ЗАМЫСЕЛ И ОБЩИЙ ПЛАН ДЕЙСТВИЯ
На первом
этапе формирования двигательного
навыка возникает замысел действия,
осуществляемый ассоциативными
зонами коры больших полушарий
(переднелобными и нижнетеменными).
Они формируют общий план осуществления
движения. Вначале это лишь
общее представление о двигательной задаче,
которое возникает либо при показе движения
другим лицом (педагогом, тренером или
опытным спортсменом), либо после словесной
инструкции, самоинструкции, речевого
описания. В сознании человека создается
определенный эталон требуемого действия,
«модель потребного будущего» (Бернштейн
Н.А., 1966). Эту функцию П.К. Анохин назвал
«опережающее отражение действительности».
Формирование такой наглядно-образной
модели складывается из образа ситуации
в целом (задаваемые пространственные
и временные характеристики двигательной
задачи) и образа тех мышечных действий,
которые необходимы для достижения цели.
Имея представление о требуемой модели
движения, человек может осуществить ее
разными мышечными группами. Так, например,
подпись человека имеет характерные черты,
независимо от мышечных групп, выполняющих
ее (пальцы, кисть, предплечье, нога).
Особое
значение имеют в этом процессе
восприятие и переработка зрительной
информации (при показе) и слуховой
(при рассказе). Опытные спортсмены
быстрее формируют зрительный образ движения,
так как у них лучше выражена поисковая
функция глаза, и они способны эффективно
выделять наиболее важные элементы. У
них богаче кладовая «моторной памяти»
- хранящиеся в ней образы освоенных движений,
быстрее происходит извлечение нужных
моторных следов.
СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ
НАВЫКОВ
На втором
этапе обучения начинается непосредственное
выполнение разучиваемого упражнения.
При этом отмечаются 3 стадии формирования
двигательного навыка:
- стадия генерализации (иррадиации возбуждения),
- стадия концентрации,
- Стадия стабилизации и автоматизации.
На первой
стадии созданная модель становится
основой для перевода внешнего
образа во внутренние процессы
формирования программы собственных
действий. Физиологические механизмы
этого во многом неясны. На ранних этапах
онтогенеза, когда речевая регуляция движений
(внешней речью постороннего лица или
внутренней собственной речью) еще не
развита, особенное значение имеют процессы
подражания, общие у человека и животных.
Наблюдая за действиями другого лица и
имея некоторый опыт управления своими
мышцами, ребенок превращает свои наблюдения
в программы собственных движений. Эти
процессы аналогичны процессам освоения
речи, которую ребенок сначала слышит
от окружающих людей, а затем преобразует
в собственную моторную речь (по терминологии
психолога Л.С. Выготского, это – явление
интериоризации, т.е. превращение внешней
речи во внутреннюю.
Некоторые
особенности программирования отражаются
в межцентральных взаимосвязях электрической
активности мозга (Сологуб Е.Б., 1981). Можно
видеть, например, что наблюдении за выполнением
бега посторонним лицом в коре больших
полушарий у человека появляются потенциалы
в темпе этого бега (своеобразная модель
наблюдаемого движения). Подобные изменения
ритмов мозга и специфические перестройки
пространственной синхронизации корковых
потенциалов наблюдаются также при представлении
и при мысленном выполнении движений.
При этом пространственные взаимосвязи
мозговой активности начинают отличаться
от состояния покоя и приближаться к таковым
при реальном выполнении работы (таблица).
Таблица
Появление сходства корковых
функциональных систем при мысленном
и реальном выполнении бега
у бегуна-спринтера 1 разряда
(по данным корреляционного
анализа ЭЭГ)
| |
Исходное состояние |
Мысленный бег |
Реальный бег |
А |
6 – 7 - 4 |
4 – 3 – 5 – 2 – 7
׀
6 |
4 – 3 – 5 – 2 –7
|
В |
1,2,3,5,8 |
1,8 |
1,6,8 |
Примечание:
1-8 – номера
корковых зон,
А – плеяды
взаимосвязанной (синхронной и синфазной)
активности различных корковых зон с коэффициентами
корреляции 0,7-1,0,
В –
независимые корковые зоны.
В процессах
программирования используются
имеющиеся у человека представления
о «схеме тела», без которых невозможна
правильная адресация моторных команд
к скелетным мышцам в разных частях тела,
и о «схеме пространства», обеспечивающие
пространственную организацию движений.
Нейроны, связанные с этими функциями,
находятся в нижнетеменной ассоциативной
области задних отделов коры больших полушарий.
Организация движений во времени, оценка
ситуации, построение последовательности
двигательных актов, их сознательная целенаправленность
осуществляются передне-лобной ассоциативной
корой. Только в ней имеются специальные
нейроны кратковременной памяти, которые
удерживают созданную программу от момента
прихода в кору внешнего пускового
сигнала (или от момента самоприказа) до
момента осуществления моторной команды.
Соответственно
этому во время реальной работы
можно видеть особую специфику мозговой
активности, отражающую характерные черты
двигательных программ. Так, у бегунов
и конькобежцев как при воображаемом,
так и при реальном выполнении бега по
дорожке или на коньках устанавливается
сходство (пространственная синхронизация)
потенциалов передне-лобной (программирующей)
области с моторными центрами ног, а у
гимнастов при представлении и выполнении
стойки на кистях – с моторными центрами
рук. При стрельбе, бросках мяча в баскетбольное
кольцо возникает сходство активности
зрительных, нижнетеменных зон (ответственных
за пространственную ориентацию движений)
и моторных зон коры, что обеспечивает
точность глазо-двигательных реакций.
В процессе фехтования к этим зонам подключаются
передне-лобные области, связанные с вероятностной
оценкой текущей и будущей ситуации.
В создании
моторных программ принимают
участие многие нейроны коры,
мозжечка, таламуса, подкорковых ядер
и ствола мозга. Обширное вовлечение
множества мозговых элементов
необходимо для поиска наиболее нужных
из них. Этот процесс обеспечивается широкой
иррадиацией возбуждения по различным
зонам мозга и сопровождается обобщенным
характером периферических реакций –
их генерализацией. В силу этого первая
стадия начинающихся попыток выполнить
задуманное движение называется стадией
генерализации. Она характеризуется напряжением
большого числа активированных скелетных
мышц, их продолжительным сокращением,
одновременным вовлечением в движения
мышц-антагонистов, отсутствием интервалов
в ЭМГ во время расслабления мышц. Все
это нарушает координацию движений, делает
их закрепощенными, приводит к значительным
энерготратам и, соответственно , излишне
выраженным вегетативным реакциям. На
этой стадии наблюдаются особенное учащение
дыхания и сердцебиения, подъем артериального
давления, резкие изменения состава крови,
заметное повышение температуры тела
и потоотделения. Однако нет достаточной
согласованности этих сдвигов между собой
и их соответствия мощности и характеру
работы.
Массированный
поток афферентных импульсов от проприорецепторов
многих мышц затрудняет отделение основных
рабочих мышечных групп от посторонних.
Анализ «темного» мышечного чувства еще
более осложняется обильным притоком
интероцептивных сигналов – в первую
очередь, от рецепторов дыхательной и
сердечно-сосудистой систем. Требуются
многократные повторения разучиваемого
упражнения для постепенного совершенствования
моторной программы и приближения ее к
заданному эталону.
На второй
стадии формирования двигательного
навыка происходит концентрация возбуждения
в необходимых для его осуществления корковых
зонах. В посторонних же зонах коры активность
подавляется одним из видов условного
внутреннего торможения – дифференцировочным
торможением. В коре и подкорковых структурах
создается мозаика из возбужденных и заторможенных
нейронных объединений, что обеспечивает
коррдинированное выполнение двигательного
акта. Включаются лишь необходимые мышечные
группы и только в нужные моменты движения,
что можно видеть на записях ЭМГ. В результате
рабочие энерготраты снижаются.
Навык на
этой стадии уже сформирован,
но он еще очень непрочен
и нарушается при любых новых
раздражениях (выступление на незнакомом
поле, появление сильного соперника
и т.д.). Эти воздействия разрушают
неокрепшую еще рабочую доминанту, едва
установившиеся межцентральные взаимосвязи
в мозгу и вновь приводят к иррадиации
возбуждения и потере координации.
На третьей
стадии в результате многократного
повторения навыка в разнообразных
условиях помехоустойчивость рабочей
доминанты повышается. Появляется стабильность
и надежность навыка. Прочность рабочей
доминанты поддерживается четкой сонастройкой
ее нейронов на общий ритм корковой активности.
Такое явление было названо А.А. Ухтомский
усилением ритма. При циклической работе
ритм корковой активности соответствует
темпу выполняемого движения: в ЭЭГ появляются
потенциалы, соответствующие этому темпу
«меченые ритмы» ЭЭГ – (Сологуб Е.Б., 1965,
1973). Внешние раздражения на этой стадии
лишь подкрепляют рабочую доминанту, не
разрушая ее. Большая же часть посторонних
афферентных потоков не пропускается
в спинной и головной мозг: специальные
команды из вышележащих центров вызывают
пресинаптическое торможение импульсов
от периферических рецепторов, препятствуя
их доступу в спинной мозг и вышележащие
центры. Этим обеспечивается защита сформированных
программ от случайных влияний и повышается
надежность навыков.
Процесс
автоматизации не означает выключения
коркового контроля за выполнением
движения. В коре работающего
человека отмечается появление связанных
с движением потенциалов, специфические
формы межцентральных взаимосвязей активности.
Однако в этой системе центров по мере
автоматизации снижается участие лобных
ассоциативных отделов коры, что, по-видимому,
и отражает снижение его осознаваемости.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ДВИГАТЕЛЬНЫХ
НАВЫКОВ
В процессе
тренировки происходит постоянное
сличение созданной модели навыка
и реальных результатов его
выполнения (Бернштейн Н.А., 1966; Анохин
П.К., 1975; Прибрам К., 1975, и др.). По мере роста
спортивного мастерства совершенствуется
сама модель требуемого действия, уточняются
моторные команды, а также улучшается
анализ сенсорной информации о движении.
ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ
Особое
значение в отработке моторных программ
имеют обратные связи. Информация, поступающая
в нервные центры по ходу движения, служит
для сравнения полученного результата
с имеющимся эталоном. При их несовпадении
в мозговых аппаратах сравнения (лобных
долях, подкорковом хвостатом ядре) возникают
импульсы рассогласования и в программу
вносятся поправки – сенсорные коррекции.
При кратковременных движениях (прыжках,
бросках, метаниях, ударах) рабочие фазы
настолько малы (сотые и тысячные доли
секунды), что сенсорные коррекции по ходу
движения вносить невозможно. В этих случаях
вся программа действия должна быть готова
до начала двигательного акта, а поправки
могут вноситься лишь при его повторениях.
В системе
обратных связей различают «внутренний
контур» регуляции движений, передающий
информацию от двигательного аппарата
и внутренних органов (в первую очередь
– от рецепторов мышц, сухожилий и суставных
сумок), и «внешний контур», несущий сигналы
от экстерорецепторов (главным образом,
зрительных и слуховых). При первых попытках
выполнения движений, благодаря множественному
и неопределенному характеру мышечной
афферентации, основную роль в системе
обратных связей играют сигналы «внешнего
контура» - зрительный и слуховой контроль.
Поэтому на начальных этапах освоения
двигательных навыков так важно использовать
зрительные ориентиры и звуковые сигналы
для облегчения процесса обучения. По
мере освоения навыка «внутренний контур»
регуляции движений приобретает все большее
значение, обеспечивая автоматизацию
навыка, а роль «внешнего контура» снижается.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Процесс
обучения навыку ускоряется при
разного рода дополнительной
информации и об успешности
выполнения упражнения – указания
тренера, компьютерный анализ
движения в трехмерном пространстве,
просмотр кинокадров, видеофильмов, записей
ЭМГ и др.
Особенно
ценной для обучаемого является
срочная информация, поступающая
непосредственно в периоде выполнения
упражнения или при повторных
попытках (Фарфель В.С., 1960). С помощью
дополнительной срочной информации
можно сообщать спортсмену такие параметры
движений, которые им не осознаются и,
следовательно, не могут произвольно контролироваться.
Например, можно снижать колебания общего
центра масс при выполнении сложных равновесий,
визуально наблюдая их на экране монитора;
контролировать по звуколидеру точность
поддержания темпа и степень повышения
скорости движения; по изменению мелодии
песни замечать ошибки в порядке сокращения
мышц и т.п. Тем самым повышается возможность
совершенствования спортивной техники.
Для усиления
мышечных ощущений при освоении
сложных упражнений используют
различные тренажеры. Особенное
влияние на сознательное построение
моторных программ имеют тренажеры,
управляющие суставными углами,
так как импульсы от рецепторов
суставных сумок поступают непосредственно
в кору больших полушарий и хорошо осознаются..
Особое
значение в процессе моторного
научения имеет речевая регуляция
движений (словесные указания педагога,
внутренняя речь обучаемого). С
помощью речи формируются в коре
избирательные взаимосвязи, лежащие в
основе моторных программ. В высших отделах
мозга человека обнаружены специальные
«командные» нейроны, которые реагируют
на словесные приказы и запускают нужные
действия. Самоприказы и вызываемые ими
процессы самоорганизации и самомобилизации
обеспечивают усиление рабочей доминанты
и налаживание моторных и вегетативных
компонентов навыка. Этому способствуют
и проприоцептивные импульсы от собственных
органов речи при произнесении вслух словесных
команд (например, подсчет: «Раз, два!»
- облегчает регуляцию темпа движений).