Физиология движений и физиология активности

Общее понятие о психомоторике.В предыдущих разделах данной главы мы познакомились с одним из центральных понятий отечественной психологической науки — деятельностью. Деятельность — это очень сложное и многоаспектное явление. Данное явление существует благодаря единству психических и физиологических процессов. Но единство физиологического и психического не является единственным условием деятельности. Деятельность была бы невозможна, если бы не было единства вышеперечисленных процессов и движения. Среди отечественных ученых впервые на движение как необходимое условие нашей жизни и деятельности обратил внимание И. М. Сеченов. В своей книге «Рефлексы головного мозга» он писал: «Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к Родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактом является мышечное движение».

Связь различных психических явлений с движениями и деятельностью человека И. М. Сеченов назвал психомоторикой. По его мнению, первичным элементом психомоторной деятельности человека является двигательное действие, представляющее собой двигательное решение элементарной задачи, или, иными словами, достижение элементарной осознанной цели одним или несколькими движениями. В свою очередь, двигательное действие, развивающееся в процессе обучения, упражнения или повторения, следует называть двигательным или психомоторным навыком.

Сфера или поле приложения наших усилий - это поле при рассмотрении проблем психомоторики принято называть моторным полем.

Сфера, из которой мы черпаем информацию, называется сенсорным полем. Еще одно важное условие — наличие механизмов переработки сенсорной информации и формирования моторного акта. Для выполнения сознательного движения необходимы три компонента, которые важны в одинаковой степени и без которых движения невозможны.

Следует отметить, что по мере развития психологии представления о системе организации движений изменялись. С появлением работы И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» и обоснованием термина «психомоторика», а затем с открытием условных рефлексов И. П. Павловым в психологии надолго укрепилось представление о рефлекторной природе движений. При этом чаще всего движение рассматривалось как ответная реакция на получаемую информацию. Связь восприятия и ответного движения стали называть сенсомоторным про­цессом. В процессе исследования психомоторики исследователи выделили три группы ответных реакций: простая сенсомоторная реакция, сложная сенсомоторная реакция и сенсомоторная координация.

Любая сенсомоторная реакция рассматривалась как самостоятельное действие или элемент сложного психомоторного акта. С физиологической точки зрения сенсомоторные реакции рассматривались как условные рефлексы.

В зависимости от того, насколько сложен центральный момент реакции, принято различать простую и сложную реакции.

Простая сенсомоторная реакция — это возможно более быстрый ответ заранее известным простым одиночным движением на внезапно появившийся и, как правило, заранее известный сигнал. Она имеет только один параметр — время. Различают:

· латентное время – от момента, когда привлечено внимание, до начала ответного движения,

· время реализации двигательного действия.

В сложных сенсомоторных реакциях формирование ответного действия всегда связано с выбором нужного ответа из ряда возможных. Такую сложную реакцию принято называть реакцией выбора.

Наиболее сложным вариантом сенсомоторной реакции является сенсомоторная координация, при которой динамичным является не только сенсорное поле (например, при реакции на движущийся объект), но и реализация двигательного акта (например - компьютерная игра).

В качестве особых видов психомоторных процессов выделяются:

· Сенсоречевыереакции - восприятие связано с речевым ответом на воспринятое. Сенсоречевые реакции, как и сенсомоторные, имеют те же три момента: сенсорный, центральный и моторный. Но центральный момент их очень усложнен и протекает во второй сигнальной системе, а моторный проявляется как двигательный компонент речи.

· Идеомоторные процессы, как более сложные, связывают представления о движении с его выполнением. Суть – формирование автоматизмов и навыков в ходе овладения профессиональной деятельностью. Предполагается, что любая деятельность связана с приобретением определенных двигательных навыков, без которых успешное выполнение профессиональных обязанностей невозможно. Процесс превращения представления о движении в навык с последующим успешным выполнением этого движения является идеомоторным процессом.

Следует отметить, что разработка проблем психомоторики дала свои положительные результаты, которые широко использовались в спорте, военном деле, профессиональном обучении и т. д. Однако в процессе развития психологии стало ясно, что движение как компонент деятельности имеет гораздо более сложную организацию, чем сенсомоторный процесс. Причем самый главный недостаток психомоторики заключался в том, что двигательный акт рассматривался в качестве ответной реакции на сенсорный сигнал. Действие всегда осознанно, т.е. находится в поле нашего сознания, контролируется им. Учитывая, что сознание всегда активно, можно предположить, что сознательное движение и деятельность в целом активны, а не реактивны, как это трактуется в рамках психомоторики. Источником человеческой активности и деятельности являются не условия внешней среды, а психика человека, его потребности и мотивы.

Конечно, нельзя отрицать, что сенсомоторных процессов не существует. Они присутствуют в деятельности человека, но они не в состоянии объяснить все механизмы сознательных движений. В их трактовке отсутствует самый главный компонент психики человека — его сознание. Скорее всего, сенсомоторные реакции — это частный вариант автоматизмов и не более. Все это стало ясно в ходе развития психологии

Бернштейн Николай Александрович (1896-1966) — отечественный психофизиолог. Создал и применил новые методы ис­следования — кимоциклографию и циклограмметрию, с помо­щью которых изучал движения человека (в процессе труда, за­нятия спортом и др.). Анализ полученных исследований позволил ему разработать концепцию физиологии активности и формирования движений человека в норме и патологии. В ходе проводимых исследований Бернштейн сформулировал идею «рефлекторного кольца». На основании его разработок проводилось восстановление движений у раненых во время Великой Отечественной войны, а а послевоенные годы — формирование навыков у спортсме­нов. Кроме этого, разработки Бернштейна были использова­ны при конструировании шагающих автоматов, а также других устройств, управляемых ЭВМ. Созданная им общая теория построения движений изложена в монографии «О построении движений», 1947 г. Было найдено более точное описание физиологических и психических механизмов движений, что позволяет нам сегодня говорить не о психомоторике, а о психологии построения движений.

Механизмы организации движений.Существующее в настоящее время в психологии представление о физиологии движений было сформулировано и экспериментально обосновано выдающимся российским ученым Н. А. Бернштейном.

Врач-невропатолог по образованию, физиолог по своим научным интересам, Бернштейн выступал в научной литературе как страстный защитник принципа активности — одного из тех принципов, на которых строится психологическая теория деятельности. В 1947 г. вышла одна из основных книг Бернштейна «О построении движений», которая была удостоена Государственной премии. В этой книге был высказан ряд совершенно новых идей. Одна из них состояла в опровержении принципа рефлекторной дуги как механизма организации движений и замене его принципом рефлекторного кольца.

Объектом изучения Бернштейн сделал естественные движения нормального, неповрежденного организма, и, в основном, движения человека. Главное внимание в исследованиях Бернштейна было уделено трудовым движениям. Для изучения движений ему пришлось разработать специальный метод их регистрации. До работ Бернштейна в физиологии бытовало мнение, что двигательный акт организуется следующим образом: на этапе обучения движению в двигательных центрах формируется и фиксируется его программа; затем в результате действия какого-то стимула она возбуждается, в мышцы идут моторные командные импульсы, и движение реализуется. Таким образом, в самом общем виде механизм движения описывался схемой рефлекторной дуги: стимул - процесс его центральной переработки (возбуждение программ) - двигательная реакция.

Первый вывод, к которому пришел Бернштейн, состоял в том, что на основе такого механизма не может осуществляться хоть сколько-нибудь сложное движе­ние. Если простое движение, например коленный рефлекс, может произойти в результате прямого проведения моторных команд от центра к периферии, то сложные двигательные акты, которые призваны решать определенные задачи, так стро­иться не могут. Главная причина состоит в том, что результат любого сложного движения зависит не только от собственно управляющих сигналов, но и от целого ряда дополнительных факторов, которые вносят отклонения в запланированный ход выполнения движений. В результате конечная цель может быть достигнута только в том случае, если в ход выполнения движения будут постоянно вноситься поправки. А для этого центральная нервная система должна иметь информацию о ходе выполнения движения.

Таким образом, Бернштейн предложил совершенно новый принцип управле­ния движениями, который был назван принципом сенсорных коррекций.

Рассмотрим факторы, которые, по мнению Бернштейна, оказывают влияние на ход выполнения движения.

Во-первых, при выполнении движения в большей или меньшей степени возникает явление реактивных сил. Например, если вы сильно взмахнете рукой, то в других частях тела разовьются реактивные силы, которые изменят их положение и тонус.

Во-вторых, при движении возникает явление инерции. Если вы резко поднимете руку, то она взлетает вверх не только за счет тех моторных импульсов, которые посланы в мышцы, но с какого-то момента движется по инерции, т.е. возникают определенные инерционные силы. Причем явление инерции присутствует в любом движении.

В-третьих, существуют определенные внешние силы, которые оказывают влияние на ход выполнения движения. Например, если движение направлено на какой-либо предмет, то оно встречает с его стороны сопротивление. Причем это сопротивление чаще всего оказывается непредсказуемым.

В-четвертых, существует еще один фактор, который не всегда учитывается при начале выполнения движений, — это исходное состояние мышц. Состояние мышцы меняется при выполнении движения вместе с изменением ее длины, а также в результате утомления и других причин. Поэтому один и тот же моторный импульс, достигнув мышцы, может дать совершенно иной результат.

Таким образом, существует целый перечень факторов, оказывающих непосредственное воздействие на ход выполнения движения. Следовательно, центральной нервной системе необходима постоянная информация о ходе выполнения движения. Эта информация получила название сигналов обратной связи. Эти сигналы могут одновременно поступать от мышц в мозг по нескольким каналам. Например, когда мы двигаемся, информация о положении отдельных частей тела поступает от проприоцептивных рецепторов. Однако параллельно информация поступает через органы зрения. Аналогичная картина наблюдается даже при выполнении речевых движений. Человек получает информацию не только от рецепторов, контролирующих движения языкового аппарата, но и через слух. Причем информация, поступающая по разным каналам, должна быть согласованной, иначе выполнение движения становится невозможным.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что существует определенная схема осуществления механизмов движения. Она была названа Бернштейном схемой рефлекторного кольца. Эта схема основана на принципе сенсорных коррекций и является его дальнейшим развитием. В упрощенном виде эта схема выглядит так: из моторного центра (М) в мышцу (рабочую точку мышцы) поступают эффекторные команды. От рабочей точки мышцы идут афферентные сигналы обратной связи в сенсорный центр (S). В ЦНС происходит переработка поступившей информации, т. е. перешифровка ее в моторные сигналы коррекции, после чего сигналы вновь поступают в мышцу. Получается кольцевой процесс управления (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Принципиальное различие концепций построения движений на основе рефлекторной дуги и рефлекторного кольца. Объяснения в тексте

В этой схеме рефлекторная дуга выглядит как один из ее частных случаев, когда совершаются движения, не нуждающиеся в коррекции, т. е. движения рефлекторной природы. Позднее Бернштейн детализировал схему рефлекторного кольца. В схеме присутствуют следующие элементы: моторные «выходы» (эффектор), сенсорные «входы» (рецептор), рабочая точка или объект (если речь идет о предметной деятельности), блок перешифровки, программа, регулятор, задающий прибор, прибор сличения.

С наличием большего количества элементов рефлекторное кольцо функцио­нирует следующим образом. В программе записаны последовательные этапы сложного движения. В каждый конкретный момент отрабатывается какой-то частный этап или элемент, соответствующая частная программа запускается в задаю­щий прибор. Из задающего прибора сигналы (SW — «то, что должно быть») поступают на прибор сличения. На тот же блок от рецептора приходят сигналы обратной связи (IW — «то, что есть»), сообщающие о состоянии рабочей точки. В приборе сличения эти сигналы сравниваются, и на выходе из него получаются сигналы рассогласования (DW) между требуемым и фактическим положением вещей. Далее они попадают на блок перешифровки, откуда выходят сигналы коррекции, которые через промежуточные инстанции (регулятор) попадают на эффектор (рис. 5.4).

Рассматривая данную схему, необходимо обратить внимание на одну интересную деталь. Рецептор не всегда посылает сигналы на прибор сличения. Бывают случаи, когда сигнал поступает сразу на задающий прибор. Это бывает в тех случаях, когда экономичнее перестроить движение, чем его корректировать. Это особенно важно в экстренных ситуациях.

Помимо рефлекторного кольца Бернштейн выдвинул идею об уровневом построении движений. В ходе своих исследований он обнаружил, что в зависимости от того, какую информацию несут сигналы обратной связи — сообщают ли они о степени напряжения мышц, об относительном положении частей тела, о предметном результате движения и т.д., — афферентные сигналы приходят в разные чувствительные центры головного мозга и соответственно переключаются на моторные пути на разных уровнях. Причем, под уровнем следует понимать буквально «слои» в ЦНС. Так были выделены уровни спинного и продолговатого мозга, уровень подкорковых центров, уровень коры. Каждый уровень имеет специфические, свойственные только ему моторные проявления, каждому уровню соответствует свой класс движений.

Уровень А — самый низкий и филогенетически самый древний. У человека он не имеет самостоятельного значения, но отвечает за важнейший аспект любого движения — тонус мышц. На этот уровень поступают сигналы от мышечных проприорецепторов, которые сообщают о степени напряжения мышц, а также информация от органов равновесия. Самостоятельно этот уровень регулирует весьма немногочисленные движения. В основном они связаны с вибрацией и тремором. Например, стук зу­бов от холода.

Уровень В — уровень синергий. На этом уровне перерабатываются сигналы в основном от мышечно-суставных рецепторов, которые сообщают о взаимном положении и движении частей тела. Этот уровень замкнут на пространство тела. Уровень В принимает большое участие в организации движений более высоких уровней, и там он берет на себя задачу внутренней координации сложных двигательных ансамблей. К собственным движениям этого уровня относятся потягивания, мимика и т. д.

Уровень С. Этот уровень Бернштейн назвал уровнем пространственного поля.На данный уровень поступают сигналы от зрения, слуха, осязания, т.е. вся информация о внешнем пространстве. Поэтому на данном уровне строятся движения, приспособленные к пространственным свойствам объектов — к их форме, положению, длине, весу и пр. К движениям данного уровня относятся все переместительные движения.

Уровень D — уровень предметных действий. Это уровень коры головного мозга, отвечающий за организацию действий с предметами. К этому уровню относятся все орудийные действия и манипуляции с предметами. Движения на этом уровне представлены как действия. В них не фиксирован двигательный состав, или набор движений, а задан лишь конкретный результат.

Уровень Е — наивысший уровень — уровень интеллектуальных двигательных актов. К этому уровню относятся: речевые движения, движения письма, движения символической или кодированной речи. Движения этого уровня определяются не предметным, а отвлеченным, вербальным смыслом.

Рассматривая построение уровней движения, Бернштейн делает несколько очень важных выводов.

Во-первых, в организации движений участвуют, как правило, сразу несколько уровней — тот, на котором строится движение и все нижележащие уровни. Так, например, письмо — это сложное движение в котором участвуют все пять уровней. Уровень А обеспечивает тонус мышц. Уровень В придает движениям плавную округлость и обеспечивает скоропись. Уровень С обеспечивает воспроизведение геометрической формы букв, ровное расположение строк на бумаге. Уровень D обеспечивает правильное владение ручкой. Уровень Е определяет смысловую сторону письма. Исходя из этого положения, Бернштейн делает вывод о том, что в сознании человека представлены только те компоненты движения, которые строятся на ведущем уровне, а работа нижележащих уровней, как правило, не осознается.

Во-вторых, формально одно и то же движение может строиться на разных ведущих уровнях. Уровень построения движения определяется смыслом, или задачей, движения. Например, круговое движение, в зависимости от того, как и для чего оно выполняется (движение пальцев, движение тела или действие с предметом), может строиться на любом из пяти уровней. Данное положение чрезвычайно интересно для нас тем, что оно показывает решающее значение такой психологической категории, как задача, или цель, движения для организации и протека­ния физиологических процессов. Этот результат исследований Бернштейна может рассматриваться как крупный научный вклад в физиологию движений.