5.1. Управление произвольными движениями и формирование двигательного акта.

Физиологической основой управления произвольными движениями является принцип координации функции систем организма человека.

Понятие о произвольных и непроизвольных движениях человека имеет своим началом представление И.М.Сеченова (1863) о рефлекторной основе двигательного акта человека, согласно которому, центральный аппарат управления осуществляет пуск моторного аппарата с обязательной обратной импульсацией в центральную нервную систему, что создает функциональное кольцо (Рис.9).

Рис.9.

Именно с публикации “Рефлексов головного мозга” начинается изучение рефлекторной основы управления произвольными движениями человека, что нашло свое развитие в трудах И.П.Павлова об условных рефлексах, Н.Е.Введенского о реципрокной иннервации мышц - антагонистов, как безусловнорефлекторном компоненте локомоторного акта, А.А.Ухтомского о роли доминантного очага возбуждения, Н.А.Бернштейна, изучавшего ведущую роль сенсорной коррекции в управлении произвольными движениями (принцип обратной связи). Таким образом, ведущую роль в управлении произвольными движениями играет физиологический механизм срочной корректировки локомоторного акта, основанной на обмене информацией между двумя “аппаратами” произвольного движения, а именно исполнительным (мышечным) и пусковым, т.е. нервной системой, в которую поступает сенсорная информация (сенсорная корреляция).

Следовательно, сущность координации состоит в согласовании компонентов произвольной деятельности в момент выполнения целостного акта: во-первых, нервной координации, основанной на сочетании нервных процессов, во-вторых, мышечной координации, построенной на согласовании сокращения и расслабления скелетных мышц, в-третьих, двигательной координации, основанной на четком согласовании движений звеньев опорно-двигательного аппарата.

Относительно точности двигательного (произвольного) акта следует учитывать ведущую роль анализаторов: двигательного, тактильного, зрительного, вестибулярного. В последнем случае становится возможным устранение, преодоление ненужных, излишних степеней свободы двигательного акта, что по А.Н.Бернштейну и является основой координации движений. Физиологический же механизм этого состоит в эффекте торможения внутренних потенциальных, реактивных сил организма, что становится возможным вследствие информации о двигательном акте (двигательная информация) - амплитуда движений, степень напряжения моторного аппарата, изменение степени трения, вязкости, упругости мышц, сухожилий, связочного аппарата и т.д.

Однако было бы ошибочным остановиться только на моторном акте при рассмотрении координации произвольного движения, т.к. физиологическая сущность координации неразрывно связана с согласованием органов, систем в целостный физиологический акт, в котором единство представляют моторная и висцеральные системы обеспечения движения. Относительно тонкости координации произвольного акта И.П.Павлов высказал свою позицию, сущность которой состояла в том, что кора больших полушарий представляет собой место сложных двигательных координаций в единстве с системами обеспечения моторного акта; по Ч.Шеррингтону “конечный путь” позволяет организму исключать излишнее возбуждение в центральной нервной системе, как системе управления, а А.А.Ухтомский привел доказательство того, что возникновение двигательной доминанты играет решающую роль в достижении конечного положительного результата.

Оценивая физиологическую сущность координации движений с позиций теории функциональных систем П.К.Анохина, следует обратить внимание на структурное представление этого с целью уточнения компонента моделирования, программирования моторного произвольного акта (Рис.10)

Рис.10

Создавая доминирующую мотивацию, мы получаем возможность сравнивать заданное произвольное движение с тем, что храниться в нашей памяти и принять решение о выполнении двигательного акта.

Далее следует введение в действие компонента моделирования (приближения) движения, т.е. составление программы действий с показателями выполненного акта. Взаимодействие этих двух компонентов дает возможность учитывать сенсорную информацию о произвольном движении в целях проявления коррекции двигательной координации в конкретных условиях, что обеспечивается афферентным синтезом.

Наличие двигательной доминанты при условии психологической установки на достижение конечного положительного результата (системообразующий фактор по П.К.Анохину) позволяет тормозить безусловнорефлекторные тонические рефлексы (шейные и вестибулярные) в произвольных движениях и внешние раздражители, что обеспечивает тонкость двигательной координации в единстве с вегетативными системами обеспечения.

Все приведенное позволяет согласиться с заключение (Н.А.Фомин, 1992) о наличии нескольких видов координации произвольного движения: нервной, мышечной и двигательный.

С первой связано решение двигательных задач на базе сочетания, взаимодействие нервных процессов в центральной нервной системе. Со второй - степень напряжения и расслабления скелетных мышц в их согласовании. С третьей - сочетание двигательных компонентов, т.е. отдельных звеньев движений человека в пространстве и времени, что неразрывно связано с выполнением той или иной двигательной задачи, что закрепляется в динамический стереотип двигательного произвольного акта, получившего наименование двигательного навыка (И.П.Павлов, А.Н.Крестовников, Ф.С.Фарфель, Н.В.Зимкин, Н.А.Фомин и др.)

Обратимся к роли вестибулярного аппарата в управлении движениями. Прежде всего, ему принадлежит ведущая роль в управлении позой тела человека, что обеспечивается через спинной мозг при необходимости ориентироваться в положении тела в пространстве и сохранении его равновесия. Далее, вестибулярный аппарат посредством связей с мозжечком, красными ядрами среднего мозга и спинным мозгом оказывает влияние на тонус скелетных мышц, уступая решающей роли моторной зоны коры больших полушарий, играющей лидирующую роль в формировании структуры произвольного движения, необходимого тонуса скелетных мышц в той или иной позе тела человека.

Развитие А.А.Ухтомским положений Магнуса о шейных тонических рефлексах применительно к движениям, положениям тела человека, показало, что сгибание головы и шеи безусловнорефлекторно тонизирует мышцы груди и брюшного пресса, сгибатели рук и разгибатели ног, а разгибание головы и шеи - тонизируют разгибатели рук, разгибатели спины и сгибатели ног. Лабиринтный аппарат повышает тонус мышц одноименной половины тела посредством участия в этом структур головного мозга и, прежде всего, мозжечка, имеющего прямую связь красными ядрами среднего мозга.

Выпрямительные рефлексы направлены на сохранение позы тела при отклонении тела от нормального положения, что обеспечивается участием не только шейных и вестибулярных тонических рефлексов, но и зрительным, кинестезическим, тактильным анализаторами.

Статокинетические рефлексы проявляются при перемещении тела в пространстве, в чем ведущую роль играет вестибулярный аппарат и зрительный анализатор, особенно в случае изменения положения головы, глаз.

Рефлексы вращения проявляются в медленном отклонении головы в противоположную вращению сторону, после чего наступает возврат положения головы к исходному.

Лифтные рефлексы проявляются при вертикальном перемещении тела в пространстве. При этом, если при вращении тела имеет значение движение эндолимфы в полукружных каналах, то при лифтных рефлексах имеет значение изменение положения статической мембраны и волосковых клеток (степень их напряжения), как и клеток купулы полукружных каналов при движении эндолимфы.

При движении в лифте вверх рефлекторно происходит разгибание ног, спины, головы и шеи, а при движении вниз - сгибание ног, расслабление мышц спины, разгибателей головы и шеи.

Слуховой и зрительный анализаторы в системе управления произвольным движением выполняют информационную роль о частоте движений, продолжительности фаз движения, что в значительной степени принадлежит слуховому анализатору, в то время как пространственное положение тела корректируется зрительным анализатором в единстве с кинестезическим, учитывая возможности зрительного анализатора (центральное и периферическое зрение) играть лидирующую роль в разных видах движений (скоростной бег и прыжковые упражнения).

Принято считать, что автоматизированная форма управления движениями, т.е. двигательные автоматизмы есть не осознанная форма управления, имеющая безусловнорефлекторную основу, в то время как двигательный навык должен рассматриваться как вторичный автоматизм в его начале - осознаются движения, составляющие основу навыка. Появление автоматизма отдельных формируемых движений, компонентов комбинаций следует рассматривать в качестве признака появления навыка.

По сути дела двигательный навык есть тоже способ управления движениями, произвольным двигательным актом, в котором самой характерной особенностью является так называемый автоматизм регуляторных проявлений центральной нервный системы.

Следовательно, первоначально кора больших полушарий и подкорковые структуры головного мозга осуществляют контроль за структурой выполняемого движения, обеспечивая осознанность моторного акта, после чего следует “вмешательство” коры больших полушарий (на основе сенсорной информации) в плане тонкого контроля и обеспечения своеобразного сужения двигательного акта. Формируется целостное движение, в котором осознаются наиболее сложные, ажурные, (тонкие) компоненты движения. Наступает закрепленный в автоматизм четкий двигательный акт в форме динамического стереотипа, при этом минимизируется энерготраты.

Наличие автоматизма сформированного навыка обусловливает ослабление, но не исключение контроля за двигательным навыком высшими отделами головного мозга, и это позволяет коре больших полушарий переключиться на решение сложных задач (двигательных), как в многообразных видах спорта (игровые виды, единоборства, бокс и т.п.), так и при трудовой деятельности.

Таким образом, двигательный навык есть следствие объединения афферентного, двигательного, вегетативного и центрального компонентов в единую функциональную систему управления двигательным актом (бег, игра, спортгимнастика и т.д.).