Лекция 4, 5, 6*.
Вопрос 6.
Физические
упражнения как произвольные движения
Произвольность –
ключевое отличие физических упражнений от инстинктивных или бытовых движений.
Это означает, что движение:
Инициируется
постановкой цели и формированием двигательной задачи.
Управляется на
основе сознания и воли.
Контролируется и
корректируется с использованием сенсорной обратной связи (зрение, проприоцепция,
вестибулярный аппарат).
2.
Исторические концепции механизмов произвольных
движений
2.1.
Представления И.М. Сеченова (1829-1905)
Иван Михайлович
Сеченов, основоположник отечественной физиологии, в работе «Рефлексы головного
мозга» (1863) впервые выдвинул революционную идею: «Все акты сознательной и
бессознательной жизни по способу происхождения суть
рефлексы».
Ключевой тезис:
В основе произвольного движения лежит не просто моторный приказ из мозга, а
рефлекторный кольцевой механизм, запускаемый сенсорными
стимулами.
Роль
чувственного сигнала: Любое произвольное движение начинается с «чувственного
возбуждения», дающего начало психическому акту, который завершается движением
(«конец – движение»).
«Сеченовское
торможение»: Открыл явление центрального торможения в ЦНС, что объяснило
возможность задержки, коррекции и выбора двигательных
реакций.
Значение:
Сеченов заложил идею о том, что произвольное движение – это «рефлекс с
психическим усилением и торможением», где сенсорная информация (обратная
афферентация) играет решающую роль.
2.2.
Представления И.П. Павлова (1849-1936)
Иван Петрович
Павлов, развивая рефлекторную теорию, ввел понятие условного рефлекса, что
позволило объяснить механизм обучения сложным двигательным
актам.
Безусловные
рефлексы – врожденная, видовая основа движений (пищевые, оборонительные,
ориентировочные и т.д.).
Условные
рефлексы – приобретаемые в течение жизни индивидуальные связи между
различными стимулами и двигательными ответами. Физическое упражнение – это цепь
или комплекс условных рефлексов.
Динамический
стереотип – устойчивая, заученная последовательность условно-рефлекторных
актов. Лежит в основе формирования двигательного навыка (например, целостное
выполнение упражнения на брусьях или легкоатлетического барьерного
бега).
Значение: Павлов
показал, как на врожденную безусловно-рефлекторную основу наслаиваются
приобретенные, автоматизированные компоненты, формируя сложные произвольные
действия.
Вывод по
разделу: Произвольное движение – это единство врожденной
(безусловно-рефлекторной) основы и надстроенных над ней приобретенных
(условно-рефлекторных) слоев. Безусловные рефлексы обеспечивают базовые
координации и жизненно важные реакции, а условные – их тонкую пристройку к
конкретным условиям и задачам спорта.
3. Уровневая
теория построения движений Н.А. Бернштейна
(1896-1966)
Николай
Александрович Бернштейн, изучая биомеханику, доказал, что рефлекторная дуга –
неадекватная модель для управления движением. Он предложил концепцию
«рефлекторного кольца» и уровневого построения движений.
Основные
принципы:
Принцип
сенсорных коррекций: Движение управляется не командой «из прошлого», а
непрерывным потоком обратной афферентации (сигналов от мышц, суставов, кожи,
зрения и т.д.), который сравнивается с «моделью потребного будущего»
(целью).
Принцип
иерархии уровней: В ЦНС существуют несколько морфофункциональных уровней,
каждый из которых отвечает за определенные аспекты движения. Сложное движение
строится ведущим уровнем при подключении нижележащих.
Основные
уровни построения движений (по Бернштейну):
Уровень А
(рубро-спинальный, палеокинетический). Самый низкий. Регулирует тонус мышц,
простейшие ритмические движения (дрожь, покачивание). В спорте – обеспечение
фона для других движений.
Уровень В (таламо-паллидарный, синергический).
Управляет согласованной работой мышечных групп – синергиями. Обеспечивает
внутреннюю увязку движения, автоматизм стандартных двигательных штампов (ходьба,
бег, паттерн дыхания при плавании).
Уровень С
(пирамидно-стриальный, пространственного поля). Обеспечивает движения,
приспособленные к внешнему пространству: точность, целесообразность, ориентацию.
Ведущий для большинства спортивных локомоций (бег с препятствиями, прыжки, игра
на поле).
Уровень D
(теменно-премоторный, предметных действий). Корковый уровень. Отвечает за
смысловые цепочки движений, работу с предметами, индивидуальный почерк. Ведущий
для сложно-координационных и спортивно-игровых действий (гимнастические
комбинации, технические приемы в единоборствах, игра клюшкой в
хоккее).
Уровень Е
(высший символический). Уровень речи, письма, символической деятельности.
Обеспечивает речевую инструкцию, идеомоторную тренировку, стратегическое
планирование тактики в спорте.
Практическое
значение теории Бернштейна для тренера:
Обучение
движению – это не «запись» программы, а поиск и освоение адекватных сенсорных
коррекций.
Ошибка в
движении – следствие неправильных коррекций, а не просто слабости
мышц.
Необходимо
подбирать упражнения, «нагружающие» именно тот уровень, который является ведущим
для данного двигательного навыка.
4. Роль
безусловных двигательных рефлексов в спортивной
деятельности
Несмотря на
произвольность, спортивные движения базируются на сложной
безусловно-рефлекторной основе:
Установочные и
выпрямительные рефлексы (рефлексы позы): Обеспечивают поддержание и
восстановление равновесия (например, при выполнении упражнений на бревне, в
борьбе, в горнолыжном спорте).
Ритмические
рефлексы: Лежат в основе циклических движений (ходьба, бег, плавание,
гребля).
Ориентировочный
рефлекс («Что такое?»): Непроизвольное внимание к новому раздражителю. Важен для
стартовой реакции, реакции на действия соперника.
Вестибулярные и
шейно-тонические рефлексы: Участвуют в пространственной ориентации тела
(кувырки, вращения, прыжки в воду).
Защитные и
оборонительные рефлексы (мигание, отдергивание, группировка при
падении).
Таким образом,
спортсмен не подавляет эти рефлексы, а использует и интегрирует их в общую
структуру целенаправленного движения.
В ряде ситуаций
для эффективного выполнения спортивного движения требуется сознательное
подавление (торможение) некоторых врожденных реакций, которые могут
мешать:
Плавание:
торможение дыхательного рефлекса при нырянии и плавании под водой. Подавление
рефлекса кашля и паники при попадании воды в дыхательные
пути.
Гимнастика,
акробатика, прыжки в воду: подавление вестибулярных и установочных рефлексов,
вызывающих головокружение и желание выпрямиться при многочисленных вращениях и
необычных положениях тела в пространстве. Рефлекс группировки при падении может
быть опасен при приземлении в соскоке со снаряда и требует замены на специально
обученную технику приземления.
Стрелковые виды
спорта, биатлон: Торможение ориентировочного рефлекса на посторонние звуки,
движения. Торможение старт-рефлекса (желания начать движение как можно быстрее)
для сохранения меткости.
Единоборства:
Контроль и перекрытие врожденных оборонительных реакций (зажмуривание,
неадекватное отдергивание) для реализации продуманной
тактики.
Все виды спорта:
Подавление реакции на болевые раздражители (усталость, мышечная боль) для
продолжения интенсивной работы («работа через не могу»).
Важно!
Торможение рефлексов – это не их устранение, а подчинение более высоким
смысловым уровням (уровням D и Е по Бернштейну) в рамках произвольного
двигательного акта.
На глубинном
уровне работают врожденные безусловные рефлексы, обеспечивающие базовые
координации и жизнеобеспечение.
Над ними
надстраиваются приобретенные условно-рефлекторные связи, формирующие конкретный
двигательный навык.
Вся архитектура
движения строится по принципу иерархии уровней (Бернштейн), где ведущий уровень,
соответствующий смысловой задаче, использует нижележащие как
фоновые.
Достижение
спортивного мастерства связано как с эффективным использованием полезных
безусловных рефлексов, так и с избирательным торможением тех из них, которые
мешают достижению конкретной двигательной цели.
Понимание этих физиологических механизмов позволяет тренеру и педагогу строить процесс обучения и тренировки более осознанно, подбирая методы, адекватные природе формируемого двигательного действия.
Вопросы для
самоконтроля:
1. Объясните,
как идеи И.М. Сеченова о «чувственном начале» движения проявляются в обучении
новому спортивному элементу.
2. Приведите
пример формирования динамического стереотипа (по Павлову) в избранном виде
спорта.
3.
Проанализируйте технику любого спортивного упражнения с точки зрения ведущего и
фоновых уровней построения движений по Бернштейну.
4. Приведите примеры из разных видов спорта, где необходимо торможение безусловных рефлексов. Как это достигается в тренировочном процессе?
Вопрос 7.
Управление
произвольными движениями
Избыточность
степеней свободы тела (множество суставов, мышц).
Нежесткость,
изменчивость биомеханических звеньев (мышцы – не твердые рычаги, они могут
менять жесткость).
Непостоянство
внешних и внутренних условий выполнения движения (усталость, сопротивление
соперника, скользкая поверхность, ветер и т.д.).
Таким образом,
мозг должен решать не задачу воспроизведения жесткой «формулы» движения, а
задачу по достижению цели в условиях неопределенности. Это привело к созданию
концепций, рассматривающих управление движением как циклический,
саморегулируемый процесс.
2. Кольцевой
принцип управления произвольными движениями (Н.А.
Бернштейн)
Классическая
схема рефлекторной дуги (стимул → реакция) не объясняет сложные двигательные
акты. Бернштейн предложил принцип сенсорной коррекции и кольцевое
управление.
Основные
положения:
Центральная
программа (ЦНС) формирует лишь первоначальную, обобщенную двигательную команду
(эфферентный сигнал) к мышцам.
В процессе
выполнения движения рецепторы (проприоцепторы, вестибулорецепторы, зрение и др.)
постоянно оценивают реальный ход движения и передают информацию обратно в ЦНС.
Это – сигналы обратной афферентации (сенсорная коррекция).
В ЦНС происходит
сравнение «того, что должно было получиться» (целевая модель) с «тем, что
получается» на основе обратных сигналов.
На основе этого
сравнения в реальном времени вносятся поправки в текущую двигательную
команду.
Управление
замыкается в кольцо: ЦНС → эффекторы → движение → рецепторы → обратная связь →
ЦНС → коррекция.
Вывод
Бернштейна: Движение не «выпускается» из мозга, а строится в процессе выполнения
через непрерывный диалог между мозгом и периферией. Чем сложнее и новее
двигательный навык, тем больше требуется сенсорных коррекций. По мере его
автоматизации формируются двигательные синергии – скоординированные «блоки»
управления, освобождающие высшие центры для решения тактических
задач.
3. Роль
«афферентного синза» по П.К. Анохину в программировании
движений
Физиолог Пётр
Кузьмич Анохин развил идеи кольцевого управления в рамках теории функциональных
систем.
Перед началом
любого произвольного движения происходит критическая стадия – афферентный
синтез.
Компоненты
афферентного синтеза:
Доминирующая
мотивация (потребность: забить гол, улучшить результат, освоить
элемент).
Обстановочная
афферентация (информация об окружающей среде: состояние снаряда, покрытия,
поведение соперника).
Пусковая
афферентация (непосредственный стимул к началу действия: свисток судьи,
команда).
Память
(прошлый двигательный опыт).
Суть: Только при
успешном синтезе всей этой информации в соответствующих нервных центрах
принимается решение о действии и формируется программа движения. Таким образом,
афферентный синтез – это процесс программирования цели и параметров будущего
движения на основе комплексного анализа ситуации.
4. Акцептор
результата действия (акцептор действия)
Это центральное
предсказывающее устройство, формируемое в мозге одновременно с запуском
двигательной программы в результате афферентного синтеза.
Функции
акцептора действия:
Прогноз:
В нем содержится образ ожидаемого результата и модель параметров (сила,
амплитуда, траектория), необходимых для его достижения.
Сравнение:
Акцептор получает обратную афферентацию о реальных результатах выполненного
движения.
Оценка:
Происходит сопоставление прогноза с реальностью.
Завершение
или коррекция: Если реальные параметры совпадают с прогнозируемыми,
функциональная система распадается, действие считается успешным. Если есть
рассогласование – акцептор инициирует коррекцию программы или запуск нового
афферентного синтеза.
Акцептор
действия – это нейрофизиологическая основа двигательного навыка и
самоконтроля. У опытного спортсмена он предельно точен, что позволяет предвидеть
результат еще до завершения движения.
5. «Обратная
связь», её виды и роль в выполнении физических
упражнений
Обратная
связь (ОС) – это поток информации о результатах и параметрах выполняемого
действия, поступающий в ЦНС.
Классификация
и виды обратной связи:
По
модальности (источнику):
Проприоцептивная
(от мышц, сухожилий, суставов) – основа для коррекции траектории, скорости,
мышечного усилия. Пример: чувство воды у пловца.
Вестибулярная
(от органа равновесия) – контроль положения тела в
пространстве.
Тактильная
(кожная) – информация о контакте со снарядом, опорой.
Зрительная –
ведущая для пространственной ориентации и коррекции на начальных этапах
обучения.
Слуховая –
оценка ритма, темпа, звука удара (теннис, бадминтон).
По времени
поступления:
Оперативная
(быстрая) – поступает во время движения (срабатывание мышечных веретен, сигналы
от суставных капсул). Основа для текущих сенсорных
коррекций.
Результативная
(запаздывающая) – информация об итоговом результате (попал/не попал, время,
дальность броска). Используется для оценки эффективности и планирования
следующей попытки.
По
биологическому значению:
Отрицательная –
сигнализирует об отклонении от заданной программы и ведет к ее торможению или
исправлению. (Основной тип ОС для обучения и стабилизации
навыка).
Положительная –
усиливает текущее отклонение. В двигательной сфере встречается реже, может
приводить к ошибкам (например, потеря равновесия с последующим
падением).
Практическое
значение для физической культуры и спорта:
Обучение:
Эффективная методика должна обеспечивать ученика дозированной и своевременной
внешней обратной связью (слово тренера, видеоповтор, биомеханический анализ),
чтобы сформировать точный внутренний акцептор действия.
Тренировка:
Развитие тонкой дифференцированной чувствительности (умение «слушать» свое тело)
улучшает использование внутренней ОС и повышает стабильность
навыка.
Соревнование: В
условиях стресса и утомления восприятие ОС может искажаться. Тренировка должна
моделировать эти условия для повышения надежности навыка.
Заключение.
Управление
произвольными движениями представляет собой не линейный, а кольцевой,
саморегулируемый процесс, в котором цель достигается за счет непрерывного
сравнения программы с ее реальным исполнением и внесения
коррекций.
Принцип
Бернштейна объясняет как происходит это управление в реальном времени через
сенсорные коррекции.
Теория Анохина
раскрывает что происходит в ЦНС до движения (афферентный синтез) и как
оценивается его результат (акцептор действия).
Обратная связь –
это жизненно важный канал информации, делающий кольцевое управление
возможным.
Прикладной
аспект: Для будущего педагога или тренера понимание этих механизмов – ключ к
научно обоснованному построению тренировочного процесса, эффективной методике
обучения и предупреждению ошибок. Задача – не просто «заставить» ученика
повторять движение, а помочь его нервной системе сформировать точный акцептор
действия и научиться эффективно использовать обратные
связи.
Вопросы для
самоконтроля:
1. Какие
фундаментальные трудности, согласно Н.А. Бернштейну, должна преодолевать нервная
система при организации произвольного движения? Почему это делает необходимой
кольцевую схему управления вместо простого рефлекторного
акта?
2. Опишите
последовательность событий в теории функциональной системы П.К. Анохина, начиная
от момента возникновения мотивации и заканчивая оценкой результата. Что такое
«афферентный синтез» и какова его роль?
3. Что такое
«акцептор результата действия» (акцептор действия)? Каковы его две основные
функции в процессе управления и выполнения двигательного
акта?
4. На какие виды
можно классифицировать обратную связь (ОС) в двигательной деятельности?
Приведите практические примеры использования разных видов ОС при обучении
спортивному упражнению (например, метанию мяча).
5. Как
взаимосвязаны понятия «сенсорная коррекция» (Бернштейн), «обратная афферентация»
(Анохин) и «акцептор действия»? Объясните, как они совместно обеспечивают
точность и приспособительный характер произвольного
движения.
Вопрос 8. Навыки и физиологические механизмы их
формирования
1. Понятие о
навыке. Навык –
это автоматизированный способ выполнения действия, сформированный в процессе
упражнения и характеризующийся высокой степенью освоения, устойчивости,
эффективности и экономности.
Физиологическая
сущность навыка: Навык представляет собой сложный динамический стереотип, то
есть устойчивую систему условно-рефлекторных связей в коре больших полушарий и
подкорковых структурах. Это закреплённая во времени последовательность процессов
возбуждения и торможения в ЦНС, обеспечивающая точное и своевременное выполнение
рабочих импульсов к мышцам.
В отличие от
простого умения, навык позволяет выполнять действие с минимальным сознательным
контролем, высвобождая внимание для решения тактических задач, анализа ситуации
или освоения более сложных элементов.
2. Фазы
формирования навыков и их физиологическая
характеристика
Процесс
формирования двигательного навыка проходит через три взаимосвязанные
фазы:
1). Фаза
генерализации (обобщения):
Физиологическая
основа: Иррадиация процессов возбуждения в коре головного мозга. В ответ на
раздражение возбуждение распространяется на соседние нервные
центры.
Внешние
проявления: Движения ученика избыточны, неэкономичны, скованы. Наблюдаются
лишние мышечные сокращения, нарушение координации, плохая пространственная
точность. Например, при обучении метанию в работу вовлекаются не только целевые
мышцы, но и мышцы лица, шеи, туловища.
Задача педагога:
Дать правильное общее представление о движении, не акцентируя внимание на
деталях.
2). Фаза
концентрации (специализации):
Физиологическая
основа: Концентрация нервных процессов, развитие дифференцировочного торможения.
Возбуждение концентрируется только в необходимых нервных центрах, ненужные
мышечные группы выключаются из работы.
Внешние
проявления: Движения становятся более точными, координированными, исчезают
лишние мышечные напряжения. Повторение действия становится более
стабильным.
Задача педагога:
Тщательная отработка техники, исправление ошибок, использование подводящих
упражнений.
3). Фаза
стабилизации (автоматизации):
Физиологическая
основа: Упрочение динамического стереотипа, высокая согласованность работы
корковых и подкорковых структур (мозжечок, базальные ганглии). Действие
контролируется в основном на подсознательном уровне.
Внешние
проявления: Навык приобретает высокую устойчивость, помехоустойчивость,
выполняется экономно и эффективно даже в условиях утомления, эмоционального
напряжения или изменяющейся внешней среды.
Задача педагога:
Доведение навыка до автоматизма через вариативную тренировку (изменение условий,
введение сбивающих факторов).
3. Роль
второй сигнальной системы в формировании навыков
Вторая
сигнальная система (речь, словесное мышление) играет ведущую роль в формировании
навыков у человека, особенно на начальных этапах.
Инструкция и
объяснение: Слово тренера или педагога создаёт предварительную программу
действия в коре головного мозга, формирует ориентировочную
основу.
Самоконтроль и
самоинструкция: Внутренняя речь ученика («выше рука», «резче толчок») помогает
осознанно корректировать движение.
Анализ и
осмысление: Словесный разбор ошибок и успешных попыток ускоряет процесс
специализации.
По мере
автоматизации навыка роль словесной регуляции уменьшается, уступая место
непосредственным кинестетическим ощущениям, но при необходимости коррекции вновь
активизируется.
4.
Двигательная память и память на движения
Эти два вида
памяти являются фундаментом для формирования и сохранения
навыков.
Двигательная
(моторная) память – это запоминание, сохранение и воспроизведение самих
двигательных ощущений (кинестетических, проприоцептивных): чувства усилия,
амплитуды, скорости, темпа. Она формирует «мышечное чувство» навыка. Её
физиологическая основа – следовые процессы в нервных центрах и сенсорных
системах.
Память на
движения – это запоминание и воспроизведение образа движения, его
пространственно-временной структуры. Она связана со зрительными, слуховыми и
логическими компонентами.
В успешном
обучении эти виды памяти действуют совместно: сначала формируется образ движения
(память на движения), а затем через многократное повторение он подкрепляется и
уточняется конкретными ощущениями (двигательная память).
5.
Физиологические механизмы автоматизации навыков
Автоматизация
– это перевод управления движением на более низкие, подкорковые уровни
ЦНС.
Основные
механизмы:
Смещение
контроля в подкорковые структуры: Кора больших полушарий, создав прочную
программу, передаёт её регуляцию подкорковым ядрам (базальным ганглиям) и
мозжечку, которые идеально подходят для отлаженного, стереотипного
выполнения.
Формирование
жестких синаптических связей: В результате многократных повторений нервные пути,
отвечающие за навык, становятся «проторенными», проведение импульсов по ним
ускоряется и требует меньше энергии.
Создание
функциональной системы: Навык реализуется не отдельными мышцами или центрами, а
целой функциональной системой, включающей моторные, сенсорные и вегетативные
компоненты, работающие как единый, саморегулирующийся
ансамбль.
6.
Деавтоматизация, её виды и причины
Деавтоматизация
– это нарушение автоматизированного выполнения навыка, возврат на более ранние
фазы формирования.
Виды и
причины:
Ситуативная
(временная):
Причины: Сильное
эмоциональное возбуждение (стартовая лихорадка), физическое утомление,
неожиданное изменение внешних условий (погода, покрытие),
боль.
Проявления:
Возвращаются лишние движения, снижается точность и координация. Обычно проходит
после устранения причин.
Устойчивая
(длительная):
Причины:
Длительный перерыв в тренировках (детренированность), травма, заболевание,
грубые изменения в технике без достаточной подготовки.
Проявления:
Навык «забывается», требует сознательного переучивания и длительного
восстановления.
Физиологическая
основа деавтоматизации: Нарушение сложившегося динамического стереотипа,
рассогласование в работе коры и подкорковых структур, ослабление
дифференцировочного торможения.
7.
Особенности формирования навыков у детей разного
возраста
Дошкольный и
младший школьный возраст (до 10-12 лет):
Высокая
пластичность ЦНС, быстрая выработка условных рефлексов.
Преобладание
процессов возбуждения над торможением, что ведёт к быстрой утомляемости и
трудностям с концентрацией.
Наглядно-образное
мышление. Обучение должно быть эмоциональным, в игровой форме, с ярким показом и
простыми инструкциями.
Непрочность
навыков, склонность к быстрой деавтоматизации. Необходимо многократное, но
разнообразное повторение.
Подростковый
возраст (12-15 лет):
Гормональная
перестройка, неравномерность развития различных систем организма (скачок роста
мышц, отставание сердечно-сосудистой системы, нарушение
координации).
Формирование
абстрактно-логического мышления. Возрастает роль второй сигнальной системы,
способность к самоконтролю и анализу.
Повышенная
эмоциональность и реакция на оценку. Важен тактичный подход, создание ситуаций
успеха.
Старший школьный
возраст и юношество (15-18 лет и старше):
Завершение
созревания ЦНС, установление баланса нервных процессов.
Возможность
формирования сложных, тонко координированных навыков, основанных на глубоком
понимании биомеханики.
Способность к
целенаправленной, сознательной работе над техникой, к самостоятельной постановке
двигательных задач.
Заключение. Формирование
двигательного навыка – это многоуровневый физиологический процесс, проходящий от
генерализованного возбуждения в коре до тонкой автоматизированной регуляции
подкорковыми структурами. Знание фаз этого процесса, роли речи, памяти,
механизмов автоматизации и деавтоматизации, а также возрастных особенностей
учащихся является строго научной основой для методически грамотного построения
уроков физической культуры и спортивных тренировок. Цель педагога – не просто
научить движению, а сформировать устойчивый, гибкий и эффективный двигательный
навык, который станет надежным инструментом для дальнейшей физической активности
человека.
Вопросы для
самоконтроля:
1. Дайте
определение двигательному навыку с позиций физиологии ВНД.
2. Опишите
нейрофизиологические процессы, характерные для фазы несовершенной
условно-рефлекторной деятельности.
3. Как меняется
роль второй сигнальной системы от начала формирования навыка до его
автоматизации?
4. В чем
различие между двигательной памятью и памятью на движения?
5. Объясните
феномен «корковой экономии» при автоматизации навыков.
6. Каковы
физиологические причины временной деавтоматизации навыка у
спортсмена?
7. Каковы особенности формирования навыков у подростков и как они должны учитываться в педагогическом процессе?