Физиологические механизмы формирования и совершенствования двигательных действий

Центральная нервная система регулирует, управляет и совершенству­ет двигательную деятельность человека через двигательные единицы. Двигательная единица состоит из двигательной нервной клетки, нервного волокна и группы мышечных волокон. Каждая мышца включает в себя от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч дви­гательных единиц. Чем большее напряжение должна развить мышца, тем большее количество двигательных единиц включается в работу.

Посредством изменения силы и частоты биоэлектрических импуль­сов в нервных клетках возникают процессы возбуждения и торможе­ния. Возбуждение — деятельное состояние клеток, когда они транс­формируют и передают электрические импульсы другим клеткам; торможение — обратный процесс, направленный на снижение биоэлек­трической активности и восстановление затраченной энергии. В про­цессе физической тренировки совершенствуется взаимодействие этих двух основных процессов. Именно посредством координации возбуждения и торможения регулируется работа многих мышечных групп и функциональных систем при формировании и совершенствовании ка­кого-то отдельного движения или его различных сочетаний в трудовой деятельности, а также в ходе специальной физической тренировки.

Напомним, что унаследованные рефлексы, заложенные от рожде­ния в нервной системе, называют безусловными. Примером простей­шего двигательного безусловного рефлекса является непроизвольное отдергивание руки при ожоге. Рефлексы, формирующиеся в результа­те сочетания различных раздражителей с безусловными рефлексами, называются условными.

Вся деятельность человека, в том числе и овладение двигательны­ми навыками, протекает по принципу взаимосвязи условных рефлек­сов с безусловными рефлексами. Рефлекторная природа двигатель­ной деятельности лежит в основе любого мышечного действия. Именно посредством рефлекса в реализацию конкретного движения вовлекаются все необходимые в данный момент мышцы, органы и си­стемы организма (рис. 4.8).

Как известно, у человека может быть выработано любое множествo разнообразных условных рефлексов первого, второго и даже большого

Рис. 4,8. Схема простейшей рефлек­торной дуги: 1 — афферентный (чув­ствительный) нейрон, 2— спинномоз­говой узел, 3 — вставочный нейрон,

4 — серое вещество спинного мозга,

5 — эфферентный (двигательный) ней­рон, 6 — двигательное нервное оконча­ние в мышцах, 7 — чувствительное нервное окончание в коже

порядка, в том числе и связанных с формированием новых дви­жений до уровня двигательного навыка. Двигательный навык как ко­нечная цель обучения и совершенствования нового движения до ав­томатизма формируется по механизму условных рефлексов в результате многократных систематических упражнений.

Физиологической основой формирования двигательных навыков служат уже существовавшие или образующиеся временные связи между нервными центрами (иногда говорят, что у него (нее) хорошая двигательная база). В целом ряде случаев в быту, в профессиональном труде и особенно в различных видах спорта на уровне навыков фор­мируются так называемые двигательные стереотипы.

Двигательный стереотип — это стойкая последовательность авто­матического выполнения ряда движений на уровне навыка (напри­мер, подача мяча в волейболе — подброс мяча, удар по нему и т.п.). То есть образуется стойкая система нервных процессов — строго оп­ределенная последовательность рефлексов. Достаточно подейство­вать только первому раздражителю, как приходит в действие вся це­почка нервных процессов, участвующих в движении. И.П. Павлов подчеркивал высокую экономичность такого стереотипа, облегчаю­щего работу нервных клеток. В то же время стереотип достаточно консервативен. Он затрудняет разучивание новых двигательных действий с другой последовательностью движений. Недаром говорят: «Переучивать, труднее, чем научить!» В создании этих мно­гочисленных рефлекторно-двигательных связей, в зависимости от особенностей движения, участвуют различные анализаторы: двига­тельный, вестибулярный, слуховой, зрительный, тактильный. Си­гналы — информация от этих анализаторов сенсорной системы — перерабатываются в ЦНС и по принципу обратной связи рефлектор­ного механизма поступают к исполнительному аппарату — мышце или группе мышц. В ходе своего становления-совершенствования каждое движение нуждается в постоянной коррекции на основе по­добной информации.

Этот физиологический процесс лежит в основе методики обучения и совершенствования движений. Он опирается, как уже указывалось, на повторность и систематичность тренировок и проходит три стадии (фазы): генерализации, концентрации, автоматизации.

Фаза генерализации характеризуется расширением возбудитель­ного процесса. При этом происходит вовлечение в работу даже «лиш­них» групп мышц, неоправданно большое напряжение работающих мышц и т.п. Движения скованны, угловаты, некоординированны и неточны, неэкономичны.

В результате многократных повторных упражнений фаза генера­лизации сменяется фазой концентрации, когда возбуждение благо­даря дифференцированному торможению концентрируется в нуж­ных зонах головного мозга. Исчезает излишняя напряженность движений; они становятся свободными, их выполнение значительно стабилизируется.

В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений становится как бы автомати­ческим и не требует деятельного контроля сознания. Такой навык от­личается высокой экономичностью и стабильностью выполнения всех составляющих его движений.

Весь процесс формирования двигательного навыка в зависимости от его особенностей сопровождается изменением физических нагру­зок, а следовательно, и соответствующими физиологическими пере­стройками в функциях целого ряда внутренних органов и систем. Но­вые сложные координации всегда формируются на фоне прежде сложившихся связей в ЦНС и опорно-двигательном аппарате. Вот почему гимнаст осваивает быстрее новое неизвестное движение, чем представители других видов спорта, а тем более не имеющие ранее об­ширного двигательного опыта.

Таким образом, благодаря физической тренировке значительно увеличиваются функциональные возможности организма, улучшает­ся регуляция протекающих в нем процессов и совершенствуются ме­ханизмы, поддерживающие и восстанавливающие постоянство его внутренней среды, повышаются резервные возможности, позволяю­щие лучше приспосабливаться не только к большим физическим пе­регрузкам, но и к перегреванию, переохлаждению, перепадам атмо­сферного давления, эмоциональным напряжениям и стрессам.

Тренировка приводит к увеличению способности органов чувств различать более мелкие характеристики динамики мышечных сокра­щений (веса и размеров предметов, амплитуды движений, положения тела в пространстве и др.). При этом человек получает способность к лучшему усвоению новых движений и перестройке уже имеющихся. Тренированные люди при различных двигательных нагрузках расхо­дуют гораздо меньше энергии, чем нетренированные, и легче для се­бя могут выполнять более тяжелую и продолжительную работу.

Систематическая физическая тренировка оказывает свое влияние на должное соотношение в организме жировой и мышечной ткани. Это находит свое отражение в хорошем телосложении, в качествен­ных особенностях движений, в уровне развития физических качеств: силы, быстроты, выносливости, ловкости, гибкости.

Контрольные вопросы

1. Общая характеристика влияния двигательной активности на адаптаци­онные процессы и резервные возможности организма.

2. Адаптация организма как физиологическая основа функционального и двигательного совершенствования человека.

3. Общий эффект воздействия физических упражнений (нагрузки) на ор­ганизм человека.

4. Изменения в составе крови под влиянием физических упражнений.

5. Изменения в работе сердечно-сосудистой системы под влиянием физи­ческих упражнений.

6. Изменения отдельных показателей дыхательной системы под воздей­ствием физической натрузки.

7. Гипоксия и ее виды.

8. Изменения в опорно-двигательном аппарате при физических нагрузках.

9. Обмен веществ в покое и при различных нагрузках.

10. Обмен энергии. Энергозатраты при различных видах двигательной де­ятельности.

11. Общая характеристика аэробных и анаэробных процессов при различных физических нагрузках.

12. Физиологическая характеристика работы в различных зонах мощности.

13. Работоспособность. Утомление и усталость. Восстановление работо­способности.

14. Виды отдыха, направленные на восстановление работоспособности.

15. Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека.

16. Биоритмы и их влияние на работоспособность.

17. Физиологические механизмы формирования и совершенствования двигательных действий.

18. Физиологическая характеристика отдельных фаз (этапов) совершен­ствования двигательных действий.