срс2

Произвольные движения. Управление двигательными действиями

Произвольные движения – выработанные с участием сознания, а по мере их освоения могут осуществляться бессознательно. Каждый двигательный акт включает моторные и вегетативные компоненты. Первые обеспечивают движение (или позу), вторые – соответствующий уровень обмена, кровотока, дыхания и т.д.

Непосредственное управление скелетными мышцами (кроме мышц лица) обеспечивается мотонейронами спинного мозга, а произвольная их регуляция – при участии вышележащих отделов и коры больших полушарий. В организации двигательного акта участвуют различные отделы коры: моторная зона (прецентральная извилина) посылает импульсы к отдельным мышцам; объединение отдельных элементов движения в целостные акты осуществляют вторичные поля премоторной области; субъективное ощущение движения обеспечивает постцентральная извилина коры (общечувствительная зона); пространственная организация движений происходит благодаря участию нижнетеменных и теменно-затылочно-височных областей коры; эмоциональную окраску двигательной деятельности и управление вегетативными реакциями при работе обеспечивает лимбическая система (нижние и внутренние части коры). В высшей регуляции произвольных движений важнейшая роль принадлежит лобным долям: здесь происходит программирование произвольных движений, определение цели поведения, сравнение намеченной программы с результатами ее реализации. При этом используется вторая сигнальная система (внутренняя речь, словесные сигналы).

С помощью электроэнцефалограммы установлено, что при двигательной активности значительно усиливается (по сравнению с покоем) взаимосвязь (синхронность и синфазность) электрической активности различных областей коры.

Устанавливающиеся взаимосвязи между различными отделами коры и нижележащими нервными центрами, возникающие при этом циклы взаимных влияний от высших центров к низшим и обратно, образуют замкнутую систему (или цикл) регулирования. При двигательной деятельности возникает множество таких циклов (например, между корой и ретикулярной формацией, между корой и мозжечком, между мотонейронами спинного мозга и мышцей и др.), образуямногоуровневую систему по Н.А. Бернштейну.

В конкретный момент та или иная рефлекторная реакция является наиболее важной для жизнедеятельности организма, поэтому в центральной нервной системе возникает господствующий очаг возбуждения – доминанта (А.А. Ухтомский) Чем больше нейронов вовлечено в данный очаг возбуждения, тем больше доминанта подавляет деятельность других отделов мозга.

Управление как способ достижения цели возможно лишь тогда, когда эта цель имеется. В двигательных действиях целью управления служит двигательная задача.

Двигательная задача - это обобщенные требования к двигательному действию, которые определяются характером предстоящего действия и общей последовательностью его этапов.

В каждом двигательном действии человека осуществляется определенная двигательная задача. Она может заключаться в достижении определенной конечной цели (забросить шайбу в ворота) либо в выполнении заданного процесса движения (выполнить комбинацию на гимнастическом коне). Решение двигательной задачи представляет собой цель управления движениями. Двигательная задача есть как бы образец того, чего еще нет ("модель потребного будущего", по Н.А. Бернштейну).

Задача может быть поставлена извне и заранее (требования соревнований, задание тренера). Она может возникнуть произвольно у самого спортсмена. Могут быть такие сочетания внешних и внутренних причин, которые вызывают изменение двигательной задачи или появление новой.

Для решения поставленных задач в центральной нервной системе вырабатываются программы двигательных действий, в результате формируются команды к эфферентным нейронам и далее – к мышцам.

Особенностью такого управления является наличие обратной связи (осуществляется оценка правильности и эффективности выполненных движений). В результате происходит сенсорная коррекция (сохранение основных черт движения, несмотря на изменение условий его осуществления).

Такая коррекция возможна лишь при достаточной длительности движений. В условиях дефицита времени программирование движения должно отличаться большой точностью.

Различают регуляцию позы и движения. Поза (фиксация частей скелета в определенном положении) необходима для преодоления силы земного притяжения, сохранения равновесия, выполнения трудовой деятельности и т.д. Сохранение позы осуществляется благодаря статическим и статокинетическим рефлексам. Первые возникают при изменении положения тела или его частей в пространстве (лабиринтные, шейные, выпрямительные рефлексы), вторые компенсируют отклонения тела при ускорении и замедлении прямолинейного движения (усиление тонуса сгибателей при быстром подъеме и разгибателей при спуске – лифтный рефлекс). При вращении возникают реакции противовращения, проявляющиеся в отклонении головы, тела и глаз (нистагм) в сторону, противоположную движению.

Основой организации определенной позы является правильное распределение тонуса различных мышц, что обеспечивается деятельностью мозжечка, подкорковых ядер и коры. При этом происходит выбор наиболее целесообразной для данного момента позы.

Движения регулируются различными отделами центральной нервной системы, но в целостном поведении сочетаются под контролем высших отделов, обуславливая двигательные действия. Образующаяся в процессе обучения по механизму условных рефлексов многофазная цепь рефлексов представляет собой двигательный навык.

Отличительной особенностью управления произвольными движениями человека является речевая регуляция.Двигательный навык - это выработанное вследствие тренировки движение, компоненты которого в значительной степени автоматизированы. Двигательный навык – основа формирования двигательного стереотипа. Двигательный навык характеризуется словесными "рабочими формулами", которые произносятся мысленно про себя или в виде команд. Эти коман-ды предполагают выполнение определенного движения или физического упражнения. Эти движе-ния многократно повторяются и заучиваются. Так формируется двигательный навык. В 1935 г. для объяснения двигательного поведения человека и животных П.К. Анохиным предложена теория функциональных систем, в соответствии с которой, приобретаемый в онтогенезе двигательный навык – это многоуровневая функциональная система с воспринимающими, управляющими, исполнительными компонентами, обратными связями, объединенными в единую организацию для реализации целесообразной функции (конечного приспособительного результата) (рис. 46).

Рис. 46. Схема целенаправленного поведенческого акта (функциональная система)

Функциональная система, разработанная П.К. Анохиным, является принципиальной схемой физиологических механизмов поведенческих реакций.

Все реакции организма, начиная от вегетативных и кончая сложными поведенческими актами, если только они заканчиваются полезным завершающим эффектом, непременно осуществляются через три стадии: афферентного синтеза; принятия решения; предсказания результата предстоящего действия в форме создания модели афферентных признаков этого ожидаемого результата будущего действия – акцептора действия.

Характерной особенностью двигательных реакций, управляемых корой, является то, что они вырабатываются в результате индивидуального жизненного опыта, в процессе тренировок.

Тренировка, т.е. многократное повторение определенных движений, приводит к их автоматизации, благодаря чему они становятся более точными, в необходимой степени быстрыми, размеренными по силе и амплитуде, в соответствии с задачей, которая решается при выполнении данного двигательного акта (упражнения). Лишние движения в процессе тренировок устраняются.

Автоматизированными двигательными актами у человека являются ходьба, бег и многие трудовые движения (процессы, акты).

Биомеханика упражнений, тренировок, двигательных действий

Механизм управления двигательными действиями человека (на стадии формирования новых двигательных навыков) был обоснован еще в 30—40 гг. XX столетия Н.А. Бернштейном. Затем академик П.К. Анохин разработал теоретические положения о функциональной системе, которые объясняют действия данного механизма (рис. 47).

Рис. 47. Функциональная система по П.К. Анохину

Описать это можно так. Человек при выполнении нового движения создает себе (на основе его цели и содержания) опреде­ленный образ будущего движения. По мере выполнения движения происходит его сличение с программой управления, а также осуществляются последовательные его коррекции (так называемые сенсорные коррекции).

Механизм управления позволяет выделить три стадии формирования движения.

Первая стадия — формируется общее представление о движении при участии мышц, осуществляющих движение, мышц-ан­тагонистов и других мышц (участие которых в освоенном движении не требуется); поэтому человек выполняет движение (движения) излишне напряженно, тем самым значительно уменьшая скорость его выполнения. Если на этой стадии движения выполнять в быстром темпе, то сенсорные коррекции затруднительны или невозможны.

Вторая стадия — исчезает напряженность и возникает достаточно четкая мышечная координация при выполнении постоянных движений. Движение пока еще не выполняется свободно и автоматизировано.

Третья стадия — используются реактивные силы, силы инерции, движения становятся более экономичными, их выполнение доводится до автоматизма.

На основании общих теоретических представлений о формировании движения в теории физического воспитания (для всех видов спорта) в процессе обучения выделяют три этапа.

Первый этап — начальное разучивание движения (вырабатывается умение воспроизводить технику в общей, «грубой» форме). Второй этап — углубленное, детализированное разучивание движения (движений).

Третий этап — дальнейшее совершенствование двигательного навыка.

В практике спорта обучение и тренировка двигательного навыка предполагают многократное повторение однотипного (однотипных) движения (упражнения), с учетом возраста, пола и технической подготовленности, координированности, гибкости спортсмена. В последние годы все шире применяются технические средства обучения (лонжи, блоки, пояса, зеркала, различные тренажеры и т.д.). В некоторых видах спорта (спортивная гимнастика, акробатика, прыжки в воду с трамплина и др.) используют метод фиксированного положения, когда останавливают движение и фиксируют его в определенной позе. Этот метод наиболее доступен для начального периода обучения, он позволяет быстрее и эффективнее разучить кинематику движений, уточнить положение звеньев тела, контроль за динамикой и общим ритмом движения (движений).

Важным при обучении и на тренировках является учет такого фактора как адаптация. Адаптация к физическим нагрузкам (упражнениям) во всех случаях представляет собой реакцию целого организма, однако специфические изменения в тех или иных функциональных системах могут быть выражены в различной степени.

Исходя из учения П.К. Анохина о функциональных системах следует, что организм реагирует на воздействие внешней среды как целое, деятельность одних органов и систем теснейшим образом связана с функцией других (см. рис. 47).

Движения согласованы в пространстве и во времени; силы, приложенные к кинематическим цепям тела, находятся в известных соотношениях.

Движения выполняются в соответствии с окружающими условиями. Они складываются под непосредственным влиянием внешних сил и сами в той или иной мере изменяют окружающие условия - это внешние взаимодействия системы.

Все эти связи и отношения закономерны. Это не значит, что они постоянны - они изменчивы, но изменчивость здесь не хаотическая, не случайная, а закономерная.

Объединенные в систему элементы получают новые свойства. Так, например, из усилий многих мышц складывается общая сила действия человека. Совместное участие мышц в наращивании скорости в биокинематической цепи создает новые скоростные возможности. По мере совершенствования системы движений все больше проявляются ее системные свойства. Каждый элемент в отдельности не обладает такими свойствами. Они проявляются в системе благодаря взаимодействиям в ней.

Наконец, от того, в каком направлении развиваются взаимодействия в системе, насколько они прочны, насколько они могут приспосабливаться к условиям, от многих других их особенностей зависят возможности дальнейшей перестройки системы - развития системы. Все рассмотренные здесь особенности взаимодействий в системе движений составляют ее структуру.

При изучении системы движений выявляют следующие основные виды ее структуры.

Двигательная структура - это закономерности взаимосвязи движений в пространстве и времени (кинематическая структура), а также силовых и энергетических взаимодействий (динамическая структура) в системе движений.

В первую очередь поддаются наблюдению форма и характер движений, внешняя их картина. По кинематическим характеристикам (пространственным, временным, пространственно-временным) устанавливают кинематическую структуру.

Соответственно различают структуры: пространственные,раскрывающие форму движений в пространстве, их связи;временные,показывающие, как организована во времени система движений; пространственно-временные - главные показатели быстроты изменения положения и движения. Каждая из этих структур имеет свое особое, частное, значение; лишь все вместе во взаимосвязи они образуют общую кинематическую структуру, т.е. обуславливают внешнюю картину движений в целом.

При обучении физическим упражнениям в первую очередь стараются установить кинематическую структуру, найти общую организацию движений, т.е. описать их.

Динамическая структура - это закономерности силового (динамического) взаимодействия частей тела человека друг с другом и внешними телами (среда, опора, снаряды, партнеры, противники).

Изучая динамические характеристики движений, определяя приложенные силы, инерционные сопротивления, исследуют причины той или иной картины движений. По динамическим характеристикам устанавливают динамическую структуру.

Определяя массы тел и их распределение (инерционные характеристики), а также меры взаимодействия тел (силы и момент силы), можно исследовать силовые взаимодействия. Это значит, что можно определить источники сил, их величину, направление, место приложения, меру их действия (импульс силы и работу), результат их действия.

Когда рассматривают совместное приложение ряда сил к звеньям тела, оценивают их взаимное влияние, эффект совместного воздействия, то определяют силовую структуру.При изучении мышечных сил, их совместного действия, сложных отношений, возникающих внутри групп мышц и между их группами, определяют анатомическую структуру. Особое внимание уделяется тому, как посредством мышечных сил согласовать действие остальных сил и использовать их.

Установить динамическую структуру, найти закономерности согласования сил - это значит раскрыть сущность движений под действием сил, т.е. объяснить механизмы движений.

Информационные структуры - это закономерности взаимосвязей между элементами информации (сообщениями об условиях и ходе действия и командами), без которых невозможно управление движениями.

В управлении движениями важнейшую роль играют информационные процессы. В мозг поступают сигналы от органов чувств, к мышцам следуют команды из мозга - все это потоки информации. Они вызваны многими внешними и внутренними раздражителями, в том числе кинематическими и динамическими факторами. Все потоки информации, взаимодействуя, сочетаются закономерно, образуя сложнейшую информационную структуру движений.

Кинематические и динамические структуры сами имеют определенное информационное значение и связаны между собой соответствующими информационными структурами.

В информационной структуре выделяют сенсорные структуры - синтезы чувствительных сигналов, переработанные и обобщенные. Они отражают воздействия внешних факторов и внутреннего состояния организма.

Все воздействия, отражаясь в сознании человека, сочетаются со следами в его памяти. Так образуется психологическая структура двигательного навыка. В нее входят знания и представления о собственной технике, технике других спортсменов, общих требований к ней и т.п.

Команды, которые мозг направляет мышцам и другим органам, обеспечивающим выполнение движений, составляютэффекторную структуру.Она во многом зависит от соотношения произвольного и автоматического управления в системе движений.

Обобщенные структуры - это закономерности взаимосвязей разных сторон действия; обобщенные структуры обусловлены сочетанием разных видов структур (чаще всего ритмических, фазовых и координационных).

Ритмические структуры — это закономерности взаимосвязей движений во времени, соотношение длительностей частей движений, всего двигательного акта или действий. От того, как размещены во времени акценты усилий,зависит скорость и длительность последующих движений. Части движений раз­личаются по направлению, скорости, ускорению, усилию. Ритмические же соотношения измеряются только показателями времени. Ритмические структуры служат особо отчетливыми показателями совершенства упражнений.

Фазовая структура - это основные закономерности взаимодействия, взаимосвязи фаз, которые определяют целостность системы движений. Зная требования к каждой фазе, устанавливая, как они согласуются между собой, как используются детали движений для общего результата упражнения, можно глубже понять и лучше оценить качество исполнения, лучше определить роль каждой фазы в целом упражнении.

Координационная структура - совокупность всех основных внутренних взаимосвязей в системе движений, а также взаимодействий человека с его внешним окружением во время выполнения упражнения. Таким образом, можно сказать, что координационная структура включает в себя все перечисленные виды структуры движений, внутренние взаимосвязи системы, а также всю внешнюю структуру - совокупность взаимодействий спортсмена с внешним окружением.

Совместное действие сил внутренних и внешних лежит в основе организации взаимодействия человека с внешним окружением. Он управляет этим взаимодействием, создавая единство внутренней и внешней структуры - координационную структуру. Изучая движения без учета их структурных связей, невозможно понять действительную организацию двигательного действия.