Общие принципы координации двигательной деятельности

Общеизвестно, что уже во времена Декарта принципы координации любой двигательной деятельности совпадали с принципами выработки и становления условных рефлексов. Считалось, что условный рефлекс – это естественная реакция в ответ на внешнее или внутреннее воздействие, где сила и направленность реакции точно соответствуют величине и характеру поступающих по афферентным путям раздражений. Любое сложное движение рассматривалось как сумма рефлексов, рефлекторных дуг Отмечалось, что условно-рефлекторная деятельность координируется, управляется центральной нервной системой. Предполагалось, что в основе координации лежат процессы взаимодействия противоположно действующих сил. Одни из них возбуждаются, а другие в противовес им тормозятся.

Не отрицается условно-рефлекторная природа координации двигательной деятельности и в настоящее время, хотя со времен Декарта прошло более трех столетий. Изменились только представления о самих механизмах образования и становления условных рефлексов, о принципах функционирования систем организма, обеспечивающих эту деятельность. Прежде всего было доказано, что условный рефлекс не является простым механическим отражательным актом. Каждый из них отображает сложный процесс развития индивидуума. Они могут служить «строительными блоками» сложных рефлексов, увязываясь в различные цепи, стереотипы и т. д [7, 23, 30, 62, 170, 203].

Выяснилось, что процессы возбуждения и торможения не являются различными по своей природе явлениями. Они взаимосвязаны между собой и отображают активное состояние живой ткани. В зависимости от воздействия различных факторов (сила раздражителей, состояние нервно-мышечного аппарата и т. д.) возбудимая фаза может переходить в тормозную, а тормозная – в возбудимую [4, 13, 171, 175, 302].

Оказалось, что величина ответной реакции не всегда адекватна силе воздействий. Она во многом определяется состоянием нервно-мышечного аппарата в момент воздействия внешних или внутренних агентов [14, 27, 37], потребностью систем организма [7], «разрешительными» свойствами генетического аппарата [7, 195, 253, 302] и т. д. Был открыт «общий путь» схождения импульсов от различных эфферентных центров. Выявлены механизмы борьбы между ними, результатом которой является сохранение одних из них и затормаживание других [15, 131, 171, 302]. Все это способствует объединению различных реакций в единую систему.

Многие авторы сходятся во мнении, что механизмы образования и замыкания условных связей объясняются суммацией в доминантном очаге коры головного мозга возбуждений, поступающих из разных участков центральной нервной системы [47, 170,171, 228]. Доминантные межцентральные взаимоотношения открыл выдающийся физиолог А.А. Ухтомский [229], который выделил две стадии образования доминанты. При начальной стадии происходит усиление имеющегося очага возбуждения за счет воздействия другого раздражителя. На второй стадии суммация очага возбуждения происходит в определенных нервных центрах коры головного мозга, то есть она приобретает свойство специфичности [76, 151]. Некоторые авторы считают доминанту простой формой временной связи [174, 177, 197, 198].

Открытие вначале принципов двухсторонних [7, 171, 177], а затем многосторонних связей [12, 13, 24, 131], механизмов взаимоотношений между ними [13, 170, 171, 175], выявление обратных связей [7, 131, 171] позволили прийти к заключению, что в основе условно-рефлекторной деятельности лежит не рефлекторная дуга, а рефлекторное кольцо [7, 25]. Согласно предложенной «теории функциональных систем» [7], в процессе выработки условных рефлексов импульсы движутся не только от периферии к центру (афферентный путь), но и от центра (эфферентный путь) к периферии, образовывая рефлекторное кольцо [7, 25].

Здесь же было выяснено, что поступающая от центра к периферии информация по эфферентным путям отличается от той, которая следовала от периферии к центру. Изменения силы и характера следующей в обратных связях информации объясняется интегративной деятельностью коры головного мозга [7, 26, 185, 277, 285]. Естественно, что в ее основе лежат определенные закономерности функционирования, которые, кстати, еще мало изучены. Ясно только одно, что процесс переработки импульсов на уровне головного мозга корректируется потребностью систем организма в поступающей информации [149], а также «разрешительными командами» генетического аппарата [253].

Всегда считалось, что координация двигательной деятельности достигается уравновешиванием противоположно действующих сил. В классической физиологии речь шла о взаимодействии процессов возбуждения и торможения, где иррадиация возбуждения ограничивается тормозным «берегом» [170] и направляется в нужное «русло» [171].

По мнению Н.А. Бернштейна [25, 26], координация движения – это преодоление избыточных степеней свободы за счет включения в работу нужных в конкретных условиях двигательной деятельности мышц или мышечных групп и гашение возникающих реактивных сил специальными мышечными усилиями.

Несмотря на различие взглядов на определение агентов, обеспечивающих взаимоотношение противоборствующих сил (возбуждение и торможение, реактивные силы, разгибатели и сгибатели), ясно, что при выработке и совершенствовании двигательных актов речь идет об определенной координации между отдельными мышцами и мышечными группами, в управлении которой задействованы соответствующие уровни центральной системы. Если долгие годы считалось, что замыкание условно-рефлекторных связей происходит только на уровне головного мозга, то Н.А. Бернштейн [25] полагает, что они могут происходить и на спинальном уровне.

В процессе образования двигательных актов вырабатывается определенная последовательность включения в работу тех или иных звеньев тела индивидуума, уточняется на уровне головного мозга и сила поступающих по афферентным путям импульсов. Они в «переработанном» виде направляются по эфферентным путям к мышцам, возбуждая одни и тормозя другие. Это прежде всего относится к мышцам-антагонистам (сгибатели и разгибатели).

В классической физиологии специалисты, рассматривая принципы координации двигательной деятельности, всегда говорят о закономерностях образования и становления условных рефлексов. В спортивной же физиологии чаще всего в подобных случаях пишут о динамическом стереотипе. А.Н. Крестовников [126] трансформировал учение об условных рефлексах в теорию и практику спорта. Динамический стереотип, по его мнению, есть ничто иное, как долговременная условно-рефлекторная связь. После ее выработки образуется определенная гибкая динамическая система. Она – целесообразная совокупность различных по форме и содержанию «тонких и гибких» динамических временных связей [119, 121]. Динамический стереотип как детерминированная система рефлексов включает в себя систему двигательных и вегетативных рефлексов, интегральный образ и представление о конечной цели своей деятельности [7, 26].

По мнению Е.И. Бойко [30], у человека общий механизм выработки и упрочения различного рода умений не сводится к одному только «навыку» и не может быть назван динамическим стереотипом в полном смысле этого термина. Тонкие и гибкие динамические временные связи образуют «динамическую вариотипию».

Общая координация двигательной деятельности человека в одних случаях объяснялась суммой выработанный условных рефлексов [84, 170], в других – наличием определенного количества динамических функциональных систем, а их столько, сколько существует упражнений [7], и в третьих – числом приобретенных динамических стереотипов [80, 126]. Имеются и такие специалисты, которые пишут об образовании сложного «сплава» врожденных и приобретенных рефлексов и координаций [13, 115].

Пластичность нервных функций является одной из главных причин образования, становления новых координаций и переделки старых. По мнению И.П. Павлова и его учеников [13, 115, 131], условные рефлексы могут увязываться в сложные комплексы рефлексов, цепи, системы. Все это помогает созданию новых условных рефлексов. Здесь без преувеличения можно казать, что каждый сложный динамический стереотип (условный рефлекс) состоит из определенного количества простых рефлексов. Последние могут вырабатываться как на локальном, так и на глобальном уровнях. В первом случае имеется в виду их образование в процессе выполнения простых локальных упражнений, например, жим лежа. Во втором – глобальных, где в процессе двигательной деятельности задействованы все звенья тела индивидуума.

Уже выработанные динамические стереотипы служат «строительными блоками» для образования новых двигательных актов. «Динамическая вариотипия», о которой упоминал Е.И. Бойко [30], имеет свойство распространяться на все выработанные ранее динамические стереотипы и способствует образованию новых в процессе онтогенетического развития.