какие стадии образования нервных связей происходят при формировании двигательного навыка
Физиологические механизмы формирования двигательных навыков и обучения техники движений
Двигательный навык — автоматизированный способ управления движениями в целостном двигательном действии, при кот-м двигат-ая часть осуществляется под управл-ем низших отделов ЦНС а содержательная – высших.
Фазы формирования двигательного навыка
С позиции теории управления Крестовников А.Н. выделил 3 фазы в формировании двигательного навыка: 1) объединение отдельных частей в двигательное действие; 2) устранение «лишних» деталей движения и 3) совершенствование движений.
Физиологическими механизмами (эквивалентами) этих фаз навыка являются фазы иррадиация, концентрация, автоматизма и стабилизация двигательных актов.
Первая фаза – иррадиации, характеризуется распространением процессов возбуждения в КБП, отсутствием дифференцировочного торможения в двигательных центрах, что вызывает генерализованные ответные реакции при первых попытках выполнить новое движение.
Вторая фаза – концентрации: формирование двигательного навыка связана с процессом концентрации нервных процессов, с постепенным ограничением возбуждения.
В третьей фазе – автоматизации, сначала простые, а затем и сложные компоненты движения начинают выполняться на более низких фоновых уровнях построения движения. Ведущий уровень разгружается от лишней работы.
Устранение вспомогательных движений из зоны внимания называется автоматизацией движений.
У высококвалифицированных спортсменов фаза иррадиации может быть не выражена.
В процессе обучения двигательному навыку формируется функциональная система, включающая сенсорные, двигательные, вегетативные и центральные компоненты.
К узловым механизмам любой ФС, обеспечивающим поведенческий акт относятся: 1) афферентный синтез; 2) стадия принятия решения; 3) формирование акцептора результата действия; 4) формирования самого действия; 5) многокомпонентное действие; 6) достижение результата; 7) обратная афферентация о параметрах достигнутого результата и сопоставление его с ранее сформировавшейся моделью результата в акцепторе результата действия.
Афферентный синтез
Перед началом выполнения любого движения из внешней и внутренней среды в ЦНС поступает по афферентным системам информация. Она обрабатывается и синтезируется, а системы передающие информацию в ЦНС и составляют сенсорные компоненты двигательного навыка. Анализ сенсорной информации П.К. Анохин назвал афферентным синтезом. В результате афферентного синтеза осуществляется сбор нужной обстановочной информации, ее осмысление, на основании чего в двигательную память вносятся коррекции, создается модель предстоящего движения и принимаются решения ее выполнения.
Вопрос 2. Стадии (фазы) формирования двигательного навыка.
Становление двигательного навыка проходит через несколько стадий, или фаз. В первой стадииотмечается иррадиация нервных процессов с генерализацией ответных реакций и вовлечением в работу лишних мышц. На этой стадии начинается объединение отдельных частных действий в целостный акт.Во второй стадиинаблюдаются концентрация нервных процессов, улучшение координации, устранение излишнего мышечного напряжения и более высокая степень совершенства внешнего проявления стереотипности движений.В третьей стадии навык стабилизируется и еще более совершенствуются координация и автоматизация движений.
В ряде случаев некоторые из стадий могут отсутствовать. Это связано со многими факторами: степенью сложности и мощности мышечной работы, исходным состоянием двигательного аппарата, квалификацией спортсмена и др. Уже говорилось, что новые сложные движения всегда формируются на фоне сложившихся координации. Вследствие этого обучение, например, гимнастическим упражнениям будет проходить совершенно различно у новичков, спортсменов средней квалификации и у мастеров спорта. Так, у высококвалифицированных спортсменов благодаря приобретенным ранее навыкам и способности к экстраполяции обучение упражнениям может протекать без первой и даже второй стадии.
Нужно подчеркнуть особое значение вопроса о произвольности и автоматизации управления. В психологии спорта (П.А. Рудик, А.Ц. Пуни ) этот вопрос решается следующим образом: двигательные навыки в целом управляются произвольно при очень значительном удельном весе автоматического управления множеством особенностей техники. Автоматизация рассматривается не как результат только ухода сторон движения от осознавания, а как совершенство, слаженность управления, позволяющие переключать внимание с самих движений на их результат, условия действия и др. Возможно осознание многих особенностей движения, если в этом возникает необходимость. Произвольность следует понимать в том же смысле, как её понимал ещё И.М. Сеченов: как способность воли «вызывать, прекращать, усиливать и ослаблять движение, и только степень её власти, по-видимому, крайне не различна». В спортивной деятельности необходимость сознательного анализа движений в процессе совершенствования чрезвычайно велика. Что же касается активного внимания и волевого усилия относительно деталей системы движений в соревновательной обстановке, то это решается в зависимости от множества условий. Отдельные факты расстройства системы при неумелом или несвоевременном переключении внимания на выполнение движений ещё вовсе не означает, что не следует контролировать автоматизированные движения. Именно у спортсменов высокой квалификации наиболее развита способность к самонаблюдению и самоконтролю без деавтоматизации движений.
В теории построения движений Н.А. Бернштейна автоматизация – это переключение управления движениями на более соответствующие задаче низовые уровни управления, уход из сферы сознания. По И.П. Павлову, временные связи замыкаются главным образом в коре головного мозга. При автоматизации имеет место не переключение управления с коры на подкорку, а упорядочение системы управления.
Устойчивость навыка и длительность его сохранения.Двигательные навыки, как и другие проявления временных связей, недостаточно стабильные в начале образования, в дальнейшем становятся все более и более стойкими. При этом чем они проще по своей структуре, тем прочнее. Навыки со сложнейшими координационными отношениями менее стойки. Вследствие этого даже высококвалифицированному спортсмену трудно при повторениях сложных движений каждый раз показывать свои лучшие результаты. Если хотя бы один какой-то фактор, от которого зависит качественное выполнение упражнения, становится менее полноценным, результат снижается. К факторам, снижающим устойчивость навыка, относятся ухудшение общего состояния нервной системы (например, при утомлении), развитие гипоксии, недостаточная адаптация при значительном изменении поясного времени, неуверенность в себе при сильных противниках и др. Существенное значение имеет тип нервной системы.
После прекращения систематической тренировки навык начинает утрачиваться. Но это имеет «различное выражение для разных его компонентов. Наиболее сложные двигательные компоненты могут ухудшаться даже при перерывах в несколько дней. Еще больше они страдают при длительных перерывах (недели, месяцы). Поэтому для достижения высоких результатов тренировка должна быть систематической, без длительных интервалов. Несложные компоненты навыка могут сохраняться месяцами, годами и десятилетиями. Например, человек, научившийся плавать, кататься на коньках или ездить на велосипеде, сохраняет эти навыки в упрощенном виде даже после весьма больших перерывов.
Вегетативные компоненты навыков, связанные с регуляцией функции кровообращения, дыхания и т. д., имеют ряд отличий от двигательных. При кратковременной смене одного вида Деятельности другим вегетативные компоненты перестраиваются медленнее, чем двигательные. При длительных перерывах (месяцы и в особенности годы) вегетативные компоненты навыка в отличие от двигательных могут угасать полностью.
Характеристика деятельности мышц при формировании двигательного навыка.Особенности деятельности мышц при формировании двигательных навыков можно проследить по данным электромиографии при одновременной регистрации биопотенциалов не-. скольких мышц. В начальных стадиях формирования спортивного навыка биопотенциалы регистрируются не только в тех мышцах, которые необходимы для осуществления данного двигательного акта, но и в ряде «лишних» мышц. Это связано с явлениями иррадиации в нервных центрах. По мере закрепления навыка происходит ограничение иррадиации, а при полностью сформированном навыке она наблюдается только в необычных условиях, например при действии сильных посторонних раздражителей, при утомлении.
В результате совершенствования навыка в циклических движениях изменяется длительность периодов активности мышц. В начальных стадиях формирования навыка электрическая активность соответствующих мышц наблюдается не только во время активных фаз движения, но и в интервалах между ними. В дальнейшем электромиографические залпы становятся короткими.
В процессе формирования навыка происходит изменение взаимоотношений между мышцами-антагонистами. В начале обучения может наблюдаться их одновременная биоэлектрическая активность, при относительно медленных движениях обнаруживается реципрокность между ними, и биоэлектрическая активность начинает возникать поочередно. Однако даже при сформированном навыке реципрокность может быть выражена не полностью, проявляясь лишь в снижении активности антагониста во время сокращения агониста. При этом чем быстрее темп движений, тем больше биоэлектрическая активность агониста сочетается с одновременной активностью антагониста.
В ряде случаев одновременная деятельность мышц-антагонистов представляет собой выражение особой формы координации, наблюдающейся при высокой степени совершенства данного двигательного навыка. В частности, это имеет место при медленных движениях, требующих плавного перемещения звеньев тела, например при спуске курка у стрелков.
В связи с этим в картине биоэлектрической активности у спортсменов одинаковой квалификации наряду с общими чертами могут быть и существенные различия.
Роль обратных связей и афферентации.
В сложном нервном механизме формирования двигательных актов 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 упражнений 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, тензометрия, 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 «срочно и», т. е. используется для улучшения техники движения непосредственно во. время выполнения упражнение или при последующих повторениях его (В. С. Фарфель).
Интеграция в ЦНС афферентных и других факторов, предшествующих программированию движения. Двигательный акт на всех этапах подготовки и выполнения связан с интеграцией в ЦНСафферентных и других факторов. П. К. Анохин выделяет четыре основных фактора: 1) мотивацию, 2) память, 3) обстановочную информацию и 4) пусковую информацию.
Программирование двигательного акта с учетом состояния исполнительных приборов.Интеграция таких факторов, как память, 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 полноценную 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.
Формирование двигательного навыка в спорте
Источник:
Учебное пособие для ВУЗов «Спортивная физиология».
Автор: И.И. Земцова Изд.: Олимпийская лит-ра, 2010 год.
Содержание
Физиологические механизмы формирования двигательных навыков и управления движениями в спорте [ править | править код ]
Двигательный навык (ДН) — это новая форма движения или действия, приобретенная в процессе тренировки по механизму временных связей (то есть природа двигательного навыка рефлекторна). Фонд разных ДН в организме состоит, с одной стороны, из врожденных ДН, с другой — из ДН, приобретенных в результате специального обучения в течение индивидуальной жизни. Человек рожается с ограниченным по количеству и сложности фондом двигательного навыка(сосание, глотание, моргание, сгибание и разгибание конечностей в ответ на раздражение и др.). По наследству передается чрезвычайно важное свойство — пластичность нервной системы, что обеспечивает высокую степень тренированности, то есть способности овладевать новыми формами двигательных актов, адекватных измененным условиям жизнедеятельности (Солодков, Сологуб, 2005; Фомин, Вавилов, 1991).
Каждый ДН рассматривают как многокомпонентную систему, состоящую из двигательного (проявляется в структуре самого двигательного акта), вегетативного (связанного со структурой вегетативного обеспечения выполнения движения) и сенсорного (связанного с деятельностью анализаторов) компонентов. В зависимости от вида деятельности значения их изменяются. Например, для бегуна на длинные дистанции важнейшими являются двигательный и вегетативный компоненты, а для гимнаста или фехтовальщика — сенсорный.
Формирование двигательного навыка является сложным процессом. От элементарных умений происходит переход к умениям высшего порядка. Это осуществляется путем превращения элементарного умения в навык, а затем в более совершенное умение. Навыки в системе произвольных движений — это усвоенное умение решать определенную двигательную задачу.
В соответствии с представлениями Крестовникова, Зимкина и других, первая стадия формирования ДН характеризуется иррадиацией нервного процесса и генерализированным внешним ответом, вторая — концентрацией возбуждения, улучшением координации и формированием стереотипных движений, третья — завершением формирования автоматизма и стабилизацией двигательных актов (Солодков, Сологуб, 2003; Фомин, Вавилов, 1991).
На первой стадии формирования двигательного навыка к выполнению движений привлечены большие мышечные группы, движения несогласованны, неэкономны, работоспособность быстро падает. Вторая стадия характеризуется концентрацией возбуждения, движения делаются точнее, деятельность вегетативных систем приходит в соответствие с работой мышц. Эта фаза характеризуется образованием двигательной доминанты, то есть доминирующих нервных центров в ЦНС, играющих координирующую роль в целенаправленной двигательной деятельности. Третья фаза — образование динамического стереотипа, состоящего в физических упражнениях со своеобразной последовательностю фаз движений. Однако внутренняя структура движения (состав мышц, участвующих в двигательном акте, и количество сокращающих двигательных единиц в этих мышцах) может бесконечно меняться. То есть двигательная деятельность человека характеризуется высокой вариативностью. Значительная часть моторных актов новой структуры благодаря высокой пластичности ЦНС осуществляется путем экстраполяции. Она обеспечивает перенос ДН и возможность «с места» осуществлять новые движения. Экстраполяция — это способность нервной системы на основе приобретенного опыта адекватно решать возникающие двигательные задачи. Увеличение фонда усвоенных движений способствует повышению возможности человека без специального обучения правильно решать новые двигательные задачи.
Важной чертой поведения человека является его способность создавать и корректировать программы двигательных действий для решения поставленных задач.
В двигательной зоне коры больших полушарий при систематическом выполнении движений остаются кратковременные и долговременные следы (двигательная память), составляющие основу двигательной программы. С участием нервных процессов осуществляются такие функции:
Двигательный акт на всех этапах подготовки и выполнения связан с интеграцией в ЦНС афферентных и других факторов. Анохин определил четыре основных фактора: пусковую информацию, мотивацию, память и обстановочную информацию (рис. 7). В спортивной деятельности особенно большое значение имеют разного рода социально обусловленные виды мотивации, существенно влияющие на реализацию двигательной программы. Благодаря следам в ЦНС (двигательная память) предыдущий опыт имеет сильное влияние на оценку любых событий и ситуаций. Обстановочная информация, поступающая из окружающей среды (состояние грунта, ветер и др.) о состоянии различных функций организма, является существенным компонентом для правильного программирования различных действий в ЦНС. Большое значение имеют и пусковые сигналы (выстрел, звук свистка и др.).
Во время выполнения различных физических упражнений использование информации, поступающей из внутренней и внешней среды путем обратных связей, имеет специфические особенности. В случае медленного выполнения двигательных актов обратные связи способствуют корректировке данного движения или любой его фазы. В сложных многофазных движениях, выполняемых быстро, обратные связи играют меньшую роль в текущей коррекции из-за нехватки времени. В очень быстрых движениях (метания, броски) обратные связи могут корректировать двигательный акт только во время его повторения.
Исследование способности человека к воспроизведению заданной величины мышечного усилия при отсутствии зрительного анализатора [ править | править код ]
Оснащение: кистевой и становой динамометры.
Из числа студентов выбирают четыре-пять испытуемых, одного регистратора величины усилий, секретаря для ведения протокола исследований.
Испытуемые вначале по очереди сжимают с максимальной силой кистевой динамометр или растягивают становой динамометр. Затем каждый из испытуемых выполняет под зрительным контролем усилия, составляющее 25 % максимального. В следующих трех-четырех попытках испытуемые стараются воспроизвести такое усилие без зрительного контроля. Результаты каждой попытки доводят до их сведения. Затем испытуемые воспроизводят усилие 50 % максимального под зрительным контролем. После этого в трех-четырех попытках проверяют их способность к воспроизведению данного усилия без зрительного контроля. Результаты каждой попытки доводят до сведения испытуемого.
Полученные данные вносят в таблицу 23, делают выводы.
Таблица 23 — Величины заданных и действительных усилий при сжимании исследуемыми кистевого (растягивании станового) динамометра