Виталий Тихонин - Обучение двигательным действиям спортсменов в прыжках в высоту

2-я ступень: промежуточная фаза. После некоторого освоения движения ряд степеней свободы последовательно высвобождается, так как реактивные силы в целом меньше сбивают его, а мешающие гасятся короткими импульсами мышечных усилий. Само движение протекает легче и увереннее, чем на первой стадии.

3-я ступень: заключительная фаза. Окончательно освоенное движение использует не только мышечные усилия, но и реактивные силы соседних звеньев, базируясь на полном высвобождении требуемых степеней свободы.

В этом отношении освоение движения, в свою очередь предъявляет центральной нервной системе ряд сложных задач, решение которых требует очень большой гибкости ее деятельности при становлении координации движений. В частности, очень важна биомеханическая целесообразность движений.

Этим термином обозначаются такие динамические составляющие структуры движений, которые, независимо от того, насколько они выражены, возникают вследствие необходимости выполнить движение наиболее выгодным образом. Такие составляющие часто и не осознаются лицом, выполняющим навык, но в той или иной форме существуют в структуре движения. Обнаруживаются они не всегда. Легче всего их можно проследить на таких навыках, которые осуществляются на максимальных нервно-мышечных напряжениях. Однако при соответствующем анализе биомеханическая целесообразность мышечных напряжений и вообще динамических составляющих прослеживается даже на таких высокоавтоматизированных навыках как ходьба.

Из всего изложенного ясно, что управление произвольными движениями человека представляет собой очень сложную задачу из-за сложности и изменчивости силового поля движений, громадное количество степеней свободы, наличия реактивных сил, сложной взаимосвязи и, главное, неоднозначности связи между мышечным напряжением и результирующим движением, ауксотоничности в работе мышц.

Речь идет о том, чтобы ряд принципиально самонеуправляющихся кинематических цепей превратить в управляемую систему. Естественно, что для решения этой задачи должен существовать тщательно дифференцированный аппарат, прошедший определенную школу эволюции и способный к выполнению любых вариантов, выдвигаемых жизнью.

Попытаемся представить себе ход центральной регуляции произвольных движений с учетом не только узко-физиологических, но и физических (биомеханических) факторов (рис.1).

В этой проблеме слишком много неизученного, чтобы в данное время можно было составить такую схему без известной доли гипотетичности. Однако при рассмотрении узловых положений можно опираться на установившиеся физиологические закономерности и важнейшие принципы работы управляющих систем. Все сказанное ниже относится только к общей функциональной стороне вопроса, так как морфологических и физиологических доказательств еще недостаточно.

Первой, наиболее фундаментальной, закономерностью в координации движений является наличие «кольца управления» – зависимость не только управляемого звена от управляющего (прямая связь), но и наоборот (обратная связь).

Исходя из динамической сложности произвольных движений, следует считать, что осуществление координации движений невозможно без того, чтобы центральная нервная система не имела необходимой информации о том, что происходит на периферии. Существование этого информационного аппарата не отвергается никем из современных физиологов, которые называют подобный процесс проприоцептивной афферентацией, или, по П.К.Анохину, обратной афферентацией. Речь может идти о роли и значении этого аппарата, который на наш взгляд, в известной мере недооценивался многими исследователями.

Известно также, что при одновременных нарушениях экстро- и проприоцептивной сигнализации невозможно рациональное выполнение достаточно сложного произвольного движения. Остается предположить, что управление такими движениями осуществляется по замкнутому циклу: мозг – центробежные нервы – мышцы – проприоцепторы – центростремительные нервы – мозг. В этом цикле участком прямой связи будет: мозг – мышцы, а обратной связи – мышцы – мозг.

Рис. 1. Схема расположения основных ядер и проводящих путей центральной нервной системы человека (по Н.А. Бернштейну, 1947)

Однако при более детальном рассмотрении возникает первое разделение этого кольца на внешнее и внутреннее. Внешнее кольцо включает прямую связь и внешнюю дугу обратной связи по зрительным, слуховым, обонятельным и тактильным рецепторам, имеющим смысловую афферентацию (Н.А. Бернштейн, 1947), и непосредственно связанным с восприятием внешнего мира. Внутреннее кольцо включает прямую связь и внутреннюю дугу обратной связи по проприоцепторам, непосредственно не связанным с нашим сознанием.

Таки образом, общей частью колец является прямая связь (мозг – мышцы). Это разделение колец весьма принципиально и вместе с тем относительно; они играют различную роль в управлении произвольными движениями. Следует полагать, что внешнее кольцо осуществляет контроль за смысловой стороной движения, а внутренне – за синергетическими автоматизмами. Однако, как будет показано ниже, их функции могут в известной мере и в определенных случаях изменяться, частично взаимно переключаться. Разделение их функций относительное.

Высшие отделы центральной нервной системы имеют сравнительно малую афферентационную связь с мышечной периферией, а низшие, напротив, в полной мере обладают ею (О.Фогт).

Для иллюстрации этого приводится на рисунке 1 схема, взаимствованная из книги Н.А.Бернштейна «О построении движений» (1947). Как показано на схеме, из мозга на периферию ведут: пирамидный путь (Pyr), начинающийся в высших отделах, и группа экстрапирамидных (Rsm – руброспинальный, Ts – тектоспинальный, Vs – вестибулоспинальный), начинающихся в низших отделах; из периферии к центру идет только одна группа путей (Sth – спиноталамический, Fp – заднестолбовой, (Scrb – спиноцеребральный), они заканчиваются в низших отделах. Пути Fpc – фронтопонтоцеребелярный и затылочновисочнопонтоцеребелярный соединяют верхние отделы мозга с мозжечком. Одновременно на схеме приведено возможное распределение основных ядер мозга по уровням: R – красное ядро; D – ядро Дейтерса; Cq – четверохолмие; Hth – гипоталамус; Nd – зубчатое ядро; P – паллидум; Cm – внутреннее и Cl – наружное коленчатое тело; Crb – кора мозжечка; Str – стриатум; Th – зрительный бугор; Pm – премоторная зона коры; Pyr – пирамидная область; Pc – постцентральная извилина; Ac – слуховая зона; Opt – зрительная зона; Par – теменная область. Стрелками обозначены связи между отдельными ядрами, пунктирными линиями отмечено возможное расположение уровней управления движениями.