Короткий виклад базової інформації, необхідної для успішного вирішення завдань фізичної освіти

Раніше ми зазначали, що оскільки кістяк хребетних і людини зокрема не є чимось монолітним, а складається із окремих шматочків, об’єднаних між собою суглобами, то, щоб рухатися за допомогою такого механізму, треба постійно вирішувати проблеми подолання надлишкових ступенів свободи. Якщо взяти, наприклад, людину, то у неї майже всі суглоби тіла (крім міжфалангових, променеволіктьових, плечоліктьових та атлантоосьового) мають 2-3 ступені свободи. А щоб підрахувати, скільки ступенів свободи мають дистальні ланки людини, треба послідовно (по довжині кінцівки) перемножити кількість ступенів свободи у всіх ланках, з яких складається кінцівка.

А ще ж, окрім цього, не треба забувати, що рухи в суглобах, їх фіксація здійснюються за рахунок м’язів, пружність яких варіює залежно від зміни їхньої довжини (і, як правило, нелінійно), що іще додає ступенів свободи й ускладнює і без того складну ситуацію управління. Настільки складну, що вирішення управлінських завдань за таких умов не під силу будь-якому комп’ютеру.

Тоді як же організм людини впорається з подібними завданнями, і то без будь-яких наднапружень? Відповідь на це питання, на перший погляд, дуже проста і полягає у використанні центрами управління рухами зворотної аферентації або “сенсорних корекцій”, як називав це М.О.Бернштейн. Ця простота визначається, мабуть, тим, що для нефахівця з питань фізіології активності, біомеханіки, а навіть для людей, діяльність яких полягає у навчанні різним руховим діям інших, важко оцінити важливість, значущість зворотної інформації для управління рухами, бо рухова практика здорової людини дає дуже мало приводів для того, щоб всерйоз задуматися над цим.

А ось коли людина нездужує і у неї виходить з ладу саме моторика, то аналіз таких фактів примушує по-іншому подивитися на роль зворотної інформації у здійснені рухових актів. Ось, до речі, які факти наводить Н. Вінер у своїй книзі “Кібернетика, або управління і зв’язок у тварині й машині”[45].

Приклад перший. “До неврологічної клініки заходить хворий. Він не паралізований, і, отримавши наказ, може рухати ногами. Та все ж таки він страждає важкою недугою. Він іде дивною, невпевненою ходою і весь час дивиться вниз, на свої ноги. Кожний крок він починає з ривка, викидає вперед спочатку одну, потім другу ногу. Якщо йому зав’язати очі, він не зможе стояти, він хитається і падає.”

Приклад другий. “Заходить інший хворий. Поки він нерухомо сидить на стільці, здається, що у нього все гаразд, але якщо запропонувати йому цигарку, то при спробі взяти її рукою він промахнеться. Потім він також марно хитне рукою у зворотному напрямку, потім знову вперед, і, врешті-решт, його рука здійснюватиме лише швидкі і хаотичні коливання. Дайте йому склянку води – і він розхлюпає всю воду, перш ніж піднесе склянку до рота.”

Що з цими хворими? Обидва страждають різними формами так званої атаксії. Їх м’язи досить сильні й здорові, але вони не можуть керувати своїми рухами. Перший хворий в результаті спинної сухотки втратив значну частину пропріоцептивних відчуттів. Другий хворий не втратив пропріоцептивних відчуттів – у нього пошкодження мозочка, і він хворий так званим мозочковим, чи інтенційним тремором. Мабуть, функція мозочка – узгоджувати м’язову реакцію з пропріоцептивними сигналами, і якщо ця узгодженість порушена, одним із наслідків може виявитися тремор.

І в першому, і в другому випадках має місце пошкодження зворотних зв’язків. Із наведених прикладів добре видно, яке значення вони мають у забезпеченні уже добре засвоєних рухових координацій. І можна собі лише уявити, наскільки зростає їх значення при оволодінні новими руховими діями.

Таким чином, виходячи із провідної ролі зворотної аферентації у здійсненні рухових актів, на сьогодні можна вважати усталеною точкою зору[46], що центрально-нервові процеси, які проходять на різних рівнях побудови рухів людини, розгортаються за одним і тим же сценарієм, який можна представити у вигляді такої схеми.

1. Перед виконанням тієї чи іншої рухової дії під тиском провідної мотивації та із залученням інформації, що зберігається у пам’яті, відбувається синтез аферентних сигналів, які надходять від різних зовнішніх і внутрішніх подразників.

2. На основі аферентного синтезу приймається рішення до виконання того чи іншого рухового акту.

3. На підставі прийнятого рішення виробляється програма здійснення рухового акту, тобто визначаються м’язи – виконавці із зазначенням їх функцій і характеру взаємодії.

4. Виробляється певний центрально-нервовий комплекс, у функції якого входить завдання порівнювати проміжні й кінцеві результати виконання рухової дії з програмою і за необхідності вносити певні корективи, або ж давати санкцію на анулювання попередньої програми і на вироблення нової. У спеціальній літературі такий центрально-нервовий комплекс називають іще “акцептором дії”.

5. Дається команда на здійснення рухового акту.

6. Іде зворотна інформація від різних рецепторів до акцептора дії про виконання проміжних етапів і про досягнутий результат в цілому.

7. На основі отриманої зворотної аферентації дається санкція на закріплення рухових координацій (якщо кінцевий результат позитивний), або ж на їх анулювання (якщо кінцевий результат негативний).

Дана схема, можна вважати, досить точно відбиває суть справи, бо на її основі вдається успішно пояснювати складні випадки із практики. Так, експериментально досліджувались можливості електростимуляції м’язів під час навчання складним елементам спортивної гімнастики (наприклад, потрійному сальто після великих обертів назад на перекладині)[47]. Дослідників зацікавило, чому при дії електростимуляції виникає почуття дискомфорту і часткової втрати орієнтування в польоті, чому суттєве покращення характеристик технічних дій відбувається в спробах, що виконуються зразу після електростимуляції?

Можлива відповідь, ґрунтуючись на наших сьогоднішніх знаннях про побудову рухів, може бути такою. Після електростимуляції в процесі руху від периферійного апарату (м’язів, зв’язок, сухожиль) по каналах зворотного зв’язку до акцептора дії замість очікуваної інформації починає надходити зворотна аферентація про роботу, яку він не координував. Звідси і дискомфорт, і часткова втрата орієнтації в польоті. Але ж, з іншого боку, кінцевого результату досягнуто, отже, акцептор дії змушений затвердити виконану координацію. Звідси і суттєве покращення технічних характеристик у наступних спробах.

Як бачимо, управління рухами здійснюється за кільцевим принципом: центр – периферія (м’язи) – результат – зворотна інформація – центр. В реальності ми маємо (див. рис. 1) два кільця управління: зовнішнє (від центрів на периферію і далі, завдяки рецепторам зору, слуху, дотику, нюху, через зовнішнє середовище знову до центрів) і внутрішнє (від центрів на периферію і далі, завдяки пропріорецепторам і вестибулорецепторам, через внутрішнє середовище знову до центрів). Як уже відмічалось у попередньому розділі (при характеристиці методів термінової інформації, інформація, що слідує по каналах зовнішнього зворотного зв’язку, зразу ж досить повно усвідомлюється, але характеризує процес виконання рухової дії лише в загальних рисах, а інформація, що слідує каналами внутрішнього зворотного зв’язку, характеризує рухи в синергічних деталях, і тому найбільш цінна на етапі становлення потрібного координаційного малюнка, але, на жаль, з великими втратами досягає верховних центрів керування рухами і тому дуже погано усвідомлюється. Виходячи з цього, можна стверджувати, що навчання складним за координацією руховим діям буде тим успішнішим, чим швидше інформація із внутрішнього кільця управління переводитиметься у зовнішнє.

Тепер слід зупинитись ще на одному суттєвому аспекті, що стосується механізмів оволодіння руховими діями. Коли в процесі оволодіння новим руховим актом знайдено потрібний координаційний малюнок, то згідно з пунктом 7 вище розглянутої схеми організації центрально-нервових процесів, що розгортаються на різних рівнях побудови рухів, дається санкція на його закріплення. Останнє досягається шляхом формування тимчасових нервових зв’язків за механізмом так званого “динамічного стереотипу” (по І.П. Павлову). Як відомо, будь-яка рухова дія має ланцюгову побудову (складається із рухів-ланок) і в процесі розгортання цього ланцюга, здійснення одного руху-ланки служить умовним сигналом до початку другого, здійснення другого – до початку наступного і т.д. аж до вирішення поставленого рухового завдання. Коли тимчасові (умовно-рефлекторні) зв’язки стають достатньо проторованими і стабільними, то з виконанням першого руху-ланки здійснення всього ланцюга відбувається уже автоматично, на рівні підсвідомості. Такий автоматизований перебіг умовно-рефлекторних реакцій і прийнято називати “динамічним стереотипом”.

Термін “динамічний стереотип” вибрано не випадково, він дуже добре відбиває суперечливість процесу. Придивимося до нього уважніше. Слово “динамічний” означає “мінливий”, а слово “стереотип” означає “незмінність”. Вкупі ж це звучатиме так: мінлива незмінність. Маємо іще одне діалектичне протиріччя, характерне для живої природи. Воно означає, що хоч при виконанні добре вивчених рухових дій і досягається

 

 

Мислення додаткові апарати

моторна пам’ять

 

	порівнюваль-ний механізм зовнішнього		задаючий механізм		програмуючий механізм		порівнювальний механізм внутрішньо-
	зворотного зв’язку						го зворот-ного зв’язку
	синтез		ГОЛОВНИЙ МОЗОК		синтез

зовнішній зворотній зв’язок

внутрішній зворотній зв’язок

спинний мозок

синапси

м’язи (мотори)

кодування

ланки тіла

Пропріорецептори

зір

слух

нюх

дотик

смак

(датчики)

датчики

зовнішнє середовище

Рис. 1. Приблизна блок-схема управляючої інформації під час регулюванні довільних рухів людини (по Чхаїдзе Л.В.)[48]

певна стереотипія (окремі виконання дії дуже подібні між собою), та вона не є жорстко детермінованою. Кожне наступне виконання являє собою не тільки дещо іншу структуру включення виконавчих приладів але і певну варіацію їх складу, тобто різні спроби не забезпечуються строго одними й тими ж нейронами, нервовими каналами, м’язовими волокнами.

Фізіологи вичленовують три стадії становлення вказаного стереотипу. В першій стадії відмічається іррадіація процесу збудження в нервових центрах, яка співвідноситься з генералізацією відповідних рухових реакцій (втягуванням в роботу надлишкової кількості м’язів). В другій – іррадіація процесу збудження змінюється його концентрацією і на периферії відбувається звільнення від надлишкових м’язових напружень. І, зрештою, в третій стадії наступає стабілізація нервово-м’язових координацій, рухи здійснюються злито і автоматизовано.

Із стадіями становлення “динамічного стереотипу” добре співвідноситься формування різного рівня здатностей володіння руховою дією: здібності до уміння, до навику, до уміння вищого порядку. Дамо їм визначення. Рухове уміння – це здібність до здійснення рухової дії, яка характеризується провідною роллю мислення в безпосередньому управлінні рухами і відсутністю стійкої систематичності рухів. Руховий навик – це здібність до здійснення рухової дії, що характеризується автоматизованим управлінням рухами в стандартних (звичних) ситуаціях і їх стійкою системністю. Рухове уміння вищого порядку (варіативний навик) – це здібність пристосовувати сформований навик до реальних умов виконання.

Все тільки-що сказане можна проілюструвати такою схемою:

 

Ступінь володіння певною руховою координацією
володіння складовими рухової дії		рухове уміння		руховий навик		рухове уміння вищого порядку
формування рухових уявлень про основні фази рухової дії		виконання рухової дії в цілому в грубій формі		автомати-зоване виконання рухової дії в стандарт-них умовах		варіювання навика сто-совно не-стандартних умов виконання