Роль афферентации (обратных связей) в формировании и сохранении двигательного навыка
В сложном нервном механизме формирования двигательных чтов и управления ими важное место принадлежит информации, получаемой из внешней среды и от различных частей тела и систем организма.
Обратные связи и их роль в формировании и совершенствовании техники движений. Нервная система, вызывая через пусковые двигательные и вегетативные нервы какую-либо деятельность, благодаря наличию обратных связей сразу же начинает получать от управляемых органов (мышц, сердечно-сосудистой системы и т.д.). а также из внешней среды информацию о совершившемся действии. Сигналы обратных связей, являясь важнейшим фактором корреляции движений, поступают в ЦНС через органы чувств и поэтому называются также сенсорными коррекциями (Н. А. Бернштейн).
Различают внутренние обратные связи, которые сигнализируют о характере работы мышц, сердца и других систем организма, и внешние, несущие информацию о деятельности из внешней среды (точность метания, направление движения мяча в футболе, изменение положения тела противника в борьбе и т.д.).
Внутренние обратные связи при выполнении физических упраж нений осуществляются преимущественно через двигательную (проприоцептивную), вестибулярную и интероцептивную сенсорные системы, внешние - через зрительную, слуховую и тактильную.
Существенное значение для совершенствования техники движений имеет и так называемая сторонняя информация, получаемая от тренера и других лиц в результате наблюдения за Движениями. Помимо наблюдений в настоящее время широко используется различного рода инструментальная техника, гензометрия, электромиография, цикло- или киносъемки, видеомагнитофонные записи и т. д., позволяющие оценивать пространственные и временные параметры двигательного акта. Особую ценность полученные данные имеют тогда, когда эта информация является "срочной", т. е. используется для улучшения "техники движения непосредственно во-время выполнения упражнения, или при последующих повторениях его (В. С. Фарфель).
Интеграция в центральной нервной системе афферентных и других факторов, предшествующих программированию движения. Двигательный акт на всех этапах подготовки и выполнения связан с интеграцией в ЦНС афферентных и других факторов. П. К. Анохин выделяет четыре основных фактора: 1) мотивацию, 2) память, 3) обстановочную информацию и 4) пусковую информацию.
В трудовой и спортивной деятельности людей особенно большое значение имеют различного рода социально обусловленные виды мотивации. Благодаря следам в нервной системе (памяти) предшествующий опыт оказывает сильнейшее влияние на оценку любых событий и ситуаций. Большую роль в процессе интеграции играет обстановочная информация. Информация об обстановке, поступающая из окружающей среды, и о состоянии различных функций организма является, -несомненно, весьма- существенным компонентом правильного программирования в ЦНС различных действий.
Наконец, существенное значение имеет пусковая направляющая, т. е. сигналы, какими в спорте являются выстрел, звук свистка, движение флажка, команда и др. Однако многие пусковые раздражители" требующие ответных двигательных актов, весьма сложны; они представляют собой не единичный сигнал, а ситуацию определенного характера. Это всегда сильно затрудняет афферентный синтез. Например, в разных Видах единоборства и спортивных игр новые действия нужно начинать многократно. При этом начало и характер ответных движений определяются не каким-либо отдельным сигналом, а всей создавшейся ситуацией, т. е. совокупностью многих (в ряде случаев десятков и даже сотен) раздражителей. При выполнении разных физических упражнений использование информации, получаемой из внутренней и внешней среды путем обратных связей, имеет специфические особенности. При медленном выполнении двигательных актов обратные связи способствуют корригированию данного движения или какой-либо его фазы. При сложных многофазных движениях, которые выполняются быстро (например, гимнастических), обратные связи играют меньшую роль в текущей коррекции в результате недостатка времени. Наконец, при очень кратковременных движениях (в частности, баллистических - метаниях, бросках) обратные связи могут корригировать длительный акт только при его повторениях.
Программирование двигательного акта с учетом состояния исполнительных приборов. Интеграция таких факторов, как па~ мять, обстановочная и пусковая информация и функциональное состояние центральных и периферических исполнительных приборов, является основой для программирования сложных движений.
Экспериментальные исследования показали, что безусловные двигательные рефлексы могут полноценно осуществляться даже при отсутствии обратных связей. Прочно сформировавшиеся простые условнорефлекторные движения также могут выполняться при выключении обратных связей, осуществляемых двигательной сенсорной системой. Следовательно, ранее хорошо закрепленные программы дают возможность осуществлять такие движения без сенсорной коррекции. Но образование в этих условиях новых движений чрезвычайно затруднено. Программы движений, характеризующихся высокой степенью сложности и точности (к ним принадлежат многие спортивные упражнения), без коррекции путем обратных связей полноценно осуществляться не могут. Следовательно, программирование постоянно сменяющих друг друга фаз сложных движений требует обязательной сигнализации в ЦНС о состоянии двигательного аппарата и различных вегетативных систем.
Программирование движений по своей трудности в разных видах спорта неодинаково. Это связано, во-первых, со степенью сложности двигательного акта, во-вторых - со степенью его новизны, в-третьих с длительностью времени для программирования. Если движение совершалось ранее многократно и навык уже хорошо освоен, то повторное программирование даже сложных двигательных актов (например, в гимнастике, при метаниях) совершается относительно легко. При новых же движениях, например в спортивных играх и единоборстве, процесс программирования более трудный. Это обусловлено необходимостью вследствие непрерывного изменения обстановки осуществлять программирование, как и афферентный синтез, в течение весьма короткого времени, а также каждый раз в каком-то новом варианте, поскольку движения, как правило, не являются стандартными.
Эффективность выполнения движений требует соответствия двигательной программы функциональным возможностям мышц и обеспечивающих их работу вегетативных органов. Рассогласование между программой и фактическим выполнением движения особенно усиливается при изменении состояния периферических исполнительных приборов (мышц, кардиореспираторной и других систем организма). Функциональные же возможности периферических органов, в частности мышц, постоянно изменяются. Это требует своевременного поступления соответствующей информации в нервные центры. Только тогда нервная система может создать полно-Ценную программу, обеспечивающую эффективное выполнение двигательных задач. В отдельных случаях недостаточная эффективность выполнения упражнений может быть обусловлена несоответствием программирования в ЦНС состоянию периферических аппаратов, в том числе мышц.
Лучшие результаты в таких упражнениях, как прыжки в высоту, прыжки с шестом, поднятие тяжестей, достигаются, как правило, не при первом, а при повторном их выполнении. Это отчасти связано с тем, что во время решения начальных, более легких задач (при меньшей высоте, меньшем весе) нервная система получает точную информацию о фактическом состоянии периферического мышечного аппарата. Поэтому специальная разминка перед выполнением любых сложнокоординированных упражнений обеспечивает нервные центры дополнительной информацией о состоянии исполнительного двигательного аппарата.
Двигательная память
 Рис. 56. Кривые сохранения эффектов двигательного обучения (Я. М. Код и А. В. Менхин): А-изменения средней величины ошибки при воспроизведении амплитуды движения правой кистью по дуге после обучения в виде 20 активных (1) или пассивных (2) движений; Б - процент успешных попыток выполнения усвоенного нового сложного движения после перерывов в 6, 12, 24 и 48 ч. |
Нервные процессы, связанные, с одной стороны, с поступлением в ЦНС через сенсорные системы определенного комплекса афферентных импульсов, с другой же - с посылкой через эфферентные нервы специального комплекса импульсов к исполнительным органам, оставляют после себя слёд.ы (эн граммы), составляющие двигательную и другие виды памяти. В физиологическом аспекте память представляет собой функцию ЦНС, обеспечивающую хранение и переработку вновь поступающей информации, интегрирование ее с ранее приобретенной информацией и извлечение ее из "хранилища" для удовлетворения той или иной возникшей потребности. В этом "хранилище" наряду с другими видами информации содержатся- и сформированные путем обучения программы коорди-.нированного управления мышцами, связанные с техникой выполнения различных физических упражнений.
Для выполнения физического упражнения важное значение имеет запоминание программ управления сокращением мышц. В таких программах учитываются непрерывно изменяющиеся пространственно-временные отношения между различными нервными центрами, управляющими движениями. Это обусловлено тем, что спортивные упражнения характеризуются неодновременным включением и выключением участвующих в деятельности мышц и различной степенью вовлечения в нее двигательных единиц.
Нервные процессы, связанные с памятью, включают несколько компонентов, каждый из которых имеет самостоятельное значение: 1) восприятие информации, поступающей из разных сенсорных систем; 2) переработку и синтез этой информации; 3) фиксацию (хранение) результатов переработки информации; 4) извлечение из памяти нужной информации и 5) программирование ответных реакций. В некоторых случаях у спортсменов извлечение из памяти нужной информации временно затрудняется (в частности, при сбивающих факторах и отрицательных эмоциях, нарушающих нормальную деятельность нервной системы). Вследствие этого ухудшается выполнение физических упражнений.
Различные параметры двигательного акта запоминаются и извлекаются из памяти неодинаково. В существенной мере это зависит от объема и специфики поступающей информации. Например, силовое напряжение при статических усилиях воспроизводится с отклонениями от заданного на 15-25%, а при движении-значительно точнее. Это обусловлено тем, что при статических усилиях импульсация по обратным связям приходит в ЦНС только от рецепторов мышц, а при движениях в протекании обратных связей принимают участие и рецепторы суставов, реагирующие на угловое смещение, что позволяет более точно определять степень напряжения мышц (В. С. Фарфель). Достаточно хорошо в памяти сохраняются последовательность и временные параметры осуществления различных фаз двигательного акта.
Эффективность запоминания и последующая точность воспроизведения временных и пространственных параметров физических упражнений связаны со многими факторами: степенью, обученностй, сложностью двигательного акта, числом повторений движения на занятии, величиной интервалов между ними, длительностью перерывов между тренировками, эмоциональным состоянием и др.
Так, при пассивном и активном обучении простому движению - воспроизведению амплитуды движения по дуге в лучезапястном суставе - величина ошибки, значительно увеличивается в первые 6 часов после тренировки. Через 12 ч дальнейшее увеличение ошибки менее значительно (рис. 56, А).
При обучении сложным гимнастическим упражнениям после перерывов в 6, 12 и 24 ч процент успешных попыток увеличивается (рис. 56, Б). Но спустя 48 ч выполнение упражнения значительно ухудшается. Это говорит о том, что ежедневная тренировка более эффективна, чем тренировка через день. При параллельном обучении на одном занятии двум гимнастическим упражнениям забываемость увеличивается, особенно в тех случаях, когда эти упражнения значительно отличаются Друг от друга (А. В. Менхин).
В процессе обучения обязательным упражнениям в фигурном катании на коньках также было выявлено, что двигательная память при перерывах в занятиях в 1 день значительно лучше, чем в 2, 4 и 10 дней. Наибольшее улучшение точности наблюдалось лри выполнении фигур тремя сериями по 5 попыток в каждой с интервалами между сериями в 3 мин (И. В. Абсалямова).
Автоматизация движений
Совершенствование техники спортивных движений теснейшим образом связано с автоматизацией многих компонентов двигательного акта. т. е. с выполнением их без осознавания. В организме осуществляется большое число не всегда осознаваемых рефлекторных актов, возникающих непроизвольно. Это так называемые первичные автоматизмы, связанные с различными безусловнореф-лекторными реакциями, регулирующими вегетативные и некоторые двигательные функции (мигание, глотание и др.). Наряду с этим имеются и вторичные автоматизмы, т. е. реакции, которые ранее протекали с осознаванием и лишь потом получили возможность осуществляться автоматически. К ним относятся, в частности, двигательные навыки. Сформировавшиеся двигательные навыки характеризуются хорошо закрепленными временными связями, и многие их компоненты могут осуществляться без осознавания, т. е. автоматизированно.
Рассматривая автоматизацию навыка, следует разграничивать осознавание общих сторон двигательного акта, связанных с перемещением крупных звеньев тела, и частных, касающихся положения мелких структурных элементов, работы отдельных мышц и их двигательных единиц, участвующих в движении. Деятельность мелких мышечных структур, как и отдельных функциональных мотор-йых единиц или их небольших групп, обычно не осознается человеком. Без специальной тренировки не отражается в сфере сознания и деятельность многих отдельных мышц. Хорошо осознаются движения только крупных звеньев и тела в целом. Весьма слабо отражаются в сознании вегетативные компоненты навыков.
В нервной системе процессы управления автоматизированными и неавтоматизированными компонентами движения тесно связаны друг с другом. При обучении и тренировке сознательный контроль за общим характером осуществления движений имеет весьма важное значение. Сознательное формирование стоящих перед спортсменом задач, в частности связанных с общей структурой движений, положительно воздействует и на многие из тех автоматизированных процессов в нервных центрах, мышцах и вегетативных органах, которые совершенно не осознаются человеком. На доведении до сознания особенностей выполнения физических упражнений (например, характера совершенных спортсменом ошибок), основано значение срочной информации, получаемой, в процессе или сразу после окончания упражнения (В. С. Фарфель).
Следует указать, что детали двигательного акта, выполненного автоматизированно, после завершения движения могут частично и далее полностью осознаваться (например, действия вратаря или борца при внезапной опасной ситуации).
Поле осознания у человека относительно узкое, оно не может одновременно воспринимать большое количество различных по своему характеру компонентов двигательного акта. Когда поле сознания занимают одни компоненты моторного акта, одновременно из него вытесняются другие. Поэтому при обучении технике движения нужно возможно большее число этих компонентов доводить до автоматизированного выполнения. Тогда можно будет включать в поле сознания спортсмена только самое главное, связанное с основными задачами выполнения упражнения. Детали же должны осуществляться автоматизированно.