических звеньев относится к числу консервативных элементов схемы тела, папротив, длина звеньев в системе внутреннего представления может меняться. Наиболее же легко изменяется представление об углах в суставах и положении конца руки. Для изменения восприятия длины и углового положения конечности необязательна даже ишемия. Достаточно простого пребывания с закрытыми глазами в расслабленной позе.

С целью выяснения того, как происходит формирование схемы тела в онтогенезе, как в процессе созревания двигательной системы меняется точность внутреннего представления длин звеньев в процессе созревания двигательной системы, изучалась также точность указывания характерных точек руки (локтя, запястья, конца среднего пальца) без зрительного контроля у взрослых и у детей 4-11 лет (без ишемии, при длительном пребывании в неподвижной расслабленной позе). Регистрировалась начальная ошибка восприятия и динамика ее возрастания со временем. Были установлены существенные возрастные отличия в точности внутренней модели верхней конечности: у детей при отсутствии зрительного контроля происходит кажущееся укорочение и предплечья, и кисти, а у взрослых, в основном, - только предплечья. Показано, что эффективность использования зрительной информации для коррекции внутреннего представления о положении конечности у детей до 6-7 лет значительно ниже, чем у детей старших возрастов и у взрослых.

В ходе исследований влияния зрения на точность восприятия конечности установлено, что у детей сенсорный конфликт, вносимый инвертирующими призматическими очками, вызывает значительно большие затруднения в показе характерных точек руки, чем у взрослых. Вероятно, это связано с тем, что формирование внутренней модели конечности у детей 6-7 лет не завершено, и во время выполнения проб они в большей степени зависят от проприоцептивных и зрительных обратных связей.

Таким образом, внутреннее представление о длинах звеньев у детей является менее точным и более вариативным, чем у взрослых.

Опыты с "фантомной конечностью" показали, что, между уровнями ЦНС, планирующими движения в системе координат внешнего пространства, и исполнительными органами имеется необходимый промежуточный элемент - внутренняя модель или схема конечности.

2. О связи схемы тела и восприятия фигуративных тактильных стимулов

Известно, что при тактильном раздражении поверхности тела восприятие следа движущегося по коже стимула зависит от того, какой участок тела раздражается. Одни и те же стимулы, нарисованные на коже спины и коже стопы, могут восприниматься как зеркально симметричные или взаимно перевернутые (СаСГага е1 а1., 1976). Этот факт свидетельствует о возможной связи процессов переработки тактильной информации с представлениями человека о взаимоположении звеньев своего тела. Возникло предположение, что интерпретация тактильного стимула зависит не только от того, на какой участок кожи наносится раздражение, но и от положения соответствующего звена тела в пространстве.

Таким образом, возникла задача исследования зависимости интерпретации тактильных стимулом человеком от ориентации этих стимулов относительно рецептивного поля и от ориентации самого рецептивного поля.

На коже испытуемого деревянной палочкой рисовали одну из фигур, показанных в таблице на рис. 2. Вертикальные размеры символа составляли около 3 см при исследовании кожи ладони и около 6 см для остальных частей тела (спины, живота, бедра, стопы). Время рисования стимула составляло 0,5-08 с. Глаза испытуемого были закрыты. После предъявления он должен был открыть глаза и указать воспринятый символ на лежащей перед ним таблице. Если после предъявления испытуемый показывал на таблице нанесенный символ, то опознание обозначали как нормальное. При правильной вертикальной и обратной право-левой ориентации восприятие считали зеркальным. При сохранной право-левой ориентации с изменением верха-низа опознание классифицировалось как перевернутое. Случаи полного изменения ориентации по обоим направлениям квалифицировались как инверсия.

В этом исследовании приняли участие 24 практически здоровых человека.

1' h • V.

9 е Э. 6

"Я R и

Ч Н d h

Рис. 2. Таблица с предъявляемыми стимулами для «кожного письма»

При письме на коже лба символы воспринимались как бы спроецированными на находящийся перед испытуемым экран, т.е. зеркально. Символы, нарисованные на коже спины и на тыльной части стопы, воспринимались нормальными. При нанесении их на подошвенную поверхность стопы, лежащего на спине испытуемого они интерпретировались как зеркальные.

Тактильное восприятие символов, наносимых на кожу живота, исследовали в двух положениях — стоя и лежа на спине. В этих двух ситуациях были получены неодинаковые результаты. Когда испытуемый стоял, то стимулы воспринимались нормальными, В положении лежа фигуры чаще (75% проб) воспринимались перевернутыми, иногда (в 25% проб) нормальными.

Значение взаимного положения звеньев тела хорошо иллюстрируется наблюдениями с нанесением фигур на кожу передней поверхности бедра, поскольку интерпретация менялась при сгибании бедра в тазобедренном суставе. Фигуры, написанные на распрямленном бедре вертикально стоящего испытуемого были восприняты так, что как зеркальные в 43% случаев, как перевернутые - в 36%, как инвертированные в - 17% и как нормальные - в 4%. Таким образом, в 58% случаев нижней считалась часть фигуры, обращенная к дистальному концу ноги, а в 47% - к проксимальному. В то же время при бедре, согнутом под прямым углом, восприятие почти всегда было нормальным, т.е. часть фигуры, обращенная к проксимальному концу нога, считалась нижней.

Примеры зависимости интерпретации от положения отдельных звеньев были получены при исследовании кожи ладони. Когда испытуемый держал кисть руки, согнутой в локте под прямым углом, ладонью к себе (в положении супинации), то наносимые символы всеми испытуемыми воспринимались нормальными, а при повороте кисти ладонью от себя те же стимулы всеми испытуемыми кроме двух интерпретировались как зеркальные. Таким образом, для правой руки в одном случае правой частью фигуры считалась часть, обращенная к большому пальцу, а в другом случае наоборот. Иначе говоря, в данной ситуации ориентация по отношению к внешнему пространству.

На первый взгляд, кажется, что полученные в экспериментах разнообразные данные чрезвычайно трудно интерпретировать. Caffaraet al.(1976) ограничились констатацией того, что символ «читается по некоторым эгоцентрическим правилам, неодинаковым для разных участков кожи». По нашему мнению в основе всех этих правил лежит достаточно простой принцип. При чтении стимула учитывается в первую очередь не ориентация относительно участка тела, на который наносится раздражение, а ориентация «следа» раздражения в физическом пространстве. Стимул читается так, как если бы испытуемый смотрел на светящийся след, оставленный концом палочки. Так при нанесении раздражения на ладонь важной является не только ориентация символа относительно ее внешнего и внутреннего края, но и ориентация самой ладони. Если ладонь повернута к испытуемому, то «9» будет однозначно восприниматься как «9». Если же человек повернет ладонь от себя, то этот символ повернется в пространстве вместе с ладонью на 180° и Судет интерпретироваться уже как «е», хотя будут раздражаться те же участки

кожи в той же последовательности. Если ладонь ориентировать в сагиттальной плоскости, то при интерпретации человек будет испытывать те же сомнения, какие бы он испытывал в зрительной задаче, глядя на «9» с ребра. С этой точки зрения можно объяснить и большую часть других результатов.

Этот вывод нельзя считать совершенно неожиданным. В свое время Attneave & Benson (1969) указывали, что во многих случаях поведение ЦНС лучше описывается и предсказывается с точки зрения картины в физическом пространстве, а не на основе картины распределения возбуждения на рецептивном поле. Часто события на уровне рецепторов (в отличие от осмысленных образов, полученных на базе этих событий) ве способны образовывать ассоциации или формировать следы в памяти (Attneave & Olson, 1967; Attneave & Benson, 1969; Soechting, 1982).

Наши данные не просто еще раз подтверждают это правило. Дело в том, что переход от картины на рецептивном поле к картине во внешнем пространстве требует знания положения этого рецептивного поля в пространстве. Таким образом, переработка тактильной информации в данной экспериментальной ситуации невозможна без использования внутренней модели тела. Кроме того, возможность перехода от картины на рецептивном поле к реальной картине, по-видимому, предполагает наличие единой системы отсчета для тела и физического пространства.

В дополнение к наземным исследованиям были выполнены исследования восприятия сложных тактильных стимулов в условиях космического полета. На земле восприятие положения тела зависит от проприоцептивных и интероцептивных входов, которые подвержены влиянию тяжести. В восприятие положения также вносит вклад информация, поступающая с отолитов. Таким образом, исследование «кожного письма» в условиях невесомости могло дать ценные данные об эгоцентрической системе отсчета и механизмах восприятия положения тела.

Для экспериментов в космосе была разработана вибротактильная матрица (размер 70 х 70 х 52 мм, масса 300 г), состоявшая из 35 (7 х 5) электромеханических вибраторов. Контактирующая с кожей поверхность имела 35 отверстий в 8 мм друг от друга. При активации стерженьки вибраторов (диаметром 1 мм) выдвигались из отверстий и вибрировали с частотой 20-60 Гц и амплитудой до 5 мм. В неактивном состоянии стерженьки убирались в корпус матрицы.

Во время предъявления стимула стержни активировались последовательно, так чтобы сформировать нужный символ. Размер символа был 48 х 32 мм для «9» и «R» и 48 х 16 мм для «1». Во время рисования символа каждый вибратор активировался на 50 мс. Периоды включения последовательных вибраторов перекрывались примерно на 20 мс. Тактильная матрица фиксировалась полосками текстильной застежки «Велкро». Проба состояла в предъявлении одного из трех символов «9» и «R» и «1» в одной из 4 ориентаций. После предъявления стимула испытуемый должен был распознать его и нажать соответствующую кнопку на клавиатуре. Если испытуемый не мог распознать символ, он нажимал кнопку «7». Если в течение 5 с ответа не было, стимул регистрировался как нераспознанный. Эксперименты проводились на ладони в двух положениях (к себе и от себя) и на бедре при разогнутой ноге (вертикальная поза) и при угле 90° в коленном и тазобедренном суставе (вертикальная стойка с правой стопой на невысокой скамейке). В каждом положении проводилась серия из 30 проб, символы в серии предъявлялись в случайном порядке. В каждой пробе регистрировался представленный символ, воспринятый символ и время между окончанием предъявления стимула и ответом.

На земле эксперимент включал четыре серии проб (две на ладони и две на бедре). В космосе планировалось провести этот эксперимент дважды в каждой из двух экспериментальных сессий - в условиях фиксации корпуса и в свободном плавании. Исследование было выполнено на двух космонавтах А и Б до, во время и после советско-французского космического полета (Миссия Арагац, ноябрь-декабрь 1988 г.) Испытуемый

Л находился в космосе 25 дней) испытуемый Б примерно 5 месяцев. Из-за различных проблем в полете удалось выполнить 2 неполных сессии на испытуемом А и одну полную сессию на испытуемом Б.

До исследований в космосе на земле были проведены контрольные исследования на 9 здоровых испытуемых. Оказалось, что символы, предъявляемые с помощью тактильной матрицы, воспринимаются так же, как символы, рисуемые деревянной палочкой традиционно используемой в исследованиях «кожного письма» (Natsoulas & Dubanoski, 1964, Caffara et al., 1976, Гурфинкель и др., 1985). Распознавание стимулов ладонью было значительно более точным, чем фронтальной поверхностью бедра. Количество ошибок и нераспознанных стимулов для ладони было обычно меньше 3 на серию из 30 проб, во многих сериях все ответы были правильными. Для бедра количество ошибок и нераспознанных стимулов было близко к половине от общего числа проб. Кроме общего увеличения доли ошибок — чего можно было ожидать исходя из большего размера рецептивных полей - многие ошибки были связаны с инверсией верха и низа. Выше уже говорилось, что инверсия верха и низа воспринимаемого символа коррелировала с углом в тазобедренном суставе более чем у половины испытуемых. К сожалению, у обоих членов летного экипажа не земле не было этой корреляции.

Как на земле, так и в полете, символы на ладони, повернутой к себе, воспринимались как прямые, а на ладони, повернутой от себя - как «зеркальные отражения». В обоих условиях космонавты воспринимали символы на бедре как «прямые» как в разогнутом, так и в согнутом положении ноги. В условиях микрогравитации, как и на земле, число ошибок во время стимуляции ладони было значительно меньше, чем при стимуляции бедра. Во время симуляции бедра кроме случайных ошибок часто наблюдались ошибки, связанные с инверсией верха и низа. Невесомость не вела значимым изменениям во времени ответа. Показатели после полета не отличались от предполетных данных. Единственным исключением было увеличение числа ошибок на ноге у испытуемого 2 на 2 день после возвращения, что, вероятно, было связано с трудностями поддержания вертикальной позы после 5-месячного полета.

Эксперименты привели к выводу, что система отсчета, используемая человеком для интерпретации тактильных стимулов в невесомости, та же, что на земле. Это означает, что перцептивпая система организована таким образом, что потеря гравитационной информации о гравитационной вертикали и изменения проприоцептивной чувствительности не вызывает ухудшения тактильной чувствительности или интерпретации тактильных сигналов. Это возможно только в том случае, если тактильные представления базируются не только на первичных афферентных источниках, но и на мозговых механизмах, лежащих в основе ориентации тела. Эти механизмы, вероятно, включают схему тела, обеспечивающую формирование основных осей системы координат, задаваемых самой структурой тела: вперед-назад, вправо-влево, верх-низ. В этот же набор механизмов может включать пространственную память и внутреннее представление ближнего пространства.

В полете в условиях фиксации число ошибок было часто меньше, чем в предполетных тестах. В свободном плавании количество ошибок было незначительно больше, чем при фиксации. Учитывая малое число экспериментов в полете и достаточно большую вариативность на земле, эти различия нельзя считать достоверными.

Тем не менее, нельзя исключить возможность того, что на земле одним из источников неоднозначности является необходимость согласования между гравитационными и «внутренними» координатами. В невесомости переход на систему отсчета, связанную только с телом, может уменьшить неоднозначность.

В связи с этим можно упомянуть, что Clement et al. (1987) предположили, что в некоторых задачах сила тяжести может действовать как дополнительное ограничение, и ее устранение может на самом деле улучшить выполнение этих задач. Например, невесомость, видимо, увеличивает скорость мысленного вращения зрительных стимулов в

задаче парного сравнения (Matsakis et al., 1990). Тем не менее, нет оснований думать, что перцепция сложных тактильных стимулов включает такие операции как мысленное вращение. Сравнение условий «ладонь от себя» и «ладонь к себе» показывает отсутствие различий в латентности, которые можно было бы приписать задержке, необходимой для мысленного поворота символа на 180° относительно вертикальной оси (Shepard & Cooper, 1986). Вероятно, символ воспринимается уже с «локальным знаком», т.е. информация о конфигурации частей тела учитывается уже на первых автоматических стадиях обработки тактильного сигнала.

3. Система внутреннего представления в управлении позными автоматизмами

На осознаваемом уровне отражается лишь небольшая часть работы нервной системы, обеспечивающей выполнение пространственно ориентированных действий. Такие процессы, как обработка сигналов рецепторов; извлечение из них информации о пространственном расположении звеньев тела; распределение активности между группами мышц для поддержания нужного набора суставных углов, характерного для некоторой позы; обеспечение устойчивости тела в поле тяжести за счет динамической коррекции напряжения мышц - осуществляются автоматически, без участия сознания. Поэтому можно полагать, что большинство интегративных действий, выполняемых схемой внутреннего представления, протекает на подсознательном уровне.

Этот уровень, содержащий внутреннюю нейронную модель тела и включающий набор базисных нейронных механизмов и алгоритмов их согласования, представляет собой основную, автоматическую часть системы внутреннего представления. Изучение автоматической части системы внутреннего представления имеет особое значение для понимания принципов управления движениями и позой.

Согласно принятой точке зрения привычные положения тела принимаются и поддерживаются благодаря разным постуральным и выпрямительным рефлексам, простейшей формой которых являются проприоцептивные сегментарные рефлексы на растяжение. Помимо этих простейших форм позных рефлексов, имеется много более или менее сложных постуральных рефлексов, управляемых афферентными импульсами от кожи, суставов, некоторых мышц (например, мышц шеи), лабиринта и сетчатки. Суммарное действие всех этих рефлексов формирует фоновое распределение мышечной активности, обеспечивающее поддержание позы. Нет сомнения в том, что как формирование базисного распределения позной активности мышц, так и поддержание устойчивого равновесного положения используют рефлекторные механизмы, и в первую очередь, механизмы тонических рефлексов, но роль интегративной инфраструктуры играет так называемая схема тела или система внутреннего представления.

Принципиальная трудность исследования автоматического уровня схемы тела состояла в ограниченности возможностей традиционных психологических методов. Постановка такой экспериментальной задачи требовала, во-первых, выбора таких позных реакций, которые были бы чувствительны к изменениям взаимоположения частей тела, и, во-вторых, создания условий для возникновения сдвигов во внутреннем представлении, которые не обязательно соответствовали бы изменению реальной конфигурации тела. Искусственно вызванное рассогласование между внутренним представлением человека о положении его головы в пространстве и се реальным положением создавалось тремя способами: вызовом проприоцептивпых иллюзий, использованием возвращения субъективного положения головы к среднему положению при длительном повороте, а также гипнотическим внушением измененного положения головы.

Что касается выбора позных тонических реакций, изучение которых содействовало бы получению информации об автоматическом уровне схемы тела, то мы остановились в первую очередь на так называемых шейных тонических рефлексах, вызываемых поворотами и наклонами головы.

Поскольку у здорового взрослого человека в спокойном состоянии влияния головы и корпуса на распределение напряжения мышц конечностей трудно обнаружимы, потребовались специальные приемы повышения, уровня активности центральных структур, ответственных за генерацию тоногенных влияний. Для этого мы использовали две группы воздействий: продолжительное произвольное усилие, вызывающее постактивационные эффекты, и вибрацию с параметрами, обеспечивающими активацию мышечных рецепторов, эти методы будут описаны ниже. Методы повышения уровня активности центральных тоногенных структур

Ностактивапионные эффекты. В 1915 г. в неврологической литературе появились публикации, в которых было описано интересное явление, наблюдавшееся на ряде мышц человека, - возникновение длительного непроизвольного напряжения после предварительного усилия. Этот феномен первоначально обозначался как «последвижение» или «кататонические проявления у здоровых людей». Наиболее образное описание его проявления дается у Конштамма: «Если, стоя около стены, прижать тыльную сторону опущенной руки к стене и надавливать на нее с силой в течение 5 - 60 с, а затем повернуть корпус и освободить руку, позволив ей двигаться, то заметно, что рука автоматически поднимается... При этом испытывают такое ощущение, как если бы рука поднималась какой-то таинственной силой». О замечательном своеобразии этого явления, которое мы будем называть ближним постактивационным эффектом (ПАЭ) говорит и тот факт, что независимо открывший его A.A. Ухтомский приводит описание почти в тех же выражениях. В наше время Б. Краске и И. Краске описали иную форму ПАЭ, характеризующуюся периодической активацией мышц.

Известно, что ПАЭ хорошо выражены не только на мышцах руки, но и на мышцах ноги (Matthaci, 1924). Основная часть наших исследований выполнена на четырехглавой мышце бедра, так как постактивационные эффекты интересовали нас в первую очередь как средство изучения тонических влияний головы и корпуса на мышцы ног.

Для вызова ПАЭ испытуемого, сидевшего в высоком кресле так, что стопы не касались пола, просили развивать произвольное усилие в разгибателях колена, либо поднимая груз заданной массы, либо развивая изометрическое усилие против упора, ограничивавшего движение голени. Продолжительность произвольного усилия варьировалась в зависимости от индивидуальных особенностей испытуемого и задач эксперимента и обычно составляла от 30 до 60 с. В редких случаях мы просили развивать близкое к максимальному усилие в течение 5 или 10 с. Выраженность ПАЭ оценивалась по ЭМГ одной или трех головок четырехглавой мышцы бедра, а также механографически по углу разгибания в коленных суставах.

Достаточно подробно ПАЭ были описаны ранее (Matthaei, 1924), однако большой срок, прошедший с момента опубликования этой работы, делает целесообразным приведение более или менее типичной картины развития ПАЭ на четырехглавой мышце бедра (рис. 3).

I щ q

( А70 ,

Рис.1. Постактивационный эффект на четырехглавой мышце бедра: 1 — коленный угол; 2 - ЭМГ; отклонение механограммы вверх = разгибание в колене

После поддержания произвольного усилия умеренной величины испытуемому дают команду расслабить ранее напряженную ногу (или снимают груз). Видно, что после нескольких секунд биоэлектрического молчания вновь появляется ЭМГ - активность; одновременно происходит разгибание голени в коленном суставе. Возникновение ПАЭ не требует строго дозированных усилий или точно определенных времен их поддержания. Мы наблюдали ПАЭ при длительности усилия от 5 с до 1 мин. При самых коротких временах требовались усилия, близкие к максимальным, а при больших временах было достаточно умеренных нагрузок (например, удержания на весу ненагруженной голени). После небольших, но длительных усилий ПАЭ чаще проявляется в виде тонического напряжения продолжительностью 40-50 с; после больших (и поэтому кратковременных) усилий ПЛЭ часто имеет большую амплитуду и может проявляться в виде нескольких волн общей продолжительностью тоже порядка 30-40 с. Впрочем, характер ПАЭ в большой степени определяется индивидуальными особенностями испытуемых.

Мы привели схематичное описание ПАЭ для четырехглавой мышцы бедра. Подобные эффекты можно наблюдать и на многих других мышцах. Так, в части экспериментов, мы регистрировали постактивационные эффекты на дельтовидных мышцах (в классической постановке опыта) и на мьтттщах корпуса (после того как испытуемый противостоял закручивающему усилию).

Вибрационная стимуляция как метод активации центральных тоиогенных структур и как метод тестирования их состояния. Постакивационные эффекты после произвольного сокращения мышц оставляют место для сомнения относительно возможной роли субъективных факторов в их возникновении. Хотя такие факты, как переключение ПАЭ с дистальных мышц на проксимальные, наличие ПАЭ при блокаде чувствительности мышцы и др., по нашему мнению, исключают вероятность того, что ПАЭ обусловлены произвольной реакцией, идеомоторным актом, самовнушением, нам все же хотелось найти такие условия вызова постактивационного эффекта, при которых произвольное вмешательство полностью исключалось. В этом отношении большие возможности открывает вибрационная стимуляция, Такая стимуляция с параметрами, адекватными активации окончаний 1а, оказалась актуальной и как метод активации центральных тоногенных структур, и как метод тестирования их состояния.

В наших экспериментах использовалась вибрация ахилловых сухожилий или сухожилий передних болыпеберцовых мышц. Такое воздействие в избранных экспериментальных условиях (испытуемый сидит, ноги его свободпо свисают, корпус несколько отклонен назад) не вызывало топического вибрационного рефлекса (ТВР) мышц голени, а, напротив, активировало четырехглавые мышц бедра («переключенная» активность). Вибраторами служили микродвигатели постоянного тока ДПМ-30-01 с закрепленным на валу эксцентриком, вызывавшим колебания корпуса двигателя с амплитудой 0,5-0,8 мм и частотой 60-80 Гц. Вибраторы крепились в области сухожилия с помощью резиновых жгутов. Как правило, использовалось два вибратора, установленных симметрично на левой и правой ногах. В ряде случаев, кроме вибрации мышц голеней исследовалось вибрационное воздействие на мышцы шеи туловища и рук.

Оказалось, что после прекращения достаточно длительной вибрации (1 мин. и более) на мышце, подвергавшейся вибрации, спустя 1-2 с начинает развиваться электрическая активность, временной ход которой не отличается от хода развития ПАЭ после произвольного усилия. Соответственно, происходит и разгибание ноги в колене. Заметим, что этот факт не был описан ранее, хотя в работе (Eklund and Hagbarth, 1966) использовались как длительная вибрация, так и длительное произвольное усилие.

Наши исследования показали, что ПАЭ могут возникать и в том случае, когда ни одна из мышц не была исходно активна. Этого можно достичь, например, вибрацией ахилловых сухожилий при условии, что корпус находится в некотором среднем положении, т.е. нет наклона ни вперед, ни назад. В этом случае во время вибрации активность не возникает ни на мышцах голени, ни ка мышцах бедра. Если теперь по

окончании вибрации корпус отклоняется назад, то на четырехглавой мышце бедра появляется электрическая активность, и нога разгибается в коленном суставе.

Таким образом, длительная вибрация оказалась удобным методическим приемом для повышения уровня активности центральных тоногенных структур. В сравнении с произвольной активацией этот прием имеет ряд привлекательных особенностей: возможность локальной активации рецепторов одной мышцы и комбинации одновременного возбуждения нескольких мышц; точность дозирования воздействия; возможность исследования мышц корпуса, изолированная произвольная активация которых затруднена.

Наряду с длительной вибрацией удобным инструментом исследования позных автоматизмов оказывается и кратковременная вибрация (от 5 до 30 с). Этот метод не дает абсолютных количественных показателей, но он чрезвычайно чувствителен к воздействиям, вызывающим асимметрию топуса. Можно обнаружить и выраженную зависимость ответов на кратковременную вибрацию от других постуральных влияний. Подробнее об этом будет сказано ниже.

Влияние положения корпуса и головы на распределение тонических напряжений мышц конечностей.

Зависимость тонических напряжений мыши бедра от положения корпуса.

Гурфинкель и др., (1981), показали, что как при естественных возмущениях равновесия, обусловленных дыхательными движениями, так и при искусственных возмущениях положения тела человека, стоящего на качающейся платформе, основная активность постуральных мышц направлена на стабилизацию положения корпуса. В связи с этим возникло предположение, что, помимо шейного отдела, являющегося важным рецептивным полем, должно существовать еще одно рецептивное поле, информирующее не о положении головы относительно корпуса, а о положении корпуса относительно таза. Такое предположение в определенной мере опиралось на более ранние наблюдения. Так, в ряде работ (Т^Ыо, 1972; Шпо1и е1 а1., 1973) было показано, что коррекция положения поясничного отдела позвоночника могла снимать у больных не только нарушения устойчивости тела, но и головокружения. Однако прямых доказательств влияния положения корпуса на распределение мышечных напряжений до сих пор не было.

В наших опытах испытуемый сидел в высоком кресле, его стопы не имели контакта с опорой. Увеличение тонического фона мышечной активности достигалась двумя способами. Первый состоял в том, что испытуемый в течение 40-60 с развивал билатеральное изометрическое усилие (примерно в половину максимально возможного) четырехглавыми мышцами бедра, надавливая голенями на упор, а затем по команде экспериментатора прекращал произвольную активацию мышц. Через 1-2 с после этого те же мышцы начинали напрягаться непроизвольным образом, вызывая разгибание в коленных суставах, Наблюдалась типичная картина постактивационного эффекта, длящегося 30-60 с.

В эксперименте второго типа тоническое напряжение разгибателей коленного сустава вызывалось билатеральной вибрацией. В большинстве экспериментов вибраторы располагались на ахилловых сухожилиях. При отсутствии контакта стоп с опорой вибрация не приводила к ТВР мышц голени, напротив, в этих условиях активизировались четырехглавые мышцы бедра. Подобный эффект можно было получить при приложении вибрации к передним болыпеберцовым мышцам, а также к мышцам коленного сустава.

В экспериментах принимали участие 16 испытуемых. У 9 из них изменение мышечной активности в ответ на наклон и вращение корпуса исследовались систематически. Как правило, в повторных экспериментах на одном испытуемом происходило усилие реакции от опыта к опыту.

Было установлено, что у ряда испытуемых даже без включения вибрации можно видеть реакции ног на перемещения корпуса: при наклоне корпуса вперед у них происходило слабое сгибание в коленных суставах и небольшая (часто практически

незаметная) активация двуглавых мышц бедра; при отклонении корпуса назад чуть заметно активировались четырехглавые мышцы и колени разгибались. Эти реакции значительно усиливались и становились хорошо заметными у всех испьгхуемых в условиях вибрации мышц. В условиях вибрации мышцы бедра остаются расслабленными при условии, что корпус находится в некотором нейтральном положении, примерно соответствующем его нормальному положению при вертикальной позе. При отклонении от этого положения более чем на 3-5° наблюдается мощная тоническая реакция, в которую вовлекаются четырехглавые мышцы при отклонении назад и двуглавые мышцы бедра при отклонении вперед.

Совершенно аналогичные влияния положения корпуса на электрическую активность мышц бедра можно наблюдать на фоне постактивационного состояния этих мышц.

В ряде экспериментов изучалось влияние поворотов корпуса на распределение тонуса мышц ног. Испытуемый по команде поворачивал корпус (вместе с головой) направо или налево на угол 30°. Поворот корпуса направо усиливал активацию разгибателей левого коленного сустава и тормозил разгибатели правого, При повороте корпуса налево наблюдалась реакция противоположного знака.

Влияние положения головы на тонус мыши конечностей. Вопрос о наличии или отсутствии шейных влияний на тонус мьшщ конечностей у человека начал дискутироваться сразу же после того, как такие влияния были обнаружены на децерсбрированных кошках (Магнус, 1962, см. также Roberts, 1978). После многочисленных собственных исследований и исследований своих сотрудников Магнус пришел к заключению, что у здоровых взрослых людей шейные влияния на мускулатуру конечностей отсутствуют. С другой стороны, этой же группой было показано, что у новорожденных младенцев, а также у больных с некоторыми формами мозговой патологии шейные влияния обнаруживаются. Fukuda (1982) исследовал фотографии спортсменов на предмет корреляции положения головы, корпуса и конечностей и пришел к выводу, что при значительных мышечных усилиях положения рук и ног зависят от ориентации головы. Hellerbrandt et al. (1956) исследовали шейные влияния на работоспособность при периодическом подъеме груза, осуществлявшемся разгибателями или сгибателями кисти. Они установили, что что билатеральное сгибание лучезапястного сустава облегчается вентрифлексией головы и тормозится дорсифлексией. Поворот головы облегчает выполнение работы разгибателями па этой стороне. Эти эффекты лучше наблюдались на больных с церебральным параличом; для их наблюдения на здоровых людях требовались близкие к максимальным усилия, сопровождавшиеся утомлением (например, в условиях работы до отказа).

Несмотря на все эти данные, а также многочисленные клинические наблюдения, которые мы пе будем приводить, вопрос о наличии шейных влияний у здорового взрослого человека нельзя было считать решенным, так как эффекты наблюдались при больших усилиях, не характерных для естественной топической активности, а использование клинического материала имеет ограниченную доказательную силу. Поэтому представлялось важным выяснить вопрос о наличии шейных влияний в условиях спокойной позы. Простейший вариант опыта, в котором можно обнаружить шейные влияния, представлен на рис. 4. В этом опыте испытуемый двумя руками за счет усилий дельтовидных мышц растягивал охватывающий туловище резиновый.жгут в течение 60 с при среднем уровне мышечного напряжения. При нормальном положении головы (средняя часть рисунка) постактивационный эффект развивается симметрично на обеих руках. При наклоне головы возникала асимметрия: па стороне наклона ПАЭ сильно ослаблялся, и рука опускалась. Если наклон головы осуществлялся до начала развития ПАЭ, то развивался асимметричный эффект. Если наклоны головы производились на фоне уже развившегося эффекта, то возникала его модуляция.

Шейные влияния на распределение активности мышц ног отмечались нами еще при исследовании реакций ног на наклоны корпуса. Оказалось, что влияния шеи совпадают по

знаку с влияниями корпуса. Наклон головы вперед способствует активации двуглавых мьппя бедра, отклонение головы назад вызывает активность на четырехглавых мышцах. Влияния наклонов головы и наклонов корпуса аддитивны, а сами по себе влияния головы слабее, чем влияния корпуса.

Рис. 4. Влияние наклонов головы на развитие постактквациоштого эффекта на дельтовидных мышцах: 1 -ЭМГ левой мышцы; 2 — ЭМГ правой мышцы; вверху схематически изображены позы испытуемого

На фоне постактивационного эффекта или мышечной вибрации хорошо прослеживаются и асимметричные реакции мышц ног, возникающие в ответ на поворот головы. При нейтральном положении головы разгибание в колетом суставе правой и левой ног происходило симметрично, что можно было наблюдать и для постэффекта и для активности, вызванной вибрацией. Поворот головы, как правило, вызывал ослабление реакции на подбородочной стороне и ее усиление на затылочной. Так поворот головы налево тормозил разгибание слева и облегчал эффект на правой стороне. Обратные реакции наблюдались при повороте головы направо. У наиболее чувствительных испытуемых шейные влияния были настолько сильны, что на подбородочной стороне активность разгибателей полностью вытормаживалась, и напрягались сгибатели коленного сустава.

Сопоставление поясничных и шейных влияний показало, что они аддитивны. Если голова дополнительно поворачивалась в том же направлении, что и корпус, асимметрия усиливалась. Если же голова поворачивалась в обратном направлении, то реакция ног становилась более симметричной. Таким образом, можно сделать вывод, что повороты корпуса относительно таза оказывают значительное влияние на распределение тонической активности мускулатуры ног, которое по знаку совпадает с шейными влияниями, однако превосходит их по интенсивности.

Внутреннее представление о собственном теле и позные автоматизмы. Выше были описаны разнообразные тонические реакции мышц конечностей здорового человека на наклоны и повороты корпуса и головы. Примененные в этих экспериментах методические приемы пригодны, по-видимому, для выявления других влияний с одних частей тела на другие, например, для изучения межконечностных взаимодействий. В подобного рода исследованиях, однако, остается открытым вопрос о том, имеем ли мы дело в этих случаях системой локальных и нелокальных рефлексов с одной части тела на другую или же с проявлениями функционирования некой центральной организации, определяющей распределение тонуса и управляющей локальными реакциями в соответствии с единым центральным представлением о взаимном положении звеньев тела и положения тела, как целого, относительно внешнего мира.

В пользу предположения о важной роли центрального представления в управлении позной активностью можно было бы привести ряд аргументов. Мы уже отмечали, что практически одинаковые тонические реакции разгибателей колена можно наблюдать при вибрационном воздействии на камбаловидную мышцу, переднюю большеберцовую,

двуглавую мышцу бедра, а также параспинальные и трапециевидные мышцы. Можно отметить и то, что зона переключения реакции со сгибания на разгибание при изменении положения корпуса оказалась одинаковой вне зависимости от того, вибрационным воздействием на какую мышцу эти реакции вызывались. Трудно объяснить с рефлекторных позиций и выраженную индивидуальность наблюдавшихся эффектов.

Приведенные аргументы, однако, являются лишь косвенными свидетельствами в пользу центральной организации постуральных реакций. Для получения более прямых доказательств следовало бы найти такую форму опыта, в которой при неизменном взаимоположении частей тела изменилось бы внутреннее представление о его текущей конфигурации.

Способы вызова рассогласования между внутренним представлением и реальной позой. Были использованы три разных способа, назначение которых было одним и тем же: получить рассогласование между реальным и воспринимаемым положением головы.

Известно, что вибрация сухожилия или брюшка мышцы с частотами, адекватными активации мышечных рецепторов растяжения, может вызывать локальный ТВР — активацию мышцы, подвергающейся влиянию. Сокращение мышцы в результате развития ТВР приводит к движению соответствующего звена. Если же предотвратить движение звена с помощью жесткой фиксации, то у испытуемого, как правило, ТВР не возникает, а возникает ощущение движения этого звена в направлении, противоположном тому, в котором происходило реальное движение в отсутствии фиксации.

Вибрацией соответствующих шейных мышц можно было вызвать поворот головы. Жестко закрепив голову в среднем положении, при помощи той же вибрации можно было вызвать иллюзию поворота головы в противоположную сторону. Этот вид иллюзии и был использован в качестве первого способа создания рассогласования между реальным и воспринимаемым положением головы. В данной группе экспериментов стимуляция одних и тех же шейных рецепторов приводила к противоположным эффектам: реальному движению головы и иллюзии ее поворота в обратную сторону.

Второй способ вызова рассогласования связан с так называемым эффектом возвращения. При длительном удержании головы (активном или пассивном) в повернутом положении испытуемому постепенно начинает казаться, что голова возвращается к среднему положению. Этот эффект использовался ранее в исследовании вестибуломоторных реакций (Гурфинкель, Попов, Сметании, Шлыков, 1989). В нашей работе он применялся для вызова рассогласования между внутренним представлением человека о положении головы и ее реальной ориентацией. Величина получаемого таким образом рассогласования могла достигать десятков градусов. Мы полагаем, что в этом случае афферентная импульсация, поступающая из шейного отдела, существенно не менялась, все сдвиги касались исключительно внутреннего представления.

Третий способ вызова рассогласования был связан с использованием гипнотического внушения.

Мы использовали разные способы вызова рассогласования между реальным и воспринимаемым положением, чтобы иметь возможность оценить разные стороны функционирования системы внутреннего представления. Действительно, при проприоцептивных иллюзиях, вызванных вибрацией, на внутреннюю модель тела поступает ложная информация об изменении длины соответствующих мышц; при феномене возвращения мы, скорее всего, имеем дело с «дрейфом» внутренней модели тела к привычной позе, а при гипнотическом внушении воздействие на состояние внутренней модели осуществляется через сознание субъекта.

Познан асимметрия, вызванная вибрапией шейных мышц. В этой серии экспериментов использовалась вибрация шейных мьшщ, вибратор располагался таким образом, чтобы результатом стимуляции был чистый поворот головы без каких-либо

дополнительных наклонов. В эксперименте, представленном на рис. 5а, ТВР, возникающий в вибрируемой мышце, приводил к небольшому повороту головы направо.

Рис. 5. Влияние вибрации шейных мышц на разгибанив коленей, вызванное вибрацией ахилловых сухожилий: а - голова свободна (вибрация вызывает небольшой поворот вправо); б — голова и корпус фиксированы (вибрация вызывает иллюзию поворота головы влево)

1 — коленный угол правой ноги; 2 — коленный угол левой ноги; 3 —угол поворота головы; 4 —отметка вибрации ахилловых сухожилий; 5 — отметка вибрации шейных мышц

После того, как голова начала поворачиваться, включалась билатеральная вибрация ахилловых сухожилий, вызывавшая разгибание только в левой ноге, что соответствовало реакции на произвольный поворот головы направо.

Как указывалось выше, при фиксации, препятствующей сокращению вибрируемой мышцы, вибрация может вызвать не ТВР, а иллюзию движения, соответствующего растяжению вибрируемой мышцы. Вибрация шейных мышц при фиксации головы и корпуса также вызывает ощущение поворота головы, противоположного по направлению вращению, вызванному ТВР. При иллюзорном вращении головы реакции ног также соответствуют восприятию положения головы. Пример вызванной вибрацией иллюзии вращения головы налево приведен на рис. 56. Положение вибратора не менялось по сравнению с предыдущим случаем (рис. 5а), но на этот раз голова и корпус были фиксированы. При иллюзорном вращении асимметрия выражена даже в более сильной степени, чем при реальном повороте головы. В частности, можно видеть небольшое сгибание в левом колене. Эти эксперименты показывают, что вибрационная стимуляция одпих и тех же шейных рецепторов может по-разному влиять на тоническую активность мышц ног в зависимости от интерпретации ответов рецепторов нервной системой.

Модификация тонической активности мышц ног во время иллюзорного «возвращения» головы в средпее положение при ее длительном удержании в повернутом положении. И пассивное и активное удержание поворота головы при закрытых глазах сопровождается восприятием медленного поворота головы по направлению к нейтральному положению. Характерное время почти полного субъективного «возвращения» составляет около 10 мин.

На рис. 6 представлена серия вибрационных проб, которые производились сразу после поворота головы и спустя 4, 6, 8 и 10 мин ее удержания в повернутом положении. В начальном тесте для нейтрального положения головы реакция ног на билатерально приложенную вибрацию была симметрична. После поворота головы направо реакция правой ноги полностью исчезла, а разгибание левой ноги усилилось. Спустя 4 мин

реакция левой ноги снизилась, появился слабый ответ правой ноги. Различие в реакциях ног сильно уменьшилось на 6-ой минуте, когда стала явно заметна тенденция субъективного «возвращения» головы. Асимметрия полностью исчезла через 8-10 мин после начального поворота головы в соответствии с практически полным субъективным ее «возвращением». После того как глаза были открыты, и восприятие положения головы испытуемым совпало с ее истинным положением, вновь возникла асимметрия реакции разгибания в коленях в ответ на вибрацию. Затем испытуемый снова закрыл глаза. На этот раз «возвращение» головы произошло гораздо быстрее (за 3 мин). Экспериментатор пассивно вернул голову испытуемого в нейтральное положение, причем глаза оставались закрыты. Новое положение головы воспринималось как легкий поворот влево относительно средней линии. В соответствии с внутренним представлением об ориентации головы, в этом состоянии при вибрационном тестировании разгибание было подавлено па левой стороне и резко усилено на правой.

Рис.б. Изменение реакпии ног па вибрацию при длительном повороте головы. 1 - коленный угол правой ноги;2 — коленный угол левой ноги; 3 — воспринимаемое положение головы; 4 — отметка вибрации ахилловых сухожилий.

Наблюдавшиеся эффекты нельзя объяснить адаптацией шейных рецепторов. Активное удержание головы в повернутом положении требует постоянной активности шейных мышц, в этих условиях характер ответов шейных рецепторов значительно не меняется. Реакция, которая появляется после открывания глаз, подтверждает то, что вибрационные ответы ног соответствуют восприятию положения головы, а не связаны с процессом адаптации. Мы рассматриваем такое «возвращение» в качестве «дрейфа» в системе внутреннего представления к некоторому обычному, «нормальному» положению. Перераспределение тонической активности мышц ног, выявленное посредством вибрационного тестирования, связано с изменениями ■ в системе внутреннего представления частей тела.

Гиинотическое внущенне измененного положения головы и его влияние на тонус мышц ног. Одним из способов вызова рассогласования между реальным и воспринимаемым положением какой-либо части тела может быть гипнотическое внушение. Кроме того, с точки зрения исследования позных автоматизмов представляет интерес и то, что гипноз может вызывать сильные изменения тонуса мышц (каталепсия) и изменять чувствительность к болевым, тактильным и проприоцептивпым стимулам. В связи с этим нами была проведена серия экспериментов, в которых испытуемым в состоянии гипнотического сна внушалось измененное положение головы и корпуса.

В отдельных пробах исследовалось также влияние реального поворота головы на реализацию внушенных движений конечностей, внушение движения на фоне следовых

явлений, созданных вибрацией или постактивационным эффектов, а также проявление тонических реакции в условиях внушенных изменений чувствительности к вибрации. Эксперименты проводились с участием профессионала (врача-психотерапевта).

ЛМ'г

Рис. 7. Реакция ног на билатеральную вибрацию в условиях гипнотического внушения поворота головы: 1 — коленный угол правой ноги;2 — коленный угол левой ноги; 3- отметка вибрации ахилловых сухожилий.

В опытах приняло участие 5 испытуемых, отобранных психотерапевтом из группы численностью 15 человек. С ними было проведено в общей сложности 12 сеансов гипноза. Для каждого сеанса гипнотизер оценивал глубину достигнутого сна в соответствии с общепринятой классификацией. (Согласно В.М. Бехтереву есть три стадии внушенного сна. Каждую из этих стадий по выраженности гипнотических эффектов подразделяют на три степени). Наши испытуемые не очень поддавались гипнотическому внушению, и в большинстве сеансов глубина достигнутого внушенного сна была невысокой (стадии I и II). Следует подчеркнуть, что для вызова иллюзий поворота головы не требовалось большой глубины гипноза, эти иллюзии легко вызывались даже в стадии I (вторая степень стадии I), когда у испытуемых была сохранена чувствительность, отсутствовала каталепсия, сохранялась возможность произвольных движений и открывания глаз.

В качестве примера рассмотрим подробно один из экспериментов на испытуемом А.П. (третья ступень I стадии гипнотического сна). Постановка опыта не отличалась от схемы экспериментов, описанных в предыдущих разделах. Испытуемый сидел в удобном кресле, слегка откинувшись назад, стопы его не касались пола. Тонические реакции мышц ног вызывались с помощью вибраторов, установленных на ахилловых сухожилиях. Регистрировались механограммы левого и правого коленных углов, угол поворота головы и ЭМГ четырехглавых мышц бедра слева и справа.

До начала сеанса гипноза проводились контрольные пробы, показавшие привычную картину: в среднем положении головы включение вибрации вызывало разгибание обеих ног в коленях; при поворотах головы разгибание ноги на подбородочной стороне подавлялось, а на затылочной несколько усиливалось. После этих предварительных проб у испытуемого был вызван гипнотический сон. Когда гипнотический сон стал достаточно глубоким (каталепсия, реализация внушенных движений), испытуемому было внушено, что он не ощущает ни боли, ни вибрации. В этой ситуации включение вибраторов не вызывало тонических реакций мышц ног.

После того, как запрет на восприятие вибрации был снят, исходная картина тонических реакций полностью восстановилась, обычными были и ответы на поворот головы. Затем гипнотизер потребовал от испытуемого повернуть голову в среднее

положение и внушил ему, что, несмотря на то, что голова смотрит вперед, он отчетливо воспринимает ее повернутой направо. Эта иллюзия вела к перераспределению уровней тонической активности мышц ног при вибрации. Ответ на вибрацию на правой ноге резко подавлялся, а на левой ноге усиливался (рис. 7а), точно также как это имело место при реальном повороте головы. Внушение иллюзии поворота головы влево также давало результат, полностью соответствующий картине при реальном повороте головы влево (рис. 76). Этот результат полностью повторился во всех опытах на всех пяти испытуемых.

Включение реальной вибрации на фоне внушенного вибрационного воздействия приводило к резкому ускорению разгибания ног. По-видимому, это свидетельствует о том, что разгибание ног под влиянием внушенной вибрации осуществляется с использованием нисходящих двигательных систем тонического типа, отличных (или, по крайней мере, не полностью совпадающих) от тех структур, которые активируются вибрацией мышц.

На фоне внушенных движений можно было видеть и влияния отдаленпых постактивационных эффектов, а также поворотов головы.

Шейные влияния при разных типах взаимодействия стоп с опорой. На безмозжечковых собаках Радемакер показал, что надавливание на подошву стопы свисающей передней конечности вызывало напряжение всех мышц ноги и плечевого пояса, обеспечивающее опорность конечности (положительная реакция опоры). Эта реакция также относится к числу базовых постуральных автоматизмов. Она автоматически превращает многозвенную, подвижную кинематическую цепь ноги в устойчивую опору, способную нести вес тела. Попятно, чго в естественных условиях проявления этой реакции зависят не только от факта контакта с опорой, но и от характеристик опорной поверхности. Поэтому можно полагать, что в соответствии со свойствами опоры будут меняться и проявления шейных влияний. Зависимости шейных влияний от характера взаимодействия стоп с опорой и была посвящена еще одна группа экспериментов.

Было исследовано четыре типа взаимодействия: 1) отсутствие опоры; 2) фиксированная опорная площадка; 3) опорная площадка с одной степенью; 4) площадка с двумя степенями свободы. В этих экспериментах вибрации подвергалось ахиллово сухожилие только одной ноги. Регистрировались ЭМГ сгибателей и разгибателей колена и ЭМГ камбаловидной мышцы. В условиях фиксированной опоры наблюдается ТВР на камбаловидаой мышце. Амплитуда этого ТВР может модулироваться поворотами головы. Если опорная площадка имеет одну степень свободы и может свободно вращаться относительно вертикальной оси, совпадающей с продольной осью голени, то ТВР обычно не возникает, пе активируются и другие мышцы. Поворот головы вправо сопровождается активацией двуглавой мышцы бедра и поворотом стопы вправо. Поворот головы влево вызывает активацию полусухожильной и полуперепончатой мышцы и поворот стопы внутрь. Когда опорная площадка имеет две степени свободы, видимый эффект вибрации ахиллова сухожилия проявляется, главным образом, в разгибании колена, но может наблюдаться и активация некоторых других мышц, кроме четырехглавой мышцы бедра. В этой ситуации влияния поворотов головы такие же, как на свободно свисающей ноге.

Конечно, приведенные здесь данные не исчерпывают всего разнообразия реакций, связанных со взаимодействием стоп с опорой. Мы хотели всего лишь показать, что модификации шейпых влияний опоры не могут быть сведены всего лишь к модуляции шейного входа проприоцептивным. Такого рода объяснения влияния опоры на активность нейронов вестибулярных ядер содержатся в работе Kasper et al. (1986), однако в наших экспериментах речь идет не только об изменениях уровня активности тех или иных мышц ног, но и о переключениях.

Эта сложная картина показывает, что так называемые позные автоматизмы не сводятся к набору стереотипных рефлексов. Они интегрированы в сложный комплекс контекст-зависимых реакций, активируемых по определенным алгоритмам в зависимости от взаимоположения звеньев тела друг относительно друга и всего тела относительно

опорной поверхности, характеристик опоры и отражения этих факторов в системе внутреннего представления.

Обычно представления о схеме тела, быть может, в связи с неврологическим происхождением этого термина, связывают с перцептивными аспектами восприятия собственного тела и окружающего пространства. В предыдущем разделе нами были приведены данные, свидетельствующие об участии схемы тела в восприятии сложных тактильных стимулов и в планировании активных движений. Нам кажется, что в опытах, описанных в настоящем разделе, отчетливо выступает еще один аспект функционирования схемы тела — ее связь с неосознаваемыми компонентами двигательной регуляции, в частности с работой базовых, автоматических механизмов регуляции позы.

Полученные данные позволяют высказать некоторые соображения об организации внутренней модели тела в центральной нервной системе. Можно допустить, что она состоит из нижнего автоматического уровня (или уровней), представляющего собой систему связей и алгоритмов их использования, лежащую в основе базовых поетуральных автоматизмов, и верхнего уровня - уровня внутреннего представления тела, служащего основой для осознанного восприятия конфигурации тела, установления его ориентации относительно внешнего мира, формирования системы отсчета. Возможно, что на этом же уровне внутреннего представления происходит формирование целей движения, его пространственной привязки, выбор необходимого пространственного и временного масштабов движения. Автоматический уровень переводит эти задачи, сформулированные в терминах пространства-времени, на язык двигательных программ. Наши опыты с иллюзиями указывают на тесную связь этих уровней в обоих направлениях. Эти соображения можно рассматривать как развитие представлений Н.А.Бернштейна об иерархических принципах многоуровневой организации движений.

4. Влияния изменений внутреннего представления о конфигурации тела на непроизвольные движения глаз.

Мы убедились, что позные автоматизмы модулируются внутренним представлением о конфигурации тела. Можно, однако, предположить, что система внутреннего представления включает не только модель собственного тела, но и систему координат, в которой описывается ориентация и движение тела относительно внешнего пространства. В зависимости от ситуации и двигательной задачи организм может использовать систему отсчета, связанную с корпусом, с головой, с внешним пространством или с каким-либо подвижным объектом. Поэтому были проведены опыты, в которых исследовалось влияние перехода от одной системы координат к другой на так называемые шейно-глазодвигательные реакции.

Медленные повороты корпуса относительно фиксированной в пространстве головы вызывают иллюзию движения головы относительно неподвижного корпуса [Оигйпке1 & Ье%ок, 1993]. Этот факт показывает, что при отсутствии дополнительных источников информации система внутреннего представления склонна использовать систему координат, связанную с корпусом, и интерпретировать взаимный поворот головы и корпуса как вращение головы относительно неподвижного корпуса. Тем не менее, такое предпочтение не является абсолютным, и в условиях данного эксперимента легко можно вызвать переход от эгоцентрической системы координат (связанной с корпусом) к аллоцентрической (связанной с внешним пространством).

Испытуемого, голова которого была неподвижно фиксирована относительно внешнего пространства, усаживали с закрытыми глазами в кресло, поворачивавшееся на ±20 град, вправо и влево с частотой около 0,006 Гц. Кроме того, в состав установки входили: прибор для регистрации горизонтальной электроокулограммы (ЭОГ) по постоянному току на базе нановольтметра, компьютер с АЦП для ввода и обработки данных. Во время поворотов кресла возникала иллюзия движения головы в направлении, противоположном движению кресла. Эта иллюзия сопровождалась соответствующими

антикомпенсаторными движениями глаз в направлении иллюзорного движения. Затем человека просили захватить рукой рукоятку, жестко закрепленную на массивном неподвижном столе. Получаемая с помощью руки информация о взаимном перемещении корпуса и рукоятки, а также априорное представление о том, что рукоятка несмещаема, приводили к переходу от эгоцентрической системы координат к аллоцентрической. После захвата рукоятки у испытуемого появлялись ощущения поворотов корпуса, который ранее воспринимался неподвижным, соответственно, исчезали ощущения поворотов головы. Наиболее интересен не сам факт изменения субъективного восприятия движения, а то, что переход от одной системы координат к другой вызывает ярко выраженные изменения в шейно-глазодвигательной реакции. Если вначале амплитуда движения глаз испытуемого в направлении иллюзорного поворота головы была соизмерима с амплитудой поворотов корпуса, то после захвата рукоятки она уменьшалась в среднем в 3,6 раза. Это подавление шейно-глазодвигательного ответа может быть объяснено только изменениями в системе внутреннего представления, поскольку маловероятны непосредственные влияния с проприоценторов руки на глазодвигательные центры.

Рис.8. Схема эксперимента с фиксацией головы (А) и плечевого пояса (В)

Предположение о том, что изменения направления взора, вызываемые поворотами головы, не являются чисто рефлекторными движениями и в сильной степени зависят от интерпретации системой внутреннего представления относительных движений сегментов тела, могло бы получить подтверждение, если бы удалось показать, что движения глаз могут быть инициированы также скручиванием в других отделах позвоночника. Они, в отличие от шеи, не имеют известной физиологической «инфраструктуры» для таких специфических реакции какой является шейно-глазодаигательный рефлекс (COR). Скручивание в поясничном отделе или поворот таза относительно стоп можно осуществить только в положении стоя.

Установка представляла собой прежнюю площадку с электроприводом. Она была оснащена набором фиксационных приспособлений, позволяющих закреплять голову, голову и плечевой нояс, голову, плечевой пояс и таз. Фиксирующие приспособления закреплялись на подвешенной под потолком подвижной каретке. Это предотвращало вращение закрепленной части тела относительно внешнего пространства, но не препятствовало колебаниям тела в сагиттальной и фронтальной плоскости. Имелось также шарнирное фиксационное приспособление для предотвращения поворота таза относительно стоп, которое не стесняло движения корпуса в передне-заднем и боковом направлениях. Таким образом, в условиях эксперимента можно было скручивать тело на малые углы на трех различных уровнях: 1) на уровне шеи (фиксация головы с помощью

шлема относительно потолка комнаты); 2) на уровне поясничного отдела (фиксация головы и плечевого пояса или только плечевого пояса); 3) вращение ног относительно таза (фиксация всей верхней части тела, включая таз).

А . I I

зААЛААААДт!

ЛДД^л

ллллАт,, АЛЛД4:

Рис. 9. Движения глаз испытуемого при поворотах платформы в разных условиях фиксации. А - фиксация головы, Б - фиксация плеч, В — фиксация таза. Г - фиксация взора на воображаемой точке при закрепленной голове. Верхняя кривая на каждой записи - электроокулограмма, в конце записи калибровка движений глаз. Стрелками отмечены моменты прикосновения испытуемого к неподвижной опоре. Нижняя кривая — движение платформы. По оси абсцисс — время в минутах.

Горизонтальные отклонения глаз характеризовались амплитудой и фазой. Для вычисления амплитуды и фазы основной частоты сигнала ЭОГ по отношению к синусоидальному движению платформы использовался Фурье-анализ. Вычислялся также коэффициент усиления движения глаз как отношение амплитуды поворота глаз к амплитуде движения платформы.

Испытуемый в светонепроницаемых очках стоял на поворотной платформе, поворачивающейся вправо-влево на угол ±6,5° с периодом от 10 до 150 секунд. Преимущественно использовались периоды_24, 48, 95, и 145 с._Угловые ускорения при таких скоростях вращения не превышали 0,36 °/сг, что оказалось ниже вестибулярного порога восприятия вращения составляющего 0,5 °/с2. Общая продолжительность каждой пробы составляла 360 секунд. Первые 180 секунд испытуемый стоял без контакта с внешним объектом, а затем по команде захватывал рукой жестко закрепленную рукоятку, неподвижную относительно внешнего пространства. Последовательности периодов вращения без контакта и с контактом чередовались. В исследовании участвовали здоровые испытуемые-добровольцы в возрасте от 21 до 50 лет

Повороты платформы в отсутствие контакта с дополнительной неподвижной опорой вызывали выраженные горизонтальные движения глаз испытуемых (рис.9).На представленных графиках хорошо видно, что при фиксации корпуса испытуемого на уровне головы (рис.9А), плеч (рис.9Б) или таза (рис.9В) направление взора (электроокулограмма) меняется синусоидально как и ориентация платформы, но в противоположном направлении. Движения глаз происходили в сторону иллюзорного поворота головы и являлись, таким образом, антикомпенсаторными.

В условиях движения платформы и фиксации головы (скручивание в области шеи) все испытуемые сообщали, что они преимущественно ощущают повороты головы или всего корпуса относительно стоп, в то время как туловище и ноги сохраняли неизменное положение в пространстве. Обычно испытуемые довольно уверенно говорили, что опорная поверхность, на которой находятся стопы, неподвижна относительно вращающейся головы, однако их мнения насчет того, на уровне какого сегмента происходит скручивание тела - расходились. Если в этих условиях производился захват рукоятки, ощущения изменялись и становились более сложными, т.к. условия контакта, согласно результатам прежних работ нашей группы, существенно влияют на развитие проприоцептивных иллюзий.

Иногда в течение первых 10-30 секунд после захвата рукоятки ощущения иллюзорного поворота головы сосуществовали с ощущениями поворота туловища и ног. Эти неопределенные ощущения могли быть более длительными в случае недостаточно крепкого захвата рукоятки. Однако со временем также как и с увеличением скорости вращения ощущения становились более четкими. В условиях фиксации плечевого пояса (скручивание на уровне поясничного отдела) испытуемые при отсутствии контакта руки с неподвижной стойкой отмечали иллюзорные движения не только головы, но, преимущественно, всей верхней части туловища, часто большой амплитуды, превосходящей амплитуду реальных поворотов. При этом характер иллюзорных ощущений не зависел от того, фиксировались ли голова и плечи вместе или только плечевой пояс. При захвате рукоятки верхняя часть туловища практически переставала двигаться, а преобладали ощущепия поворотов нижпей части тела.

В экспериментах с фиксацией головы, верхней части туловища и таза при отсутствии контакта возникала иллюзия поворота туловища в целом или скручивания относительно неподвижно стоящих на опоре стоп. Величина иллюзорного поворота в этих условиях по субъективным отчетам испытуемых могла доходить до 90°. Указанные закономерности подтверждаются не только словесными отчетами. В ряде проб во время стояния на неподвижной платформе испытуемого просили фиксировать взор на мишени, расположенной перед ним на стене комнаты на расстоянии 1-1,5 метров, затем - закрыть глаза, но продолжать удерживать взор на мишени с закрытыми глазами, несмотря на начавшееся движение платформы. В этом случае при произвольном удержании взора глаза испытуемого совершали синусоидальные движения противофазные направлению иллюзорных движений верхней части туловища, т.е. синфазные движению платформы (рис.9Г).

Рис. 10. коэффициенты усиления движения глаз при разных скоростях поворота платформы и разных уровнях фиксации корпуса. А- фиксация головы, Б — фиксация плеч, В - фиксация таза. Светлые столбики - вращение без контакта с опорой, темные — вращение при контакте с неподвижной опорой. По оси ординат — коэффициент усиления движения глаз. По оси абсцисс — время полного цикла поворота платформы (период) на угол ±6,5° в секундах.

Коэффициент усиления антикомпенсаторных движений глаз (противофазных повороту платформы), как правило, превышал единицу и зависел от места фиксации и

скорости поворота платформы (рис. 10). Несмотря на разброс экспериментальных данных, в среднем коэффициенты усиления возрастали при медленных скоростях вращения (период — 145 с) и были больше во время фиксации таза. При захвате рукоятки, закрепленной на неподвижной несмещаемой опоре, иллюзии поворота головы или верхней части корпуса исчезали. Значительно уменьшались и амплитуды движений глаз (рис.9 А, Б, В; 3 - 6 минуты).

Коэффициент усиления в этих условиях снижался в несколько раз, в среднем до величины 0,5. В сводной таблице 1 представлены коэффициенты усиления и фазы движений глаз при отсутствии и наличии контакта с неподвижной опорой усредненные по всем опытам без учета скорости поворота платформы. Снижение коэффициента усиления во время контакта с неподвижной опорой оказалось достоверным при всех условиях фиксации.

Таблица 1. Коэффициент усиления и фаза движений глаз во время поворотов платформы при отсутствии и наличии контакта с дополнительной неподвижной опорой без учета скорости движения.

Фиксация Без контакта С контактом Достоверность по Стьюдснту

Усиление фаза Усиление Фаза

Головы 1,47±0,85 156° 0,60±0,57 154° Г- 0,006

Плечевого пояса 1,33±0,55 159° 0,4б±0,50 173° Т = 0,0017

Таза 1,45±0,96 153° 0,44±0,54 195° Т= 0,0085

Полученные результаты тем более интересны, что литературные данные о влиянии скручивания позвоночника на горизонтальные движения глаз немногочисленны [Warabi, 1978]. Имеются также сведения о наличии нейронных связей поясничного отдела спинного мозга с вестибулярными ядрами у кошки и человека [Friedrickson J.M., Schwarz D., Kornhuber, 1965; Warabi, 1978]. Указанные анатомические связи могут, вероятно, объяснить наличие- «пояснично-глазодвигателыюго рефлекса» по аналогии с «шейно-глазодвигательным рефлексом». Однако они не объясняют резкого увеличения движений глаз при возникновении иллюзий поворота верхней части корпуса. Интересно еще одно обстоятельство: в наших опытах коэффициент усиления глазодвигательных реакций для разных отделов позвоночника был достаточно близок, и, если и менялся при переходе от поворотов шеи к поворотам таза, то, скорее, в сторону увеличения. Трудно предположить, чтобы сигналы проприорецепторов от разных отделов позвоночника имели бы настолько близкие «веса» в глазодвигательной системе. Вместе с тем, величины непроизвольных движений глаз хорошо коррелируют с величиной иллюзорных поворотов, оцениваемой по кажущемуся смещению неподвижной точки. В наших экспериментах коэффициент корреляции также возрастал с величиной иллюзии. Наибольшие иллюзорные ощущения поворота как по амплитуде, так и по «массе» движущихся частей тела возникали при фиксации таза, а наименьшие - при фиксации головы. Коэффициеиты усиления в среднем составляли 1.5, 1.87 и 2.79 для головы, плеч и таза соответственно. При контакте с неподвижной опорой, т.е. с появлением внешней системы отсчета, происходило исчезновение иллюзий и прекращение или значительное ослабление движений глаз.

Результаты настоящего исследования качественно подтверждают наблюдения предыдущих экспериментов связанных с изменением системы внутреннего представления. Так исследование влияния гальванического раздражения на позу показало, что в условиях сенсорного конфликта связанного с иллюзией или под воздействием внушения, направление отклонения тела под действием тока определялось не реальным положением головы испытуемого относительно корпуса, а его субъективными ощущениями [Гурфинкель и др., 1989]. Изменения представления о вертикали достигалось и при возникновении зрительной иллюзии после кратковременного ношения призматических очков, менявших наклон тела во фронтальной плоскости [Michel, Rosetti, Rode, Tilikete, 2003]. Наличие влияний со зрительной системы, меняющих распределение

тонуса постуральных мышц, обнаруженное в этой работе, позволяет предположить, что могут существовать и обратные влияния от «системы внутреннего представления позы» на глазодвигательную систему. Такие влияния могут быть компонентом антисипаторных ориентационпых синергий, которые принадлежат к базовому поведенческому репертуару, обеспечивающему навигацию человека. Описана антиципация направления взора и ориентации головы во время локомоции человека [Hicheur et al., 2004]: во время локомоции по искривленному маршруту глаза и голова поворачиваются в сторону будущего направления искривленной траектории. Это отклонение начинается с головы. За ним следует реориентация туловища и изменение направления траектории центра масс. Авторы считают, что поворот головы и взора в направлении траектории движения дает ЦНС аллоцентрическую систему отсчета, обеспечивающую контроль движения в пространстве. Наблюдаемые нами движения глаз могут быть проявлением работы таких механизмов, связывающих поворот тела в пространстве с направлением взора. Отметим, однако, что в нашем случае речь идет об иллюзорных поворотах, т.е. данное влияние проявляется на уровне системы внутреннего представления.

Кроме того, у стоящего с закрытыми глазами человека регистрировали моменты мышц туловища в разных отделах позвоночника при поворотах относительно вертикальной оси. Оказалось, что мышечные моменты достоверно увеличивались при уменьшении частоты вращения, в то время как моменты пассивных упруго-вязких сил должны возрастать с ростом угловой скорости. Рост тонуса аксиальных мышц на малых скоростях, связан с тем, что при уменьшении скорости вращения увеличивается субъективная оценка испытуемыми амплитуды поворотов и, соответственно, амплитуда движений глаз. Таким образом, ответы мышц туловища на скручивание позвоночника тоже определяются изменениями в формируемом мозгом внутреннем представлении о конфигурации тела, а не прямыми входами с рецепторов. Здесь также отчетливо проявляется связь между высшими и низшими уровнями системы управления движениями.

5. Системы отсчета и интерпретация проприопептивных сигналов

Итак, эффекты, вызываемые стимуляцией рецепторов шейной м поясничной области, определяются тем, в какой системе координат осуществляется интерпретация этих сигналов. Такой вывод мог бы иметь фундаментальное значение, если бы удалось показать его справедливость не только для взаимоотношений корпуса и головы, но и других звеньев тела. Это и стало целью следующей серии опытов. Мы остановились на относительном движении руки и корпуса в плечевом суставе, исходя из особой роли руки во взаимодействии с предметами внешнего мира, а также из того, что это движение проще, чем движение в шейном отделе позвоночника, а чувствительность рецепторов области плечевого сустава не ниже чувствительности рецепторов шейного отдела [Taylor & McCloskey, 1988].

Для фиксации руки относительно внешнего пространства была разработана специальная подвеска, представленная на рис. 11. При поворотах платформы подвеска свободно перемещалась в передне-заднем направлении, не препятствуя движениям руки вперед и назад при поворотах корпуса. Вместе с тем, сопротивление площадки поворотам относительно вертикальной оси было достаточно велико, и так как оно было больше чем сопротивление ненапряженных мышц повороту в плечевом суставе, то при вращении платформы рука на подвеске сохраняла постоянную ориентацию в пространстве с довольно хорошей точностью (1-2°).

Для контроля кроме движения корпуса относительно неподвижной руки, исследовали более обычную ситуацию, когда рука двигалась относительно неподвижного корпуса. В этом случае кресло было неподвижно, а платформа с рукой приводилась в движение внешним приводом.

Рис. 11. Общий вид установки с поворотным креслом и площадкой для вывески руки. На поясе испытуемого закреплен джойстик для показа воспринимаемого движения; на конце руки закреплена миниатюрная лампочка.

Восприятие движения в плечевом суставе регистрировалось с помощью джойстика (потенциометра с рукояткой), укрепленного на поясе испытуемого. Испытуемому давалась инструкция показывать джойстиком повороты корпуса или движения руки.

В качестве второго индикатора, отражающего восприятие относительного движения, регистрировалась горизонтальная компонента ЭОГ. Чтобы выяснить, как испытуемый представляет себе ориентацию корпуса и головы, его просили посмотреть на мишень, диаметром 5 см, расположенную на расстоянии 2,5 м от него по средней линии, затем закрыть глаза, запомнив положение мишени, и продолжать удерживать на ней взор в течение всего опыта (Этот вариант далее будет называться "отслеживание воображаемой фиксированной точки"). Для оценки восприятия положения руки испытуемого просили направить свой взор на конец указательного пальца, где располагалась зажженная лампочка, закрыть глаза, но продолжать удерживать взор на этой точке в течение опыта. Этот вариант опыта назывался "отслеживание руки".

Задача испытуемого состояла в том, чтобы он мысленно, при закрытых глазах или в темноте, отслеживал положение кисти или воображаемой фиксированной точки во внешнем пространстве или следил в темноте за движением лампочки, прикрепленной к опорной площадке для руки вблизи указательного пальца.

С целью проверки возможности использовать движения глаз в качестве "джойстика", указывающего движения иллюзорной руки, была проведена серия предварительных экспериментов, в которых при помощи вибрации вызывали иллюзию отведения руки в плечевом суставе.

Когда рука находилась на подвеске, и испытуемого просили отслеживать положение корпуса одним из описанных способов, ощущение движения корпуса, возникавшее в начале вращения, затухало в среднем за 1-1.5 цикла. После полутора циклов положение джойстика и направление взора оставались неизменными.

Иная картина наблюдалась, если испытуемого просили показывать джойстиком или взором положение руки на подвеске. В этом случае с самого начала движения кресла испытуемый отчетливо ощущал движения приведения и отведения руки в плечевом суставе. Амплитуда этих движений не уменьшалась с течением времени. На рис.3 приведена типичная запись движений кресла и направления взора при отслеживании положения корпуса и руки. Первые три минуты испытуемый должен был отслеживать положение фиксированной точки в пространстве. При Этом регулярных движений глаз не

было. Это означает, что испытуемый не воспринимал движения корпуса. Во второй половине записи испытуемого просили отслеживать положение лампочки на конце руки. Видно, появление больших движений глаз, противофазных движению кресла, т.е. поворот корпуса вправо воспринимался как поворот руки влево. Движение глаз представляли собой саккады большой амплитуды. Коэффициент усиления, определявшийся здесь как отношение амплитуды движений глаз к амплитуде движений руки в плечевом суставе, при открытых глазах составлял 1, а при закрытых глазах превышал единицу, у некоторых испьпуемых очень сильно (диапазон от 1,06 до 2,79, среднее 2,03±0,55). Различие между воспринимаемым и реальным движением руки хорошо видно на рис.13. Переход от мысленного слежения (с закрытыми глазами) за концом указательного пальца к слежению за реальной мишенью (лампочкой) сопровождался переходом от саккадических движений к прослеживающим движениям глаз со значительным снижением амплитуды.

Рис. 12, Восприятие движения руки на поворотном кресле. Первые 3 минуты испытуемый должен был отслеживать взором при закрытых глазах положение точки на стене, затем — положение конца руки. 1 — угол поворота кресла; 2 — направление взора

При отслеживании положения руки при помощи джойстика качественная картина была сходной. Однако, даже при открытых глазах и горящей лампочке амплитуда движения джойстика заметно отличалась от амплитуды реального движения руки (коэффициент усиления 1,35). При закрытых глазах этот коэффициент возрастал до 1,61,9. По-видимому, отслеживание положения руки джойстиком было для испытуемых более трудной задачей, чем отслеживание направлением взора.

Значение пропрнонеппии. Вибрационная стимуляция большой грудной мышцы (т. pectoralis major) в условиях, когда рука находилась на подвесе, а кресло не вращалось, приводила к возникновению ощущения отведения руки. При вращении кресла включение вибрации большой грудной мышцы вызывало значительное усиление ощущения движения руки. Это усиление было несимметричным. В большей степени усиливались ощущения отведения, т.е. движения в сторону растяжения вибрирусмой мышцы. Увеличение амплитуды воспринимаемых движений руки при вибрации составляло в среднем около 30%.

Захват рукоятки. Если во время эксперимента испытуемый захватывал свободной рукой рукоятку, жестко закрепленную на массивной, устойчивой опоре, происходила смсна ощущений движения руки ощущениями поворотов корпуса. Но это не были только повороты корпуса относительно вертикальной оси. Если рукоятка захватывалась, например, левой рукой, то при повороте кресла вправо испытуемые обычно отмечали поворот корпуса вправо с одновременным его перемещением вперед. При вращении кресла влево возникало ощущепие поворота корпуса влево с его движением назад.

Многие испытуемые описывали возникающие ощущения как "раскрытие веера". Стойку с рукояткой можно было перемещать вперед-назад и вправо-влево по отношению к плечевому суставу. От исходного положения рукоятки по отношению к корпусу зависело соотношение перемещения и поворота: Однако эти перестановки рукоятки не меняли основного феномена - смены ощущений поворотов вывешенной руки ощущениями поворотов и перемещений корпуса. При захвате рукоятки смену ощущений можно было регистрировать по прослеживающим движениям глаз. В другом варианте опыта испытуемый устанавливал контакт стопы с жесткой несмещаемой подножкой. В этом случае вторая рука у него была свободна, и он мог оперировать джойстиком. Контакт ногой оказался столь же эффективным, как и захват рукоятки и неизменно вызывал смену ощущений движения руки ощущениями поворотов корпуса, град

Рис. 13. Восприятие движения руки на подвеске. Первые 3 минуты - слежение с закрытыми глазами; затем слежение за лампочкой при открытых глазах. 1 - угол поворота кресла; 2 — направление взора

Интересно, что эта смена ощущений перцептивно сопровождалась уменьшением изменений угла в плечевом суставе. Это изменение имело место независимо от того, регистрировались ли ощущения испытуемого с помощью джойстика или ЭОГ. Таким образом, угловые перемещения в плечевом суставе казались большими, когда они воспринимались как движения руки, а не как движения корпуса.

Итак, иллюзия поворотов руки, обнаруженная при медленных поворотах корпуса, в основных чертах совпадает с иллюзией поворотов головы. Таким образом, становится ясно, что это не частный случай, а достаточно общая картина, в происхождении которой имеет смысл детальней разобраться.

Имеем ли мы, однако, достаточные основания утверждать, что наблюдавшаяся иллюзия действительно имеет проприоцептивный источник и возникает именно на этапе интерпретации проприоцептивных сигналов?

Сидя на поворотном кресле с закрытыми глазами и положив руки на колени, испытуемый не ощущал движения, поэтому можно утверждать, что раздражения для вестибулярного аппарата были подпороговыми. Ускорения при таких низких частотах были ничтожно малы, так что чувство движения не могло возникать в связи с переменной деформацией мягких тканей или активацией гипотетических рецепторов ускорения, расположенных в туловище [МхЯеЫаеЛ, 1992]. Когда рука находилась на платформе, в процессе движения возникала афферентация от мышечных и суставных рецепторов, а также, возможно, от кожных афферентов области плечевого сустава. Аргументом в пользу того, что именно сигналы мышечных рецепторов играют решающую роль, является усиление иллюзии под влиянием вибрационной стимуляции большой грудной мышцы. Об участии в возникновении иллюзии интерпретирующих структур говорит то, что вибрация может усиливать и ощущения движения руки (на малых скоростях, в отсутствие контакта)

и ощущения движения корпуса (при больших скоростях, в первый цикл движения или при контакте). Таким образом, искусственный проприоцептивный сигнал в данной ситуации проходит те же этапы декодирования и интерпретации, что и естественный. Заметим, что увеличение амплитуды движения при вибрации происходит только в сторону растяжения мышцы, то есть в ту сторону, где сигналы создаваемые вибрационной стимуляцией и естественные сигналы от растяжения мышцы совпадают по знаку изменений.

При рассмотрении экспериментальных данных бросается в глаза то, что испытуемый сильно переоценивал амплитуду пассивных движений в плечевом суставе. Ранее было известно [Gautheir & Hofferer, 1976], что при мысленном отслеживании активных изменений положения конечности амплитуда движений глаз больше, чем того требуют реальные смещения мишени. В нашем случае качественно сходный, но больший по величине эффект наблюдался при пассивных перемещениях. На данном этапе трудно предложить удовлетворительное объяснение столь большой переоценки. То, что переоценка наблюдается и при прослеживании взглядом и при отслеживании джойстиком плохо согласуется с предположением о том, что ошибка обусловлена специфическими трудностями в переходе от системы координат, связанной с плечом, к системе координат, в которой ЦНС управляет взором. Напрашивается предположение, что причини переоценки в наших экспериментах связаны с диапазоном используемых скоростей. Эта скорости с пиковыми значениями порядка 0,8 - 27с достаточны для возникновения чувства движения, но при этом непривычны, так как намного ниже нормальных скоростей активных движений. В литературе [Burgess et al., 1982] высказывалось мнение, что формирование кинестетических ощущений обеспечивается взаимодействием сигналов, поступающих по двум каналам, один из которых связан с восприятием статического положения, а другой - с чувством движения. Не исключено, что при выбранных нами скоростях восприятие угла уже перестает основываться на "статическом чувстве положения", но скорость остается слишком низкой для обеспечения точного восприятие на основе "чувства движения".

Другим эффектом, требующим объяснения, является разница в восприятии амплитуды углового движения в плечевом суставе в ситуациях, когда оно воспринимается как движение руки относительно неподвижного корпуса или как движение корпуса при стабилизированной в пространстве руке. Выше уже говорилось, что при медленных движениях сигналы, лежащие в основе восприятия положения, могут характеризоваться значительной неопределенностью. В подобных условиях интерпретирующие сигнал структуры, видимо, вынуждены в большей степени руководствоваться априорными сведениями о типичных скоростях движений тех или иных звеньев в естественных движениях. Если это так, то разница амплитуд может объясняться тем, что в большинстве жизненных ситуаций, скорости поворотов более массивного звена - корпуса меньше скоростей поворота конечностей.

Стоит отметить также довольно большое время (до 30-60 с), которое требовалось для того, чтобы после начала движения кресла ощущения поворотов корпуса сменились ощущениями движения руки. Нескольких секунд требует смена ощущений и при захвате рукоятки или изменении скорости движения кресла. По-видимому, па переход от одной системы отсчета к другой требуется некоторое время, что связапо с определенной инерционностью в работе интерпретирующих структур.

Может сложиться впечатление, что иллюзия движения руки - еще один пример неверного восприятия. Но критерий "верности" в данном случае применим только с точки зрения внешнего наблюдателя. Правильнее сказать, что в одних условиях стимуляция проприорецепторов мышц плечевого сустава интерпретируется мозгом иначе, чем при других, возможно более натуральных условиях. Подчеркнем, что иллюзия движения руки в условиях нашего эксперимента, сильно отличается от многих других иллюзий, объясняемых наличием "сенсорного конфликта" т.е. противоречащих друг другу сигналов

разных модальностей. В нашем случае "сенсорный конфликт" отсутствует, и иллюзия связана с внутренними механизмами интерпретации сигнала.

Проблема систем отсчета, используемых ЦНС для обработки сенсорной информации и управления движениями, для физиологии является относительно новой. В живом организме системы отсчета имеют определенную специфику. В механике все системы отсчета равноправны, и хотя одна может быть удобнее других (естественная система координат), движение не изменится, если переход от одного описания к другому выполнен корректно. В физиолопш дело обстоит иначе. Выбор системы отсчета оказывается небезразличен для восприятия [Soechting, 1982; Darling & Miller, 1995].

В повседневной жизни большинство движений головы, рук и ног планируются и осуществляются как движения относительно корпуса. Поэтому система координат, связанная с корпусом, является натуральной системой отсчета. Исходя из этого, можно высказать предположение, что не только планирование и осуществление этих движений, но и интерпретация сенсорных сигналов, сопровождающих движения, осуществляется в этой же системе отсчета. Поэтому при очень медленных поворотах корпуса, когда он воспринимается как неподвижный, а сигналы о взаимном смещении руки и корпуса поступают, они интерпретируются привычным образом, т.е. как движения руки относительно корпуса.

Подчеркнем, что важную роль в выборе систем отсчета играет информация не от самого сустава, в котором происходит движение, а из других рецептивных полей конечности или даже афферентация от другой конечности. Это показывает, что в этом выборе участвуют механизмы системы внутреннего представления, которая в этом контексте может рассматриваться как набор априорных сведений о собственном теле. Ранее нами было показано, что схема тела играет важную роль в интерпретации сложных тактильных стимулов. Видимо, ее роль в формировании кинестетических ощущений не менее значительна.

Большое значение в выборе системы отсчета играет то, как система внутреннего представления пространства интерпретирует контакт с внешним миром. Прежде всего, различные части тела, видимо, не равноценны в этом отношении. Так, когда испытуемый сидит в кресле, он имеет контакт с внешним миром через опорную поверхность и спинку кресла. При отсутствии других источников информации о внешнем мире этого оказывается достаточным, чтобы считать корпус неподвижным. Однако при наличии контакта руки с внешним песмещаемым объектом информация от руки/ноги оказывается доминирующей. Быть может это связано с тем, что конечности являются специализированными органами, предназначенными для взаимодействия с внешним миром, в том числе для извлечения информации о движении с помощью гаптического чувства. Полученную таким образом информацию иногда обозначают специальным термином - гаптокинетическая. Наши данные еще раз демонстрируют огромную роль гаптокинетического контакта в выборе системы отсчета. Нам представляется, что причины этого состоят в следующем. Большинство движений человека пространственно ориентированы, то есть, направлены на достижение точки в пространстве с определенными координатами. Говорить о координатах можно лишь выбрав определенную систему отсчета, в которой какой-либо объект должен быть принят за неподвижный. Для движений, направленных на достижение определенных точек на поверхности собственного тела, таким объектом может быть корпус. Наши эксперименты показывают, что у человека действительно существует сильная априорная тенденция выбирать систему отсчета, связанную с корпусом. Однако, если цель находится во внешнем пространстве, то она не будет достигнута, если корпус, принятый за неподвижный, на самом деле движется. Таким образом, для большинства движений априорная гипотеза о неподвижности корпуса нуждается в проверке. Такая проверка может осуществляться разными способами, например, по смещению зрительного окружения (visual flow) или по сигналам от вестибулярного аппарата, показывающим

наличие ускорений относительно инерциальной системы отсчета. Мы хотели бы здесь обратить особое внимание на роль прориоцептивных и тактильных сигналов, возникающих при контакте с объектами внешнего мира, как правило, являющимися неподвижными. В первую очередь, к таким объектам, видимо, следует отнести поверхность земли, "твердь", на роль которой указывал еще Гиббсон [1988] в своей "экологической теории зрительного восприятия". Столь же надежными эталонами могут быть прочные, недеформируемые и несмещаемые предметы, связанные с землей: степы, столбы, массивные столы и т.д. По-видимому в ЦНС существует набор определенных правил на этот счет, так тонкий стержень даже с незначительной податливостью не вызывает перехода к связанной с ним системе отсчета. Подчеркнем, что если объект внешнего мира выбран за неподвижный, движения тела относительно него воспринимаются с очень высокой точностью,

6. Мышечная рецепция и обобщенное описание положения тела.

Без системы отсчета невозможна обработка многочисленных сигналов разномодальяых рецепторов, расположенных на подвижных звеньях и собирающих информацию в своих собственных локальных системах координат. Для получения обобщенного описания текущего состояния многозвенной системы также необходима система отсчета. В данной серии опытов мы исследовали вопрос о системе отсчета, используемой ЦНС при поддержании вертикальной позы человека. Из общих соображений можно было бы предположить, что при стоянии используется обобщенное описание тела, включающее его основные масс-инерционные характеристики, взаимоположение основных звеньев и его положение в некоторой системе координат.

Однако, до сих пор неизвестно, что представляет собой эта система координат, напоминает ли опа известные системы координат, используемые в механике, или не имеет прямых аналогий. Хотя общепризнано, что в управлении вертикальной позой человека участвуют вестибулярные, зрительные и проприоцептивные сигналы, неизвестно, как ЦНС осуществляет их взаимодействие при формировании обобщенного описания положения тела. Проведенные нами ранее эксперименты [Guifinkel et al, 1995], показали, что при спокойном стоянии или медленных наклонах опорной поверхности, для построения вертикали, относительно которой осуществляется поддержание равновесия, достаточно проприоцептивной чувствительности. Применительно к многозвенной системе, которой является тело человека, существенным является и другой вопрос - с каким из звеньев или системой звеньев тела связана система отсчета? В поисках ответа на этот вопрос имеет смысл обратиться к данным о характеристиках поддержания вертикальной позы человека. Эти данные показывают, что при удобном стоянии человек совершает постоянные колебания в голеностопном суставе со средней амплитудой порядка 0,3°, движение в остальных суставах ног и корпуса значительно меньше, так что тело колеблется практически как одно целое. Отметим, что мышцы голеностопного сустава развивают и наибольший момент, уравновешивающий статический момецт, создаваемый супрапедальной массой тела. Модуляция электрической активности мышц голеностопного сустава хорошо коррелирует с перемещениями проекции центра тяжести. Все эта данные, казалось бы, позволяют предположить, (см., например,[Fit7patrick, Burke, Gandevia, 1996]), что основные процессы регулирования направлены па стабилизацию угла в голеностопных суставах. Отсюда делается вывод, что область голеностопного сустава является основным рецептивным полем, а отклонения, вызванные вибрацией мышц голени, связывают с внесением ошибки в систему отсчета. Эта точка зрения предполагает наличие одного определяющего рецептивного ноля, с которым связана система отсчета для вертикальной позы.

Другая точка зрения основана на результатах работы [Гурфинкель, Липшиц, Мори и др., 1981] и состоит в том, что задачей позной регуляции является стабилизации корпуса, а не голеностопного угла. В этой же работе было высказано предположение о том, что

система отсчета для вертикальной позы связана с корпусом. Очевидно, что в этом случае привязка к системе отсчета не может быть построена на сигналах одного источника, так как положение корпуса определяется взаимоположением многих звеньев тела. Поэтому в формировании описания тела должны участвовать сигналы от проприоцепторов многих звеньев тела, причем не в виде "сырой" афферентации, а в виде некоторых обобщений -"конструктов", одним из которых может быть положение проекции общего центра масс относительно опорного контура, определяемое, в свою очередь распределением давления на стопы.

Цель работы состояла в том, чтобы пролить свет на некоторые аспекты организации системы отсчета для поддержания позы. Поскольку, по нашему мнению эта система использует в первую очередь проприоцептивную информацию, в качестве инструмента для исследования роли сигналов от разных мышц в формировании обобщенного описания тела при стоянии мы избрали вибрационную активацию мышечных рецепторов. В соответствии со сформулированной выше целью задача эксперимента включала сопоставление вызванных вибрацией реакций с рецепторов мышц ног, туловища, шеи на предмет выявления ведущих рецептивных полей, особенно важных для ориентации тела в пространстве. Предполагалось также выяснить существует ли соответствие между анатомической локализацией мышц и направленностью вызываемых с них эффектов. Наконец, мы хотели установить, зависят ли эффекты поступающих от мышцы сигналов только от ее иннервации, или же при этом может учитываться и пространственная ориентация звена, на котором находится эта мышца (например, двуглавые мышцы при опущенных руках, вытянутых вперед и поднятых вертикально).

Эксперименты были проведены на 8 здоровых испытуемых, обладавших хорошо выраженными вибрационными реакциями. С помощью резиновых лепт вибраторы крепили над сухожилием или брюшком мышцы. Испытуемый стоял на стабдлографе, запись стабилограмм позволяла судить о перемещениях тела в передне-заднем и боковом направлении. Для записи закручивания тела относительно вертикальной оси на голову испытуемого надевали плотно сидящий шлем, на вершине которого • был закреплен потенциометрический датчик, Продолжительность пробы с вибрацией одной мышцы или пары одноименных мышц составляла одну минуту, вибрация прикладывалась с 20 по 40 секунду. В экспериментах с исследованием взаимодействия эффектов от разных мышц длина записи составляла 100 секунд; с 20 по 30 с вибрация прикладывалась к одной мышце, с 40 по 50 с - к другой; а с 60 по 80 с вибрации подвергались обе мышцы одновременно.

В первой серии проб изучали влияние вибрации различных постуралышх мышц на положение тела. Использовалась билатеральная вибрация переднебольшеберцовых мышц, камбаловидных мышц, коротких сгибателей пальцев стопы, двуглавых мышц бедра, приводящих и отводящих мышц бедра, а также (одним вибратором) вибрация прямой мышцы живота, паравертебральных мышц и мышц дорзальной и вентральной поверхности шеи.

Во второй серии экспериментов исследовались отклонения тела, вызываемые вибрацией непостуральных мышц. Эксперименты были полностью аналогичны экспериментам первой серии, но вибрация прикладывалась к двуглавым и трехглавым мышцам плеч, активация которых не может непосредственно влиять на ориентацию тела относительно опорной поверхности.

Третья экспериментальная серия была посвящена исследованию возможности компенсации эффектов, вызываемых с одной мышцы, вибрацией другой отдаленной мышцы. В этой серии вибрация одновременно прикладывалась к следующим мышцам: передняя большеберцовая мышца и прямая мышца живота; приводящая мьпцца бедра и мышца, напрягающая широкую фасцию бедра; камбаловидная мышца и мышцы дорзальной поверхности шеи; передняя большеберцовая мышца и мышцы передней поверхности шеи; приводящая мышца бедра и длинная малоберцовая мышца;

паравертебральные мышцы и камбаловидная мышца. Были исследованы и некоторые другие сочетания.

В четвертой серии экспериментов билатеральная вибрация прикладывалась к двуглавым или трехглавым мышцам плеча. Пробы производились при трех положениях рук: руки вытянуты вдоль тела; руки вытянуты вперед; руки подняты так, чтобы плечо было вертикально. Для стандартизации положения рук испытуемый держал обеими руками палку.

Постуральные эффекты, вызываемые с разных постуральных мыши. Первая серия экспериментов показала, что отклонение тела стоящего человека может быть вызвано не только вибрацией икроножных и передних болыпсбсрцовых мышц, но и вибрацией многих других мышц ног, туловища и шеи. Оказалось, что при вибрации наблюдаются „реакции трех типов. Может быть получено отклонение тела в передне-заднем и боковом направлении, кроме того, приложением несимметричной вибрации может быть вызвано скручивание тела. Вне зависимости от типа вызываемой реакции, все они характеризуются сходной временной динамикой: начальное отклонение начинается через 1 -2 с после включения вибрации и достигает максимального уровня на 3-5 секунде. Прекращение дальнейшего отклонения, видимо, связано с включением механизмов, предотвращающих падение. Увеличение интенсивности (амплитуды или частоты) вибрации и ее продолжительности принципиально эту картину не меняет. Реакция па билатеральную вибрацию, которую мы, как правило, использовали, была сильнее, чем на одностороннюю, однако, при односторонней вибрации направление реакции не изменялось.

Описаная выше картина была типичной для всех испытуемых, хотя выраженность реакций и их временной ход могли варьировать. Разнообразие, реакций меньше, чем разнообразие проприоцептивпых полей. Мы исследовали 12 постуральных мышц и обнаружили только три типа постуральных реакций: отклонения тела в передне-заднем и боковом направлениях и скручивание относительно вертикальной оси.

Итак, первая серия экспериментов дала следующие результаты:

1. Одни и те же постуральные реакции вызываются с рецептивных полей разных мышц.

2. Реакции исследованных мышц оказались нелокальными, двигательный ответ вызывался не в виде ТВР или АВР с результирующим движением в одном суставе, на который действует вибрируемая мышца, а в виде отклонения тела в целом.

3. Хотя реакции с камбаловидных и передних болыпеберцовых мьпнц при одинаковой силе вибрации обычпо (хотя и не всегда) сильнее, чем реакции с других постуральных мышц, в остальном эти реакции аналогичны ответам, вызываемым при вибрации других мышц задней и передней поверхности тела. Таким образом, хотя отклонение тела происходит, в основном, за счет изменения угла в голеностопном суставе, мышцы, обслуживающие этот сустав не занимают какого-либо выделенного положения.

4. Существует набор стандартных реакций тела на вибрацию, который практически исчерпывается отклонениями вперед-назад, вправо-влево и скручиванием.

Вибрация непостуральных мышц. Отклонения тела могут быть вызваны и вибрацией мышц, не имеющих прямого отношения к поддержанию основной позы. Впечатляющий пример постуральпого ответа на вибрацию мышцы, не участвующую в поддержании вертикальной позы показан на рис.14. На этом рисунке представлены изменения положения тела, вызванные вибрацией сухожилий двуглавой мышцы плеча и трехглавой мыщцы плеча. Видно, что вибрация двуглавых мышц приводит к наклону всего корпуса вперед, а вибрация трехглавых мышц - к отклонению назад. Такие реакции мы видели у 5 из 8 испытуемых.

Этот результат не является чем-то совершенно неожиданным. В серии работ, начиная с [Гурфинкель, Беленький, Пальцев, 1967], было показано, чго произвольному

подъему руки предшествуют постуральные реакции мышц ног и аксиальной мускулатуры. С другой стороны, непроизвольные защитные движения рук имеют место в условиях угрозы падения. В работе [McIIroy & Maki, 1995] показано, что при возмущении вертикальной позы движением опорной платформы в передне-заднем и боковом направлениях в дельтовидных мышцах имеет место активация, латентный период и интенсивность которой сопоставимы с реакцией мышц голеностопного сустава. Реакции дельтовидных мышц зависят от параметров воздействия и сохраняются при его повторениях, т.е. являются компонентами постурального ответа, а не стартл-реакции.

Отклонение, см

Рис. 14. Изменения положения тела при вибрации трехглавой (А) и двуглавой (Б) мышц плеча. Горизонтальная линия - отметка вибрация; Жирная лиши сагиттальная стабилограмма; пунктир — фронтальная стабилограмма

Другим ярким примером влияния вибрации непостуральных мышц на вертикальную позу являются отклонения тела в ответ на вибрационную стимуляцию внеглазных мышц [Roll & Roll, 1988]. Отметим, что и в этом случае изменения позы четко привязаны к основным направлениям: вибрация верхних прямых мышц вызывает наклон всего тела вперед, а нижних прямых - назад. Вибрация наружной прямой мышцы правого глаза и внутренней прямой левого глаза сопровождается наклоном тела влево, а вибрация наружной прямой мышцы левого глаза и внутренней прямой правого глаза - наклоном вправо.

Взаимодействие эффектов, вызываемых с разных рецептивных полей. Ранее было показано, что при одновременной вибрации ахилловых сухожилий и сухожилий передних большеберцовых мышц можно подобрать интенсивность вибрации так, что она не вызывает изменений в положении тела [Гурфинкель, Киреева, 1995]. В другой работе [Ourfmkel, Ivanenko, Levik, 1995] продемонстрировано, что при одновременной вибрации правой и левой мыщц, напрягающих широкую фасцию бедра также можно сбалансировать их эффекты. В первом случае результат можно пытаться объяснить реципрокным торможением, присущим вибрационным реакциям, а во втором случае -соображениями симметрии. Однако подобные соображения не могут объяснить компенсацию постуральных эффектов при вибрации отдаленных несимметричных мышц. Вибрация прямой мышцы живота вызывала отклонение тела назад, а вибрация передней большеберцовой мышцы - вперед. При их одновременной вибрации тело сохраняло привычное положение в пространстве, иными словами, эффекты вибрации

компенсировали друг друга. Вибрация ахиллова сухожилия вызывает отклонение назад, а симметричная вибрация мышц задней поверхности шеи - вперед. Их совместная вибрация не вызывает изменений среднего положения тела, увеличивая лишь амплитуду колебаний.

Приведенными примерами не ограничиваются случаи компенсации, которые мы наблюдали в наших исследованиях. Можно было скомпенсировать эффекты вибрации приводящих и отводящих мышц бедра, приводящей мышцы бедра и длинной малоберцовой мышцы одной ноги, передних мышц шеи и передней болыпеберцовой мышцы и др.

Кроме эффектов компенсации можно наблюдать и другие взаимодействия проприоцептивных входов. Так, при одновременной активации двух рецептивных полей, с одного из которых вызывается отклонение в сагиттальной, а с другого - во фронтальной плоскости, наблюдается векторная суммация эффектов - отклонение по диагонали, угол которого определяется соотношением шггенсивностей вибраций. Например, одновременная вибрация ахиллова сухожилия и мышцы, напрягающей широкую фасцию бедра, вызывает отклонение тела назад и вбок.

Другим эффектом, часто наблюдающимся при вибрации скелетных мышц является закручивание тела относительно вертикальной оси. В наших экспериментах такие эффекты наиболее часто наблюдались при одновременной стимуляции двух рецептивных полей, вызывающих реакции вперед и назад, по расположенных на разных половинах тела. Обычно реакция закручивания развивается несколько медленнее, чем обычные реакции на вибрацию.

Зависимость реакции иа вибрационное раздражение мышцы от пространственной ориентации звена, на котором находится эта мышда.

Отклонение, см

Рис. 15. Постуральные реакции на вибрацию двуглавых мышц плеча в зависимости от ориентации руки в пространстве. Горизонтальная линия - отметка вибрация; Жирная линия сагиттальная стабилограмма; пунктир — фронтальная стабилограмма. Испытуемый исходно стоит с опущенными руками, с 20-й по 50-ю с руки вытянута, с 50-й до окончания вибрации руки подняты.

При поддержании привычной вертикальной позы туловище и ноги занимают вполне определенное и довольно стандартное положение в пространстве, поэтому и рецептивные поля постуральных мышц сохраняют примерно постоянную ориентацию относительно основных плоскостей тела. Однако, положение рук во время стояния может быть без труда изменено, не оказывая существенного влияния на основную позу. Мы уже видели, что, когда руки вытянуты вдоль тела, с мышц плеча могут быть вызваны постуральные

реакции: отклонение вперед при вибрации двуглавой мышцы плеча и назад - при вибрации трехглавой мышцы. Здесь мы приведем результаты, полученные при изменении положения рук относительно корпуса.

На рис. 15 приведены постуральные реакции испытуемого на вибрацию двуглавой мышцы плеча при опущенных руках (1), при руках поднятых до горизонтального уровня (2)и при таком подъеме рук, когда плечи располагались вертикально (3). Видно, что в положении 1 вибрация вызывала отклонение тела вперед, в положении 2 не вызывала изменения положения тела, а в положении 3 вызывала наклон назад. Такой результат имел место у 5 из 8 испытуемых, у 3 других испытуемых результаты были менее четкими. Отметим так же, что реакция определялась положением плеча, положение предплечья не имело значения.

Полученные в настоящей работе данные позволили конкретизировать представления об участии проприоцепции в построении обобщенного описания тела, используемого при поддержании вертикальной позы. Это описание, использующее афферентацию от множества рецептивных полей скелетно-мышечной системы, организовано на базе схемы тела и дает информацию о том, насколько тело отклонено в передне-заднем и боковом направлении от эталонного положения и насколько оно "закручено", т.е. отклонено от симметричного положения. Такое описание представляется естественным с точки зрения механики. Интересно, что и "естественная" система отсчета для вертикальной позы, используемая ЦНС, базируется на этих трех основных компонентах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование управления движениями является, по своей сути, одним из способов исследования работы мозга. В ходе таких исследований можно приблизиться к пониманию важнейших вопросов организации работы нервной системы. Одним из таких вопросов является вопрос о внутренних моделях в ЦНС. В двигательном поведении организм должен выступать как единое целое, возникающим ситуациям должны соответствовать целесообразные действия, хорошо приуроченные к пространству и времени. Для реализации таких функций мозг должен уметь формировать внутреннее представление об актуальном окружении (модель мира), а также иметь представление о собственном теле, его структурной организации, его сенсорных и моторных возможностях (модель самого себя). Интересно, что такая же задача возникает и при создании искусственных систем: системы искусственного интеллекта, системы управления сложными робототехническими устройствами должны обладать способностью построения внутренней модели мира и модели самой системы.

В вязи с этим возник вопрос о том, имеются ли данные, свидетельствующие о существовании в центральной нервной системе системы внутреннего представления, способной к формированию внутренней модели тела, и об ее участии в осознанных и автоматических моторных актах и в обработке сенсорных сигналов. В поисках ответов на эти вопросы были проведены комплексные исследования роли внутренней модели ("системы внутреннего представления") в задачах переработки сенсорной информации и реализации пространственно ориентированных движений. Благодаря новым методам, сочетающим подходы психофизики и физиологии движений, показано, что реакции, считавшиеся примерами рефлекторных автоматизмов, определяются состоянием внутренней модели, т.е. описанием конфигурации тела в системе внутреннего представления. Показано, что переход из эгоцентрической системы координат в экзоцентрическую ведет к изменению интерпретации сенсорных сигналов и модификации ответных двигательных реакций. Установлено, что выбор системы отсчета во многом определяется априорными сведениями о мире. Так, в условиях поворотов корпуса относительно фиксированной в пространстве головы контакт с внешним жестким предметом вызывает исчезновение иллюзии поворота головы и усиление движений глаз.

В опытах с вибрационной стимуляцией мышечных рецепторов показано, что относительные вклады проприоцептивной, зрительной и вестибулярной информации в формирование референтной вертикали и текущую регуляцию относительно вертикали меняются в зависимости от условий поддержания позы.

Установлено, что активация рецептивных полей разных мышц вызывает позныс реакции всего тела, сводящиеся комбинации ответов трех основных типов; наклонов вперед-назад, вправо-влево и закручивания относительно вертикали. Направления реакций, вызываемых вибрацией мышц некоторого звена, зависят от его ориентации в пространстве. Следовательно, система оценки положения при стоянии строится не на языке отдельных мышц, а на языке пространственных координат и использует внутреннюю модель тела.

В итоге сформулирована концепция о роли внутренней модели ("схемы тела") в задачах переработки сенсорной информации и реализации пространственно ориентированных движений. Полученные результаты развивают и продолжают традиции российской школы физиологии движений, углубляя наши представления об иерархических принципах многоуровневой организации движений.

ВЫВОДЫ

1. Различные способы вызова рассогласования между реальным и воспринимаемым положением звеньев тела или создания афферентного потока, допускающего неоднозначную интерпретацию, позволяют исследовать работу системы внутреннего представления на здоровом человеке физиологическими методами.

2. Между уровнями ЦНС, планирующими движения в системе координат внешнего пространства, и исполнительными органами имеется необходимый промежуточный элемент - внутренняя модель или схема конечности.

3. При интерпретации тактильного стимула учитывается в первую очередь не ориентация его относительно рецептивного поля, а ориентация «следа» раздражения в физическом пространстве, что требует знания положения данного звена тела в пространстве. Таким образом, переработка сложной тактильной информации невозможна без использования системы внутреннего представления - внутренней модели или «схемы тела»,

4. Реакции, которые на животных считаются классическими примерами рефлекторных позных автоматизмов, в сильной степени определяются состоянием внутренней модели, т.е. тем, как описывается взаимное положение звеньев в системе внутреннего представления. Так называемые позныс автоматизмы не сводятся к набору стереотипных рефлексов. Они интегрированы в сложный комплекс контекст-зависимых реакций, активируемых по определенным алгоритмам в зависимости от взаимоположения звеньев тела друг относительно друга и всего тела относительно опорной поверхности, характеристик опоры и отражения этих факторов в системе внутреннего представления.

5. Переход из одной системы координат в другую ведет к изменению интерпретации сенсорных сигналов и модификации двигательных реакций, возникающих в ответ на эти сигналы.

6. Выбор системы отсчета во многом определяется априорными сведениями об объектах внешнего мира, с которыми человек поддерживает контакт (жесткость, несмсщаемость и др.).

7. Движения глаз во1 время скручивания позвоночника запускаются изменениями внутреннего представления о положении корпуса, а не прямыми проприоцептивными входами. Такая упреждающая ориентация может обеспечивать формирование стабильной системы отсчета, необходимой для программирования и осуществления действий в трехмерном пространстве.

8. В итоге сформулирована и экспериментально проверена концепция о роли внутренней модели ("схемы тела") в задачах переработки сенсорной информации и реализации пространственно ориентированных движений. Полученные результаты развивают представления H.A. Бернштейна об иерархических принципах многоуровневой организации движений.

Список основных публикаций по теме диссертации Монография

1 Гурфинкель B.C., Левик Ю. С. Скелетная мышца; структура и функция. М.: Наука, 1985. - 143 с. (9,0 пл., авторский вклад 60%).

Статьи в рекомендованных ВАК изданиях

2. Гурфинкель B.C., Левик Ю.С. Сенсорные комплексы и сенсомоторная интеграция// Физиология человека. - 1979. Т.5. №3. С. 399-414. (0,37 п.л., авторский вклад 50%)

3. Гурфинкель B.C., Левик Ю. С. Экономичность работы мышцы в режиме зубчатого тетануса// Биофизика. - 1981. Т. 26. С. 371-374. (0,25 п.л., авторский вклад 70%)

4. Гурфинкель B.C., Левик Ю. С. Динамика мышечного расслабления после зубчатых тетаяусов различной длительности//Биофизика. - 1981. Т. 26. С. 709-711. (0,19 п.л., авторский вклад 55%)

5. Гурфинкель B.C., Левик Ю. С., Полещук Н. К., Коровин Ю. В. Зависимость теплопродукции скелетной мышцы от режима ее сокращения// Физиология человека. - 1981. Т. 7. С. 46-54. (0,56 пл., авторский вклад 60%)

6. Гурфинкель В. С., Левик Ю. С., Царева Е. Б. Сила одиночного изометрического сокращения и фазы зубчатого тетануса// Биофизика. - 1984. Т. 29. № 1. С. 139-142. (0,25 пл., авторский вклад 60%)

7. Гурфинкель B.C., Левик Ю. С. За счет чего скелетная мышца эффективно работает как при поддержании позы так и в фазичсских движениях?// Доклады Академии Наук СССР, - 1985. Т. 285. С. 12411245. (0,25 пл., авторский вклад 50%)

8. Гурфинкель B.C., Дебрева Е.Е., Левик Ю.С. Зависимость интерпретации тактильных стимулов от ориентации рецептивного поля//Физиология человека. - 1985. Т. 11. № 1. С. 3-6. (0,25 пл., авторский вклад 70%)

9. Гурфинкель B.C., Дебрева Е.Е., Левик Ю.С. О связи между восприятием положения звеньев тела и движением// Физиология человека. - 1985. Т. 11. № I. С. 7-11. (0,31 пл., авторский вклад 60%)

10. Гурфинкель B.C., Дебрева Е.Е., Левик Ю.С. Рать внутренней модели в восприятии положения и планировании движения// Физиология человека. - 1986. Т. 12. С. 769-776. (0,50 пл., авторский вклад 65%)

11. Гурфинкель В. С., Левик Ю. С., Иваненко Ю. П. Однозначно ли соотношение сила-жесткость активных мышц?// Физиология человека. — 1987. Т. 13. С. 653-658. (0,38 пл., авторский вклад 50%)

12. Гурфинкель B.C., Иваненко Ю. П., Левик Ю. С. Диссипативные процессы в пассивной скелетной мышце человека// Биофизика. - 1989. Т. 34. С. 499-503. (0,31 пл., авторский вклад 60%)

13. Гурфинкель В. С., Левик Ю. С., Лебедев М. А. Позпые автоматизмы, выявляемые усилением тонического фона// Доклады Академии Наук СССР. - 1989. Т. 305. № 5. С. 1266-1270. (0,25 пл., авторский вклад 60%)

14. Гурфгожель В. С., Левик Ю. С., Поляков А. В. Долговременные постактивационные изменения сократительных свойств скелетной мышцы человека// Физиология человека. — 1990. Т. 16. № 3. С. 71-76. (0,38 пл., авторский вклад 60%)

15. Гурфинкель B.C., Лебедев М. А., Левик Ю. С. Сенсорные эффекты, вызываемые шейной афферентацией// Сенсорные системы. - 1992, Т. 6. № 4. С. 83-87. (0,31 п.л., авторский вклад 70%)

16. Гурфинкель В. С., Левик Ю. С. Система внутреннего представления и управление движениями// Вестник РАН. - 1995. Т. 65. С. 29-37(0,56 пл., авторский вклад 50%)

17. Гурфинкель В. С., Иваненко Ю.П., Левик Ю. С. Линейное расслабление мышцы человека после зубчатых тетанусов различной длительности//Физиология человека. - 1995. Т.21. №1. С. 67-73. (0,44 пл., авторский вклад 60%)

18. Гурфинкель B.C., Киреева Т.Е., Левик Ю. С. Влияние вибрации постуральных мышц на поддержание равновесия во фро1гтальной плоскости при разных уровнях устойчивости// Физиология человека. - 1996. Т.22. № 2. С. 83-92. (0,63 пл., авторский вклад 75%)

19. Гурфинкель B.C., Левик Ю. С. Системы отсчета и интерпретация проприоцегггивных сигналов// Физиология человека. - 1998. Т.24. Jö 1. С. 53-63. (0,69 пл., авторский вклад 65%)

20. Гурфинкель B.C., Иваненко Ю.П., Левик Ю.С. Соотношение сила-жесткость скелетной мышцы зависит от уровня активации сократительного аппарата и предыстории сокращения// физиолога» человека. - 1999. Т. 25. № 3. С. 95-101. (0,44 п.л., авторский вклад 60%)

21. ГУрфинкель B.C., Левик Ю.С. Мышечная рецепция и обобщенное описание положения тела// Физиология человека. -1999. Т. 25. № 1. С. 87-97. (0,69 пл., авторский вклад 75%)

22. Солопова И.А., Иваненко Ю.П., Левик Ю.С. Полные вибрационные реакции человека во фронтальной плоскости при стоянии на различных типах неустойчивых опор//Физиология человека. -2002. Т. 28. № 3. С. 76-81. (0,38 п.л., авторский вклад 50%)

23. Солопова И.А., Казенников О.В., Деннскина Н.В., Иваненко Ю.П., Левик Ю.С. Сравнение ответов мышц ног на транскраниальную магнитную стимуляцию при стоянии на устойчивой и неустойчивой опоре// Физиология человека. -2002. Т 28. № 6. С.80-85. (0,38 П.Л., авторский вклад 55%)

24. Солопова И.А., Денискина Н.В., Казенников О.В., Иваненко Ю.П., Левик Ю.С. Исследование возбудимости спинальных мотонейронов при стояпии в обычных и усложненных условиях//Физиология человека. - 2003, Т. 29, № 3. С. 189-191. (0,19 п.л., авторский вклад 50%)

25. Боброва Е. В., Левик Ю.С. Шлыков В.Ю., Казенников О. В. Особенности поддержания равновесия при прослеживающих движениях глаз//Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2004. № 8. С. 152-157. (0,38 п.л., авторский вклад 50%)

26. Казенников О.В., Шлыков В.Ю., Левик Ю.С. Особенности поддержания вертикальной позы при дополнительном контакте с внешним объектом на движущейся и неподвижной платформе// Физиология человека.-2005. Т. 31. № 1. С. 65-71. (0,44 пл., авторский вклад 60%)

27. Левик Ю.С., Шлыков В.Ю., Гурфинкель B.C., Иваненко Ю.П., Движения глаз, вызываемые изменениями внутреннего представления о конфигурации тела// Физиология человека. - 2005. Т. 31. Ка 5. С. 1-5. (0,31 п.л., авторский вклад 75%)

Статьи в рецензируемых журналах

28. Гурфинкель В. С., Лебедев М. А., Левик Ю. С. Эффекты переключения в системе регуляции равновесия у человека// Нейрофизиология. - 1992. Т. 24. Ni 4. С. 462-470. (0,56 пл., авторский вклад 70%)

29. Gurfinkel V. S., Levik Yu. S. The suppression of cervico-ocular response by haptokinetik information about contact with a rigid immobile object//Exp. Brain Res. - 1993, V. 95, P. 359-354. (0,38 п.л., авторский вклад 70%)

30. Gurfinkel V.S., Lestienne F., Levik Yu.S., Popov K.E. Egocentric references and human spatial orientation in microgravity. I. Perception of complex tactile stimuli// Exp. Brain Res. - 1993. V. 95. P. 339-342. (0,25 пл., авторский вклад 70%)

31. Gurfinkel V.S., Lestienne F., Lcvik Yu.S., Popov K.E., Lefort L. Egocentric references and human spatial orientation in microgravity. II. Body-centered coordinates in the task of drawing ellipses with prescribed orientation// Experimental Brain Research. - 1993. V. 95. P. 343-348. (0,38 п.л., авторский вклад 60%)

32. Gurfinkel V. S., Ivanenko Yu. P., Levik Yu.S. The contribution of foot deformation to the changes of muscular length and angle in the ankle joint during standing in man//Physiol. Res. - 1994. V.43. P. 371-377. (0,44 пл., авторский вклад 60%)

33. Gurfinkel V.S., Ivanenko Yu. P., Levik Yu. S. The influence of head rotation on human upright posture during balanced bilateral vibration//NeuroRcport. -1995. V. 7/ P. 137-140. (0,25 пл., авторский вклад 70%)

34. Gurfinkel V. S., Ivanenko Yu. P., Levik Yu. S., Babakova I. A. Kinestetic reference for human orthograde posture//Neuroscience/- 1995. V. 68. P. 229-243. (0,31 пл., авторский вклад 70%)

3 5. Pozzo Т., Levik Y., Berthoz A. Head and trunk movements in the frontal plane during complex dynamic equilibrium tasks in humans// Exp. Brain Res.- 1995. V. 106. P. 327-338 (0,75 пл., авторский вклад 75%)

36. Gurfinkel V.S., Ivanenko Yu. P., Levik Yu.S. Muscle resistance to slow ramp weakly depends on activation level// Neuroscience. - 1997. V. 80. P. 299-306. (0,50 пл., авторский вклад 50%)

37. Ivanenko Y. P., Levik Y. S., Talis V. L., Gurfinkel V. S., Human equilibrium on unstable support:the importance of feet-support interaction// Neuroscience Letters. - 1997. V. 235. P. 109-112. (0,25 пл., авторский вклад 55%)

38. Gurfinkel V. S., Levik Yu. S., Kazennikov О. V., Selionov V. A, LocomotoMike movements evoked by kg muscle vibration in humans//European Journal of Neuroscience. - 1998. V.10. P. 1608-1612. (0,31 пл., авторский вклад 60%)

39. KireevaT.B., Levik Y.S. The comparison of eiTccts of shank muscle vibration during standing on one and two legs//Russian Journal of Biomechanics.-2000. V.4. # 1. P 12-20. (0,56 пл., авторский вклад 75%)

40. Levik Y.S., Shlykov V.Y. The study of the tonus of axial muscles in humans// RussianJoumal of Biomechanics.-2000. V.4. M 3. P 17-23. (0,44 пл., авторский вклад 60%)

41. Selionov V., Kazennikov O, Levik Y, Gurflnkel V. Kinematic analysis of automatic stepping of unloaded legs elicited by different means in humans/ZRussian Journal of Biomechanics. - 1999. V.3. # 4. P 3-14. (0,75 пл., авторский вклад 50%)

42. Cordo P., Gurfinkel V.S., Levik Y.S. Position sense during imperceptibly slow movements//Experimental Brain Research. - 2000. V. 132. P. 1-9. (0,56 пл., авторский вклад 55%)

43. Deniskina N. V., Levik Y.S. Relative contribution of ankle and hip muscles in regulation of the human orthograde posture in a frontal plane//Neuroscience Letters. -2001, -V. 310/2-3. P. 165-168. (0,25 пл., авторский вклад 60%)

44. Solopova ГА, Kazennikov O.V., Deniskina N.B, Levik Y.S., Ivanenko Y.P, Postural instability enhances motor responses to transcranial magnetic stimulationin humans// Neuroscience Letters. - 2003.337(1). P.25-28. (0,25 пл., авторский вклад 55%)

45. Киреева Т.Е., Левик Ю.С., Холмогорова Н.В. Взаимодействие зрительной и проприоцептивной информации в восприятии положения руки// Российский журнал биомеханики. - 2005. Т. 9. № 2. С. 74-83. (0,63 п.л„ авторский вклад 75%)

Статьи в сборниках

46. Гурфинкель B.C., Лсвик Ю.С. Постакигоационпые изменения в скелетной мышце человека,'/ Регуляция и сенсорное обеспечение движений. Подвигни Н. Ф., Шапков Ю. Т. (ред.), М.: Наука, 1987. - с. 143-153. (0,69 п.л., авторский вклад 60%)

47. Гурфинкель B.C., Левнк Ю.С. Центральные программы и разнообразие движений// Управление движениями. А.А. Митькин, Г. Пик (ред.), М.: Наука, 1990. - с. 32 - 41. (0,63 п.л., авторский вклад 50%)

48. Gurfinkel V. S., Levik Yu.S. Perceptual and automatic aspects of postural body scheme. In: Brain and Space, J. Paillard (Ed.), Oxford University press, 1991, p.147-162. (1,0 пл., авторский вклад 60%)

49. Gurfinkel V. S, Ivanenko Yu. P, Levik Yu.S. Unusual mechanical behaviour of skeletal muscle during a slow change in its length. In: Contemporary problems of biomechanics. G.G.Chemyi and S.A. Regirer (Eds.), Mir Publishers - CRC Press, Moscow - Ann Arbor - Boston, 1991, p. 236-256. (1,31 пл., авторский вклад 50%)

50. Gurfinkel V. S., Lebedev M, A, Levik Yu.S. What about the so-called neck reflexes in humans? In: The head-neck sensory motor system. Chapter 86, A. Berthoz (Ed.), Oxford University press, 1991, p. 10651087. (1,38 пл., авторский вклад 70%)

51. Gurfinkel V.S., Lestienne F., Levik Yu.S., Popov K.E., Lefort L. The reference systems for tactile perception and for the orientation with respect to body. In: Proc. Of the 4-th European Symposium on Life Sciences Research in Space, 1991, pp. 611-615, ESA SP-307. (0,31 пл., авторский вклад 60%)

52. Гурфинкель B.C., Левик Ю.С. Концепция схемы тела и моторный контроль// Интеллектуальные процессы и их моделирование. Организация движений. Ред. А.В.Чернавский, М.: Наука, 1991. - с. 59-105. (2,90 пл., авторский вклад 60%)

53. Гурфинкель B.C., Левик Ю.С., Лебедев М.А. Концепция схемы тела и моторный контроль. Схема тела в управлении позными автоматизмами// Интеллектуальные процессы и их моделирование. Пространственно-временная организация. Ред. А.В.Чернавский, М.: Наука, 1991. - с.24-53. (1,88 п.л, авторский вклад 60%)

54. Berthoz A, Pozzo Т, Levik Yu. Head stabilization in the frontal plane during complex equilibrium tasks in humans" In: Woollacott M, HorakF. (eds.) Posture and gate: control mechanisms, vol. I, Oregon Books, 1992, pp. 97-100. (0,25 пл., авторский вклад 60%)

55. Kostyukov A. I, Levik Yu. S. Contractile properties of skeletal muscle and motor control. In: Soviet scientific reviews/section F. Physiology and general biology reviews. T.M.Turpaev (Ed.), Harwood Academic Publishers GmbH, 1994, vol. 7, pp. 1-57. (3,56 п.л, авторский вклад 55%)

56. Gurfinkel V. S, Levik Yu. S. Central programs and the diversity of movements. In: Motor Control VII, D. Stuart (Ed.), Motor Control Press, Tucson AZ, 1996, pp. 171-176. (0,38 пл., авторский вклад 50%)

57. Gurfinkel V. S, Levik Yu. S. Inverscd arthrokinetic illusion. In: Motor Control VIII, G. Gantchev et al. (Eds.), Academic Publishing House, Sofia, 1996, pp. 119-122. (0,25 пл., авторский вклад 70%)

58. Gurfinkel V.S, Ivanenko Y.P,Levlk Y.S, Kazennikov O.V, Selionov V.A. The neural control of posture and locomotion: a lock with two keys. In: Motor Control Today and Tomorrow. Sofia, Bulgaria: Academic Publishing House, 1999, p. 113-120. (0,50 п.л, авторский вклад 55%)

59. Solopova I.A, Deniskina N.B, Kazennikov O.V, Levik Yu. S, Ivanenko Y.P. Involvement of the human motor cortex in postural control// MCC 2003 From Basic Motor Control to Functional Recovery-Ill, Varna. Ed.N.Gantchev. P. 60-67. (0,50 пл, авторский вклад 60%)

60. Левик Ю.С, Шлыков В.Ю. Система внутреннего представления в управлении непроизвольными движениями глаз и тонусом аксиальной мускулатуры// Материалы П Международной конференции по физиологии мышц и мышечной деятельности. М.: Фирма "Слово", 2003, С. 89-90. (0,10 пл., авторский вклад 65%)

Подп. к печ. 07.11.2006 Объем 2.75 п.л. Заказ №. 152 Тир 100 экч.

Типография МПГУ

1. ВВЕДЕНИЕ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Состояние вопроса.

1.2. Разновидности современных поглощающих аппаратов.

1.3. Обзор современных исследований. Цель и задачи исследований.

2. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПОГЛОЩАЮЩИХ АППАРАТОВ.

2.1. Основные показатели работоспособности поглощающих аппаратов и их нормирование.

2.2. Технико-экономические критерии эффективности работы поглощающих аппаратов.

2.3. Расчетная оценка критериев эффективности с использованием методики имитационного моделирования нагруженности вагона.

2.3 Л. Методика расчета критериев эффективности.

2.3.2. Математическое моделирование маневровых операций.

2.3.3. Особенности математического моделирования переходных режимов движения поезда.

2.3.4. Математические модели различных типов вагонов, оборудования и перевозимых грузов.

2.3.5. Основы построения физических и математических моделей поглощающих аппаратов автосцепки.

2.3.5.1. Фрикционные поглощающие аппараты.

2.3.5.2. Резинометаллические поглощающие аппараты.

2.3.5.3. Полимерные амортизаторы.

2.3.5.4. Гидропружинные и гидрогазовые поглощающие аппараты.

2.3.5.5. Эластомерные поглощающие аппараты.

2.3.5.6. Комбинированные фрикционные амортизаторы.

2.3.5.7. Гидрополимерные амортизаторы.

2.4. Совершенствование методики оптимизации поглощающих аппаратов.

2.4.1. Структурная и параметрическая оптимизация поглощающих аппаратов.

2.4.2. Выбор критериев оптимизации.

2.4.3. Разработка алгоритмов оптимизации с использованием современных численных методов.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОГЛОЩАЮЩИХ АППАРАТОВ АВТОСЦЕПКИ.

3.1. Фрикционные поглощающие аппараты.

3.1.1. Использование современных фрикционных материалов.

3.1.2. Разработка новых конструкций аппаратов.

3.1.2.1. Модификация аппарата ПМК-110 с автоматической компенсацией износа.

3.1.2.2. Использование полимерного возвратно-подпорного устройства.

3.1.2.3. Гидрофрикционные поглощающие аппараты.

3.1.2.4. Фрикционный амортизатор с эластомерной вставкой.

3.1.2.5. Аппараты с объемным распором.

3.1.3. Особенности математического моделирования работы фрикционных аппаратов.

3.1.3.1. Фрикционно-полимерный аппарат ПМКП-110.

3.1.3.2. Гидрофрикционный аппарат ПМКГ-110.

3.1.3.2. Фрикционно-эластомерный аппарат ПМКЭ-110.

3.1.3.3. Расчет характеристик аппаратов с объемным распором.

3.1.4. Оптимизация параметров фрикционных поглощающих аппаратов.

3.1.4.1. Пружинно-фрикционные поглощающие аппараты.

3.1.4.2. Фрикционно-полимерные поглощающие аппараты.

3.1.4.3. Гидрофрикционные поглощающие аппараты.

3.1.4.4. Фрикционно-эластомерные поглощающие аппараты.

3.1.5. Экспериментальные исследования фрикционных поглощающих аппаратов.

3.1.5.1. Испытания поглощающих аппаратов ПМКП-110.

3.1.5.2. Экспериментальные исследования гидрофрикционных поглощающих аппаратов ПМКГ-110.

3.1.5.3. Экспериментальные исследования фрикционно-эластомерных поглощающих аппаратов ПМКЭ-110.

3.2. Эластомерные поглощающие аппараты.

3.2.1. Основные положения конструирования эластомерных поглощающих аппаратов.

3.2.2. Разработка математических моделей эластомерных поглощающих аппаратов.

3.2.3. Оптимизация параметров эластомерных поглощающих аппаратов.

3.2.4. Экспериментальные исследования эластомерных поглощающих аппаратов.

3.3. Гидрополимерные аппараты.

3.3.1. Особенности конструирования гидрополимерных аппаратов.

3.3.2. Расчет характеристик и оптимизация параметров гидрополимерных поглощающих аппаратов.

3.3.3. Экспериментальные исследования аппарата ГП-120А.

4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ПОГЛОЩАЮЩИХ АППАРАТОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ.

4.1. Сравнительная оценка эффективности работы поглощающих аппаратов при маневровых соударениях для различных типов вагонов.

4.1.1. Грузовые вагоны.

4.1.2. Контейнерные платформы.

4.1.3. Цистерны.

4.2. Особенности работы поглощающих аппаратов при поездных режимах эксплуатации.

4.2.1. Расчет характеристик при трогании поезда.

4.2.2. Расчеты торможения поезда.

4.2.3. Исследование работы поглощающих аппаратов в длинносос-тавных и наливных поездах.

4.2.4. Влияние начальной затяжки поглощающих аппаратов на продольную нагруженность вагона.

4.3. Статистические распределения продольных сил, действующих на грузовой вагон в эксплуатации.

Железнодорожный транспорт России переживает сейчас достаточно ответственный период реформирования. Наблюдающийся в последние годы рост экономики и, соответственно, объемов перевозок требует от перевозчиков обеспечить своевременную и качественную доставку грузов. Это может быть достигнуто при условии эксплуатации современных надежных грузовых вагонов, удовлетворяющих возросшим требованиям народного хозяйства. Специалисты ОАО "РЖД" и ведущих научных организаций отрасли разработали Программу развития грузового вагоностроения на 2004 — 2010 гг. Она предусматривает создание вагонов нового поколения с улучшенными потребительскими свойствами и технико-экономическими параметрами [79]. Одно из направлений при проектировании таких конструкций - повышение надежности и долговечности автосцепного устройства, в том числе за счет применения высокоэнергоемких поглощающих аппаратов, позволяющих обеспечить сохранность перевозимого груза и самого вагона.

1.1. Состояние вопроса

За последние годы скорость соударения вагонов при маневрово-горочных операциях значительно увеличилась, растут массы вагонов и поездов [179].

По данным [168] доля вагонов, поврежденных на железных дорогах, постоянно растет: если в 1971-75 гг. она составила 8,5%, то в 1992 г. - 33,4 %. При этом повреждения вагонов почти полностью происходят при маневровых работах, и основной причиной этого остается превышение скорости соударения вагонов, нарушение технических условий погрузки и крепления грузов и Правил перевозок грузов, приводящие к их сдвигу. Повреждения вагонов на маневрах обычно носят более тяжелый характер, чем повреждения при погрузке или выгрузке; затраты на ремонт вагона в этом случае в среднем в 3,3 раза выше. Удары на горках могут вызывать ряд опасных неисправностей: самопроизвольное открывание люков у загруженных полувагонов, дверей крытых вагонов и бортов платформ; в практике работы сортировочных горок известны случаи, когда вследствие разгрузки при ударе одной из тележек порожнего вагона происходит выпадение пружин рессорного комплекта [250]. Правилами технической эксплуатации предусмотрены скорости соударения вагонов, не превышающие 5 км/ч, однако фактические скорости соударения значительно выше: количество соударений со скоростями, превышающими 5 км/ч - св. 80 %, более 7,5 км/ч -св. 17 % и более 10 км/ч, достигает 11 % [168, 257]. Таким образом, по-прежнему, как и в 70-е годы прошлого столетия [256], существующие ограничения по максимальной скорости соударения не выполняются. Особенно неблагополучно с соблюдением установленных норм соударения на механизированных и автоматизированных горках. В настоящее время наибольшие скорости превышают 16 км/ч, при этом на механизированных горках со скоростями более 8 км/ч происходит уже до 60 % соударений вагонов. По данным обследования, проведенного Уральским отделением ВНИИЖТ [10], максимально замеренные скорости составили 19 км/ч. Вероятность соударений с повышенными скоростями постоянно возрастает из-за увеличения осевых нагрузок, роста числа механизированных горок и вагонов на роликовых подшипниках.

В настоящее время грузооборот железных дорог России по-прежнему самый высокий в мире ( в США примерно втрое меньше) [92]. Нагрузка на ось, а также вес поездов не снижаются, а наоборот имеют тенденцию к увеличению, в том числе и за счет применения восьмиосных вагонов и увеличения длины составов. С повышением веса и скорости движения поездов увеличиваются и продольные усилия в межвагонных связях, достигающие наибольших значений при переходных режимах движения.

На железных дорогах многих стран мира также наметилась тенденция к увеличению пропускной и провозной способности основных линий [293]. Это достигается за счет возрастания масс и скоростей движения поездов, а также интенсификации маневровых операций.

Как следствие этого, увеличивается поступление грузовых вагонов и цистерн в текущий ремонт с одновременным возрастанием работ при ремонтах, проводимых в депо. Практика показывает, что на устранение повреждений, вызванных продольными нагрузками, за срок службы вагона затрачиваются средства по меньшей мере равные его первоначальной стоимости [105]. Велик урон и от повреждения при ударах транспортируемых грузов [258, 284].

Особенно чувствителен к продольным нагрузкам рефрижераторный подвижной состав, что связано как с особенностями перевозимых грузов, так и с дорогостоящим холодильным оборудованием вагонов. Опасны также аварийные ситуации в поезде, возникающие вследствие действия значительных продольных нагрузок. В связи с повышением массы поездов участились случаи разрыва автосцепок [255], реже, но все же имеют место случаи разрыва рам вагонов.

Проблема безопасности особенно актуальна для вагонов и цистерн, перевозящих различные химические продукты, ценные, опасные и оборонные грузы. Многих произошедших в последние годы аварий и катастроф с жертвами и серьезными экологическими последствиями можно было бы избежать, оснащая такие вагоны высокоэффективными амортизирующими системами с применением гидравлических звеньев и эластомеров, которые позволяют повысить энергоемкость поглощающих аппаратов в 2 v 3 раза по сравнению с серийно выпускаемыми, снизить вероятность аварийных ситуаций на транспорте в десятки раз. Проблема становится особенно важной в связи с отмеченным в настоящее время значительным ростом производства новых вагонов и модернизацией существующих [79]. В Постановлении Правительства Российской Федерации № 253 [237] содержится прямое указание на необходимость разработки перспективных отечественных поглощающих аппаратов, не уступающих мировым стандартам.

В свете вышеизложенного вопросы моделирования, расчета и оптимального проектирования широкого ряда амортизаторов удара являются актуальными.

Устанавливаемый на подвижном составе амортизатор удара (поглощающий аппарат) должен снижать продольные силы при формировании состава на сортировочных горках и при переходных режимах движения поезда. От исправного и эффективного действия амортизатора зависит сохранность самого подвижного состава и перевозимых грузов.

Работы по созданию новых и совершенствованию существующих поглощающих аппаратов автосцепки ведутся как у нас в стране, так и за рубежом. Они развиваются в следующих направлениях: совершенствование конструкции фрикционных амортизаторов удара, применение в них перспективных металло-керамических материалов, термоэластопластов; создание новых гидравлических и эластомерных поглощающих аппаратов, а также комбинированных: гидрофрикционных, гидрополимерных, фрикционно-эластомерных и т. п.

Рассмотрим существующие разновидности современных поглощающих аппаратов автосцепки.

5. ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОГЛОЩАЮЩИХ АППАРАТОВ АВТОСЦЕПКИ

1. Повреждения вагонов и порча грузов, допущенные при маневровых работах, за последние годы не снижаются, и основной причиной этого остается превышение скорости соударения вагонов, нарушение технических условий погрузки и крепления грузов. Защита грузовых вагонов от действия продольных сил и ускорений эффективно может быть обеспечена за счет применения в автосцепном устройстве высокоэнергоемких поглощающих аппаратов со стабильной силовой характеристикой.

Сформулированы основополагающие научные принципы проектирования поглощающих аппаратов автосцепки для различных типов вагонов: грузовых, рефрижераторных, платформ, цистерн.

1.1. Усовершенствована методика оптимального проектирования амортизаторов удара, использующая критерии эффективности амортизаторов удара, которые учитывают реальные условия эксплуатации, физику возможных отказов, величину экономического ущерба от продольных перегрузок, а также затраты на производство, эксплуатацию и ремонт поглощающего аппарата.

Разработана система показателей и критериев, всесторонне оценивающих свойства амортизаторов; при этом важное место уделяется экономическим критериям эффективности, учитывающим затраты на устранение ущерба от продольных перегрузок.

1.2. Предлагаемая методика оптимизации поглощающих аппаратов предусматривает возможно более подробное воспроизведение всего спектра условий эксплуатации грузового вагона - это различные режимы маневровых соударений и переходные режимы движения поезда.

Показано, что основную долю повреждений вагон получает при соударениях на маневрах и сортировочных горках. Это позволяет сделать вывод о возможности оптимизации амортизаторов удара по условиям работы вагона на сортировочных горках. Переходные поездные режимы при оптимизации должны рассматриваться как контрольный заключительный этап, на котором проверяются детерминированные ограничения, особенно при экстремальных режимах (экстренное торможение, тяжеловесные составы и т.д.)

2. Отработана методика имитационного моделирования нагруженности вагона продольными силами, включающая моделирование маневровых операций, переходных режимов движения поезда для различных типов вагонов, поглощающих аппаратов и перевозимых грузов.

2.1. Разработан широкий ряд математических моделей новых поглощающих аппаратов - полимерных, эластомерных, фрикционно-полимерных, фрик-ционно-эластомерных, гидрополимерных и т.д.

Модели учитывают специфические свойства перспективных полимерных материалов а также реальные физические процессы, происходящие при ударном сжатии амортизаторов: характер дросселирования рабочего тела, влияние температуры, податливости жидкости и эластомерных материалов, наличие воздушной фракции в жидкости и эластомерах и т.д. Подробно описана работа различных клапанных систем эластомерных, гидрофрикционных и гидрополимерных аппаратов: обратных клапанов, клапанов высокого давления, саморегулируемых дросселирующих систем.

Усовершенствованы математические модели серийных амортизаторов удара. Для фрикционных поглощающих аппаратов учтены поперечные перемещения деталей клиновой группы и неподвижных фрикционных пластин, а также инерционные свойства отдельных деталей, что позволило точнее описать характеристики аппаратов.

Предложена методика идентификации параметров математических моделей аппаратов, как задача оптимизации. Использование такой методики позволило с высокой степенью точности описать работу различных поглощающих аппаратов. Так, для амортизатора ЭПА-120 отличия расчетных и экспериментальных значений сил не превысили 3 -г 5%.

2.2. Разработаны математические модели различных типов вагонов (грузовых, рефрижераторных, контейнерных платформ, цистерн), оборудования и перевозимых грузов, а также модели связей оборудования и грузов с кузовом вагона. На основе расчетно-экспериментальных исследований даны рекомендации по использованию различных моделей.

3. Методика оптимального проектирования использована при создании конструкций перспективных поглощающих аппаратов - полимерных, эласто-мерных, фрикционно-полимерных, фрикционно-эластомерных, гидрополимерных.

3.1. Совершенствование конструкции аппаратов фрикционного типа проводилось по трем направлениям:

- применение современных фрикционных материалов на поверхностях трения;

- использование высокоэффективных подпорно-возвратных устройств;

- разработка новых способов создания давления на поверхностях трения.

Применение специальных порошковых фрикционных материалов, в разработке которых принимал участие автор (получен патент РФ [223]), позволило повысить ресурс и энергоемкость поглощающих аппаратов ПМК-11 OA.

При непосредственном участии автора разработаны и защищены авторскими свидетельствами [14, 16] конструкции фрикционных поглощающих аппаратов с автоматической компенсацией износа.

3.2. Показано, что в серийных аппаратах ПМК-110К-23 и Ш-6-Т04 вследствие недостаточной эффективности работы подпорных пружин не удается достичь нормативных показателей класса Т1. Показатели могут быть получены в комбинированных фрикционных поглощающих аппаратах. Основное поглощение энергии в них происходит на поверхностях трения, однако использование современных высокоэффективных полимерных материалов, а также применение в качестве рабочих элементов гидравлических и эластомерных амортизаторов значительно улучшает характеристики аппаратов.

При участии автора разработана и защищена патентом РФ [226] конструкция нового амортизатора удара для железнодорожных вагонов ПМКП-110 класса Т1. Использование полимерного упругого блока повышает полноту и энергоемкость силовых характеристик амортизатора. Это достигается за счет повышения жесткости подпорного комплекта, что позволяет уменьшить управляющие углы клиновой системы и, соответственно, стабилизировать трение на вспомогательных поверхностях. Кроме того, демпфирующие свойства полимеров значительно снижают фрикционные автоколебания, сопровождающие ударное сжатие.

В результате проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований:

- подобран оптимальный материал для подпорного блока - полиэфирные термоэластопласты (к ним относятся материалы типа Hytrel фирмы Дюпон -США, Durel - Германия и Беласт - Беларусь). Перспективность этих материалов для изготовления амортизаторов удара определяется сочетанием требуемых показателей податливости и диссипативных свойств при высокой технологичности и возможности утилизации элементов, исчерпавших свой ресурс;

- разработана форма полимерного элемента из условия получения необходимой жесткости и начальной затяжки пакета элементов, коэффициента полноты силовой характеристики. Для обеспечения стабильных деформационных характеристик элементов проводятся тренировочные циклы деформации элементов;

- по результатам оптимизационных расчетов с учетом экспериментальных данных выбраны рациональные параметры конструкции, обеспечивающие выполнение нормативов класса Т1 (номинальная энергоемкость - 70 кДж, максимальная - 80 кДж). Значения углов клиновой системы составили: а= 38°, /?= 15°, у= 3°;

- определены основные эксплуатационные характеристики аппарата для различных температур окружающей среды. Обеспечено выполнение нормативов ОСТа;

- установлено, что поглощающий аппарат ПМКП-110 по окончании ресурсных испытаний полностью сохранил свою работоспособность. Изменение выходных параметров аппарата за время ресурсных испытаний не превысило 30%, что соответствует ОСТу [221].

Результаты расчетно-экспериментальных исследований использованы при разработке рабочей конструкторской документации для промышленной партии аппаратов ПМКП-110, которая к настоящему времени изготовлена на ООО "ПК БСЗ". Со второй половины 2005 года начат серийный выпуск аппаратов.

3.3. Установлено, что более высокие показатели комбинированных поглощающих аппаратов достигаются при использовании в качестве возвратно-подпорного устройства специального гидроамортизатора - гидровставки. Положительный эффект от использования гидровставки заключается в повышении сопротивления аппарата в начале хода; кроме того, гидравлическое демпфирование снижает скачки силы сопротивления, обусловленные фрикционными автоколебаниями, и, наконец, повышенная мощность подпора позволяет значительно уменьшить управляющий угол а клиновой системы, что также стабилизирует трение. Таким образом, удается повысить полноту и стабильность силовых характеристик и, соответственно, энергоемкость аппарата.

При непосредственном участии автора разработана конструкция пластинчатого аппарата ПМКГ-110. Аппарат создан на базе серийного аппарата ПМК-110А, внутренняя пружина которого заменена гидровставкой с клапаном высокого давления [47].

По результатам расчетно-экспериментальных исследований с использованием высокоэффективных математических моделей определены параметры конструкции аппарата - углы клиновой системы и размеры основных элементов гидровставки. Оптимизация параметров аппарата с использованием стохастических критериев позволила довести расчетную максимальную энергоемкость до 160 кДж.

Опытные образцы аппаратов показали при испытаниях достаточно высокие результаты - номинальная энергоемкость аппарата ПМКГ-110 составила 138 кДж. Следует отметить, что внедрение таких аппаратов затруднено из-за некоторой сложности конструкции и необходимости обеспечения надежной работы гидровставки при различных условиях эксплуатации.

3.4. Применение в качестве возвратно-подпорного устройства эластомерной вставки позволяет при сохранении всех преимуществ гидроамортизатора значительно повысить надежность конструкции при сравнительной простоте изготовления. Эластомерная вставка одновременно выполняет две функции -обеспечивает подпорное усилие при ударном сжатии и восстанавливает фрикционную часть после удара.

Фрикционно-эластомерный амортизатор ПМКЭ-110 разработан в Брянском государственном техническом университете при непосредственном участии автора. Аппарат создан на базе серийного аппарата ПМК-110К-23, под-порно-возвратные пружины которого заменены эластомерным амортизатором (вставкой). Конструкция защищена патентом РФ [228].

Достаточная жесткость подпора позволила значительно уменьшить управляющий угол а клиновой системы, что в сочетании с демпфирующими свойствами эластомерной вставки стабилизировало трение при ударном сжатии. В результате фактически ликвидированы скачки и срывы на силовых характеристиках.

Определены оптимальные параметры конструкции аппарата - углы клиновой системы и основные размеры деталей и проходных сечений эластомерной вставки.

Проведены всесторонние экспериментальные исследования, включающие статические, стендовые ударные испытания, испытания при соударении натурных вагонов, ресурсные и климатические испытания. По полученным экспериментальным зависимостям определены основные динамические показатели поглощающего аппарата ПМКЭ-110. Их значения близки к нормативам для аппаратов класса Т2, номинальная энергоемкость составила - 102 кДж, максимальная - 114 кДж. Выполнены также требования ОСТа по ресурсу и стабильности характеристик.

Преимущества комбинированных фрикционных поглощающих аппаратов по сравнению с серийными фрикционными подтверждают необходимость скорейшего перехода отечественного вагоностроения на применение таких амортизаторов удара. Организация промышленного выпуска аппаратов класса Т1 и Т2 - ПМКП-110 и ПМКЭ-110 не требует объемной подготовки производства и значительных первоначальных затрат, их продвижению на транспорт будет способствовать и существенно меньшая по сравнению с эластомерными аппаратами стоимость.

3.5. Конструкциям фрикционных аппаратов с клиновым распором в определенной степени присуща нестабильность силовых характеристик, проявляющаяся в скачкообразном изменении силы сопротивления.

Для улучшения характеристик комбинированных фрикционных аппаратов при непосредственном участии автора разработана и защищена авторским свидетельством [17] конструкция фрикционно-гидравлического амортизатора удара с гидравлическим объемным распором, отличающаяся от аппарата ПМКГ-110 наличием распорного блока, выполненного в виде силового гидроцилиндра, давление в котором создает силы прижатия на поверхностях трения. Расчетная силовая характеристика по форме близка к прямоугольной. Достигнута энергоемкость 237 кДж при максимальной силе до 2,5 МН и ходе аппарата 110 мм, при этом коэффициент полноты силовой характеристики составил 0,81.

Автором также разработана конструкция комбинированного фрикционного поглощающего аппарата с эластомерным распорным блоком, более простого по конструкции и надежного по сравнению с предыдущим. Расчетная энергоемкость аппарата составила 210 кДж при максимальной силе до 2,5 МН и ходе аппарата 110 мм, при этом коэффициент полноты силовой характеристики составил 0,8. Однако значения параметров, позволившие получить высокие величины энергоемкости и коэффициента полноты, нуждаются в уточнении после изготовления опытных образцов и проведения испытаний аппарата.

3.6. Показано, что одно из наиболее перспективных направлений повышения эксплуатационных свойств аппаратов - применением эластомерных материалов. Эластомер, обладая значительной вязкостью, может одновременно выполнять функцию упругого и демпфирующего элемента. Таким образом, эла-стомерные поглощающие аппараты обеспечивают силовые характеристики, весьма близкие к гидравлическим амортизаторам. Амортизирующие устройства с использованием эластомера при равных габаритных размерах по сравнению с другими амортизаторами удара имеют высокую удельную энергоемкость, приходящуюся на единицу их веса при сравнительно простой конструкции. В то же время высокие давления требуют обеспечения прочности рабочих цилиндров и герметичности конструкции.

С участием автора разработана и защищена патентом РФ [225] конструкция поглощающего аппарата ЭПА-120. Принципиальное отличие аппарата ЭПА-120 от известных заключается в том, что его корпус выполнен в единой отливке с тяговым хомутом, что позволило использовать пространство в хребтовой балке вагона между боковыми стенками заднего упора и повысить объем используемого в аппарате эластомерного материала. За счет увеличения объема удалось снизить рабочие давления в основных камерах аппарата в 1.5 + 2 раза: с 500 -г 600 МПа до 350 МПа. В результате повысились эксплуатационные характеристики аппарата, надежность используемых уплотнительных узлов, снизились требования к механическим характеристикам сталей - появилась возможность использования для изготовления деталей слаболегированных конструкционных сталей, что в конечном счете существенно снизило стоимость аппарата.

В процессе проектирования аппарата ЭПА-120 основные параметры конструкции определены на основании расчетов с использованием уточненных математических моделей. По результатам оптимизации дросселирующей системы были уточнены размеры радиального ступенчатого зазора между штоком и плунжером.

Изготовленная АО "Термотрон", ОАО "БМЗ" и ООО "НПП Дипром" опытная партия аппаратов ЭПА-120 была подвергнута всесторонним испытаниям. Проведены статические испытания, испытания на натурных вагонах, ресурсные и эксплуатационные испытания. Достигнутые показатели - номинальная энергоемкость аппарата - 153 кДж, максимальная энергоемкость - 190 кДж при коэффициентах полноты 0,7 -г 0,8 - обеспечили выполнение нормативов ОСТа для класса ТЗ.

Учитывая положительные результаты испытаний, Департаментом вагонного хозяйства МПС России (ОАО "РЖД") дано разрешение на изготовление опытно-промышленной партии поглощающих аппаратов ЭПА-120 в количестве 1000 комплектов. В настоящее время промышленное производство аппаратов осваивается на предприятии ООО "ВЕРТЭКС-ТРАНЗИТ".

3.7. Общим недостатком эластомерных поглощающих аппаратов является их относительная высокая стоимость (S 900.1200). Альтернативой таким аппаратам могут служить гидрополимерые амортизаторы удара, которые, сохраняя все преимущества эластомерных, значительно (на 30 - 50%) дешевле.

С участием автора разработан гидрополимерный поглощающий аппарат ГП-120А (конструкция защищена патентом РФ [230]), в котором в качестве материала упругих элементов используются термоэластопласты. Разнесение функций поглощающего аппарата - гашения удара и восприятия квазистатической нагрузки - между гидравлической и полимерной частями - определило ряд преимуществ в надежности и себестоимости такой конструкции. Особенностью конструкции является размещение комплекта полимерных элементов в рабочей камере гидравлического амортизатора. Это позволило по сравнению с аналогичными конструкциями, в которых гидравлическая и полимерная части выполнены раздельно, существенно повысить эффективность и надежность за счет снижения рабочих давлений и сокращения количества уплотнений.

Проведена оптимизация параметров конструкции аппарата по обобщенному критерию экономической эффективности J0e. Энергоемкость аппарата с оптимальными параметрами Еном составила 164 кДж, в то время как для исходной конструкции Еном = 143 кДж. Положительный эффект достигнут за счет регулировки параметров клапанной системы, обеспечивающей низкий уровень сил сопротивления аппарата при малых скоростях и повышение сил сопротивления при высоких начальных скоростях соударения.

Проведен комплекс экспериментальных исследований опытных образцов аппарата. Оценена работоспособность элементов подпорного комплекта при воздействии рабочей жидкости (масла АМГ-10). Показано, что при длительной выдержке полимерного элемента в масле наблюдается некоторое его ужесточение, которое постепенно стабилизируется.

В результате стендовых ударных испытаний опытного образца достигнуты следующие показатели:

- номинальная энергоемкость 107 кДж при силе 1,87 МН;

- коэффициенты полноты силовых характеристик 0.5 -г 0.7.

Полученные расчетные и экспериментальные результаты позволяют отнести аппарат к классу ТЗ и рекомендовать его к проведению широкого комплекса испытаний при соударении натурных вагонов и в реальных условиях эксплуатации.

4. Проведена сравнительная оценка эффективности работы поглощающих аппаратов при маневровых соударениях для различных типов вагонов.

4.1. Для грузовых вагонов наилучшие детерминированные и стохастические показатели обеспечивают аппараты класса ТЗ: ЭПА-120 и ГП-120А, близкие показатели дает аппарат класса Т2 - ПМКЭ-110. В зоне средних скоростей соударения (до 2,5 м/с) достаточно эффективно работает аппарат ПМКП-110. Экономический анализ возможности установки различных аппаратов на грузовых вагонах показал целесообразность установки на них аппаратов ПМКП-110. Расчетный экономический эффект от внедрения аппаратов ПМКП-110 составил 32800 руб. на 1 вагон при сроке окупаемости 8,5 лет.

4.2. Проведены расчеты маневровых соударений контейнерной платформы для ситуации удара грузового вагона в неподвижную платформу. При этом исследованы вертикальные и горизонтальные ускорения контейнеров и перевозимых в них грузов.

Установлено, что на скоростях соударения до 9 км/ч минимальные ускорения контейнеров достигаются в случае оборудования вагонов пружиннофрикционными аппаратами. В области средних и высоких скоростей лучше работают аппараты ПМКП-110, ПМК-110А и ЭПА-120.

Результаты расчетов ускорений грузов также подтвердили, что преимущества высокоэнергоемких аппаратов класса ТЗ проявляются при больших скоростях соударения свыше 13 -г 14 км/ч.

Целесообразна установка на платформах поглощающих аппаратов ПМКП-110, обеспечивающих минимальные значения сил и ускорений на контейнерах и перевозимых грузах в широком диапазоне скоростей. Экономический эффект от использования аппаратов ПМКП-110 на платформах в расчете на один вагон составляет 28100 руб. при сроке окупаемости 9,3 лет.

4.3. Исследована динамическая нагруженность цистерны при маневровых соударениях. При этом использованы уточненные математические модели цистерны с жидкостью. Анализировалось воздействие жидкости на вагон путем сопоставления максимальных ускорений и сил, возникающих при различных начальных скоростях соударения для различных уровней заполнения цистерны.

Установлено, что аппараты ЭПА-120 и ПМКП-110 обеспечивают минимальные ускорения котла, а также минимальные уровни сил между котлом и рамой цистерны.

4.4. Проведены исследования особенностей работы поглощающих аппаратов при поездных режимах эксплуатации.

Снижение продольных усилий для режимов трогания и экстренного торможения поездов при использовании перспективных аппаратов ПМКП-110, ПМКЭ-110 и ЭПА-120 может достигать 25 4- 35%. В неоднородных поездах наблюдается снижение продольных сил в сечениях, где устанавливались перспективные поглощающие аппараты на 20 4- 25%.

Расчеты переходных режимов для тяжеловесных поездов массой 10000 т показали аналогичные результаты: наименьшие продольные силы возникают в поезде, оснащенном поглощающим аппаратами ПМКЭ-110 и ЭПА-120. Снижение уровня сил при использовании перспективных поглощающих аппаратов может достигать 35 4- 40%.

Рассмотрено также движение однородных наливных поездов, оборудованных различными поглощающими аппаратами. Максимальные силы имеют наименьшие значения для аппаратов ЭПА-120, ПМКЭ-110, ПМКП-110. В зависимости от режима снижение сил может достигать 20 ч- 40% по сравнению с фрикционными аппаратами Ш-2-В и ПМК-110А.

В целом исследование работы перспективных поглощающих аппаратов ПМКП-110, ПМКЭ-110 и ЭПА-120 при поездных режимах эксплуатации показало, что практически для всех расчетных ситуаций они обеспечивают снижение продольных сил по сравнению с серийными аппаратами Ш-2-В и ПМК-110А.

5. Оценено влияние начальной затяжки поглощающих аппаратов на продольную нагруженность вагона на примере поглощающего аппарата ЭПА-120.

Расчетами установлено:

- для маневровых соударений с уменьшением начальной затяжки увеличивается вероятность возникновения малых сил (интервалы 100 -г- 400 кН), однако одновременно вследствие снижения энергоемкости максимальные силы на наиболее нагруженных режимах повышаются;

- для поездных режимов эксплуатации повышение начальной затяжки аппарата ЭПА-120 приводит к увеличению вероятности появления продольных сил превышающих 100 кН, т.е. к смещению статистического распределения максимальных сил вправо.

Учитывая, что пониженный уровень продольных сил в поезде наряду с положительным эффектом приводит также к интенсивному износу деталей автосцепного устройства, рекомендуется сохранение начальной затяжки на уровне 0,2 МН.

6. Получено статистическое распределение продольных сил, действующих на грузовой вагон в эксплуатации в случае оборудования его различными поглощающими аппаратами. Учтены как маневровые, так и поездные режимы.

При этом использованы статистические данные по массам вагонов и поездов, скоростям соударений и т.д.

Установлено заметное снижение вероятности возникновения величин продольных сил превышающих 1 ч- 1,5 МН на вагонах, оснащенных перспективными поглощающими аппаратами ЭПА-120, ПМКЭ-110 и ПМКП-110.

Расчеты стохастических критериев эффективности также подтвердили преимущества новых аппаратов - величина вероятности параметрического отказа и критерия J0б в 3 -г 10 раз ниже, чем для серийных аппаратов Ш-2-В и ПМК-11 OA.

7. Проведенные исследования в целом подтвердили требования нормативной документации [218] к установке поглощающих аппаратов класса Т1 на вагоны, эксплуатируемые в замкнутых маршрутах постоянного формирования, а также на полувагоны, хоппера, универсальные платформы и крытые вагоны; поглощающих аппаратов класса Т2 - на цистерны, специализированные платформы, некоторые типы крытых вагонов, перевозящие ценные и опасные грузы; аппаратов класса ТЗ - на цистерны для сжиженных газов, а также вагоны перевозящие особо опасные и ценные грузы.

8. Основными путями повышения эффективности поглощающих аппаратов являются:

- совершенствование конструкций с использованием методик оптимизации в широком плане, учитывающих как техническую, так и экономическую целесообразность установки на вагоны конкретного типа поглощающего аппарата и обеспечивающих минимальные значения стохастических критериев эффективности;

- обеспечение стабильной и надежной работы в широком диапазоне эксплуатационных параметров;

- применение современных фрикционных и полимерных материалов;

- использование комбинированных конструкций поглощающих аппаратов - фрикционно-полимерных, фрикционно-эластомерных, гидрополимерных и т.д.

9. Основные научные положения работы использованы при создании ряда поглощающих аппаратов автосцепки, получивших признание на железнодорожном транспорте:

- 1986 года выпускается и устанавливается на всех грузовых вагонах общего назначения фрикционный поглощающий аппарат ПМК-11 OA (ПМК-110К-23), разработанный с участием автора;

- дальнейшее совершенствование аппарата ПМК-110А привело к созданию с участием автора двух конструкций - фрикционно-полимерного аппарата класса Т1 - ПМКП-110, который приходит на смену аппарату ПМК-11 OA, и более энергоемкого фрикционно-эластомерного аппарата класса Т2 - ПМКЭ-110.

- для вагонов, имеющих сложное оборудование, перевозящих оборонную технику, а также цистерн для перевозки опасных продуктов при непосредственном участии автора разработаны поглощающие аппараты класса ТЗ - эла-стомерный ЭПА-120 и гидрополимерный ГП -120А, также внедряемые на железнодорожном транспорте.

10. Реализация проведенных исследований даст значительный народнохозяйственный эффект за счет повышения грузооборота, связанного с увеличением веса поездов, интенсификацией маневровых работ, а также обеспечения сохранности подвижного состава и перевозимых грузов.

Разработанные методики и научные принципы, обширный расчетный и экспериментальный материал могут служить научной основой в проблеме проектирования перспективных амортизирующих устройств железнодорожных и других транспортных средств.

1. Автосцепное устройство железнодорожного подвижного состава / В.В. Коломийченко, Н.А. Костина, В.Д. Прохоренков и др. - М.: Транспорт, 1991. -232 с.

2. Автосцепные устройства подвижного состава железных дорог/В .В. Коломийченко, В.И. Беляев, И.Б. Феоктистов и др. М.: Транспорт, 2002. - 230 с.

3. Автосцепное устройство подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Типовые методики испытаний: СТ ССФЖТ ЦВ-ЦЛ 09.01-99 СТ

4. ССФЖТ 09.10-99. Стандарт системы сертификации на Федеральном железнодорожном транспорте. Методика статических испытаний поглощающих аппаратов автосцепного устройства, 1999. С. 27 - 33.

5. Аглицкий Ю.С. Обеспечение сохранности парка грузовых вагонов // ЦНИИТЭИ. Вагоны и вагонное хозяйство. М., 1999. - Вып. 3. - С. 1 - 32.

6. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1970. - 216 с.

7. Анализ отказов грузовых вагонов и сохранности вагонов при сортировке с горок: Отчет по НИР / Уральское отд. ВНИИЖТ; Руководитель Г.К. Сендеров. № ГР 044/127-89. Свердловск., 1989.

8. Артоболевский И.И., Фролов К.В. Оптимизация динамических процессов в машинах и механизмах // Вестн. АН СССР. 1978. № 7, С. 30 - 36

9. А.с. 398674 СССР, МКИ3, С 22 С 33/02. Металлокерамический фрикционный сплав /В.П. Мигунов, B.C. Раковский, Е.В. Иванов, В.Д. Шевандин, JI.H. Никольский, Б.Г. Кеглин и др.; Опубл. 27.09.73, Бюл. № 38.

10. А.с. 906762 СССР, МКИ 3 , В 61 G 9/04. Фрикционный амортизатор /Б.Г. Кеглин, А.Г. Стриженок, Д.Д. Поляков и др.; Опубл 23.02.82, Бюл. № 7.

11. А.с. 1240666 СССР, МКИ 4 В61 G 9/08. Гидрогазовый поглощающий аппарат/ П.Ю. Шалимов, А.П. Болдырев; Опубл. 30.06.86; Бюл. № 24.

12. А.с. 1341088 СССР, МКИ 4 В61 G 9/04. Поглощающий аппарат автосцепки железнодорожного транспортного средства. / А.П. Болдырев, А.И. Ермаков; Опубл. 30.09.87; Бюл. № 36.

13. А.с. 1315352 СССР, МКИ 4 В61 G 9/08. Фрикционно-гидравлический поглощающий аппарат автосцепки / А.П. Болдырев, П.Ю. Шалимов, Б.Г. Кеглин; Опубл. 07.06.87; Бюл. № 21.

14. А.с. 1643265 СССР, МКИ 4 В61 G 9/08. Фрикционно-гидравлический поглощающий аппарат автосцепки / П.Ю. Шалимов, Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев;

15. Опубл. 23.04.91; Бюл. № 15.

16. Астахов П.Н., Гребенюк П.Т., Скворцов А.И. Справочник по тяговым расчетам. М.: Транспорт, 1973. - 116 с.

17. Банди Б.Д. Методы оптимизации. Вводный курс. - М.: Радио и связь, 1988.

18. Бачурин Н. С. Нагруженность и прочность элементов вагонов из вязкоупру-гих высокоэластичных материалов: Автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.22.07 / Петербург, ин-т инж. ж-д. транспорта Санкт-Петербург, 1991. - 52 с.

19. Бачурин Н С., Горячев С.А. Статистическая оптимизации эластомерного поглощающего аппарата автосцепки // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тез. докл. науч.-техн. конф. -УрГАПС Екатеринбург, 1998. - С. 17-18

20. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1975. - 621 с.

21. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машиностроение, 1971.-672 с.

22. Беспалов Н.Г. Поглощающие аппараты для перспективных условий эксплуатации железных дорог. // Проблемы перспективной автосцепки. Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1980. - Вып. 626. - С. 32 - 42.

23. Беспалов Н.Г., Костин Г.В. и др. Исследование гидрофрикционного поглощающего аппарата // Вестн. ВНИИЖТ. 1983. - № 3. - С. 40 - 43.

24. Беспалов Н.Г., Сазонов М.В., Семин Н.А. Совершенствование поглощающих аппаратов // Ж-д. транспорт. 1975. - № 12. - С. 44-45.

25. Беспалько С. В., Корниенко Н. А. Математическая модель гидрогазового поглощающего аппарата ГА-500 // Вестн. ВНИИЖТ. 2001. - № 3. - С. 41 - 45.

26. Блохин Е.П. Исследование переходных режимов движения поездов с существенно нелинейными междувагонными соединениями: Дис. д-ра техн. наук. -Днепропетровск, 1971. 293 с.

27. Блохин Е.П. О пуске в ход объединенных поездов // Труды ДИИТ. -Днепропетровск, 1972. Вып. 128. - С. 12 - 31.

28. Блохин Е. П., Иваницкий Р.П., Манашкин JI. А., Скрипкин В.В. Ускоренные испытания рефрижераторного подвижного состава // Ж-д. транспорт. 1980. -№ 5. - С. 48 - 49.

29. Блохин Е.П., Каракашьян З.О., Крутиков И.А., Першин В.Я. Исследование работы гидрогазовых поглощающих аппаратов типа ГА-500 при ударах / ДИИТ. Днепропетровск, 1974. - Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 28.06.74 , № 133/74.

30. Блохин Е. П., Манашкин JI. А. Динамика поезда (нестационарные продольные колебания). М.: Транспорт, 1982. - 222 с.

31. Блохин Е.П., Маслеева Л.Г., Стамблер Е.Л. О форме кривой наполнения тормозного цилиндра // Труды ДИИТ. 1977. - Вып. 190/23. - С. 73 - 78.

32. Блохин Е.П., Стамблер Е.Л. Об уточнении модели межвагонного пружинно-фрикционного амортизатора удара // Труды МИИТ. М., 1979. - Вып. 643. - С. 122- 128.

33. БлохиН Е.П., Стамблер Е.Л. О сопоставлении результатов поездных динамических испытаний различных поглощающих аппаратов автосцепки // Труды ДИИТ. Днепропетровск, 1977. - Вып. 195/24. - С. 43 - 48.

34. Бойчевский О.Г., Гребенюк Н.Т., Блохин Е.П. Феоктистов И.Б. Экспериментальные исследования продольных усилий в грузовых поездах массой до 10 тыс. т при переходных режимах движения // Труды ЦНИИ МПС. М.: Транспорт, 1970. - Вып. 425. - С. 55 - 85.

35. Богомаз Г.И. Динамика железнодорожных вагонов-цистерн. Киев: Наук, думка, 2004. - 224 с.

36. Болдырев А.П. Оптимизация параметров гидрофрикционных поглощающих аппаратов автосцепки рефрижераторных вагонов // Проблемы механики железнодорожного транспорта: Тез. Всесоюз. конф. Днепропетровск, 1988. - С. 47

37. Болдырев А.П. Оптимизация параметров конструкции фрикционно-эластомерного поглощающего аппарата ПМКЭ-110 класса Т2 // Известия вузов. Машиностроение, 2005. - № 2. - С. 44 - 50.

38. Болдырев А.П. Продольная динамика рефрижераторных вагонов, оборудованных гидрофрикционными поглощающими аппаратами // Вопросы качества, надежности, прочности и долговечности машиностроительной продукции: Тез. докл. XIII науч. техн. конф. Калинин, 1989.

39. Болдырев А.П. Разработка и внедрение комбинированных фрикционных поглощающих аппаратов на базе ПМК-11 OA // Сборка в машиностроении. Машиностроение, 2004. - № 12 (53) - С. 42 - 45.

40. Болдырев А.П. Разработка и внедрение перспективных конструкций поглощающих аппаратов автосцепки // Наука в транспортном измерении: Тез. докл. I международной науч. практич. конф. - Киев, 2005. - Спец. выпуск № 3/1. - С. 196.

41. Болдырев А.П. Разработка и исследование гидрополимерного поглощающего аппарата автосцепки // Подвижной состав железнодорожного транспорта: Материалы Международной науч.-практ. конф. / Под. общ. ред. В.И. Сенько. -Гомель: БелГУТ, 2004. С. 3 - 7.

42. Болдырев А.П. Разработка перспективных конструкций и выбор рациональных параметров гидрофриционных поглощающих аппаратов автосцепки для рефрижераторных вагонов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Брянск, БИТМ, 1988.

43. Болдырев А.П. Расчетно-экспериментальная оценка параметров конструкции эластомерных амортизаторов удара // Известия вузов. Машиностроение,2005.-№ И, С. 39-46.

44. Болдырев А.П. Расчет характеристик гидроамортизатора (гидровставки)комбинированного поглощающего аппарата автосцепки // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. Брянск: БИТМ, 1986.-С. 113 -124.

45. Болдырев А.П. Расчет характеристик гидрофрикционных поглощающих аппаратов автосцепки // Вопросы исследования динамики и надежности элементов подвижного состава и транспортных машин: Сб. науч. трудов Брянск: БИТМ, 1988.-С. 12-22.

46. Болдырев А.П., Бакун Д.В., Николайчик А.Н. Расчетная оценка эффективности работы поглощающих аппаратов ЭПА-120 при поездных режимах движения // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. Брянск: БГТУ, 2002. - С. 50 - 57.

47. Болдырев А.П., Бакун Д.В., Прилепо Т.Н. Расчет характеристик фрикционного амортизатора удара с полиуретановыми упругими элементами // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. Брянск: БГТУ, 2000. - С. 37 - 45.

48. Болдырев А.П., Бакун Д.В. . Сравнительная оценка продольной нагружен-ности контейнерной платформы при переходных режимах движения поезда // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. -Брянск: БГТУ, 2002. С. 58 - 64.

49. Болдырев А.П., Кеглин Б.Г. Перспективные конструкции поглощающих аппаратов автосцепки. Железнодорожный транспорт. 2005. - № 6. - С. 41 - 45.

50. Болдырев А.П., Кеглин Б.Г. Разработка и внедрение перспективных поглощающих аппаратов автосцепки для грузовых вагонов // Тяжелое машиностроение. 2005 . - № 12. - С. 20 - 24.

51. Болдырев А.П., Кеглин Б.Г., Шлюшенков А.П. Выбор рациональных параметров фрикционно-эластомерного поглощающего аппарата ПМКЭ-110: Тез. докл. 57-й науч. конф. проф.-препод. состава. Брянск: БГТУ, 2005. С. 29 - 30.

52. Болдырев А.П., Кеглин Б.Г. Расчет и проектирование амортизаторов удара подвижного состава. М.: Изд-во "Машиностроение -1", 2004. - 199 с.

53. Болдырев А.П., Кеглин Б.Г., Абрашин А.В. Разработка и исследование гидрополимерного поглощающего аппарата автосцепки // Visnik of the East Ukrainian National University named in memory of Vladimir Dal. Луганск, 2005. -№ 8 (90). - С. 22 - 25.

54. Болдырев А.П., Кеглин Б.Г., Абрашин А.В. Эффективность работы поглощающих аппаратов новых типов при низких температурах // Visnik of the East Ukrainian National University named in memory of Vladimir Dal. Луганск, 2004. -№ 8 (78). - С. 48 - 52.

55. Болдырев А.П., Кеглин Б.Г., Иванов А.В. Разработка и исследование фрик-ционно-полимерного поглощающего аппарата ПМКП-110 класса Т1 // Вестник ВНИИЖТ № 4, 2005, С. 40 - 44.

56. Болдырев А.П. Кеглин Б.Г., Шлюшенков А.П. Разработка и исследование фрикционно-эластомерного поглощающего аппарата класса Т2 ПМКЭ-110//

57. Вестник БГТУ. Брянск: БГТУ, 2004. - №3 (3). - С. 54 - 61.

58. Болдырев А.П., Клименков С.В. Расчетная оценка характеристик фрикционного поглощающего аппарата с эластомерным подпорным блоком // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. Брянск: БГТУ, 2002. - С. 65 - 69.

59. Болдырев А.П., Шалимов П.Ю. Исследование работы гидрофрикционных поглощающих аппаратов с гидравлическим объемным распором // Динамика вагонов: Сб. науч. тр. Л.: ЛИИЖТ, 1991. - С. 65 - 73.

60. Болдырев А.П., Шлюшенков А.П., Филонова И.М. Конструкция и результаты теоретического исследования эластомерного поглощающего аппарата ЭПА-120 // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. Брянск: БГТУ, 1997. - С. 28 - 36.

61. Бутенко А.И. Об оптимальной характеристике межвагонных связей: Авто-реф. дис. канд. техн. наук. М., 1973. - 20 с.

62. Вершинский С.В., Бойчевский О.Г., Гребенюк П.Т. Исследование поглощающих аппаратов автосцепки // Вестник ВНИИЖТ. 1962. - № 6. - С. 3 - 7.

63. Виницкий J1.E., Блинова З.А. Выбор материала для резино-металлических элементов поглощающих аппаратов // Вестник ВНИИЖТ. 1962. - № 5. - С. 38 -43.

64. Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М.: Машиностроение, 1972. - 376 с.

65. Гапанович В.А. Парк грузовых вагонов: перспективы развития // Вагоны и вагонное хозяйство. 2004. - Пилотный вып. - С. 2 - 5.

66. Гарг В.К., Дуккипати Р.В. Динамика подвижного состава / Пер.с англ. М.: Транспорт, 1988.-391с.

67. Гейман С. Динамические свойства резины // Химия и технология полимеров. 1959.-№ 5. - С. 36-84.

68. Георгиевский Г.А. Влияние различных ингредиентов на фрикционные свойства пластмасс // Трение и износ в машинах. М.: АН СССР, 1963 - Вып. 16. -С.121 - 151.

69. Гидравлика, гидромеханика и гидроприводы/ Башта Т.М., Руднев С.С. и др. М.: Машиностроение, 1982 - 423 с.

70. Гоз JI. А. Разработка методики ускоренных испытаний 5-вагонной рефрижераторной секции на ударную выносливость: Автореф. дис. канд. техн. наук. Брянск, 1987. - 23 с.

71. Гореленков А.И. Разработка метода оценки нагруженности грузового вагона продольными силами в реальных условиях его эксплуатации: Автореф. дис. канд. техн. наук. Брянск, 1996. - 21 с.

72. Гореленков А.И. Статистические распределения продольных нагрузок, действующих на грузовой вагон при переходных режимах движения поезда // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. -Брянск: БГТУ, 1997. С. 11 -19.

73. Горячев С.А. Разработка методики проектирования и выбор параметров эластомерного поглощающего аппарата грузовых вагонов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Екатеринбург, 1999. - 26 с.

74. ГОСТ 3475-81 "Устройство автосцепное подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. Установочные размеры"

75. Гребенюк П. Т. Динамика торможения грузовых поездов // Вестник ВНИИЖТ. 2002. - № 1. - С. 17 - 22.

76. Гребенюк П.Т. Динамика торможения тяжеловесных поездов // Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1977. - Вып. 585. - 150 с.

77. Гребенюк П. Т. Переходные режимы движения длинносоставных грузовых поездов на спусках // Вестник ВНИИЖТ. 2001. - № 3. - С. 31 - 35.

78. Гребенюк П. Т. Продольная динамика поезда//Труды ВНИИЖТ. М.: Ин-текст, 2003. - 95 с.

79. Гребенюк П.Т., Панькин Н.А., Филимонов A.M. Методика расчета мягкой характеристики межвагонных соединений // Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1979.-Вып. 604.-С. 66-71.

80. Дерягин Б.В., Пуш В.Э., Толстой Д.М. Теория скольжения твердых тел с периодическими остановками // Журн. техн. .физики. 1956. - Вып. 6. - С. 1329 -1343.

81. Долматов А.А., Кудрявцев Н.Н. Динамика и прочность четырехосных железнодорожных цистерн // Труды ВНИИЖТ. М.: Трансжелдориздат, 1963. -Вып. 263.- 124 с.

82. Дымников С.И., Санкин В.А. Расчет резино-металлического призматического амортизатора // Вопросы динамики и прочности. Рига: Зинатне. - Вып. 27. - С. 48 - 49.

83. Еманаков П.Т., Болотин З.М. Сохранность вагонов // Ж-д. Транспорт.1977.-№ 12.-С. 25 -27.

84. Израилев В.Я. Сравнительная оценка методов исследования напряженно-деформированного состояния элементов вагона при продольных динамических воздействиях: Автореф. дис. канд. техн. наук.- Брянск, 1997. 21 с.

85. Израилев В.Я., Прасолов А.Н. Программный пакет МКЭ для расчета динамической нагруженности элементов транспортных машин // Динамика, прочность и надежность транспортных машин. Брянск, 1994. - С. 12 -18.

86. Инструкция осмотрщику вагонов. №4853. М.: Транспорт, 1992. - 109 с.

87. Ионов В.В. Разработка конструкции и выбор рациональных параметров амортизирующего устройства автосцепки платформ для перевозки крупнотоннажных контейнеров: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1991. - 22 с.

88. Ионов В.В., Шелкова Т.С. О расчетных схемах для исследования продольных колебаний платформы для крупнотоннажных контейнеров // Динамика прочность и надежность транспортных машин. Брянск, 1990. - С. 35 - 42.

89. Испытание гидрофрикционных и пружиннофрикционных комбинированных поглощающих аппаратов автосцепки грузовых вагонов: Отчет о НИР/ ЦНИИ МПС; Рук. Беспалов Н.Г. М., 1980. - 88 с.

90. Исследование способов размещения и закрепления грузов в крупнотоннажных контейнерах: Отчет о НИР (заключ.) / ВНИИЖТ, М., 2000. - 46 с.

91. Исследование эксплуатационной надежности вагонов и совершенствование организации и технологии ремонта: Отчет по НИР / ВНИИЖТ, М., 1978. -87 с.

92. Ишлинский А.Ю., Крагельский И.В. О скачках при трении // Журн. техн. физики. 1944. - Вып. 4-5. - С. 276 - 283.

93. Каракашьян З.О., Болотин В.В., Першин В.Я., Тимошук А.И. Трехкамерный гидрогазовый поглощающий аппарат автосцепки подвижного состава // Труды МИИТ. 1975. - Вып. 451. - С. 165 - 169.

94. Каракашьян З.О., Болотин М.М., Першин В.Я., Драгоненко JI.A. Гидрогазовый аппарат автосцепки повышенной энергоемкости // Труды МИИТ. 1975. -Вып. 451.-С. 161 -165.

95. Кеглин Б.Г. Автоколебания при соударении вагонов, оборудованных фрикционными аппаратами. М: Транспортное машиностроение, 1975. - С. 34 -37.

96. Кеглин Б.Г. Виды нестабильности работы фрикционных аппаратов автосцепки и способы их расчетной оценки // Научно-технический сборник. -Брянск: Приокское кн. изд-во, 1970. С. 54 - 64.

97. Кеглин Б.Г. Выбор расчетной модели вагона в различных задачах продольной динамики // Вопросы исследования надежности и динамики элементов подвижного состава железных дорог: Труды Брянск, ин-та трансп. машиностр. -1971.-Вып. XXIV.-С. 102-111.

98. Кеглин Б.Г. Исследование методов повышения стабильности работы фрикционных поглощающих аппаратов автосцепки: Дисс. канд. техн. наук. -Брянск, 1963.-214 с.

99. Кеглин Б.Г. Исследование уточненных расчетных схем вагона применительно к задачам продольной динамики // Труды Брянск, ин-та трансп. машиностр. 1971. - Вып. XXIV. - С. 123 - 127.

100. Кеглин Б.Г, Математические модели фрикционного амортизатора удара // Вопросы транспортного машиностроения. Тула: Тульск. политехи, ин-т, 1981. -С. 26-28.

101. Кеглин Б.Г. Метод оптимизации силовой характеристики амортизатора удара // Труды МИИТ. -1981. Вып. 679. - С. 48 - 52.

102. Кеглин Б.Г. Научные принципы создания амортизаторов удара подвижного состава железных дорог // "Справочник". Инженерный журнал". 2000. -№ 1.-С. 13-16.

103. Кеглин Б.Г. Новая пара трения для амортизаторов удара вагонов // Трениеи износ. -1981. Т. II. - № 3. - С. 537 - 539.

104. Кеглин Б.Г. Оптимальная величина необратимого поглощения энергии амортизатора удара грузового вагона // Транспортное машиностроение. 1981, 5-81-15.

105. Кеглин Б.Г. Оптимизация межвагонных амортизирующих устройств: Дисс. д-ра. техн. наук. Брянск, 1981.-401 с.

106. Кеглин Б.Г. Оптимизация силовой характеристики поглощающего аппарата грузового вагона по детерминированным критериям эффективности // Проблемы механики ж.д. транспорта. Киев: Наукова думка, 1980. - С. 67.

107. Кеглин Б.Г. Оптимизация силовой характеристики пружинно-фрикционного поглощающего аппарата автосцепки // Вестник ВНИИЖТ. -1981.-№ 1.-С. 39-43.

108. Кеглин Б.Г. О расчете релаксационных колебаний, возникающих при ударе во фрикционный амортизатор // Известия вузов. Машиностроение. 1962. -№ 4.-С. 117- 126.

109. Кеглин Б.Г. О расчетной схеме грузового вагона в некоторых задачах продольной динамики // Вестник ВНИИЖТ. 1969. - № 3. - С. 16 - 20.

110. Кеглин Б.Г. О статистическом распределении продольных нагрузок, используемом в "Нормах для расчета вагонов." 1983 г. // Динамика , прочность и надежность транспортных машин: Сб. научн. Трудов. Брянск: БИТМ, 1990.

111. Кеглин Б.Г. Параметрическая надежность фрикционных устройств М.: Машиностроение, 1981. - 136 с.

112. Кеглин Б. Г. Параметрическая оптимизация резино-металлических поглощающих аппаратов автосцепки // Транспортное машиностроение. -1981.-5-81-14.

113. Кеглин Б.Г. Повреждающее действие продольных нагрузок при различных режимах эксплуатации грузового вагона // Транспортное машиностроение. 1980.- 5-80-20.-С. 10-12.

114. Кеглин Б.Г. Синтез оптимального амортизатора удара вагона // Известия вузов. Машиностроение. -1981. № 3. - С. 9 - 14.

115. Кеглин Б.Г. Современное состояние и основные проблемы совершенствования амортизаторов удара грузового подвижного состава // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. Брянск: БГТУ, 2003. - С. 6 - 9.

116. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П. Гидрофрикционные поглощающие аппараты и их математические модели // Проблемы механики ж.-д. транспорта: Тез. докл. Всесоюз. конф. Днепропетровск, 1984. - С. 82 - 83.

117. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П. Основные направления совершенствования амортизаторов удара подвижного состава железных дорог // "Справочник". Инженерный журнал". Прил. № 11.- 2004. - С. 5 - 8.

118. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П. Поглощающий аппарат автосцепки ПМК-110А с применением металлокерамических элементов для основных поверхностей трения: Информ. листок о научно-тех. достижении № 84-17. Брянск: ЦНТИ, 1984,- Юс.

119. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П. Проблемы совершенствования поглощающих аппаратов подвижного состава // Проблемы и перспективы развития ж.-д. транспорта: Тез. докл. 65 Междунар. науч-практич. конф.- Днепропетровск, 2005. С. 44 - 45.

120. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П. Совершенствование математической модели фрикционного амортизатора удара // Известия вузов. Машиностроение. - 1984. - № 5. - С. 89-93.

121. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Абрашин А.В. Современное состояние и основные проблемы совершенствования поглощающих аппаратов грузового подвижного состава // Visnik of the East Ukrainian National University. 2003. - № 9 (67).-C. 37-41.

122. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Прилепо Т.Н., Белоусов А.Г. Экспериментальное исследование упругих элементов из материала беласт // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. -Брянск: БГТУ, 2002. С. 77 - 79.

123. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Прилепо Т.Н. Повышение эксплуатационных качеств фрикционных поглощающих аппаратов автосцепки // Качество машин: Сб. трудов 4-й междунар. науч.-техн. конф. Брянск: БГТУ, 2001. - С. 61 - 63.

124. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Прилепо Т.Н., Шилько С.В. Термоэласто-пласты в амортизаторах удара: анализ механических свойств // Полимерные композиты 2000: Тез. междунар. науч.-техн. конф. - Гомель: ИММС НАНБ, 2000. - С. 75 - 76.

125. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Шалимов П.Ю., Шлюшенков А.П. Основные направления совершенствования амортизаторов удара для перспективных условий эксплуатации //Тез. докл. 53-й науч.-техн. конф. Брянск: БГТУ, 1996. -С. 41 -42.

126. Кеглин Б.Г., Игнатенко Ю.В. О расчете процесса удара в резиновый амортизатор сжатия // Каучук и резина. 1969. - № 2. - ,С. 29 - 33.

127. Кеглин Б.Г., Никольский Л.Н. Обобщенный критерий оценки поглощающего аппарата грузового вагона // Вестник ВНИИЖТ. 1980. - № 6. - С. 38 - 41.

128. Кеглин Б.Г., Попкова Н.В., Ольшевский А.А. Определение рациональной степени дискретизации расчетной схемы вагона при исследовании продольногоудара в автосцепку //Динамика, прочность и надежность транспортных машин. -Брянск, 1999.-С. 23 -28.

129. Кеглин Б.Г., Прасолов А.Н. К определению статистических характеристик продольных нагрузок, действующих на вагон при переходных режимах движения поезда // Вопросы транспортного машиностроения. Тула: Тульск. политех, ин-т, 1980. - С. 94 - 104.

130. Кеглин Б.Г., Прасолов А.Н., Стриженок А.Г. Исследование нагруженности вагонов рефрижераторных секций при соударениях на сортировочных горках // Вестник ВНИИЖТ. 1985. - № 4. - с. 43 - 47.

131. Кеглин Б.Г., Храпов Б.И. Исследование температурного режима фрикционного амортизатора удара // Вопросы трения и проблемы смазки. М.: Наука, АН СССР, 1968. - С. 98 - 103.

132. Кеглин Б.Г., Шалимов П.Ю., Болдырев А.П. Гидрорезиновый поглощающий аппарат для вагонов и цистерн, перевозящих особо ценные и опасные грузы // Проблемы механики ж.-д. транспорта: Тез. докл. VIII конф. -Днепропетровск, 1992. С. 85.

133. Кеглин Б.Г., Шлюшенков А.П., Болдырев А.П., Бакун Д.В., Башмаков

134. А.Г. Разработка и внедрение эластомерного аппарата класса ТЗ ЭПА - 120 на подвижном составе: Тез. докл. 56-й науч. конф. профессорско-преподавтельского состава. - Брянск: БГТУ, 2002. - С. 67 - 68.

135. Кеглин Б.Г., Шлюшенков А.П., Болдырев А.П. Экспериментальное исследование высокоэффективного амортизатора удара ЭПА -120: Тез. докл. 55-й науч. конф. профессорско-преподавтельского состава. Брянск: БГТУ, 1999. -С. 49-51.

136. Кеглин Б.Г, Шлюшенков А.П., Болдырев А.П., Ступин Д.А., Иванов А.В. Разработка и внедрение эластомерного поглощающего аппарата ЭПА-120 // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. -Брянск, БГТУ, 2003. С. 39 - 50.

137. Ковыршин В.М., Сендеров Г.К., Ступин А.П., Мазуров Е.А Сохранностьгрузовых вагонов на железных дорогах России. ЦНИИТЭИ // Ж.-д. транспорт, сер. Вагоны и вагонное хозяйство. Ремонт вагонов. 1994. - Вып. № 1. - С. 8 -32.

138. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977. - 227 с.

139. Корниенко Н. А., Г.Ф. Чугунов, Беспалько С. В. К вопросу о моделировании маневрового соударения вагонов // Вестн. ВНИИ ж.-д. трансп. 2000. -№ 4. - С. 27-31

140. Кост Е. JL, Самсонова С. А. Поглощающие устройства зарубежных грузовых вагонов // Транспортное машиностроение. М.: НИИинформтяжмаш., 1975.-5-75-18.-41 с.

141. Костенко Н.А., Никольский JI.H. Статистические распределения продольных сил, действующих на подвижной состав через автосцепку, и методы их определения // Труды Брянск, ин-та трансп. машиностр. 1971. Вып. XXIV. -С. 69 - 82.

142. Костин Г.В. Исследование динамики ударного взаимодействия вагонов с подвижными хребтовыми балками // Труды ВНИИЖТ. 1970. - Вып. 425. - С. 36-41

143. Кразаева Л.А., Беспалов Н.Г. Оценка технико-экономической эффективности создания новых поглощающих аппаратов // Вестник ВНИИЖТ. 1977. -№ 4. - С. 22.

144. Крайзгур Г.Б., Кузнецов А.В. О результатах комплексного исследования гидрофрикционных поглощающих аппаратов автосцепки. // Труды ВНИИ вагоностроения. 1982. - Вып. 46. - С. 41 - 52.

145. Крайзгур Г.Б., Кузьмич Л.Д. К вопросу выбора силовой характеристикипоглощающего аппарата автосцепки // Труды ВНИИ вагоностроения. М., 1976.-Вып. 29.-С. 47-55.

146. Кузьмич Л.Д. К методике испытания вагонных конструкций на выносливость // Труды МИИТ, 1966. Вып. 234. - С. 4 - 21.

147. Кузьмич Л.Д., Рахмилевич А.А. Повышение прочности и эксплуатационной надежности грузовых вагонов //ВНИИТЭИТЯЖМАШ. 1980. - № 5. - 80 -36.-48 с.

148. Лазарян В.А. Динамика транспортных средств. Избранные труды. К.: Наукова думка, 1985. - 528 с.

149. Лазарян В.А. О переходных режимах движения поездов // Труды ДИИТ. -1973.-Вып. 152.-С. 3-43.

150. Лазарян В.А. Блохин Е.П. Барбас И.Г., Манашкин Л.А. , Юспина Е.П. Исследование работы резино-металлических амортизаторов при ударах // Труды ДИИТ. М.: Транспорт, 1967. - Вып. 68. - С. 70-85.

151. Лазарян В. А., Блохин Е. П., Барбас И. Г. и др. К вопросу о влиянии характеристик связей одномерных механических систем на переходные режимы движения // Труды ДИИТ. 1966. - Вып. 59. - С. 3 - 8.

152. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Белик Л.В. Влияние неоднородности состава на продольные усилия в поезде: Труды Днепр, ин-та инж. транспорта. М.: Транспорт, 1970, вып. 120. - С. 5-15.

153. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Каракашьян З.О., Крутиков И.А., Першин В.Я. Исследование работы гидрогазовых поглощающих аппаратов типа ГА-100М при ударах: Труды Днепр, ин-та инж. транспорта, М.: Транспорт, 1975, -вып. 158,-С. 34-44.

154. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Манашкин Л.А., Белик Л. В. К вопросу о математическом описании процессов, происходящих при переходных режимах движения поездов с зазорами в упряжи // Труды ДИИТ. М.: Транспорт, 1971. -Вып. 103. - С. 18-23.

155. Лазарян В.А., Блохин Е.П., Манашкин Л.А. и др. Моделирование соударений сцепов из вагонов с подвижными хребтовыми балками // Труды ДИИТ.1968.-Вып. 76.-С. 26-33.

156. Лазарян В.А., Львов А.А., Блохин Е.П. Продольные усилия, возникающие в тяжеловесных грузовых поездах при трогании с места // Труды ДИИТ. 1961. -Вып. 35.-С. 112-147.

157. Лазарян В.А., Манашкин Л.А., Музыкин В.А. Моделирование силовых характеристик связей, имеющих упруго-пластическую область деформаций // Динамика и прочность машин. Харьков: Харьк. гос. ун-т, 1967. - Вып. 6. - С. 136- 142.

158. Лазарян В.А., Манашкин Л.А., Рыжов А.В. Исследование переходных режимов одномерных систем при воздействии на них распространяющегося возмущения // Труды ДИИТ. Вып. 114. - С. 24 - 35.

159. Лисицын А.Л. Провозная способность грузовых поездов и основные принципы выбора тяговых средств // Вестник ВНИИЖТ. 1980. - № 4. - С. 1 - 9.

160. Лузанова И.А., Прокофьев В.Н. Экспериментальное определение адиабатического модуля объемной упругости жидкости // Проблемы гидроавтоматики. М., 1969. - С. 25 - 30.

161. Малов А.Д. Проблема крепления грузов в вагонах: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. М., 1980. - 29 с.

162. Манашкин Л.А. Динамика вагонов, сцепов и поездов при продольных ударах: Дис. д-ра техн. наук. - Днепетровск, 1979. - 371 с.

163. Манашкин Л.А. Определение оптимальной формы силовой характеристики возвращающих устройств гидравлических амортизаторов удара при соударениях вагонов // Механика наземного транспорта. Киев: Наукова думка, 1977.-С. 16-20.

164. Манашкин Л.А., Бондарев A.M., Кедря М.М. Исследования с помощью АВМ сил, действующих на вагоны неоднородного поезда при пуске в ход иэкстренном торможении // Труды ДИИТ, 1977. Вып. 190/23. - С. 78 - 83.

165. Манашкин JI.A. Кедря М.М., Шумилин В.И. Электронное моделирование силовых характеристик междувагонных соединений, оборудованных фрикционными поглощающими аппаратами // Известия вузов. Машиностроение, 1977.-№2.-С. 135 - 139.

166. Манашкин JI. А., Ратнер Б. С., Юрченко А. В. и др. Исследование с помощью ЦВМ нагрузок, действующих на вагоны и амортизированные грузы при соударении сцепов и пуске в ход грузовых поездов // Труды ДИИТ, 1978. -Вып. 199/25.-С. 87 93.

167. Манашкин JI.A., Юрченко А.В. Исследование гидропневматических амортизаторов удара с помощью электронного моделирования // Вестник машиностроения. 1977. - № 6. - С. 7 -11.

168. Манашкин JI.A., Юрченко А.В., Нечай В.Я. О выборе расчетных схем вагонов при исследовании продольно-изгибных колебаний, вызванных продольным ударом // Проблемы механики железнодорожного транспорта. Киев, Нау-кова думка, 1980. - С. 94 - 95.

169. Мигу нов В.П. Современные металлокерамические фрикционные материалы и пути их усовершенствования // Технология легких сплавов. 1966. - № 4. - С. 63 - 67.

170. Мигунов В.П. Кеглин Б.Г. Тихомиров В.П. Селинов И.В. Выбор состава и исследование фрикционной металлокерамики для работы при нестационарных режимах трения // Технология легких сплавов. 1968. - № 5. - С. 95 - 99.

171. Немировский И.А. Графоаналитический метод расчета гидроприводов. -М.: Машиностроение, 1968. 144 с.

172. Никольский JI.H. Метод определения оптимальных параметров амортизаторов удара // Вестник машиностроения. 1967. - № 11.- С. 38 - 42.

173. Никольский Л.Н. Метод расчетного определения стабильности работы фрикционных аппаратов автосцепки // Вестник ВНИИЖТ. 1958. - № 4. - С. 26 -28.

174. Никольский Л.Н. Об эффективности фрикционных аппаратов автосцепки // Труды Брянск, ин-та транспортного машиностроения. 1952. - Вып. XII. - С. 93 - 107.

175. Никольский Л.Н. О скачкообразном изменении сил при ударном сжатии фрикционных аппаратов автосцепки // Труды Брянск, ин-та транспортного машиностроения. -1961. Вып. XIX. - С. 5 -13.

176. Никольский Л.Н. Работа фрикционных амортизаторов автосцепки при соударении вагонов: Дисс. д-ра. техн. наук. 1951. - 280 с.

177. Никольский Л.Н. Фрикционные амортизаторы удара. -М.: Машиностроение, 1964.- 167 с.

178. Никольский Л.Н., Гоз Л.А. Испытания рефрижераторных секций // Ж.-д. транспорт. 1984. - № 3. - С. 45 - 46.

179. Никольский Л.Н., Кеглин Б.Г. Амортизаторы удара подвижного состава. -М.: Машиностроение, 1986. 144 с.

180. Никольский Л.Н., Кеглин Б.Г., Тихомиров В.П., Селинов И.В. Особенности процесса трения и износа во фрикционных амортизаторах удара // Физико-химическая механика контактного взаимодействия и фреттинг-коррозия. Киев, 1973.-С. 138- 142.

181. Никольский Л.Н., Селинов И.В., Кеглин Б.Г. О работе фрикционных материалов в амортизаторе удара // Вестник машиностроения. 1963. - № 10. - С. 33 -37.

182. Новиков В.И. Анализ неисправностей энергооборудования изотермических вагонов при соударениях // Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1972.1. Вып. 456.-С. 29-31.

183. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520мм (не самоходных). М.: ГосНИИВ - ВНИИЖТ, 1996. - 186 с.

184. Нормы для расчета и проектирования вагонов-самосвалов (думпкаров) колеи 1520 мм. М.: ВНИИВ, 1986. - 154 с.

185. Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520мм (не самоходных). М.: ВНИИВ -ВНИИЖТ, 1983.-94 с.

186. ОСТ 32.175-2001. Аппараты поглощающие автосцепного устройства грузовых вагонов и локомотивов. Общие технические требования. 12 с.

187. Панькин Н.А. Распространение сильных возмущений в поезде. М.: Ученые записки Всес. заочн. ин-та инж. транспорта, 1961. - Вып. 7. - С. 105 - 167.

188. Пат. 2034086 РФ МПК 6 С22 СЗЗ/02. Порошковый фрикционный сплав на основе железа / Кеглин Б.Г., Мигунов В.П., Добрострой Н.И., Прилепо Т.Н., Ионов В.В., Болдырев А.П. Опубл. 30.04.95. Бюл. № 12.

189. Пат. 2083406 РФ МПК 6 В61 G11/12. Поглощающий аппарат автосцепки / Шалимов П.Ю., Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Иванов А.В., Феоктистов И.Б., Филипов В.Н., Цюренко В.Н. Опубл. 10.07.97. Бюл. № 19.

190. Пат. 2115578 РФ МПК 6 В 61 G 9/08. Поглощающий аппарат автосцепки / Кеглин Б.Г.,Болдырев А.П., Шлюшенков А.П., Шалимов П.Ю., Игнатенко Ю.В., Иванов А.В., Ульянов О.А. Опубл. 20.07.98. Бюл. № 20.

191. Пат. 2128301 РФ МПК 6 F 16 F 7/08, В 61 G 9/02. Фрикционный амортизатор / Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Харитонов А.Т., Ступин Д.А., Иванов А.В., Ульянов О.А., Прилепо Т.Н., Сухов A.M., Синельников Я.М. Опубл. 27.03.99. Бюл. № 9.

192. Пат. 2130471 РФ МПК 6 С 08 L 83/04, С 08 К 13/02//( С 08 К 13/02 3:24, 3:38, 5:55). Композиция для получения амортизирующего материала на основе полиорганосилоксанов / Северный В.В., Олейник Н.В., Сунеканц Т.И. и др. Опубл. 20.05.99. Бюл. № 6.

193. Пат. 2198809 РФ МПК 7 В 61 G 1/12, 11/14, F 16 F 7/08, 9/14, 9,16, 11/00.

194. Фрикционный поглощающий аппарат автосцепки / Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Шлюшенков А.П., Прилепо Т.Н., Игнатенко Ю.В., Ступин Д.А., Иванов А.В. Опубл. 20.02.03. Бюл. № 5.

195. Пат. 94015012 РФ МПК 6 С 08 L 83/04. Силоксановая композиция, поглощающая механическую энергию / Хабарова Е. В., Касьянова И. Н., Морозов Ю. Л., Характерова Л. В. Опубл. 10.05.96. Бюл. № 18

196. Пат. 2260533 РФ МПК 7 В 61 G 9/08, 11/12 Поглощающий аппарат автосцепки. Кеглин Б.Г., Болдырев А.П., Шалимов П.Ю., Шлюшенков А.П., Прилепо Т.Н., Алдюхов В.А., Иванов А.В., Ступин Д.А. опубл. 20.09.05 , бюл. № 26

197. Пат. 6141853 США МПК7 В 23 Р 11/02. Method of manufacturing and energy absorption apparatus for a railroad car: Miner Enterprises, Inc., O' Donnel William P. № 09/204484; Заявл. 03.12.1988; Опубл. 07.11.2000; НПК 29/446.

198. Петухов П.З. Буферные устройства. М.: Машгиз, 1948 - 105 с.

199. Поляков Д.Д. Исследование фрикционно-гидравлических поглощающих аппаратов автосцепки: Дис. канд. техн. наук. Брянск, 1974. - 181 с.

200. Поляков Д.Д., Кеглин Б.Г. Влияние скачкообразного изменения силы сопротивления гидрофрикционного аппарата автосцепки на его работоспособность // Транспортное машиностроение. 1975. - 5-75-5. - С. 40 - 42.

201. Попкова Н.В. Разработка методики решения задач продольной динамики вагона как системы "кузов-оборудование-груз": Автореф. дис. канд. техн. наук. Брянск, 1998. - 23 с.

202. Постановление Правительства РФ от 29 марта 1994 г. № 253 "Об увеличении парка специализированных железнодорожных вагонов-цистерн" / Собрание актов Президента и Правительства Российской Федерации, 1994, № 14, ст. 1105.

203. Потураев В.Н. Резиновые и резинометаллические детали машин. М.: Машиностроение, 1966. - 285 с.

204. Потураев В.Н., Дырда В.И. Резиновые детали машин. М.: Машиностроение , 1977. - 210 с.

205. Прасолов А.Н. К оценке напряжений в котле 8-осной цистерны при продольных динамических воздействиях // Динамика, прочность и надежность транспортных машин. Брянск, 1986. - С. 41 - 48.

206. Проведение ходовых испытаний с целью установления статистических нагрузок, действующих на оборудование рефрижераторных вагонов: Отчет по НИР / ДИИТ. № ГР 76036896. - 129 с.

207. Прохоренков В.Д. Исследование гидрофрикционных поглощающих аппаратов автосцепки грузовых вагонов для перспективных условий эксплуатации. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1987. - 20 с.

208. Разработка методики определения энергоемкости пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов в приработанном состоянии: Отчет по НИР / ВНИИВ; Руководитель Крайзгур Г.Б. № ГР 79009999. - М., 1979. - 49 с.

209. Раковский B.C. Основы порошкового металловедения. М.: Оборонгиз, 1962. - 86 с.

210. Расчет вагонов на прочность /Под общ. ред. J1.A. Шадура. М.: Машиностроение. 1971. - 425 с.

211. Расчеты и испытания тяжеловесных поездов /Блохин Е. П., Манашкин JI. А., Стамблер Е. JI. и др. М.: Транспорт, 1986. - 265 с.

212. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Регсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. / Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 670 с.

213. Ровинский Д.Я., Панаиоти И.И., Федорченко И.М., Бабутин И. А. Изучение свойств фрикционных пар при работе в открытом тормозе // Порошковая металлургия. 1972. - № 5. - С. 71 - 75.

214. Рудановский В.М. Влияние погрешностей АРС на образование "окон" и скорость соударения вагонов в подгорочном парке // Вестник ВНИИЖТ. 1977. - № 3. - С. 47 - 50.

215. Рудановский В.М., Нетеса А.Г., Сендеров Г.К., Макарова Н.Е. Повышение допустимых скоростей соударения вагонов при роспуске с горок // Ж.-д. транспорт. 1978. - № 4. - С. 35 - 36.

216. Руководство пользователя к программному комплексу "Универсальный механизм". Доступно по адресу http://www.umlab.ru.

217. Селинов И.В. Исследование коэффициентов трения и степени схватывания при ударе, применительно к условиям работы фрикционных аппаратов автосцепки: Дис. канд. техн. наук. Брянск, 1960. - 228 с.

218. Селинов И.В. Экспериментальное исследование расчетных коэффициентов трения при ударе // Известия вузов. Машиностроение. 1958. - № 7-8. - С. 88 - 94.

219. Селинов И.В. Экспериментальное исследование схватывания металлов при ударном трении // Известия вузов. Машиностроение. 1958. - № 10. - С. 100 -107.

220. Семин Н.А. Исследование надежности автосцепного устройства с учетом перспективных условий эксплуатации подвижного состава железных дорог: Автореф. дис. канд.техн. наук. М., 1980. - 22 с.

221. Сендеров Г.К., Нетеса А.Г. Обеспечить сохранность вагонов на сортировочных станциях // Ж.-д. транспорт. 1973. - № 9. - С. 55 - 57.

222. Сендеров Г.К., Поздина Е.А., Ступин А.П., Вологдина Л.Б, Ступин Д.А. Причины отцепок вагонов в текущий ремонт: Бюллетень ОСЖД 4-5. 1999. -С. 20 - 25.

223. Сергеев В.И., Статников И.Н., Чернявский И.Т. К вопросу об объеме машинных экспериментов на ЭВМ в методе ПЛП поиск // Решение задач прикладной механики на ЭВМ. - М.: Наука, 1978. - С. 9 - 14.

224. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973. - 311 с.

225. Ступин Д.А. Определение рациональных параметров эластомерных поглощающих аппаратов автосцепного устройства грузовых вагонов: Дис. канд. техн. наук. М., ГУП ВНИИЖТ, 2001.- 107 с.

226. Ступин Д.А., Беляев В.И. Разработка российского эластомерного поглощающего аппарата для автосцепного устройства грузовых вагонов // Вестник ВНИИЖТ. 1998.-№6.-С. 29-31.

227. Тимошук А.И. Исследование динамики гидрогазовых поглощающих аппаратов железнодорожного подвижного состава: Дис. канд. техн. наук. М., 1976- 145 с.

228. Титова Л.И. Вероятность отцепов различной длины в расформировываемых составах // Труды Ростов, ин-та инж. ж.-д. транспорта. 1968. - Вып. 79. -С. 40 - 44.

229. Тихомиров В.П., Кеглин Б.Г., Селинов И.В. Лабораторные исследования металлокерамических фрикционных материалов для поглощающих аппаратов автосцепки // Труды Брянского ин-та трансп. машиностроения. 1968. - Вып. XXII.-С. 66-71.

230. Тихонов К.К. Теоретические основы выбора оптимальных весовых норм грузовых поездов: Труды МИИТ. М.: Транспорт, 1970. - Вып. 331. - 198 с.

231. Ударные и поездные испытания контейнерных платформ, оборудованных гидрорезиновым поглощающим аппаратом ГР-120.: Отчет о НИР (заключ.) / ВНИИЖТ; Руководитель Иванов А.В. 34 с.

232. Устич П.А. Методика определения оптимальной характеристики межвагонной связи для снижения динамических сил, воздействующих на оборудование рефрижераторных вагонов // Труды МИИТ. 1974. - Вып. 153. - С. 103 -111.

233. Устич П.А. Методика построения расчетной схемы энергетического оборудования рефрижераторных вагонов при их соударениях // Труды МИИТ. -1974.-Вып. 467.-С. 220-225.

234. Феоктистов И.Б. Расчет кольцегидравлического поглощающего аппарата с учетом сжимаемости жидкости // Вестник ВНИИЖТ. 1970. - № 5. - С. 48

235. Феоктистов И.Б., Ступин Д.А. Поглощающие аппараты грузовых вагонов // Ж.-д. транспорт. 2000. - № 3. - С. 37 - 39.

236. Фетисов О.В. Шахнюк Л.А. К уточнению спектра ударных нагрузок, воспринимаемых вагоном на сортировочных горках // Труды Брянск, ин-та трансп. машиностроения. -1971. Вып. XXIV. - С. 83 - 91.

237. Харитонов А.Т. Механические свойства резиновых элементов применительно к работе поглощающих аппаратов // Каучук и резина. 1959. - № 2. - С. 50 - 54.

238. Харитонов А.Т., Виницкий Л.Е. Влияние некоторых геометрических факторов резино металлических элементов на их гистерезисные свойства при ударном сжатии // Каучук и резина. - 1966. - № 6. - С. 24 - 27.

239. Харитонов А.Т., Воробьев В.Н. Работоспособность резиновых поглощающих аппаратов при низких температурах // Транспортное машиностроение.- 1975.- 5-75-5. С. 45 -48.

240. Харитонов А.Т., Краснова Н.А., Виницкий Л.Е. О влиянии формы боковой поверхности резино металлических элементов // Каучук и резина. - 1963. -№ 10.-С. 38-43.

241. Хачапуридзе Н.М., Юрченко А.В., Кривовязюк Ю.П., Хорошманенко Л.Г. О математическом моделировании соударений вагонов, оборудованных гидрогазовыми поглощающими аппаратами // Труды ДИИТ. 1977. - Вып. 190/23.-С. 86-90.

242. Хусидов В. Д., Филиппов В.Н., Шмыров Ю.А. Дифференциальные уравнения процесса маневрового соударения восьмиосных вагонов // Труды МИИТ.- 1974.-Вып. 453. С. 90-95.

243. Черкашин Ю.И. Динамика наливного поезда // Труды ВНИИЖТ. М.:

244. Транспорт, 1975. Вып. 543. - 136 с.

245. Шалимов П.Ю. Разработка конструкций и математических моделей гидрорезиновых поглощающих аппаратов автосцепки вагонов для перевозки опасных и ценных грузов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Брянск, 1994. - 26 с.

246. Anounce of preventive effort in worth a pound of pay out. // Railway Age, 1977,№ 15,-P. 178.

247. Block H. Fundamental mechanical aspects of boundary lubrication. // J. Soc. Aut. Eng. vol. 46, №2,1940

248. Bluhm Joachim. Auflayffestigkeit von Giiterwagen // Schienenfahrzeuge, 1986, № 1, S. 41 43

249. Dorn C. Die neuen Giiterwagen // Eisenbahningenieur, 1997, № 8, S. 7 - 13.

250. Dufek V. Kovokeramicke treci materialy na bazi bronzu. // Strojirenstvi, 1962, № 10.

251. Hauptmann Dirk. Das System der Programme TRAIN fur die Modellierung langslaeufiger Dynamik des Zuges. // Eisenbahntechnische Rundschau, 1998, № 5, -S. 306-309.

252. Langer und Tohme. Dinamiche Untersuchung den Eisen-bahnpuffer. // Zeitszift VDI, 1951, №52.

253. Mordan P., Muscat M., Keed P.W. Friction phenomena land the stick-slip process.//J. of Applied Physics, 1941, vol. 12.

254. Murty Akella S.R., Sinha G.L., Datta B.N. Influence of entrained air on frequency response of hudraulic actuator controlled by open center three way spoolvalue 11 Mech. and Mach. Theory, 1985, 20, № 2, P. 139 - 144.

255. Richter F. Heightening of efficiency of heavy transportations // Progressive Railroading, 1997, № 6, P. 43 - 46.

256. Vantuono William C. Suppliers take up the slak // Railway Age, 1998, № 5, -P. 37 46.

257. Wahi Mahinder K. Oil compessibility and politropic air compression analysis for oleopneumatic shock struts // J. Aircraft. 1976, 15, №7.

258. Wahi Mahinder K. Oleopneumatic shook strut dynamic analysis and its realtime simulation // J. Aircraft, 1976, 15, № 4.