Механизм кольцевой регуляции движений

Система регуляции движения является многоэтажной (многоуровневой) системой. Важную роль в этой сложной функциональной системе играет кора больших полушарий, которая управляет процессами, протекающими в этих циклах регулирования, и направляет их на решение общей задачи—достижение рабочего эффекта, или цели движения.

Биомеханика движений:

1. Конечности человека представляют собой сочлененные суставами кости, обладающие несколькими степенями свободы. Степени свободы – мера относительной подвижности каждых двух сочленений. Они накапливаются: указательный палец имеет 16 степеней свободы относительно грудной клетки. Большое количество степеней свободы затрудняет управление движением.

2. На движущуюся конечность действует внешние силы – сила тяжести, сила трения

3. Возникают реактивные силы – сила отдачи (противоположно направленная), возникающая при движении,

4. Есть силы инерции.

Т.о., помимо сигналов из ЦНС, на любое сложное движение влияют и другие силы, кот. не поддаются предварительному учету, и сами вносят изменения в ход движения - это принцип сенсорных коррекций- на основе сенсорной информации о ходе движения моторный акт корректируется. (Ех., заболевание сухоткой спинного мозга – мышцы и моторные центры в порядке, но нет афферентных сигналов от опорно-двигательного аппарата – больной не знает в каком положении его конечности, если он закроет глаза, то не сможет ходить, держать предметы, и т.д.) Следовательно, невозможно только управление из головного мозга – необходима система управления обратной связью, нервная система должна иметь какие-то сведения об осуществлении процесса движения. Чувственная обратная связь - получение информации о внешнем мире и изменении органа движения, т.е. вместо рефлекторной дуги - рефлекторное кольцо. Кольцевая регуляция движений – функциональная физиологическая система.

Сила, которую развивает мышца, зависит от длины мышцы и ее функционального состояния.

Бернштейн: существует программа (двигательная задача) и блок сличения. Блок сличения выявляет разницу между программой и реально выполняемым движением.

       Программирование. Для решения поставленных задач в центральной нервной системе вырабатываются программы двигательных действий. Они определяют набор и последовательность включения двигательных актов. В соответствии с этой программой включаются команды к эфферентным нейронам и далее—команды к мышцам.

Программы двигательных действий у человека разнообразны. Они обеспечивают бытовую, производственную и спортивную его деятельность. При этом команды к действию (например, выстрел стартового пистолета, команда «марш!») являются лишь сигналами о начале работы, сама же мышечная работа развертывается по имеющейся программе. В ряде случаев программирование протекает в условиях крайнего дефицита времени, (например при спортивных играх, фехтовании, борьбе и др.). В этих случаях требуется высокая скорость переработки поступающей информации и выполнения ответных действий.

Программы двигательных действий могут быть очень сложными, особенно при нестандартной работе, так как для достижения одного и того же результата в изменяющихся условиях (например, для успешного выполнения броска в баскетбольную корзину при разных игровых ситуациях) могут потребоваться включение различных мышечных групп, различная тактика поведения.

Обратные связи. Для функциональной системы регуляции движений недостаточно лишь наличия программирующих и управляющих нервных центров. Характерной особенностью подобных систем регуляции является наличие обратной афферентации, или так называемой обратной связи, от рабочего органа к регулирующим нервным центрам (рис. 57). Осведомление центральной нервной системы о деятельности, вызванной на периферии ее управляющими импульсами, происходит при помощи афферентных сигналов, отправляемых органами зрения проприорецепторами мышечной суставного аппарата и другими рецепторами.

Таким образом, с помощью обратных связей производится оценка выполненных движений, определяется их эффективность.

Аппараты сравнения. Эти нервные аппараты, получая обратную сигнализацию, сличают заданную программу с реальными результатами ее выполнения (П. К. Анохин, Н. А. Бернштейн и др.). Имеются данные, что такие аппараты находятся в лобных долях, подкорковых ядрах (хвостатые тела) и других образованиях.

Если есть расхождения фактического и требуемого действия, то в аппаратах сравнения возникают сигналы об ошибках—так называемые импульсы рассогласования. Соответственно этим импульсам в систему, управляющую движением, вносятся необходимые поправки — коррекции. В результате этого в процессе выполнения движения можно сохранить его основные черты, целесообразность, несмотря на изменение условий его осуществления. Так, сохраняется, например, индивидуальный характер походки человека при различиях в обуви, грунте, скорости движения, положении центра тяжести и т. д.

Схема кольца:

З.П. – задающий прибор, в нем заложена программа, характеристики будущего движения (он (с программой вместе J) находится в центре кольца);

Само кольцо изображается против часовой стрелки, начинаясь снизу вверх и замыкаясь опять внизу - в рабочей точке – мышце (или управляемом предмете);

Итак, из рабочей точки сигнал идет вверх в рецептор, воспринимающий внешние сигналы о том, как происходит движение, о внешних силах, положении мышц и их состоянии (афферентный сигнал), далее идет– прибор сличения, в котором сравнивается «то, что должно быть» и «то, что есть».

Результат сличения, их разность - D W . В зависимости от него следует коррекционный импульс: из П.С. сигнал идет в блок перешифровки (наверху кольца), где эта информация перешифровывается в коррекционный импульс, и поступает в регулятор движения, моторный центр, потом опускается в эффектор, и замыкается ниже, опять в рабочей точке.

Р.-З.П. – если осуществление движения с заданными параметрами невозможно, то меняется программа движения.

ЗП - заключает программу движения;

DW - рассогласование

ПС – информация от рецептора сравнивается с программой движения

П - перешифровка;

SW – то, что должно быть;

IW – то, что есть сейчас

Программа действий формируется и отлаживается в результате навыка (навык – вообще основа любого обучения).