Основы управления произвольными движениями – основа обучения новому навыку
презентация к уроку по физкультуре (10, 11 класс)
В процессах афферентного синтеза участвуют глубокие внутренние процессы — побуждение к действию (мотивация) и его замысел, извлекаются из памяти моторные следы (навыки) и выученные тактические комбинации. У человека на их основе создается определенный план и конкретная программа движения. Эти процессы отражаются в изменениях электрической активности мозга. На уровне спинного мозга процессы преднастройки отражаются повышением возбудимости спиральных мотонейронов, в мышцах — повышением чувствительности проприорецепторов скелетных мышц. Сенсорная информация о результате выполнения движения, получаемая по каналам обратной связи, используется нервными центрами для уточнения временных, пространственных и силовых характеристик двигательных актов, внесения поправок в команды. Такие поправки называются сенсорными коррекциями.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 1.63 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
«... все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности сводится окончательно к одному лишь явлению — мышечному движению». И.М. Сеченов Общая схема управления движениями: Решающий фактор поведения – это результат деятельности Формирование групп нейронов для достижения результата (функциональная система) Обработка сигналов, поступающих из внешней и внутренней среды (афферентный синтез) Принятие решения о целях и задачах действий С оздание представления об ожидаемом результате и формирование конкретной программы движений А нализ полученного результата и внесение в программу поправок — сенсорных коррекций
В процессах афферентного синтеза участвуют глубокие внутренние процессы — побуждение к действию (мотивация) и его замысел, извлекаются из памяти моторные следы (навыки) и выученные тактические комбинации. У человека на их основе создается определенный план и конкретная программа движения. Эти процессы отражаются в изменениях электрической активности мозга. На уровне спинного мозга процессы преднастройки отражаются повышением возбудимости спиральных мотонейронов , в мышцах — повышением чувствительности проприорецепторов скелетных мышц. Сенсорная информация о результате выполнения движения, получаемая по каналам обратной связи, используется нервными центрами для уточнения временных, пространственных и силовых характеристик двигательных актов, внесения поправок в команды. Такие поправки называются сенсорными коррекциями.
Рис 1. Предположительная блок-схема прохождения управляющей информации при регуляции произвольных движений человека
Центральные аппараты и механизмы управления движениями У позвоночных центральные программы запускаются управляющими центрами, а у беспозвоночных, как правило, командными нейронами, впервые выделенными в 1968 г. К. Вирсма . Однако сигнал от командного нейрона или управляющего центра играет лишь пусковую роль. Он не несет информации о том, как построить соответствующее движение. Структура движения заложена во взаимосвязях мотонейронов , с которыми он связан. - рефлекс бегства у рака, легко вызываемый тактильным, вибрационным или звуковым раздражением, реализуется через возбуждение одного гигантского командного нейрона, связанного с тремя двигательными мотонейронами - в ответ на стимуляцию рыба уплывает, совершая быстрые и повторяющиеся движения хвостом и головой; этот двигательный акт запускается парой командных нейронов – маутнеровских клеток, расположенных в продолговатом мозгу; Рассмотрим несколько примеров поведения у низших животных: - у таракана есть командный нейрон, запускающий бег насекомого, если его лапы касаются опоры, если же лапы находятся в воздухе запускается команда полета.
Ведущая роль в построении новых моторных программ у высших животных и человека принадлежит передним отделам коры больших полушарий – премоторной и префронтальной коре. Роль передних отделов коры больших полушарий показана в работах А.С. Батуева, проводившего эксперименты с использованием микроэлектородов , регистрирующих активность отдельных нейронов у обезьян. В экспериментах были обнаружены три группы нейронов, последовательно вовлекаемых в процесс осуществления условнорефлекторного двигательного навыка. Все три популяции клеток были обнаружены в теменной и особенно в лобной коре . 1 группа клеток: реагирует на условные сигналы, поэтому их отнесли к сенсорным нейронам; 2 группа клеток: реагирует на время действия сигнала; 3 группа клеток : реагирует в пусковой период. Считают, что сенсорные нейроны первой группы передают информацию второй группе, которые принадлежат кратковременной памяти. Третья же группа – это нейроны моторных программ, они получают информацию от нейронов памяти и запускают хорошо отработанную двигательную реакцию.
Механизмы инициации движения Инициация движения происходит следующим образом. В моторной коре строится конечный и конкретный вариант моторного управления движением. Моторная кора использует оба принципа управления: контроль через систему обратной афферетации и через механизм центрального программирования. Это достигается тем, что к ней сходятся сигналы от мышечной активности, от сенсомоторной, зрительной и других отделов коры, которые и используются для моторного контроля коррекции движения. Кроме того, к моторной коре приходят сигналы, связанные с программированием движения из передних отделов коры и подкорки. Моторная кора получает также информацию из структур, имеющих отношение к хранению двигательных программ. Так, в опытах с регистрацией нейронной активности у обезьян было показано, что при выполнении ими заученного движения активность нейронов зубчатого ядра мозжечка на 10 мс опережает изменение активности нейрона в моторной коре, которое предшествует появлению мышечного движения . В моторную кору поступают также сигналы от базальных ганглиев – структура, которая ответственна за хранение главным образом двигательных программ врожденного поведения (пищевого, питьевого и др.), стереотипных движений. Клетки базальных ганглиев, так же как и мозжечка, разряжаются до начала движений, совершаемых животными в ответ на сигнал за 50 – 150 мс . В хвостатом ядре были найдены нейроны, у которых возбуждение опережает условную двигательную пищевую и оборонительную реакции. Эти реакции у нейронов появляются с выработкой условного рефлекса и исчезают с его утешением. Сигналы от базальных ганглиев и мозжечка распространяются не только вверх к коре, но и вниз, по нисходящему пути к спинному мозгу (экстрапирамидный путь).
Согласно работам шведского нейрофизиолога Г . Могенсона , все процессы управления движением включают три блока и соответствующие им три фазы: блок инициации движения, включающий лимбическую систему с прилегающим ядром ( n. accumbens ), и ассоциативную кору; блок программирования движения, включающий мозжечок, базальные ганглии, моторную кору, таламус (как посредник между ними), а также спинальные и стволовые генераторы; исполнительный блок, охватывающий мотонейроны и двигательные единицы.
Рис 2: Схема инициации двигательного акта (по Г. Могенсону , 1977, с изменениями)
В двигательной деятельности человека различают: произвольные движения (сознательно управляемые целенаправленные действия) непроизвольные движения, котрые происходят без участия сознания и представляют собой либо безусловные реакции, либо автоматизированные двигательные навыки. В основе управления произвольными движениями человека лежат два различных физиологических механизма: рефлекторное кольцевое регулирование программное управление по механизму центральных команд. Рефлекторное кольцевое регулирование: Замкнутая система рефлекторного кольцевого регулирования характерна для осуществления различных форм двигательных действий и позных реакций, не требующих быстрого двигательного акта. Это позволяет нервным центрам получать информацию о состоянии мышц и результатах их действий по различным афферентным путям и вносить поправки в моторные команды по ходу действия.
Программное управление по механизму центральных команд — это механизм регуляции движений, независимый от афферентных проприоцептивных влияний. Такое управление используется в случае выполнения кратковременных движений (прыжков, бросков, ударов ), когда организм не успевает использовать информацию от проприорецепторов мышц и других рецепторов. Вся программа должна быть готова еще до начала двигательного акта. При этом отсутствует замкнутое кольцо регуляции. Управление производится по так называемой открытой петле, а активность во многих произвольно сокращающихся мышцах возникает раньше, чем регистрируется обратная афферентная импульсация . Например, при выполнении прыжковых движений электрическая активность в мышцах, направленная на амортизацию удара, возникает раньше, чем происходит соприкосновение с опорой, т. е. она носит предупредительный характер.
Такие центральные программы создаются согласно сформированному в мозге (главным образом — в ассоциативной передне -лобной области коры) образу двигательного действия и цели движения. В дальнейшей конкретной разработке моторной программы принимают участие мозжечок (латеральная область его коры) и базальные ядра (полосатое тело и бледный шар). Информация от них поступает через таламус в моторную и премоторную области коры и далее — к исполнительным центрам спинного мозга и скелетным мышцам.
Механизм кольцевого регулирования является филогенетически более древним и возникает раньше в процессе индивидуального развития. Примерно к трем годам достаточное развитие получают зрительные обратные связи, осуществляющие текущий зрительно-моторный контроль, а с 5-6 лет происходит переход к текущему контролю движений с участием проприоцептивных обратных связей. Этот механизм достигает значительного совершенства к 7-9 летнему возрасту, после чего начинается переход к формированию механизма центральных команд. К 10-11 годам повышение скорости произвольных движений обеспечивается достаточным развитием процессов предварительного программирования их пространственных и временных параметров. С этого возраста представлены оба механизма управления произвольными движениями, дальнейшее совершенствование которых продолжается вплоть до 17-19 лет.
Роль ЦНС в регуляции движений : Спинной мозг осуществляет ряд элементарных двигательных рефлексов: рефлексы на растяжение ( миостатические и сухожильные рефлексы, например, коленный рефлекс), кожные сгиба тельные рефлексы (например, защитный рефлекс отдергивания конечности при уколах, ожогах), разгиба тельные рефлексы (рефлекс отталкивания от опоры, лежащий в основе стояния, ходьбы, бега), перекрестные рефлексы и др. Составной частью различных сложных двигательных действий, как произвольных, так и непроизвольных, часто являются ритмические рефлексы. Это одна из форм древних и относительно простых рефлексов. Они особенно выражены при выполнении циклической работы, включаются в шагательные рефлексы. Основные механизмы шагательных движений заложены в спинном мозге. Специальные нейроны (спинальные локомоторные генераторы) и многочисленные взаимосвязи внутри спинного мозга обеспечивают последовательную активность различных мышц конечностей, согласование ритма и фаз движений, приспособление движений к нагрузке на мышцы. В среднем мозгу расположены нейроны «локомоторной области», которые включают этот механизм и регулируют мощность работы мышц, обеспечивая примитивную форму локомоций — без ориентации в пространстве.
Нейроны промежуточной продольной зоны коры мозжечка согласуют позные реакции с движениями. Они выполняют также точные расчеты по ходу движений, необходимые для коррекции ошибок и адаптации моторных программ к текущей ситуации. Программирование каждого последующего шага осуществляется ими на основе анализа предыдущего. Кроме того производится согласование движений рук и ног, и особенно — регуляция активности мышц-разгибателей, обеспечивающих опорную фазу движения. Значение мозжечка в четком поддержании темпа ритмических движений объясняют геометрически правильным чередованием рядов эфферентных клеток Пуркинье и походящих к ним афферентных волокон.
К управлению ритмическими движениями непосредственное отношение имеют активирующие и угнетающие отделы ретикулярной формации, которые влияют на силу и темп сокращения мышц, а также подкорковые ядра, которые организуют автоматическое их протекание и содружественные движения конечностей. Включение древних форм ритмических движений (циклоидных) в акт письма позволяет человеку перейти от отдельного начертания букв к обычной письменной скорописи. То же самое происходит при освоении акта ходьбы — с переходом от отдельных шагов к ритмической походке. Плавность ритмических движений, четкое чередование реципрокных сокращений мышц обеспечивают премоторные отделы коры. Функцией комплекса различных корковых областей является определение целесообразности локомоций, их смысла, ориентации в пространстве, перестройка программ движений в различных ситуациях, включение ритмических движений как составного элемента в сложные акты поведения. Об участии различных корковых областей в регуляции циклических движений можно судить по появлению в их электрической активности медленных потенциалов в темпе движения — «меченых ритмов» ЭЭГ, а при редких движениях — по изменениям кривой, огибающей амплитуду ЭЭГ.
В высшей регуляции произвольных движений важнейшая роль принадлежит передне -лобным областям (передним третичным полям). Здесь помимо обычных вертикальных колонок нейронов существует принципиально новый тип функциональной единицы — в форме замкнутого нейронного кольца. Циркуляция импульсов в этой замкнутой системе обеспечивает кратковременную память. Она сохраняет в коре возбуждение между временем прихода сенсорных сигналов и формированием ответной эфферентной команды. Такой механизм служит основой сенсомоторной интеграции при программировании движений, при осуществлении зрительно-двигательных реакций.
Спасибо за внимание!
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Программа дополнительного образования "Основы управления транспортным средством и безопасность дорожного движения"
Программа программа направлена на приобретение учащимися знаний по программе подготовки водителей категории "А"...
КТП к программе "Основы управления транспортным средством и безопасность дорожного движения"
календарно-тематическое планирование...
: «Развитие коммуникативных умений и навыков старшеклассников на основе использования технологий личностно-ориентированного обучения на уроках иностранного языка».
Развивающемуся обществу необходимы образованные, нравственные, предприимчивые люди, которые могут самостоятельно получать требуемую информацию, способные к сотрудничеству...
![](/sites/default/files/pictures/2014/08/20/picture-468687-1408546615.jpg)
Обучению детей основам безопасности дорожного движения
Формировании у детей необходимых умений и навыков, выработке положительных, устойчивых привычек безопасного поведения на улице....
Личностно-ориентированное развивающее обучение – основа образования в условиях перехода на новые образовательные стандарты.
Личностно-ориентированные технологии ставят в центр всей образовательной системыличность обучаемого.Учащийся в рамках этой технологии не просто субъект приоритетный, он – цель образовательной си...
![](/sites/default/files/pictures/2019/07/22/picture-1153408-1563795807.jpg)
Конспект логоритмического занятия по обучению детей основам безопасности дорожного движения «Путешествие в страну Светофорию» для детей логопедической группы среднего дошкольного возраста
Методическая запискаДанная тема важна для работы с детьми дошкольного возраста с тяжелыми нарушениями речи, так как кроме работы по профилактике ДДТТ, она помогает решить важнейшие задачи, стоящие пер...
![](/sites/default/files/pictures/2022/01/22/picture-1191301-1642867067.jpg)
Использование про-активных методов по работе с нежелательным поведением и обучению новым навыкам детей с РАС и легкой умственной отсталостью в условиях коррекционного класса: из опыта работы.
Аннотация: в данной статье освещаются основные про активные методы, практические приемы, применяемые в работе учителя-дефектолога с детьми, имеющими расстройство аутистического спектра (РАС) и легкую ...