С периферии, при выполнении точностных движений

 

В ЦНС для осуществления сенсорной коррекции движения постоянно поступает информация с проприорецепторов о напряжении, длине мышцы и скорости её изменения, положении сегментов тела относительно друг друга и его изменении (G. Lennerstrand, 1968; R.B. Stein, M.N. Qustoreli, 1976; Ф.В. Северин, 1976; J.C. Houk, W.Z. Rymer, P.E. Crago, 1981; U. Proske, 1981; A. Prochazka, 1997 и др.).

Однако очевидно, что в разные фазы точностного движения организму необходим различный объём такой информации, так как требования к точности повышаются по мере приближения к моменту её реализации. Особенно ярко это выражено в медленных точностных движениях, в фазе доставки которых не возникает больших сил инерции, контроль над изменением которых (с целью своевременного им противодействия) мог бы потребовать повышенного объёма информации.

Логично было бы предположить, что ЦНС программирует объём информации, принимаемой к обработке в зависимости от субъективной сложности частей движения.

Для подтверждения или опровержения этого предположения был проведён эксперимент по измерению времени простой двигательной реакции (ВПДР) в различные фазы точностного движения.

Метод оценки времени простой двигательной реакции при изучении особенностей программирования движений основан на том, что, как считается, при поступлении сигнала на реагирование время ответа зависит от сложности реализуемой программы и степени её реализованности, наличия нескольких одновременно протекающих двигательных программ (F.M. Henry, 1952, 1961, 1980; F.M. Henry, D.E. Rogers, 1960; W.S. Lotter, 1960; L.R.T. Williams, 1971; D.J. Glencross, 1973, 1976; S.Т. Klapp, E.P. Wyatt, W.M. Lingo, 1974; S.Т. Klapp, 1976, 1980; M.R. Sheridan, 1981; R.W. Christina, M.G. Fischman, M.J. Vercruyssen, J.G. Anson, 1982; И. Козлов, Н. Орлова, 1998; B. Sidaway, D. Yook, D. Russell, 1999; В.С. Степанов, 2000).

Двенадцать испытуемых юношей выполняли медленное точностное движение с амплитудой 30 см вверх-вниз. Подробно организация эксперимента описана в приложении (шестой педагогический эксперимент).

Из рисунка 28 видно, что ВПДР в начале движения и на первых 10 см движения к цели значительно отличается от этого показателя в другие моменты движения (см. также табл. 4). ВПДР при преодолении 10 см в движении к цели достоверно больше, чем в начале движения.

При преодолении 20 см в движении к цели ВПДР значительно снижается. При касании цели (что соответствует кульминации фазы реализации) ВПДР вновь достоверно увеличивается. В начале обратного движения (при преодолении 10 см) происходит достоверное снижение ВПДР по сравнению с уровнем этого показателя в фазе реализации. Показатели ВПДР при преодолении 10 и 20 см в обратном движении достоверно не различаются и несколько меньше, чем при преодолении 20 см в движении к цели, однако различия также не достоверны. ВПДР при
преодолении 30 см в обратном движении достоверно меньше, чем в любой другой момент.

Таким образом, как и ожидалось, испытуемые в фазе реализации (при касании цели) значительно дольше реагировали на слуховой раздраздражитель, чем в конце фазы доставки и в фазе завершения, что говорит о значительно большем объёме информации, принимаемом к обработке в этот момент.

Следует отметить, что в данном случае нет оснований говорить о дополнительных двигательных программах, которые могли бы затруднить процесс реализации программы точностного движения. Нет причин и для резкого увеличения импульсации проприорецепторов. Скорость сокращения мышц снижается, снижается и активность импульсации первичных окончаний веретён (G. Lennerstrtand, 1968; R.B. Stein, M.N. Qustoreli, 1976; W. Holm, D. Padeken, S.S. Schafer, 1981; A. Prochаzka, 1986; 1997; A. Prochаzka, D. Gillard, D.J. Bennet, 1997). Следовательно, меняется не объём информации о протекании движения, продуцируемый на периферии, а та его часть, которая принимается к обработке. Обращат на себя внимание также факт ещё больших различий с остальными показателями ВПДР в начале движения и при преодолении 10 см в движении к цели.

Таблица 4

Достоверность различий ВПДР в разные моменты медленного

точностного движения (значения F-критерия)

Моменты подачи сигнала	Моменты подачи сигнала
прямое движение	обратное движение
старт	10 см	20 см	цель	10 см	20 см	30 см
	--- 5,23 8,09 5,44 9,98 10,22 12,46	5,23 --- 67,76 57,02 76,94 77,78 87,16	8,09 67,76 --- 11,20 3,46 4,25 18,26	5,44 57,02 11,20 --- 47,09 47,76 110,38	9,98 76,94 3,46 47,09 --- 0,09 9,52	10,22 77,78 4,25 47,76 0,09 --- 6,98	12,46 87,16 18,26 110,38 9,52 6,98 ---

Критические значения F-критерия при уровне значимости 0,05 – 4,30, 0,01 – 7,95, 0,001 – 14,38.

Снижение ВПДР по мере выполнения движения неоднократно отмечалось И.М. Козловым и учёными его школы. Так И.М. Козлов и Н.А. Орлова (1998) наблюдали постепенное уменьшение ВПДР в простейших не точностных заданиях, характеризующихся чётким разделением фаз, по мере их реализации. Авторы объяснили это тем, что двигательная программа выводится из оперативной памяти дискретно, частями, сразу после выполнения соответствующих блоков, что облегчает формирование двигательной программы-ответа на внешний сигнал.

Позже эти данные были подтверждены И.М. Козловым (1999), который отметил при выполнении испытуемым прыжка вверх толчком двух ног снижение ВПДР по мере выполнения движения. Особенно большое увеличение ВПДР произошло во время формирования двигательной программы – в фазу "преднастройки". В целом наши данные не противоречат положению о пошаговом выводе двигательной программы из оперативной памяти – даже в системе движений, имеющей меньшее число изменений направления (чем поднимание, опускание, разведение рук в стороны, изучавшейся И.М. Козловым и Н.А. Орловой (1998), наблюдается постепенное уменьшение ВПДР к моменту завершения. Однако, во-первых, нельзя не отметить, что при окончании каждой очередной фазы (тем более в движениях, где фазы чётко разграничены изменением направления движения) не только освобождается оперативная память, но и увеличивается вероятность подачи сигнала на реагирование, что также может влиять на быстроту реагирования; во-вторых, в точностном движении постепенное уменьшение ВПДР нарушено двумя всплесками его увеличения. Второй всплеск, как было установлено, является следствием программируемого увеличения объёма информации, принимаемого ЦНС к обработке, и приводит к затруднению формирования ответа на внешний сигнал. Увеличение же ВПДР при преодолении 10 см в движении к цели можно объяснить тем, что в это время выполняется объёмный блок программы по приобретению необходимого импульса. Для контроля над его реализацией, сопоставления команд из центра и состояния периферии ЦНС принимает ещё больший, чем при непосредственной обработке цели объём информации. Следует подчеркнуть, что увеличение ВПДР при преодолении 10 см в движении к цели также является следствием программного регулирования объёма информации, принимаемого ЦНС к обработке. Если бы снижение способности реагирования на внешний сигнал было следствием усиления импульсации с проприорецепторов (в связи с активной работой мышц, изменением положения, напряжения, скорости изменения длины мышц) или иных причин, не связанных с точностной задачей движения, то подобного же увеличения ВПДР следовало бы ожидать при преодолении 10 см в обратном движении, когда биомеханическая ситуация отличается лишь тем, что точностная задача уже выполнена. Однако ВПДР в обратном движении значительно меньше.

Данные о программном регулировании потока информации, продуцируемого на периферии, при осуществлении точностного движения косвенно подтверждаются результатами исследования В.А. Сепсякова, К.Ю. Задворнова и И.М. Козлова (1997). Изучая особенности динамики ВПДР в различные фазы точностного движения – броска камня в керлинге, авторы получили данные, аналогичные нашим (рис. 29).

В сложном точностном движении ими также зафиксированы два всплеска повышения ВПДР во время его осуществления. Авторы никак не комментируют этот факт, отмечая лишь, что максимальное ВПДР наблюдается в исходном положении перед броском, в момент формирования
окончательной двигательной программы, и констатируя общую тенденцию к сокращению времени простой реакции в ходе выполнения броска.

Мы же отметим, что в приведённых данных в момент выпуска камня (фаза реализации) наблюдается значительное увеличение ВПДР по сравнению с предыдущей и последующей фазой.

Несколько менее выраженное, но достигающее 8,9% по сравнению с предшествующей фазой, увеличение ВПДР наблюдается в фазе замаха.

Последние два факта нельзя объяснить только пошаговым выводом двигательной программы из оперативной памяти и, очевидно, как и в элементарном точностном движении, они являются также и следствием программной регулируемости объёма информации, принимаемой к обработке ЦНС. Основанием для такого регулирования является субъективная сложность реализации той или иной части движения.

Объяснение полученных данных с позиций программной регулируемо­сти объёма информации, принимаемого к обработке в каждую фазу движения в зависимости от её субъективной сложности, и пошагового вывода двигательной программы из оперативной памяти, несомненно, выигрывает перед простой констатацией факта "большей трудности программирования движений с малой скоростью" (ниже 15 см/c) в связи с уменьшением афферентной информации (K.M. Newell, L.E.F. Hoshizaki, M.J. Carlton, J.A. Halvert, 1979; K.M. Newell, L.G. Carlton, M.J. Carlton, J.A. Halbert, 1980). В точностном реверсивном движении время простой двигательной реакции в фазы, когда скорость движения одинакова, а следовательно, и примерно одинаков объём информации о параметрах движения, продуцируемый на периферии, но реализуются различные блоки двигательной программы, может значительно различаться. Это косвенно подтверждается также и тем, что L.E. Falkenberg, K.M. Newell (1980) уверенно говоря о скорости как ключевом параметре инициирования движения, были менее категоричны в том, что скорость играет значительную роль в программировании ответа.

Вывод о программной регулируемости потока информации, принимаемого к обработке ЦНС, согласуется с понятиями об основных опорных точках и ориентировочной основе действия (М.М. Боген, 1981; М.М. Боген, Л.П. Матвеев, 1991), являющихся вербальным воплощением двигательных задач, и может служить их биомеханическим обоснованием.

Заключение по главе

 

Исследование временной структуры максимально быстрых точностных движений у лиц разного возраста показало, что имеются не только различия абсолютных показателей всего движения и его фаз, но и принципиальные особенности их построения в связи с различным уровнем валентности. На сложность программирования и реализации максимально быстрых точностных движений наибольшее влияние оказывает степень последовательности актуализации элементарных двигательных программ. В движениях, длящихся 0,10-0,20 с, двигательные программы актуализируются с интервалами времени, близкими к порогу различимости. Поэтому увеличение амплитуды и, как следствие, времени максимально быстрого точностного движения, несмотря на повышение скорости, ведёт к повышению точности, причём данная особенность характерна как для лиц младшего школьного, так и юношеского возраста.

В структуре максимально быстрых точностных движений лиц мужского и женского пола обнаружены различия, которые объясняются спецификой деятельности как центральных, так и периферических механизмов организации движений. Подобные различия имеют место уже в младшем школьном возрасте, однако их тенденции у младших школьников и взрослых не одинаковы, что обусловлено общим ходом онтогенеза.

Анализ воздействия внешних сил (упругости и тяжести) показал, что стабильность точности при изменении биомеханической ситуации достигается путём значительных трансформаций в кинематической структуре точностных движений. Динамика структуры более ярко выражена в движениях с большей амплитудой.

Изучение ЭА мышц при выполнении максимально быстрых точностных движений выявило как одновременную активность мышц-антагонистов, обслуживающих звено, реализующее точность, так и преимущественно последовательную активность пары агонист – антагонист при осуществлении моторной функциии в фазе доставки. Так как ЭА мышц является отражением двигательной программы, то можно констатировать, что программа движения звена, реализующего точность, строится по принципу наибольшей простоты и надёжности и направлена на повышение предсказуемости движения в фазе реализации, что и достигается управлением за счёт периферических механизмов – фиксацией звена с помощью одновременной активности мышц-антагонистов. Программа же движения проксимального звена отражает в основном специфику скоростной задачи, что проявляется, во-первых, в опережающей активности антагониста до начала движения к цели для создания предпосылок для последующей концентрированной активности агониста; во-вторых, в преимущественно последовательной активности пары агонист – антагонист, очевидно тем более ярко выраженной, чем больше амплитуда (а значит и время) максимально быстрого точностного движения.

Исследование динамики ВПДР в различные фазы медленного точностного движения позволило сделать заключение о программной регулируемости объёма информации, принимаемой к обработке в ЦНС, в зависимости от субъективной сложности частей движения. В исследованном простейшем точностном движении обнаружены два момента, отличающиеся субъективной сложностью для испытуемых и повышением ВПДР – момент коррекции начального импульса и фаза реализации точности.