Уровни построения движения. Теория уровней построения движений

Мясо, птица

Чем сложнее (точнее, осмысленнее, предметнее) двигательная задача, тем более высоким является «уровень построения движения» и тем более высокие уровни нервной системы принимают участие в решении этой задачи и реализации соответствующих движений.

Н.А. Бернштейн выделил и подробно описал пять основных уровней построения движений , обозначив их латинскими буквами А, В, С, D, Е.

Самый древний в филогенетическом отношении - уровень А , который называется уровнем «палеокинетических регуляций» , или руброспинальным, по названию анатомических «субстратов», которые отвечают за построение движений на этом уровне: «красное ядро» выступает «высшей» регулирующей инстанцией этого уровня построения движений, к которому имеют отношение и другие подкорковые структуры.

Система данных структур обеспечивает поступление и анализ проприоцептивной информации от мышц, удержание определенной позы, некоторые быстрые ритмические вибрационные движения (например, вибрато у скрипачей), а также ряд непроизвольных движений (дрожь от холода, вздрагивание, стучание зубами от страха).

Уровень А у человека практически никогда не бывает ведущим уровнем построения движений.

Второй - уровень В - называется также уровнем «синергии и штампов» , или таламо-паллидарным уровнем , поскольку его анатомическим субстратом являются «зрительные бугры» и «бледные шары».

Он отвечает за так называемые синергии, т.е. высокослаженные движения всего тела, за ритмические и циклические движения типа «ходьбы» у младенцев, «штампы» - например, стереотипные движения типа наклонов, приседаний.

Этот уровень обеспечивает анализ информации о расположении отдельных конечностей и мышц безотносительно к конкретным условиям осуществления соответствующих движений.

Поэтому он отвечает, например, за бег вообще (скажем, за бег на месте) как переменную работу различных групп мышц.

Однако реальный бег совершается по какой-нибудь конкретной поверхности со своими неровностями и препятствиями, и чтобы он стал возможным, необходимо подключение других, более высоких уровней построения движений.

Этот уровень отвечает также за автоматизацию различных двигательных навыков, выразительную мимику и эмоционально окрашенные пантомимические движения.

Уровень С , называемый уровнем пространственного поля, или пирамидно-стриальным, поскольку его анатомическим субстратом выступают уже некоторые корковые структуры, образующие так называемые пирамидные и экстрапирамидные системы, обеспечивает ориентацию субъекта в пространстве.

Движения, выполняемые на данном уровне, носят отчетливо целевой характер: они ведут откуда-то, куда-то и зачем-то.Соответственно они имеют начало, середину и конец.

Таковы, к примеру, плавание, прыжки в длину, высоту, вольные акробатические упражнения, движения рук машинистки или пианиста по клавиатуре, движения наматывания, т.е. такие, где требуется учет «пространственного поля».

Еще более высоким уровнем является уровень D , называемый также теменно-премоторным , поскольку его анатомическим субстратом являются исключительно кортикальные структуры в те-менно-премоторных областях.

Он называется также уровнем предметных действий , поскольку обеспечивает взаимодействие с объектами в соответствии с их предметными значениями.

Примеры движений на этом уровне: питье из чашки, снятие шляпы, завязывание галстука, изображение домика или человека.

Если вспомнить структуру деятельности, по А.Н.Леонтьеву, то речь идет о выполнении именно действий, а не операций, т.е. цель действия, строящегося на этом уровне, может быть достигнута разными способами (за осуществление операций отвечают другие уровни).

Наконец, уровень Е (Н. А. Бернштейн говорил, что этот уровень наименее изучен в физиологии активности, - возможно, это даже не один, а несколько уровней) отвечает за «ведущие в смысловом отношении координации речи и письма», которые объединены уже не предметом, а отвлеченным заданием или замыслом.

Таковы, например, речевые и другие движения читающего лекцию преподавателя, танец балерины и т.п.

Здесь речь уже идет о передаче научных знаний или замысла художника, что предполагает -исключительно произвольный уровень регуляции разворачивающихся действий.

Анатомический субстрат движений данного уровня еще не вполне изучен, хотя Н. А. Бернштейн подчеркивал несомненное участие в произвольной регуляции движений лобных долей коры головного мозга, ссылаясь на работы А. Р.Лурия.

Как правило, в построении действий человека принимают участие структуры всех уровней, хотя иногда более простые движения регулируются лишь низшими уровнями.

В принципе одно и то же движение может строиться на различных уровнях, если включается в решение разных задач.

Строго говоря, это движение не будет «одним и тем же» (как было показано выше, даже амплитуда движений рук раненых бойцов увеличивается, если больной выполняет более значимую для него работу).

Поэтому можно изменить характер протекания движений, изменив его смысл для человека.

Из вышеизложенного явствует, что концепция неклассической физиологии Н.А. Бернштейна помогает подойти к диалектическому решению психофизиологической проблемы.

Анатомо-физиологические структуры здесь всего лишь инструменты для реализации задач деятельности субъекта.

То, какие именно структуры участвуют в обеспечении построения движений человека, зависит от того, какое место занимает это движение в структуре деятельности субъекта, какой смысл оно имеет для него.

Образно говоря, мозг и нервная система в целом - инструмент, с помощью которого человек «проигрывает мелодии своей жизни».

Мы не должны, однако, забывать, что устройство этого инструмента также заслуживает своего изучения в психологии, поскольку ни один из психических процессов, обеспечивающих ориентировку субъекта в мире и регуляцию его деятельности, невозможен без нормально работающего мозга.

Естественно, патология мозговой деятельности приводит к ограничениям (иногда весьма существенным) в формировании адекватной деятельности субъекта, подобно тому как поломанный или расстроенный инструмент не позволяет музыканту извлечь достойную музыку (хотя, впрочем, Н.Паганини мог играть и на одной струне).

Соколова Е. Е.

Все действия человека выражаются в движениях.

Движение - комплекс психофизиологических функций, реализуемых динамическим аппаратом человека.

Благодаря движениям, человек воздействует на мир и его изменяет, но изменяются и сами движения.

Рубинштейн подчёркивает: движения человека являются способностью осуществления действия, направленного на разрешение определённой задачи. Характер или содержание задачи определяет движение.

Со времён Сеченова выделяют произвольные и непроизвольные.

Основные свойства движения:

Скорость;
Сила;
Темп
Ритм
Точность и меткость
Пластичность и ловкость

Виды движения

Рубинштейн выделяет 6 видов движений:

Движение позы (мышечного аппарата) - статические рефлексы, которые обеспечивают поддержание и изменение в позе тела;
Движение локомации (связано с передвижением) - особенности выделяют в походке и осанке;
Выразительные движения лица и всего тела (мимика и пантомимика);
Семантические движения (например, снятие шляпы, рукопожатие);
Речь как моторная функция (динамика, ритмика, интонация, ударение);
Рабочее движение - движения, которые существуют в различных видах трудовых операций.

разработал проблему механизмов организации движений и действий человека. До него существовала классическая физиология. Бернштейн создал неклассическую физиологию.

Отличие классической от неклассической физиологии:

Классическая физиология опирается на механизм модели S-R;
Классическая физиология - это физиология животных, где способствовал принцип реактивности. Она мало соприкасалась с практикой. Неклассическая физиология обратилась к изучению человека. Объектом изучения были естественные движения нормального неповреждённого организма.
В основе физиологии Бернштейна лежал принцип целостности. Он спорил с Павловым, что рефлекс - это не элемент действия, а элементарное действие, целостный акт, который начинается и продолжается до завершения.
Принципу реактивности Бернштейн противопоставлял принцип активности. То есть все процессы рецепции (принятие энергии) и центры, перерабатывыющие информацию - это проявление активности.

В 1947 году выходит книга «О построении движения» .

В 1966 году, в год смерти Александра Николаевича Бернштейна , была издана последняя его книга «Очерки по физиологии движений и физиологии активности» , где изложена его концепция.

Понятие «модель потребного будущего»

Александр Николаевич Бернштейн ввёл понятие «модель потребного будущего», рассматривая её как одну из форм отображения живым организмом мира. Второй формой является отражение прошлого и настоящего. Наряду с этим мозг «отражает» (конструирует) ситуацию предстоящего, не ставшую ещё действительностью, которую его биологические потребности побуждают реализовать. Только уяснившийся образ потребного будущего может послужить основанием для оформления задачи и программирования её решения.

В отличие от модели ставшего модель будущего имеет вероятностный характер.

Принцип сенсорных коррекций

Бернштейн предложил совершенно новый принцип управления движениями, назвав его принципом сенсорных коррекций. Имеется в виду, коррекции, вносимые в моторные импульсы на основе сенсорной информации о ходе движения. Результат любого сложного движения зависит не только от собственно управляющих сигналов, но и от целого ряда дополнительных факторов. Общее свойство этих факторов - вносить изменения в запланированных ход движений. Движение, даже самое элементарное, всегда строится «здесь и теперь», а не следует автоматически - каждый раз одно и тоже - вслед за вызвавшим его стимулом.

Окончательная цель движения может быть достигнута, только если в него постоянно будут вноситься поправки (коррекции). ЦНС должна знать, какова реальная судьба текущего движения, то есть в неё должны непрерывно поступать афферентные сигналы, содержащие информацию о реальном ходе движения, а затем перерабатывать в сигналы коррекции.

Факторы, влияющие на ход движения:

Реактивные силы - непроизвольные реакции, возникающие в системах мышц, сухожилий, костей и так далее. Если сильно взмахнуть рукой, то в других частях тела разовьются реактивные силы, которые изменят их положение и тонус. Например, если ребёнок залезает на диван и начинает бросать мяч с него, то, бросив мяч, он сам может слететь с дивана.
Инерционные силы - если резко поднять руку, то она взлетит на только за счёт тех моторных импульсов, которые посланы в мышце, но с какого-то момента будут двигаться по инерции (то есть дольше, чем это нужно).
Внешние силы (внешнее сопротивление) - это препятствия, которые могут встать на пути выполняемой программы. Если движение направлено на объект, то оно обязательно встречается с его сопротивлением, которое причём не всегда предсказуемо.
Исходное состояние мышцы - (это положение руки, степень сокращения мышцы и т. п.) состояние меняется по ходу движения вместе с изменением её длины, а так же в результате её утомления и т. п. Поэтому один и тот же управляющий импульс, придя к мышце, может дать совершенно разный моторный эффект.

Действие всех названных факторов обуславливают необходимость непрерывного учёта информации о состоянии двигательного аппарата и о непосредственном ходе движения. Эта информация получила название «сигналы обратной связи» . Сигналы обратной связи от движений часто запараллелены, то есть поступают одновременно по нескольким каналам. Например, когда человек идёт, то ощущает свои шаги с помощью мышечного чувства и одновременно может их видеть и слышать.

Уровни построения движений

Бернштейн - создатель теории уровней построения движений. Им было обнаружено, что в зависимости от того, какую информацию несут сигналы обратной связи, афферентные сигналы приходят в разные чувствительные центры головного мозга и соответственно переключаются на моторные пути на разных уровнях.

Под уровнем следует понимать морфологические «слои» в ЦНС. Так были выделены уровни спинного и продолговатого мозга, уровень подкорковых центров, уровни коры.

Каждый уровень имеет специфические, свойственные только ему моторные проявления, реализует свой класс движений.

Уровень А - самый низкий и филогенетически самый древний (руброспинальный) . На этот уровень поступают сигналы от мышечных проприорецепторов (рецепторов, находящихся в мышцах тела), сообщающих о степени напряжении мышц, а так же от органов равновесия.

Уровень А участвует в организации любого движения совместно с другими уровнями и почти никогда не бывает ведущим у человека . Есть движения, которые регулируются уровнем А самостоятельно: непроизвольная дрожь, стук зубами от холода и страха, дрожание пальца скрипача и так далее.

Уровень В - Бернштейн называют уровнем синергий (от греч. вместе действующий; синергисты - мышцы, действующие совместно для осуществления одного определённого движения). По названию анатомического субстрата его называют таламо-паллидарным . На этом уровне перерабатываются сигналы от мышечно-суставных рецепторов, которые сообщают о взаимном положении и движений частей тела.

Уровень В участвует в организации движений более высоких уровней, беря на себя задачу внутренней координации, высокослаженных движений всего тела. Он отвечает за автоматизацию различных двигательных навыков, выразительную мимику и пантомические движения, выразительно окрашенные . К собственным движениям этого уровня относят такие, которые не требуют учёта внешнего пространства: вольная гимнастика, потягивание, мимика и др.

Уровень С - Бернштейн называет уровнем пространственного поля. По названию анатомического субстрата - пирамидно-стриальный . На него поступают сигналы от зрения, слуха, осязания, то есть вся информация о внешнем пространстве . Это все переместительные движения: ходьба, лазанье, бег, прыжки, различные акробатические движения, броски мяча, игра в теннис, движения прицеливания (игра на бильярде, наводка подзорной трубы).

Уровень D - уровень предметных действий . Это корковый уровень . По названию анатомического субстрата - теменно-премоторный . Он заведует организацией действий с предметами и специфичен для человека . К нему относятся все орудийные действия, все бытовые движения, работа, управление автомобилем . Движения этого уровня сообразуются с логикой предмета. Это уже не сколько движения, сколько действия. В них не фиксирован двигательный состав, а задан конечный результат. Для этого уровня безразличен способ выполнения действия, набор двигательных операций . Например, бутылку можно открыть штопором, можно выбить пробку ударом по дну, протолкнуть внутрь пробку и т. п. Во всех случаях результат одинаковый.

Уровень Е - уровень интеллектуально-двигательных актов, в первую очередь речевых движений, движений письма, движения символической речи (жестов глухонемых ) . Анатомический субстрат движений этого уровня не очень ясен, но Бернштейн подчёркивал участие лобных долей коры головного мозга, ссылаясь на работы Лурия.

Необходимо учитывать:

В организации сложных действий участвуют сразу несколько уровней. Тот, на котором строится действия называется ведущим , а остальные - нижележащие .
Формально одно и тоже действие может строиться на разных уровнях. Например , круговое движение рук может быть получено на уровне А или на уровне В, или на уровне С, или на уровне D.

Что определяет факт построения движения на том или ином уровне?

Ведущий уровень построения движения определяется смыслом, или задачей движения. То есть физиология определяется совершенно нефизиологическими вещеми, а именно целью действия человека.

Таким образом, Бернштейн ввёл целевую детерминацию поведения организма.

Вклад Бернштейна

Идеи Бернштейна имеют большое значение для психологии. Он внёс большой вклад в несколько разделов психологии:
...
Часть 14 -
Часть 15 -
Часть 16 - Действия и движения. Уровни построения движений (по Н. А.Бернштейну)
Часть 17 -
Часть 18 -

Основные положения теории Н.А. Бернштейна

В основе научного творчества Н.А. Бернштейна лежит его новое понимание жизнедеятельности организма, в соответствии с которым он рассматривается не как реактивная система, пассивно приспосабливающаяся к условиям среды (именно это следует из условно-рефлекторной теории), а как созданная в процессе эволюции активная, целеустремленная система. Иначе говоря, процесс жизни есть не простое «уравновешивание с внешней средой», а активное преодоление этой среды.

Фигура этого ученого является одной из наиболее значительных среди исследователей мозга XX в. Выдающейся его заслугой является то, что он первый в мировой науке использовал изучение движений в качестве способа познания закономерностей работы мозга. По мнению Н.А. Бернштейна, для тех, кто хочет понять, как работает мозг, как функционирует центральная нервная система (ЦНС), в природе едва ли существует более благодатный объект, чем исследование процессов управления движениями. Если до него движения человека изучали для того, чтобы их описать, то Н.А. Бернштейн стал изучать их, чтобы понять, как происходит управление ими.

В процессе исследования этих механизмов им были открыты такие фундаментальные явления в управлении, как сенсорные коррекции и принцип иерархического, уровневого управления, которые лежат в основе работы этих механизмов и без понимания которых правильное представление о закономерностях работы мозга в процессе управления движениями оказывается невозможным.

Следует особо подчеркнуть, что открытие этих явлений имело громадное значение и для развития многих других областей человеческого знания. Особенно наглядно это проявилось по отношению к одной из наиболее ярких наук XX столетия – кибернетике. Как известно, эта область современных знаний возникла в результате симбиоза (взаимовыгодное сосуществование) таких наук, как математика и физиология (ее раздела «Высшая нервная деятельность»). В основе всех кибернетических систем лежит открытый физиологами и удачно использованный математиками принцип обратной связи. Это название есть не что иное, как современное и более распространенное название принципа сенсорных коррекций, который был впервые описан Н.А. Бернштейном еще в 1928 г., т.е. за 20 лет до того, как это сделал создатель кибернетики Норберт Винер.

В соответствии с теорией сенсорных коррекций для выполнения какого-либо движения мозг не только посылает определенную команду мышцам, но и получает от периферийных органов чувств сигналы о достигнутых результатах и на их основании дает новые корректирующие команды. Таким образом, происходит процесс построения движений, в котором между мозгом и исполнительными органами существует не только прямая, но и непрерывная обратная связь.

Дальнейшие исследования привели Н.А. Бернштейна к гипотезе о том, что для построения движений различной сложности команды отдаются на различных уровнях (иерархических этажах) нервной системы. При автоматизации движений функции управления передаются на более низкий (неосознаваемый) уровень.

Еще одно из замечательных достижений Н.А. Бернштейна представляет собой открытое им явление, которое он назвал «повторением без повторения». Суть его заключается в следующем. При повторении одного и того же движения (например, шагов в ходьбе или беге), несмотря на один и тот же конечный результат (одинаковая длина, время выполнения и т.п.), путь работающей конечности и напряжения мышц в чем-то различны. При этом многократные повторения таких движений не делают эти параметры одинаковыми. Если соответствие и встречается, то не как закономерность, а как случайность. А это значит, что при каждом новом выполнении нервная система не повторяет одни и те же команды мышцам и каждое новое повторение совершается в несколько отличных условиях. Поэтому для достижения одного и того же результата нужны не одинаковые, а существенно различные команды мышцам.

На основании этих исследований был сформулирован важнейший для обучения движениям вывод: тренировка движения состоит не в стандартизации команд, не в «научении командам», а в научении каждый раз отыскивать и передавать такую команду, которая в условиях каждого конкретного повторения движения приведет к нужному двигательному результату.

Из всего этого следует еще один важный вывод: движение не хранится готовым в памяти, как это следует из условно-рефлекторной теории (и как, к сожалению, многие думают до сих пор), не извлекается в случае нужды из кладовых памяти, а каждый раз строится заново в процессе самого действия, чутко реагируя на изменяющуюся ситуацию. В памяти хранятся не штампы самих движений, а предписания (логарифмы) для их конструирования, которые строятся на основе механизма не стереотипного воспроизведения, а целесообразного приспособления.

Неоценимое значение имеет теория Н.А. Бернштейна и для понимания роли сознания в управлении движениями. Во многих учебных пособиях до сих пор можно встретить утверждение о том, что проникновение сознанием в каждую деталь движения содействует повышению скорости и качества его освоения. Это слишком упрощенное и во многом ошибочное утверждение. Нецелесообразность и даже принципиальная невозможность подобного тотального контроля со стороны сознания очень образно и убедительно могут быть продемонстрированы в ряде примеров. Приведем один из них.

Для этого рассмотрим, каким образом обеспечивается деятельность такого исключительного по своей сложности, точности, подвижности и жизненной важности органа, каким является зрительный аппарат человека.

Его двигательную активность обеспечивают 24 работающих попарно мышцы. Все эти мышцы осуществляют свою работу в тончайшем взаимном согласовании с раннего утра и до позднего вечера, причем совершенно бессознательно и в большинстве своем непроизвольно. Нетрудно себе представить, что если бы управление этими двумя дюжинами мышц, осуществляющих всевозможные согласования поворотов глаз, управление хрусталиком, расширение и сужение зрачков, наведение глаз на фокус и т.п., требовало произвольного внимания, то на это понадобилось бы столько труда, что лишило бы человека возможности произвольного управления другими органами тела.

Уровни построения движения

Прежде чем перейти к непосредственному рассмотрению механизмов, лежащих в основе освоения движений с позиции теории Н.А. Бернштейна, необходимо хотя бы в самом общем и кратком виде познакомиться с тем, что представляют собой уровни построения движений, что явилось основой их формирования и поступательного развития.

На протяжении долгих тысячелетий эволюции животного мира такой первоосновой и главной причиной развития явилась жизненная необходимость движения, все усложняющаяся двигательная активность.В процессе эволюции имело место безостановочное усложнение и увеличение разнообразия двигательных задач, решение которых было жизненно необходимо в борьбе различных особей за свое существование, за свое место на планете.

Этот процесс непрерывного двигательного приспособления сопровождался анатомическими усложнениями тех центральных нервных структур, которые должны были управлять новыми видами движений и которые для этого обрастали сверху новыми аппаратами управления, все более мощными и совершенными, более приспособленными к решению все усложняющихся двигательных задач. Эти вновь возникающие более молодые устройства не отрицали и не устраняли более древние, а лишь возглавляли их, благодаря чему формировались новые более совершенные и работоспособные образования.

Каждое из таких поочередно возникавших новых устройств мозга приносило с собой новый список движений, точнее говоря, новый круг посильных для данного вида животных двигательных задач. Следовательно, возникновение каждой очередной новой мозговой надстройки знаменовало собой биологический отклик на новое качество или новый класс двигательных задач.

Это также является убедительным свидетельством того, что именно двигательная активность, ее усложнение и разнообразие являлись на протяжении тысячелетий главной причиной развития и совершенствования функций головного мозга и нервной системы в целом. В результате такого развития сформировалось человеческое координационно-двигательное устройство ЦНС, представляющее собой наивысшую по сложности и совершенству структуру, превосходящую все другие подобные системы у каких бы то ни было живых существ. Эта структура состоит из нескольких разновозрастных (в эволюционном плане) уровней управления движениями, каждый из которых характеризуется своими особыми мозговыми анатомическими образованиями и особым, характерным только для него составом той чувствительности, на которую он опирается в своей деятельности, из которой он образует свои сенсорные коррекции (свое сенсорное поле).

Постепенно увеличиваясь, сложность двигательных задач становилась такой, что ни один даже самый молодой и совершенный уровень сам не мог справиться с их решением. В результате ведущему более молодому уровню приходилось привлекать к себе помощников из числа нижележащих более древних уровней, передавая им все большее количество вспомогательных коррекций, обеспечивающих плавность, быстроту, экономичность, точность движений, лучше оснащенных именно для этих видов коррекций. Такие уровни и их сенсорные коррекции называют фоновыми. А тот уровень, который сохраняет за собой верховное управление двигательным актом, его важнейшими смысловыми коррекциями, называется ведущим.

Таким образом, физиологический уровень построения движений – это совокупность взаимно обусловливающих друг друга явлений, таких как: а) особый класс двигательных задач; б) соответствующий им тип коррекций; в) определенный мозговой этаж и (как итог всего предыдущего) г) определенный класс (список) движений.

В настоящее время у человека выделяют пять уровней построения движений, которые обозначаются буквами А, B, C, D и E и имеют следующие названия:

A – уровень тонуса и осанки; B – уровень синергии (согласованных мышечных сокращений); C – уровень пространственного поля; D – уровень предметных действий (смысловых цепей); E – группа высших кортикальных уровней символической координации (письма, речи и т.п.).

Каждому из этих уровней соответствуют определенные анатомические образования в ЦНС и характерные только для него сенсорные коррекции.

Относительная степень развития отдельных координационных уровней у разных людей может быть различной. Поэтому та или иная степень развития и тренируемости свойственна не отдельным движениям, а целым контингентам движений, которыми управляет тот или иной уровень.

Таким образом, все многообразие двигательной активности человека представляет собой несколько раздельных пластов, различающихся по происхождению, смыслу и множеству физиологических свойств. Качество управления движениями обеспечивается согласованной, синхронной деятельностью ведущего и фоновых уровней. При этом ведущий уровень обеспечивает проявление таких характеристик, как переключаемостъ, маневренность, находчивость, а фоновые уровни – слаженность, пластичность, послушность, точность.

Основные положения теории Н.А. Бернштейна

Следует особо подчеркнуть, что открытие этих явлений имело громадное значение и для развития многих других областей человеческого знания. Особенно наглядно это проявилось по отношению к одной из наиболее ярких наук XX столетия - кибернетике. Как известно, эта область современных знаний возникла в результате симбиоза (взаимовыгодное сосуществование) таких наук, как математика и физиология (ее раздела «Высшая нервная деятельность»). В основе всех кибернетических систем лежит открытый физиологами и удачно использованный математиками принцип обратной связи. Это название есть не что иное, как современное и более распространенное название принципа сенсорных коррекций, который был впервые описан Н.А. Бернштейном еще в 1928 г., т.е. за 20 лет до того, как это сделал создатель кибернетики Норберт Винер.

Уровни построения движения

Таким образом, физиологический уровень построения движений - это совокупность взаимно обусловливающих друг друга явлений, таких как: а) особый класс двигательных задач; б) соответствующий им тип коррекций; в) определенный мозговой этаж и (как итог всего предыдущего) г) определенный класс (список) движений.

A - уровень тонуса и осанки;
B - уровень синергии (согласованных мышечных сокращений);
C - уровень пространственного поля;
D - уровень предметных действий (смысловых цепей);
E - группа высших кортикальных уровней символической координации (письма, речи и т.п.).

Таким образом, все многообразие двигательной активности человека представляет собой несколько раздельных пластов, различающихся по происхождению, смыслу и множеству физиологических свойств. Качество управления движениями обеспечивается согласованной, синхронной деятельностью ведущего и фоновых уровней. При этом ведущий уровень обеспечивает проявление таких характеристик, как переключаемостъ, маневренность, находчивость, а фоновые уровни - слаженность, пластичность, послушность, точность.

Основные трудности управления движениями

Для того чтобы понять необходимость всей той сложной, многоуровневой системы управления, которая представлена выше, необходимо иметь ясное представление о тех трудностях, которые приходится преодолевать нервной системе в процессе управления движениями. Эти трудности обусловлены следующими причинами:

необычайное богатство подвижности двигательного аппарата человеческого тела, требующее распределения внимания между десятками и сотнями видов подвижности с целью стройного согласования их между собой;

необходимость ограничения огромного избытка степеней свободы, которыми насыщено человеческое тело;

упругая податливость мышечных тяг, которые не могут так же точно и строго передавать движение, как твердые рычаги машин или жесткий буксир;

множество внешних сил (инерции, трения, реактивных и др.), возникающих в процессе движения, направленность и интенсивность действия которых трудно (а зачастую и невозможно) предугадать.

В своей повседневной жизни человек нисколько не задумывается о существовании этих трудностей, легко выполняя многие сложные двигательные действия. Вместе с тем каждой из этих трудностей в отдельности достаточно, чтобы сделать невыполнимой задачу создания искусственного механизма, хотя бы в отдаленной степени сравнимого по своей управляемости с человеческим организмом.

Многие сложнейшие физиологические устройства здорового организма человеком просто не замечаются, пока не возникают случаи, когда это устройство вдруг выбывает из строя. Только тогда и обнаруживается, как оно важно в норме и какие огромные нарушения вызываются его расстройством. Так происходит, например, в случаях нарушения чувствительных проводящих путей спинного мозга, по которым передаются ощущения от суставно-мышечного аппарата (обратная афферентация) при заболеваниях спинной сухоткой, или табесом. При этом теряется возможность ощущать положение той или иной части тела (в повседневной жизни так может получиться, если отсидеть или отлежать руку или ногу). У больных полностью нарушается координация движений, хотя сами мышцы еще в принципе сохраняют свои функции: они или вообще не могут ходить, или с трудом передвигаются с опорой на два костыля при обязательном зрительном контроле движений.

Какое огромное распределение внимания потребовалось бы, если бы всеми элементами сложного движения, например такого, как ходьба, бег, метание, нужно было управлять сознательно, с обращением внимания на каждый из них! Одна только такая трудность может сделать движение неуправляемым.

Однако она выглядит совсем незначительной по сравнению с другой, которая связана с необыкновенной подвижностью человеческого тела. Подвижность кинематических цепей тела человека огромна и исчисляется десятками степеней свободы. Так, подвижность запястья относительно лопатки насчитывает 7 степеней свободы, а подвижность кончиков пальцев относительно грудной клетки - 16. Для сравнения надо отметить, что подавляющее большинство машин, работающих без непрерывного управления человеком, при всей кажущейся их сложности обладают всего одной степенью свободы, т.е. тем, что называется вынужденным движением.

Две степени свободы встречаются редко. Переход от одной степени свободы к двум означает огромный качественный скачок. Две степени означают, что подвижная точка получает свободу выбора любой из бесконечного множества доступных траекторий движения. Одним из редких примеров в технике может служить автоматическое управление морским судном, представляющее собой соединение мощного и точного компаса и передачи к машинам, управляющим рулем. Благодаря этому устройству корабль, имеющий на поверхности моря две степени свободы (т.е. возможность двигаться в любом направлении), автоматически направляется по одному совершенно определенному пути. Этот пример показывает, что выбор пути в таких условиях может происходить только на основе постоянного контроля за ходом движения со стороны бдительного органа чувств, роль которого в данном случае выполняет компас.

Три степени свободы означают для вещественной точки абсолютную свободу передвижения внутри какого-то участка пространства, границ которого она в состоянии достигнуть. Например, тремя степенями свободы обладает совершенно ничем не связанная вольно порхающая в воздухе пушинка.

Таким образом, трудность номер один, которая создается необходимостью распределять внимание между множеством подвижных шарниров (суставов), оказывается не столь значимой по сравнению с трудностью номер два - необходимостью преодоления непомерного избытка степеней свободы, которыми насыщено человеческое тело.

Координация - это и есть преодоление избыточных степеней свободы органов движения, превращение их в управляемые системы.

Очередная трудность управления связана с особенностями мышечной тяги. Мышцы - это единственное средство, которым располагает наш организм для совершения работы, т.е. активных телодвижений. Они представляют собой своеобразные упругие жгуты, которыми подвижные части тела оснащены со всех сторон.

Управление движениями посредством упругих тяг представляет собой очень большие трудности, потому что двигательный результат здесь зависит не только от того, как ведут себя сами тяги, но и от множества других, побочных и неподвластных причин, среди которых ведущую роль играет действие уже упоминавшихся всевозможных внешних сил.

Каким же образом организму удается справиться с таким многообразием, на первый взгляд, неразрешимых трудностей, да еще и так, что человек их даже не замечает, а зачастую и не догадывается об их существовании? Располагая неограниченными возможностями в плане подвижности, человеческое тело может быть управляемым только в том случае, если каждая из степеней свободы будет «обуздана» определенным видом чувствительности, который будет вести за ней непрерывный контроль и корректировку.

Поэтому спасительным принципом, обеспечивающим управляемость костно-мышечного двигательного аппарата человека, явился принцип контроля над движением при помощи чувствительной (афферентной) сигнализации, непрерывно поступающей от органов чувств, и внесения на ее основе непрерывных поправок в каждый момент движения. Этот принцип назван Н.А. Бернштейном принципом сенсорных коррекций («сенсорный» в переводе с латинского - «опирающийся на чувствительность»). При этом преобладающей является мышечно-суставная (проприоцептивная) чувствительность. «Проприоцептивный» («сам себя воспринимающий») - это чувствительность собственного тела. Все другие виды чувствительности (зрение, слух, осязание и др.) в различных случаях в большей или меньшей степени выступают лишь в роли помощников проприоцептивной чувствительности.

Найдя такой эффективный принцип преодоления всевозможных трудностей управления, природа в дальнейшем позаботилась о формировании и совершенствовании нервных структур и механизмов, обеспечивающих его реализацию. В результате мы и получили то устройство нервной системы, которое обеспечивает как управление уже освоенными движениями, так и процесс формирования новых двигательных действий.

Формирование движений у детей и подростков

Естественные двигательные возможности растущего организма определяются процессом созревания и совершенствования функций двигательных структур центральной нервной системы. Формирование всех отделов мозга, отвечающих за движение, и проводящих их нервных путей заканчивается к 2-летнему возрасту. Дальше уже начинается длительная работа по совершенствованию их функций, по прилаживанию друг к другу всех уровней построения движений, наиболее существенные черты которых происходят между 2 и 14 годами - возрастом окончательного созревания.

Возраст 3 года - это время, когда ребенок окончательно перестает быть «высшей обезьянкой» и впервые осваивает такие двигательные действия, которые совершенно недоступны обезьяне. В этом же возрасте начинает обнаруживаться и неравноценность между правой и левой сторонами тела.

Возраст от 3 до 7 лет представляет собой период преимущественно количественного усиления и накапливания всех уровней построения движений, которые начинают заполняться свойственным им содержанием. Дети этого возраста уже не увальни - они грациозны и подвижны.

Следующий период - это возраст 7-10 лет. Набор двигательных навыков детей пополняется еще двумя - силой и точностью. Это возраст, в котором жизненная практика очень чутко уловила необходимость приучения к трудовым навыкам. Это период перехода в работоспособное состояние пирамидной двигательной системы ребенка. В это время формируются мелкие и точные движения, и ребенку уже есть чем занять себя, сидя за столом. У мальчиков совершенствуются метательные и ударные движения.

После 10-11 лет наступает сложный период «ломки», охватывающей все стороны жизнедеятельности растущего организма, вплоть до 14-15-летнего возраста. Поэтому данный период развития очень трудно охарактеризовать. Гармония и согласие, достигнутые к этому времени между отдельными уровнями построения движений, вновь как бы нарушаются. На них отражаются огромные сдвиги в деятельности желез внутренней секреции, всей многосложной химии пубертатного периода (периода полового созревания).

Такая перестройка всего обмена веществ рассматривается как ударное строительство, которому приносится в жертву многое другое. Одним из следствий является неуклюжесть, временное снижение ловкости, а иногда и силы. Эти нарушения никак не связаны с какими бы то ни было непорядками в самих двигательных системах мозга. Поэтому необходимо спокойно продолжать работу по наполнению уровней свойственным им содержанием, т.е. стараться расширять свой двигательный опыт путем освоения все новых разнообразных движений. Такая систематическая работа очень скоро окажет благотворное влияние как на сами двигательные проявления, так и на душевную, эмоциональную и социальную стороны жизни растущего человека.

Формирование двигательного навыка

Правильное и результативное выполнение любого движения возможно только благодаря стройному взаимодействию нескольких уровней построения движений. Такое взаимодействие не возникает сразу, само собой. Для его формирования требуется большая работа. Эта работа и есть то, что называется упражнением, в результате которого и происходит формирование двигательных умений и навыков.

Этот процесс по сути представляет собой изменяющийся характер управления движениями, внешне выражающийся в неодинаковой степени владения двигательным действием.

Двигательное умение - это такая степень владения техникой действия, когда управление осуществляется при ведущей роли сознания, а само действие отличается нестабильным способом решения двигательной задачи.

Уже из этого определения видно, что самой характерной чертой двигательного умения является то, что управление движениями происходит при ведущей роли сознания. Другими характерными чертами двигательного умения являются:

отсутствие стабильности, постоянный поиск способов наилучшего решения двигательной задачи;

невысокая скорость;

малая прочность, неустойчивость к сбивающим факторам;

отсутствие возможности для переключения внимания на объекты окружающей обстановки.

Первоначальное умение выполнять двигательное действие возникает на основе следующих факторов:

уже имеющегося двигательного опыта, ранее выработанных координаций, ощущений и восприятий;

состояния общей физической подготовленности;

знания техники действия и особенностей его выполнения;

сознательных попыток построить некоторую новую для себя систему движений.

Несмотря на перечисленные недостатки, двигательные умения имеют большое значение в процессе овладения движениями, которое заключается в следующем:

основой двигательного умения является творческий поиск способов выполнения движений, что несет в себе большие образовательные возможности;

двигательные умения имеют большую познавательную ценность, поскольку приучают анализировать сущность двигательных задач, условия их решения, управлять собственной умственной и двигательной деятельностью;

двигательные умения являются тем уровнем владения двигательным действием, который характерен для всех подводящих упражнений;

двигательное умение представляет собой первый уровень владения двигательным действием, являющийся переходной стадией к формированию двигательного навыка, которую миновать невозможно.

Двигательный навык - это такая степень владения техникой действия, при которой управление движениями происходит автоматически и выполнение действия отличается высокой надежностью.

Двигательные навыки, как высшая ступень владения двигательным действием, имеют исключительно большое значение в учебной, трудовой, бытовой и физкультурно-спортивной практике. Для них характерны свои отличительные черты, многие из которых являются прямой противоположностью тем, которые характерны для умений. Основными из них являются:

автоматизированный характер управления действием;

высокая быстрота действия;

стабильность результата действия;

чрезвычайная прочность и надежность.

Каким же образом и благодаря чему становится возможным достижение таких характеристик двигательного действия? И на этот сложный вопрос четкий ответ дает учение о построении движений Н.А. Бернштейна.

В соответствии с этой теорией навык активно формируется нервной системой, и в этом процессе последовательно сменяют друг друга существенно различные между собой и расположенные в строгой последовательности фазы или этапы.

Такими фазами являются: определение ведущего уровня; определение двигательного состава навыка; выявление и роспись коррекций; автоматизация, стандартизация и стабилизация двигательного навыка. Границы перечисленных фаз формирования навыка в значительной мере условны и могут частично налагаться друг на друга.

На основании всего изложенного в данном разделе материала можно сделать следующие очень важные заключения:

навык - это координационная структура, представляющая собой освоенное умение решать тот или иной вид двигательной задачи;

построение двигательного навыка есть активный процесс, а не пассивное следование потоку внешних воздействий, как это следует из теории условных рефлексов;

построение двигательного навыка есть смысловое цепное действие, состоящее из целого ряда качественно различных фаз, логически переходящих одна в другую;

двигательный навык не является раз и навсегда закрепленным шаблоном или стереотипом и является вариативным и пластичным в полную меру того уровня, на котором осуществляется управление им.

В связи с представленными выше положениями необходимо обратить внимание еще на одно важное обстоятельство. Многие ученые как у нас в стране, так и за рубежом расходятся в представлениях о том, что является первичным - умение или навык. В приведенном выше определении двигательного навыка и многих других положениях теории Н.А. Бернштейна очень убедительно обосновано и подтверждено положение о том, что первой стадией овладения действием является стадия умения, а высшей и последней - стадия навыка. Иначе говоря, двигательное умение переходит в двигательный навык владения действием, а не наоборот, как можно прочесть в ряде учебников и учебных пособий.

В соответствии с изложенными представлениями все описанные выше фазы процесса формирования двигательного навыка могут быть объединены в три стадии, в течение которых происходит преодоление избыточных степеней свободы движущихся органов и превращение их в управляемые системы.

Первая стадия характеризуется невысокой скоростью, напряженностью, неточностью движений. Это объясняется необходимостью блокирования излишних степеней свободы кинематической цепи. Этой стадии соответствуют первые две фазы становления навыка и частично третья.

Вторая стадия характеризуется постепенным исчезновением напряженности, становлением мышечной координации, повышением скорости и точности двигательного акта. Для этой стадии характерны третья и четвертая фазы - роспись коррекций и автоматизация управления.

Третья стадия формирования навыка характеризуется снижением доли участия активных мышечных усилий в осуществлении движения за счет использования реактивных сил, что обеспечивает динамическую устойчивость движений и экономичность энергозатрат. В течение этой стадии реализуются фазы стандартизации и стабилизации двигательного навыка.

Общая структура и основные задачи процесса освоения двигательных действий

Все рассмотренные выше этапы и стадии формирования двигательного навыка, изложенные в соответствии с теорией о построении движений Н.А. Бернштейна, находятся в полном соответствии с хорошо известными и широко распространенными представлениями об общей структуре процесса обучения двигательным действиям, в которой выделяют три этапа усвоения учебного материала.

Работа на этих этапах характеризуется определенными отличительными чертами, которые находят отражение в особенностях задач освоения, а также в используемых средствах и методах.

В соответствии с этой структурой содержанием первого этапа являются формирование целостного представления о двигательном действии и его первоначальное разучивание. На этом этапе формируются предпосылки для усвоения двигательного действия и возникает первоначальное двигательное умение, позволяющее выполнять двигательное действие в общих чертах.

Второй этап характеризуется углубленным детализированным разучиванием. В результате на этом этапе происходит уточнение двигательного умения, и оно частично переходит в навык.

Третий этап - это процесс достижения мастерства в овладении техникой осваиваемого двигательного действия. Ему соответствуют закрепление и дальнейшее совершенствование двигательного действия, в результате чего и формируется прочный навык. Происходит приспособление навыка к различным условиям его выполнения.

Эта общая структура процесса освоения двигательного действия не должна рассматриваться как совершенно неизменная стандартная схема. В определенной мере она может быть конкретизирована и модифицирована в зависимости от конкретных целей, задач освоения двигательных действий, их особенностей и т.п. Так, в условиях массового образования основное внимание уделяется первому и частично второму этапам, а дальнейшее совершенствование навыков происходит в процессе самостоятельных занятий. В то же время в спортивной тренировке имеют место все три этапа, причем последний рассматривается как главный предмет деятельности и представляет собой многолетний процесс.

Двигательные ошибки: их предупреждение и исправление

Выполнить движение сразу правильно, без ошибок в обычных условиях, как правило, оказывается невозможно. Данное обстоятельство очень осложняет процесс освоения движений. Некоторые ошибки обусловлены закономерностями формирования двигательного навыка, другие связаны с отсутствием необходимых представлений, третьи - с несоблюдением определенных условий и т.п.

Успех в освоении движений во многом зависит от того, насколько правильно определены причины происхождения двигательных ошибок и насколько методы их исправления соответствуют истинным причинам их возникновения. Наиболее типичными являются следующие группы ошибок:

внесение в двигательный акт дополнительных ненужных движений;

закрепощенность движений, несоразмерность мышечных усилий, ненужное привлечение дополнительных групп мышц;

отклонения в направлении и амплитуде движений;

искаженность общего ритма двигательного действия;

выполнение движения на недостаточно высокой скорости.

Основными причинами этих ошибок являются:

неправильное или недостаточно полное представление о структуре и двигательном составе осваиваемого двигательного действия;

неправильное или недостаточно полное понимание двигательной задачи;

недостаточность двигательного опыта занимающегося;

недостаточная физическая подготовленность занимающегося;

неуверенность, боязнь, чувство утомления и т.п.;

неправильная организация процесса освоения двигательного действия.

Для повышения эффективности освоения двигательных действий и профилактики ошибок большое значение имеет правильный регламент их выполнения. Основными параметрами такого регламента являются число повторений и интервалы отдыха между ними. Их конкретные характеристики могут быть самыми различными, так как определяются многими факторами (сложностью движений, этапом освоения, индивидуальными возможностями занимающегося и т.п.). Вместе с тем во всех случаях следует помнить и соблюдать следующие общие правила:

число повторений нового действия определяется возможностями занимающегося улучшать движение при каждой новой попытке;

повторное выполнение с одними и теми же ошибками является сигналом к перерыву для отдыха и обдумыванию своих действий;

интервалы отдыха должны обеспечивать оптимальную готовность к выполнению очередной попытки - как физическую, так и психическую;

продолжать освоение движений при сильном утомлении нецелесообразно и даже вредно;

перерывы между занятиями должны быть как можно короче, чтобы не потерять уже приобретенные умения и навыки.

Уровни построения движения - Своими исследованиями Н. А. Бернштейн (1896-1966) показал и доказал, что двигательная деятельность осуществляется не посредством рефлекторной дуги (как это считал Павлов и его последователи), а посредством так называемого рефлекторного кольца (благодаря наличию обратной связи). Это позволило Бернштейну построить обоснованную и доказанную теорию уровневого построения движений.

Основные идеи

1. В организации конкретного движения обычно участвует сразу несколько уровней: тот, на котором строится движение и все нижележащие. В каком-то смысле это похоже на войсковую операцию: общий ход её и задачи определяются на одном из уровней командования, в реализации операции обычно участвует этот уровень и нижележащие, заканчивая исполнителями (солдатами).

2. Одно и то же движение может строиться на разных ведущих уровнях (инициироваться разными уровнями), с разным качеством исполнения, но всё же одно и то же. Бег, например, может строиться на уровне C, D или E. В первом случае особенности бега почти не контролируются сознанием, в нём отражается простое "бегу" или "бегу туда-то". Во втором и третьем случаях контроль сознания за процессом бега значительно выше: контролируются конкретные особенности бега, связь с какими-то предметами (например футбольным мячом) или даже использование бега не для перемещения в пространстве, а для каких-то сложных задач (например тренер может изобразить своим бегом как бегает какой-то другой человек; в конце концов бегом можно - если очень захочется - даже передавать азбуку Морзе).

3. Уровни построения движения имеют "постоянное место прописки" в отдельных "слоях" центральной нервной системы, в которой выделяются уровни спинного мозга, продолговатого, подкорковых центров, коры. Каждый уровень связан со специфическими, филогенетически сложившимися моторными проявлениями, каждому уровню соответствует свой класс движений.

Уровень A

Уровень тонуса. Самый низкий и филогенетически самый древний (его корни надо искать в далёком прошлом, когда живое ещё только научилось двигаться). У человека он отвечает за тонус мышц. На этот уровень поступают сигналы от мышечных проприорецепторов, сообщающих таким образом о степени напряжения мышц. Типичное самостоятельное проявление этого уровня - дрожание тела от холода или от страха.

Уровень B

Уровень синергий. Принимая информацию с уровня A, а также "установки" с вышележащих уровней, этот уровень организует работу "временных ансамблей" (синергий). То есть основная задача этого уровня - координация напряжения отдельных мышц. Типичное самостоятельное проявление этого уровня - потягивания, непроизвольная мимика, простые рефлексы (например отдёргивание руки от горячего).

Уровень C

Уровень пространственного поля. Уровень C получает информацию от уровня B, "установки" от вышележащих уровней, а также - что весьма важно - собирает всю доступную информацию от органов чувств о внешнем пространстве. На этом уровне строятся простые, беспредметные движения в пространстве. Бег, размахивание руками - типичные самостоятельные проявления.

Уровень D

Уровень предметных действий. Локализация его находится уже в коре головного мозга. Он отвечает за организацию взаимодействия с предметами. В том числе на этом уровне в результате опыта откладываются представления об основных физических характеристиках окружающих предметов. Большое значение для функционирования этого уровня имеет понятие цели, то есть желательного положения предметов в итоге действия.

Уровень E

Уровень интеллектуальных двигательных актов. Наивысший уровень. К этому уровню относятся такие движения как речевые, письмо, символическая или кодированная речь. В каком-то смысле этот уровень можно было бы назвать "беспредметным", потому что в отличие от уровня D здесь движения определяются не предметным, а отвлечённым смыслом. Если, например, человек пишет записку своему знакомому, то физически он имеет контакт лишь с бумагой и карандашом, но та линия, которая образуется на бумаге, определяется целой плеядой отвлечённых смыслов: представлением об отсутствующем человеке, о его личностных особенностях, о целях и задачах в отношении этого человека, о возможности реализовать эти цели и задачи через письмо, а также другими смыслами.