Физиологические основы управления движениями

5 Зависимость точности и скорости произвольных движений от уровня развития в онтогенезе скелетно-мышечной системы, зрительно-двигательной функциональной системы, фронтальных областей коры больших полушарий мозга; формирование системы ассоциативных путей и других механизмов управления скелетной мускулатурой

Быстрота движения характеризуется как скоростью однократного движения, так и частотой повторяющихся движений. Скорость однократных движений увеличивается особенно интенсивно в младшем школьном возрасте, приближаясь в 13—14 лет к уровню взрослого. К 16—17 годам темп увеличения этого показателя несколько снижается. К 20—30 годам скорость однократного движения достигает наибольшей величины.

Увеличение скорости однократного движения с возрастом связано с увеличением скорости проведения сигнала в нервной системе и скорости протекания процесса передачи возбуждения в нервно-мышечном синапсе.

С возрастом увеличивается максимальная частота повторяющихся движений. Наиболее интенсивный рост этого показателя происходит в младшем школьном возрасте. В период от 7 к 9 годам средний ежегодный прирост составляет 0,3—0,6 движений в секунду. В 10—11 лет темп прироста снижается до 0,1—0,2 движений в секунду и вновь увеличивается (до 0,3—0,4 движений в секунду) в 12—13 лет. Частота движений в единицу времени у мальчиков достигает высоких показателей в 15 лет, после чего ежегодный прирост снижается. У девочек максимальных значений этот показатель достигает в 14 лет и далее не изменяется.

Увеличение с возрастом максимальной частоты движений объясняется нарастающей подвижностью нервных процессов, обеспечивающей более быстрый переход мышц-антагонистов из состояния возбуждения в состояние торможения и обратно.

Точность воспроизведения движений также существенно изменяется с возрастом. Дошкольники 4—5 лет не могут совершать тонкие точные движения, воспроизводящие заданную программу, как в пространстве, так и во времени. В младшем школьном возрасте возможность точного воспроизведения движений по заданной программе существенно возрастает. С 9—10 лет организация точных движений происходит по типу взрослого. В совершенствовании этого двигательного качества существенную роль играет формирование центральных механизмов организации произвольных движений, связанных с деятельностью высших отделов ЦНС. В процессе развития ребенка изменяется также способность воспроизводить заданную величину мышечного напряжения. Точность воспроизведения мышечного напряжения невелика у детей дошкольного и младшего школьного возраста. Она повышается лишь к 11—16 годам.

Развитие зрительно-моторной координации и тонких дифференцированных движений рук происходит постепенно, с переходом от одного этапа психического развития к другому. Если ребенок развивается нормально, то в возрасте одного - трех месяцев он фиксирует взгляд на предмете, поворачивает голову к яркому предмету, удерживает вложенную в руку погремушку. В возрасте четырех-восми месяцев он следит глазами за движением своей руки, рассматривает игрушки и людей, произвольно переключает взгляд с одного предмета на другой, активно тянется к предметам и захватывает их. Он может брать двумя руками, перекладывать предмет из руки в руку. В девять - восемнадцать месяцев ребенок узнает предмет на расстоянии. В захватывании предмета участвует большой палец и конечные фаланги других.

В игре ребенок исследует предметы путем повторных проб с опорожнением и наполнением, пьет из чашки, начинает пользоваться ложкой. В восемнадцать - тридцать шесть месяцев у ребенка продолжается развиваться зрительное восприятие глубины, зрительное внимание к форме. Ребенок продолжает брать двумя руками, но с выделением преобладающей руки. Преобладающая рука часто меняется. Развитие зрительно-моторной координации имеет свои возрастные особенности. Для ребенка трех - шести месяцев характерны следующие навыки поведения: малыш направляет руки ко рту, следит за движением рук, под контролем зрения направляет руку к предмету и захватывает ею. В шесть-двенадцать месяцев у ребенка развивается "единое" поле зрения и действия. Глаз направляет движение руки. Ребенок перекладывает предмет из одной руки в другую, может положить ложку в чашку, кубики в коробку. В один - два года ребенок чертит штрихи и "каракули", держит чашку, поднимает ее и пьет. Помещает квадрат в квадратную прорезь, овал - в овальную. Повторяет изображение нескольких горизонтальных, вертикальных и округлых линий. В два-три года может крутить пальцем диск телефона, рисует черточки, режет ножницами. Рисует по образцу крест.

В три - четыре года ребенок обводит по конурам, копирует крест, воспроизводит формы. Хватает катящийся к нему мяч. В четыре-пять лет ребенок уже закрашивает простые формы. Копирует заглавные печатные буквы. Рисует простой дом (квадрат и диагонали). Рисует человека от двух до трех частей его тела. Копирует квадрат. Дополняет три части в незавершенную картинку. В пять-шесть лет ребенок может аккуратно раскрасить картинки, пишет буквы и числа. Дополняет недостающие детали к карте. Бьет молотком по гвоздю, воспроизводит геометрические фигуры по образцу. Развитие тонкой моторики рук также может иметь свои возрастные особенности. Для детей одного – двух лет характерны следующие навыки поведения: ребенок может держать два предмета в одной руке, чертить карандашом, переворачивает страницы книги. В два – три года ребенок открывает ящик и опрокидывает его содержимое, играет с песком и глиной, открывает крышки, использует ножницы, красит пальцем, нанизывает бусы. В три – четыре года может держать карандаш пальцем, копировать формы несколькими цветами, собирает и строит постройки из девяти кубиков. В четыре – пять лет рисует карандашами или цветными мелками, строит постройки более чем из девяти кубиков, складывает бумагу более чем один раз, определяет предметы в мешке на ощупь, лепит из пластилина (от 2 до 3 частей), шнурует ботики.

6 Основные этапы формирование двигательной функции в онтогенезе

У новорожденного ребенка наблюдаются беспорядочные движения конечностей, туловища и головы. Координированные ритмические сгибания, разгибания, приведение и отведение сменяются аритмичными, некоординированными изолированными движениями.

Двигательная деятельность детей формируется по механизму временных связей. Важную роль в формировании этих связей играет взаимодействие двигательного анализатора с другими анализаторами (зрительным, тактильным, вестибулярным).

Нарастание тонуса затылочных мышц позволяет ребенку 1,5—2 месяцев, положенному на живот, поднимать голову. В 2,5—3 месяца развиваются движения рук в направлении к видимому предмету. В 4 месяца ребенок поворачивается со спины на бок, а в 5 месяцев переворачивается на живот и с живота на спину. В возрасте от 3 до 6 месяцев ребенок готовится к ползанию: лежа на животе, все выше поднимает голову и верхнюю часть туловища; к 8 месяцам он способен проползать довольно большие расстояния.

В возрасте от 6 до 8 месяцев благодаря развитию мышц туловища и таза ребенок начинает садиться, вставать, стоять и опускаться, придерживаясь руками за опору. К концу первого года ребенок свободно стоит и, как правило, начинает ходить. Но в этот период шаги ребенка короткие, неравномерные, положение тела неустойчивое. Стараясь сохранить равновесие, ребенок балансирует руками, широко ставит ноги. Постепенно длина шага увеличивается, к 4 годам она достигает 40 см, но шаги все еще неравномерные. От 8 до 15 лет длина шага продолжает увеличиваться, а темп ходьбы снижаться. В возрасте 4—5 лет в связи с развитием мышечных групп и совершенствованием координации движений детям доступны более сложные двигательные акты: бег, прыганье, катание на коньках, плавание, гимнастические упражнения. В этом возрасте дети могут рисовать, играть на музыкальных инструментах. Однако дошкольники и младшие школьники в связи с несовершенством механизмов регуляции трудно усваивают навыки, связанные с точностью движения рук, воспроизведением заданных усилий.

К 12—14 годам происходит повышение меткости бросков, метаний в цель, точности прыжков. Однако некоторые наблюдения показывают ухудшение координации движений у подростков, что связывается с морфофункциональными преобразованиями в период полового созревания. С половым созреванием связано и снижение выносливости в скоростном беге у 14—15-летних подростков, хотя скорость бега к этому возрасту существенно возрастает.

По мере роста ребенка развивается и такое движение, как прыжок. Дети раннего возраста при подпрыгивании не отрывают ног от почвы, и их движения сводятся к приседаниям и выпрямлениям тела. С 3 лет ребенок начинает подпрыгивать на месте, слегка отрывая ноги от почвы. Лишь начиная с 6—7 лет наблюдается координация нижних конечностей при прыжке. Наряду с совершенствованием координации движений при осуществлении прыжка растет его дальность. Дальность прыжка в длину с места возрастает у мальчиков до 13 лет, у девочек — до 12—13 лет. После 13 лет разница в прыжках в длину в зависимости от пола становится ярко выраженной, а при прыжках в высоту эта разница проявляется уже с 11 лет.

Без обучения и тренировки сами по себе никогда не возникнут, не образуются такие навыки и умения, как ходьба, бег, прыжки, метание, плавание, танцевальные движения, вертикальные рабочие позы, не говоря уже о высоком искусстве управления движениями, которое имеет место в результате занятий такими видами спорта, как художественная гимнастика, фигурное катание, прыжки с трамплина, водное поло, баскетбол и др.

7 Роль зрительного и  вестибулярного анализаторов в  управлении движениями

Нервные импульсы от рецепторов вестибулярного аппарата передаются к скелетной мускулатуре по проводящим путям спинного мозга. Импульсы от ядер вестибулярных нервов обеспечивают управление позой, ориентацию тела в пространстве и равновесие. Вестибулярные импульсы оказывают преимущественно тормозное влияние на мотонейроны. На вставочных нейронах спинного мозга происходит взаимодействие вестибулярных сигналов двигательными импульсами, регулирующими положение тела конечностей.

Вестибулярные нервные центры находятся под прямым влиянием ядер мозжечка. В вестибулярном ядре Дейтерса и шатровом ядре мозжечка имеются однозначные соматотонические зоны. Так, область регуляции тонуса мышц нижних конечностей имеется и в мозжечке, и в вестибулярных ядрах. Мозжечок регулирует мышечный тонус через соответствующие зоны вестибулярных центров.

Моторная зона коры регулирует мышечный тонус в соответствии с частотой и силой восходящей импульсации от вестибулярного и двигательного аппаратов. Иначе говоря, вестибулярный контроль мышечного тонуса — лишь часть системы управления тонусом, включающей кору полушарий большого мозга: мозжечок, красное ядро и, наконец, сами вестибулярные ядра.

Системный характер регуляторных влияний является необходимым условием формирования двигательных поведенческих реакций. Сигналы от лабиринтных рецепторов дифференцируют направление движения, повороты, наклоны, положение центра тяжести. Этот процесс корректировочных воздействий становится возможным благодаря тому, что сами анатомические структуры вестибулярного аппарата строго ориентированы по отношению к общему центр тяжести.

Раздражение вестибулярных ядер приводит к глазному нистагму. Возбуждение от вестибулярных ядер передается на ядра отводящего нерва через волокна ретикулярной формации. Специфических путей, связывающих вестибулярные ядра с глазодвигательными нейронами, не существует. Следовательно, нистагм может рассматриваться как результат иррадиации возбуждения по неспецифическим путям ретикулярной формации стволовой части мозга.

При определении пространственных параметров движения проприоцептивные ощущения корректируются зрительной оценкой расстояния или взаимного расположения частей тела. Например, точность броска зависит от чувственного кинестетического опыта, приобретаемого в процессе неоднократного выполнения этого упражнения, и от способности зрительно определять расстояние и траекторию полета мяча.

Пространственная оценка взаимного расположения предметов (глубинное зрение) связана с бинокулярным зрением. Оно характеризуется положением зрительных осей, позволяющих определить величину смещения изображения разноудаленых предметов на сетчатках правого и левого глаза.

В анализе отдельных характеристик движения частоты, продолжительности его фаз важное значение принадлежит слуховому анализатору. Оценка длительности отдельных фаз движения основана на различении микроинтервалов времени между звуковыми сигналами, которые поступают к рецепторам слухового анализатора. Это различение осуществляется звуковоспринимающим аппаратом обычным путем, а также вследствие костной проводимости (например, длительность опорной фазы при беге становится доступной анализу вследствие передачи сотрясений тела костям черепа и через них — улитке, минуя наружное и среднее ухо).

С функцией слухового анализатора связана возможность оценки продолжительности и частоты отдельных движений. Это важно в тех видах спорта, успех в которых зависит от совместных, одновременных действий спортсменов (например, в гребле).

При определении пространственных параметров движения проприоцептивные ощущения корректируются зрительной оценкой расстояния или взаимного расположения частей тела. Точность броска зависит от чувственного кинестетического опыта, приобретаемого в процессе неоднократного выполнения этого упражнения, и от способности зрительно определять расстояние и траекторию полета мяча.

Пространственная оценка взаимного расположения предметов (глубинное зрение) связана с бинокулярным зрением. Он характеризуется положением зрительных осей, позволяющих определить величину смещения изображения разноудален предметов на сетчатках правого и левого глаза.

Движущиеся предметы, не спроецированные на центральную ямку глазного яблока, воспринимаются периферическими элементами сетчатки. Зрительная оценка неподвижного предмета производится путем установки головы и глаз в такое положение, при котором предмет проецируется в центральной ямке.

Эффективность выполнения многих физических упражнений зависит от остроты зрения. Мышечная деятельность, связанная с напряженной работой зрительного анализатора (спортивные игры), сопровождается увеличением поля зрения, что является результатом возбуждения периферических элементов сетчатки, возникающего при постоянном перемещении глазных яблок.