Развитие произвольных движений

Произвольные, т. е. контролируемые сознанием, движения осуществляются за счет сокращения поперечно-полосатой мускулатуры лица, конечностей, всего туловища. Они составляют разнообразный и обширный класс движений. Произвольные дви­жения и действия относятся к наиболее сложным психическим функциям человека. Они могут быть как самостоятельными двигательными актами, так и средствами, с помощью которых реализуются различные формы поведения. Произвольные дви­жения входят в состав устной и письменной речи, трудовых навыков и т. д. Их роль во взаимодействии человека с внешним миром и социумом сложно переоценить.

Современное представление о природе и роли произвольных движений сфор­мировалось благодаря трудам таких отечественных ученых, как И. М. Сеченов, И. П. Павлов, П. К. Анохин, А. Н. Леонтьев, А. Р. Лурия и др.

В XIX в. великий российский физиолог И. М. Сеченов в книге «Рефлексы го­ловного мозга» обосновал материальную основу произвольной регуляции движе­ния, рассматривая произвольные действия как сложные рефлексы, центры кото­рых расположены в головном мозге.

Термин «двигательный анализатор» был введен в физиологию И. П. Павло­вым в 1911 г. для обозначения совокупности центральных нервных структур, ко­торые формируют целенаправленные реакции в ответ на внешние раздражения. Деятельность двигательного анализатора, в отличие от других, имеет, эфферен­тный характер. Нервные импульсы в центральном отделе анализатора распро­страняются от третичной (префронтальной) двигательной коры лобных долей,

_где межнейронными взаимодействиями формируется замысел (программа) дви­жения, его цель, стратегия, к вторичной (премоторной.) коре. Деятельность вто­ричной коры направлена на формирование тактики, конкретной «кинетической мелодии», временной последовательности движения. От вторичной коры нерв­ные импульсы «стекаются» к первичной (моторной) коре, где расположены пи­рамидные клетки, передающие возбуждение через мотонейроны спинного мозга к конкретным скелетным мышцам.

Систему построения движений И. П. Павлов-*йазвал анализатором для того,
чтобы подчеркнуть участие в организации произвЪльных движений сложных аф­
ферентных механизмов. , > '■"..

Взгляды И. П. Павлова на роль сенсорной информации в синтезе и реализа-, ции двигательных актов были подтверждены и развиты физиологами двадцато­го века.

1ак, А. Р. Лурия на основе анализа двигательных функций у больных с локаль­ными поражениями головного мозга сдела/Гвывор;, что помимо собственно дви­гательных моторных зон в состав коркового звена двигательного анализатора входят:

■ постцентральная теменная кора — обеспечивает анализ кожно-кинестети-ческой информации, поступающей от органов движения;

■ задние затылочные и теменно-затылочные области коры — обеспечивают зрительный контроль и пространственную организацию движения;

" височная кора, особенно левого полушария, — отвечает за слуховое обеспе­чение речевых моторных актов, а также участвует в регуляции движений по­средством внешней и внутренней речи;

■ префронтальная и премоторная лобная кора — программируют, организовы­
вают и, контролируют движения.

Таким образом, двигательный (кинестезический) анализатор — это сенсорно-моторная система, осуществляющая анализ и синтез рецепторной информации о движениях и положении тела и его частей от проприоцепторов, кожных рецеп­торов, вестибулярного аппарата, зрительных и слуховых центров. Он моделирует и контролирует движения посредством постоянного сличения потока афферент­ных импульсов с заранее созданным образом-планом движения.

Двигательный анализатор участвует в поддержании постоянного тонуса (на­пряжения) мышц тела и координации движений.

Где осуществляется центральная интеграция полимодальной информации и формируется образ тела и его частей однозначно сказать нельзя. Тактильные, проприоцептивные и вестибулярные сигналы сходятся, во-первых, к полисен­сорным нейронам моторной коры, во-вторых, к подобным нейронам соматосен-сорной коры, в-третьих, к нейронам теменно-затылочной коры головного мозга.

К эфферентным (исполнительным) механизмам произвольных движений от­носятся две взаимосвязанные системы: пирамидная и экстрапирамидная. Корко­вые отделы этих систем составляют сенсомоторную зону коры головного мозга.

Пирамидная система {кортикоспинальная система, пирамидный путь) — это система нервных структур, участвующих в сложной и тонкой координации двига­тельных актов. У низших позвоночных пирамидной системы нет, она появляется только у млекопитающих и достигает наибольшего развития у человека, образуя эфферентную часть двигательного анализатора.

Пирамидный путь — это система нервных структур, участвующих в слож­ной и тонкой координации двигательных актов. Пирамидный путь начинается от пирамидных нейронов сенсомоторной области коры головного мозга. Их аксоны образуют прямые, без переключений в нижележащих отделах головного мозга, нисходящие пути к рефлекторным двигательным центрам спинного мозга, по ко­торым передается информация от коры головного мозга. Волокна пирамидного пути в пределах головного мозга дают ответвления к ядрам черепно-мозговых нервов. Далее они входят в состав передних и боковых столбов спинного мозга, передавая импульсы через вставочные нейроны мотонейронам. Важной особен­ностью пирамидного пути является то, что его волокна перекрещиваются, пере­ходя на противоположную сторону (большая часть в продолговатом мозге, мень­шая — в спинном). Поэтому возбуждение пирамидных нейронов левого полуша­рия мозга вызывает сокращение мышц правой стороны тела и "наоборот.

В составе пирамидной системы человека около 1 млн нервных волокон. Они делятся в основном на толстые, или быстропроводящие, и тонкие, или медлен-нопроводящие волокна. Диаметр быстропроводящих волокон составляет около 16 мкм, скорость проведения импульса — до 80 м/с. Эти волокна обеспечивают быстрые фазические движения. Медленнопроводящие волокна диаметром около 4 мкм, скорость проведения импульса — от 25 до 7 м/с, они ответственны за то­ническое состояние мышц.

Повреждение пирамидной системы ведет к параличам*, парезам**, патологи­ческим рефлексам. Эти нарушения могут исчезнуть в результате усиления актив­ности экстрапирамидной системы.

Экстрапирамидная система — совокупность структур мозга, расположен­ных в больших полушариях и стволе головного мозга и участвующих в управле­нии движениями, минуя пирамидную систему. Это наиболее эволюционно древ­няя система моторного контроля.

К экстрапирамидной системе относятся базальные ганглии, ядра среднего мозга, черная субстанция, ретикулярная формация моста и продолговатого моз­га, ядра вестибулярного комплекса и мозжечок. Одни образования этой системы не имеют непосредственного выхода к моторным центрам спинного мозга, другие связаны с ними проводящими путями и служат обязательной станцией переклю­чения потока импульсов, который направлен от головного мозга к мотонейронам.

ДОмпульсы, распространяющиеся по волокнам экстрапирамидной системы, могут достигать мотонейронов как через прямые моносинаптические связи, так и через переключения в различных вставочных нейронах спинного мозга.

Экстрапирамидная система имеет важное значение в координации движений, докомоции*, поддержании позы и мышечного тонуса. Она тесно связана с контро­лем мышц туловища и конечностей. Экстрапирамидная система участвует в эмо­циональных проявлениях (смех, плач). При поражении этой системы нарушаются двигательные функции, например, могут возникнуть гиперкинезы**, паркинсо­низм, снижается мышечный тонус.

Возрастные особенности. Возрастные изменения регуляции движений связаны с постепенным и гетерохронным созреванием отдельных ее компонентов.

Структурное созревание коры больших полушарий и интракортикальных пу­тей в постнатальный период позволяет устанавливать межанализаторные отноше­ния и участие многих отделов головного мозга в регуляции движений. Такие взаи­мосвязи особенно расширяются благодаря развитию ассоциативных путей, кото­рые по интенсивности роста опережают развитие проекционных и других систем и становятся мощной морфологической основой для интегративной деятельности головного мозга.

Возрастные изменения регуляции движений Проявляются в виде последова­тельной смены различных способов-реализаций моторной задачи.

В младенческом возрасте идет интенсивное развитие моторики от первых движений, позволяющих изменять положение головы, туловища и конечностей, к целенаправленным осознанным движениям. Индивидуальные сроки развития движений определяются не только врожденной программой, но и целенаправлен­ной работой взрослых с ребенком.

1 месяц: первые попытки ребенка удержать голову при вертикальном поло­жении тела; беспорядочные движений рук и ног на фоне повышенного мышечно­го напряжения; непроизвольные ползательные движения.

2 месяца: ребенок поворачивает голову и глаза за движущимся предметом; следит взглядом за предметом в горизонтальном, вертикальном направлениях и по кругу; имитирует мимику взрослого; поднимает голову и грудь, когда лежит на животе.

3 месяца: ребенок поворачивает голову в сторону источника звука, перево­рачивается со спины на бок и на живот, стоит при поддержке за подмышки, но при этом подгибает ножки. Непроизвольное ползание исчезает, ребенок начинает удерживать предметы в кулачке, моргать, если объект приближается к лицу. Он может находиться в вертикальном положении (при поддержке) до 6 мин. Движе-

* Паралич — отсутствие произвольных движений, обусловленное поражением двига­тельных центров спинного и головного мозга, проводящих путей центральной или перифери­ческой нервной системы.

** Парез — ослабление произвольных движений, частичный паралич.

"* Локомоция — совокупность согласованных движений мышц и других тканей, благо­даря которым живое существо меняет положение в пространстве.

** Гиперкинез — чрезмерные насильственные непроизвольные движения, проявляющие­ся трясением головой, вздрагиванием телом, подергиванием конечностей и т. д.

ния рук у младенца более свободны и целесообразны, он смотрит на свои руки, стремится удержать предмет в поле зрения.

4 месяца: исчезает гипертонус мышц, ребенок уверенно держит голову, когда его поднимают. Он поворачивается со спины на живот, сидит при поддержке за обе руки, хватает и удерживает игрушки, открывает рот, когда подносят ложку с едой, бутылочку.

5 месяцев: ребенок самостоятельно сидит 1-5 мин, поворачивается с живота на спину. Он способен удерживать одновременно по предмету в каждой руке, хва­тательные движения «петлеобразные» с частыми промахами. Когда кисть ребенка раскрывается до захвата предмета, число движений увеличивается. Движения еще не точны, раскоординированны, что связано со значительным мышечным напря­жением.

К концу первого полугодия появляются элементы произвольной регуляции движения младенца.

6 месяцев: ребенок самостоятельно сидит, у него возникает зрительный кон­троль за движениями рук, повышается точность хватательных движений, снижа ется мышечное напряжение.

7 месяцев: при поддержке за подмышки ребенок способен совершать попере­менные шагательные движения, самостоятельно сидеть. Он тянет в рот бутылоч­ку, ложку, игрушки, бросает и поднимает их. Поднимается на четвереньки, встает на колени, держась за опору, перекладывает предметы из одной руки в другую, тянется к взрослому на руки, следит за движениями руки.

8 месяцев: младенец встает с поддержкой, ходит с опорой, сидит, самостоя­тельно садится и ложится. У него появляются координированные движения двух рук (хлопает в ладони), наблюдаются осознанные попытки сложить кубики, пи­рамидку. Пытается передвигаться ползком.

9 месяцев: ребенок пытается стоять и ходить без опоры, садится из вертикаль­ного положения, встает на колени. У него снижается мышечное напряжение, совер­шенствуются движения рук, ног, туловища, но все движения еще не очень точны и нестабильны. Ребенок начинает ходить с опорой, осуществляет произвольные дви­гательные действия, собирает игрушки, складывает, стучит для извлечения звука.

10 месяцев: младенец встает и ходит с опорой. У ребенка улучшается координа­
ция движений рук, появляется захват пальцами, он активно играет с игрушками.

11-12 месяцев: ребенок поднимается и ходит без опоры. Он садится, ложится, встает, координирует движения рук. У него наблюдается предварительная подго­товка пальцев рук к форме объекта, «петлеобразные» движения с промахами сме­няются более точными движениями с «прямым приближением» к предмету, появ­ляются хватательные движения вслепую за счет предварительного нацеливания.

Таким образом, в течение первого года жизни идет интенсивное развитие опорно-двигательного аппарата, мышечной системы, а также формирование всех структур системы управления движениями.

В раннем возрасте (от 1 года до 3 лет) у ребенка существенно усложняются манипуляторные действия с предметами. Произвольные двигательные действия

базируются на развитии двигательной корковой зоны, нейронный аппарат кото­рой в этом возрасте достигает значительной степени зрелости, и лобных отделов, где дифференцируются вставочные нейроны, нарастает длина и разветвленность дендритных сплетений.

В этом возрасте формируются предметные действия. Ребенок осваивает большое количество так называемых инструментальных движений: учится есть вилкой и ножом, работать ножницами, расчесываться, мыть себя губкой (мочал­кой), выполнять графические движения и пр. В., 1-1,5 года дети получают эмоци­ональное подкрепление от самого процесса движений руки и способности «ри­совать». Движения ребенка в раннем возрасте евде нестабильные, часто спонтан­ные. К 3 годам инструментальные движения "становятся более определенными и менее разбросанными; ребенок способен выполнять координированные дейст­вия двумя руками: складывать кубики, мозаику, пирамидки.

Структурно-функциональное созревание теменных отделов коры больших по­лушарий обеспечивает контроль положения тела в пространстве и позных компо­нентов движений, что способствует улучшению пространственной ориентировки. В формировании произвольной двигательной деятельности ребенка все большее значение приобретает речевая инструкция.

В дошкольном возрасте (с 3 до 6-7 лет) совершенствуется и становится бо­лее устойчивой структура локомоций и перемещений рук при игровых и бытовых ситуациях. Однако вплоть до 7 лет в биодинамике движений верхних и нижних конечностей у детей присутствует лишние колебания и неравномерность скоро­сти. С 3-4 лет улучшается координация движений, дети сравнительно легко и без ошибок выполняют попеременные движения ногами, что связано с созреванием отделов ЦНС, ответственных за координацию движений.

В 3,5-4 года ребенок уже умеет держать карандаш и довольно свободно мани­пулировать им. В этом возрасте совершенствуется зрительно-пространственное восприятие, что позволяет детям при копировании передавать пропорции фигур, ограничивать протяженность линий и рисовать их относительно параллельными. Рисунки детей отличаются разнообразными сюжетами, они не только рисуют, но и пытаются писать буквы, подписывая свои рисунки.

Период 4-7 лет является этапом активного освоения и совершенствования новых инструментальных движений.

В 6 лет дети хорошо копируют простейшие геометрические фигуры, соблю­дая их размер, пропорции. Штрихи становятся более четкими и ровными, овалы завершенными. К концу дошкольного возраста детям доступны любые графичес­кие движения, штрихи и линии. Регулярные занятия рисованием позволяют де­тям совершенствовать движения, тренировать зрительную память и пространст­венное восприятие, что создает основу для успешного обучения письму.

С 4 лет можно целенаправленно формировать движения в процессе обучения ребенка, увеличивается роль слова. Для того чтобы ребенок правильно усвоил способ движения, недостаточно подражания или показа, необходима также специ­альная организация деятельности ребенка под руководством взрослого. При этом

сочетание словесной инструкции и наглядного показа дает наиболее эффектив­ный результат.

С 4 до 7 лет уменьшается количество необходимых упражнений для форми­рования нового двигательного действия.

В 6-7 лет ребенок начинает осваивать один из самых сложных двигательных навыков — письмо. Трудность формирования этого навыка заключается не толь­ко в сложности этого действия, но и в несформированности мелких мышц кис­ти и пальцев, незавершенности окостенения костей запястья и фаланг пальцев, несовершенстве нервно-мышечной регуляции. Поэтому необходимо в процессе обучения выделить основные ориентиры движения письму, а также включить в этот процесс анализ траекторий каждого движения и игровую мотивацию.

Младший школьный возраст (7-10 лет) — оптимальный период для развития и формирования произвольных движений. На этом этапе возрастного развития особенно благоприятны .предпосылки для формирования и совершенствования сложных произвольных движений.

К 7 годам расширяются связи двигательной области головного мозга с одним из важных центров регуляции движений — мозжечком и подкорковыми образова­ниями. Двигательный анализатор претерпевает существенные возрастные преоб­разования. Это относится как к рецепторному аппарату, так и двигательной корко­вой зоне. С 7 до 12-14 лет завершается морфологическое созревание двигательной коры мозга. В этом же возрасте достигают полного развития чувствительные и дви­гательные окончания мышечного аппарата.

Для качественной реализации моторной программы при выполнении движе­ний (особенно на начальных этапах формирования навыков) необходим напряжен­ный зрительный контроль, который является ведущим компонентом обратной свя­зи в процессе формирования произвольных движений. По мере совершенствования двигательного навыка в регуляции движений более значимой становится проприо-цептивная информация. При этом, управляя движениями, зрительная и проприо-цептивная системы могут решать функционально разные задачи. Взаимодействие этих систем складывается как в ходе возрастного развития, так и в процессе совер­шенствования конкретной двигательной деятельности.

Роль различных видов чувствительности при различных двигательных дейст­виях неоднозначна. Для точностных действий необходим постоянный зрительный контроль. Воспроизведение движений, не требующее точности или оценки качест венных показателей, становится лучше при отключении зрительной афферентации. В 10 лет происходит окончательное освоение растущим организмом более со­вершенного физиологического механизма программирования и регуляции дви­жений при участии высших отделов коры больших полушарий.

В дошкольном возрасте механизм, кольцевого регулирования достигает наи­большего совершенства. Кольцевое регулирование предполагает получение ин­формации от органов чувств о каждом этапе движения для выполнения после­довательности движений. Но ему на смену приходит уже более сложный и эко­номичный механизм центральных команд, подразумевающий выполнение ав­томатизированной, выученной последовательности движений без постоянного

получения информации об этапах ее реализации. В 10 лет этот механизм считают освоенным. Ребенок может реализовывать движения нового класса, которые ка­чественно иначе строятся и управляются. Резко увеличивается скорость двига­тельных реакций.

Подростковый возраст (с 11-12 до 14-16 лет) отличается большой индивиду­альной вариативностью движений, индивидуальной спецификой их формирова­ния и развития. На этом этапе онтогенеза происходит интенсивное формирова­ние связей в системе регуляций движений.

11 лет — возраст совершенствования способности центральных структур к интеграции афферентных и эфферентных сигналов^ Обеспечивающей высокое ка­чество биодинамических характеристик движения;. Точностные движения 11-лет­них детей наиболее близки к движениям взрослых^ отличаясь только по показа­телю точности и максимальным значениям скоростей и ускорений. Совершенст­вование управления движениями происходит не только посредством улучшения количественных и качественных параметров движения (максимальная скорость, точность) и приближения их к показателям взрослых, но и посредством совер­шенствования механизма взаимодействия мышц сгибателей и разгибателей. Это взаимодействие обеспечивает точное соответствие: программируемых характе­ристик движения конкретным пространственным условиям.

Зрительно-моторные функции, которые обеспечивают точность многих дви­гательных действий, достигают достаточно высокого уровня развития к 13-14 го­дам, приближаясь к показателям взрослых.

К 13-16 годам функции афферентного контроля движений вступают в ста­дию завершающего развития. В младшем школьном возрасте ведущим видом кор­рекции хода движений была зрительная информация, а в 13-15 лет — мышечная чувствительность. При этом наиболее интенсивный прирост точности движений характерен для движений, выполняемых обеими руками.

Период полового созревания и связанное с ним изменение функционального состояния организма определяет специфику центральной регуляции движений на этом этапе развития, несколько замедляя ее совершенствование и даже ухуд­шая ее в периоды наиболее интенсивной гормональной перестройки всех функ­ций организма.

В период полового созревания менее эффективны и тренирующие воздейст­вия, с помощью которых в другие возрастные периоды можно значительно улуч­шить пространственную точность движений.

К концу подросткового возраста в процесс регуляции движений специализиро­ванно вовлекаются отделы коры больших полушарий: " лобные — программируют двигательные действия; ■ центральные — непосредственно участвуют в управлении движениями; ^и затылочные — осуществляют зрительный афферентный контроль. Специфика включения этих зон коры в реализацию деятельности определяется, прежде всего, выбором стратегии регуляции движений.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Понятия «анализатор», «сенсорная система» и «орган чувств». Общий план стро­ения анализатора и сенсорной системы.

2. Значение сенсорных систем. Функции отделов сенсорных систем.

3. Ощущения и восприятие как функции сенсорной коры больших полушарий.

4. Адаптация анализаторов, ее значение.

5. Виды контактных сенсорных систем, их строение, значение и возрастные осо­бенности.

6. Строение, значение и возрастные особенности зрительной сенсорной системы.

7. Строение, значение и возрастные особенности слуховой сенсорной системы.

8. Профилактика нарушений зрения.

9. Профилактика нарушений слуха.

10. Морфофункциональные особенности двигательного анализатора.

11. Возрастные особенности регуляции произвольных движений.

Глава 6

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПСИХИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1. ЭМОЦИИ