Немцев О.Б.

Институт физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета

Аннотация. Экспериментально показано, что с увеличением амплитуды максимально быстрого точностного движения растёт и его точность, важнейшую роль в этом играет степень последовательности реализации элементарных двигательных программ.

Ключевые слова: точностное движение, амплитуда, точность.

Анотацiя. Немцев О.Б. Особливостi побудови максимально швидких точнiсних рухiв з рiзною амплiтудою. Експериментально показано, що зi збiльшенням амплiтуди максимально швидкого точнiсного руху росте i його точнiсть, найважливiшу роль у цьому грае ступiнь послiдовностi реалiзацii елементарних рухових програм.

Ключовi слова: точнiсний рух, амплiтуда, точнiсть.

Annotation. Nemtsev O.B. Singularities of build-up maximum fast exactness of locomotions with different voltage. Is experimentally shown, that accuracy of maximum rapid aiming movement grows with augmentation its amplitude, a degree of a sequence of passing of the elementary motor programs is played the major role in it.

Keywords: aiming movement, amplitude, accuracy.

Постановка проблемы. Анализ последних исследований и публикаций. Со второй половины ХХ века в физиологии, биомеханике, теории физического воспитания и спорта наблюдается рост интереса к проблемам управления движениями. В этом направлении рассматривались вопросы ловкости [1, 13 и др.], координационных способностей [8, 9, 16, 17 и др.], наконец, точности движений. Однако взгляды многих авторов на природу, сущность точности движений, её место среди физических качеств и способностей человека противоречивы [3, 4, 5, 7, 10, 11, 14, 15]. Вместе с тем, не вызывает сомнений, что решение проблем двигательной точности может явиться базисом для значительного повышения эффективности многих специфических двигательных действий в спорте, некоторых видах профессиональной деятельности (в первую очередь связанных с управлением быстротекущими процессами, машинами и механизмами). Это делает актуальным разработку биомеханических, физиологических, психологических основ точности.

Рядом предшествующих исследований установлено, что специфика точностных движений во многом определяется их информационной структурой [12, 20, 21]. Наиболее полно изучена информационная структура медленных точностных движений, длительность которых позволяет реализовать функционирование рефлекторного кольца, достигать заданного положения части тела на основе сенсорных коррекций [2, 22 и др.]. Менее изучена информационная структура максимально быстрых точностных движений, длительность которых делает физиологически невозможным осуществление сенсорных коррекций. "Прелиминарные" коррекции [2], препрограммирование [18, 19 и др.] являются лишь общими принципами управления максимально быстрыми точностными движениями, требующими детализации.

Работа выполнена согласно плана НИР Института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета.

Целью настоящего исследования являлось изучение особенностей программирования максимально быстрых точностных движений с различной амплитудой у лиц разного возраста.

Оборудование. Использовались устройства для определения временных параметров движений с малой амплитудой и упором в точке разворота (рис. 1, далее - устройство¹) и средней и большой амплитудой (далее - устройство 2) соединённые с персональным компьютером разработанные и изготовленные в лаборатории биомеханики института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета.²

Испытуемые и процедура. 50 юношей и 14 девушек от 17 до 20 лет и 28 мальчиков и 22 девочки 7 - 8 лет производили реверсивные движения на 2 см (малая амплитуда) с упором в точке разворота, на 10 см (средняя амплитуда) и 20 см (юноши и девушки - 30 см) (большая амплитуда). Амплитуда 20 см у детей и 30 см у юношей и девушек задавалась из того расчёта, что её увеличение более приведённых величин приводило к необходимости противодействовать возникающему большому импульсу (количеству движения) и в результате - к значительному изменению характера движения от точностного к скоростно-силовому.

Перед испытуемым ставилась двойная задача: 1) выполнить всё движение как можно быстрее, 2) выполнить разворот как можно ближе к цели (целевому контакту).

На устройстве 1 из исходного положения сидя, цилиндр 5 (рис. 1) между указательным и средним пальцами, выполнялись движения вверх-вниз: 1) кистью, предплечье фиксировалось на специальной подставке, 2) предплечьем, на лучезапястный сустав накладывалась шина. На устройстве 2 (установленном горизонтально) движение наружу-внутрь производилось специальным щупом, удерживаемом в руке, по основанию, на котором на расстоянии 10 см друг от друга укреплены контакты.

В зависимости от замыкания соответствующих контактов устройств фиксировалось время: 1) движения к цели, 2) разворота (от касания целевого контакта при движении к цели, до касания целевого контакта или отрыва от него в обратном движении), 3) движения в обратном направлении, 4) всего движения.

Для оценки времени движения к цели в реверсивном точностном движении оно сравнивалось со временем одиночного прямого движения с такой же амплитудой.

В каждом задании учитывалось среднее арифметическое десяти попыток.

Результаты и обсуждение. Как видно из рис. 2, максимально быстрые точностные движения со средней и большой амплитудой строятся у лиц младшего школьного и юношеского возраста по схожим программам - движение к цели притормаживается, его длительность достоверно больше, чем одиночного прямого движения.

В то же время в максимально быстром точностном движении с малой амплитудой (2 см) и упором в точке разворота (частично выполняющим функцию мышц-антагонистов) различия в программировании и осуществлении у испытуемых разного возраста ярко выражены (рис. 3).

У юношей и девушек длительность движения к цели достоверно больше, чем одиночного. Дети же, очевидно надеясь, что работу антагонистов по остановке движения к цели выполнит упор, и кистью и предплечьем осуществляют его за такое же время, как и одиночное прямое движение. Это существенно сказывается на эффективности условно быстрого точностного движения, особенно при возрастании массы рабочего сегмента руки (рис. 4). Из рисунка видно, что если время движения вниз (к цели) и кистью, и предплечьем у детей имеет одинаковые различия с показателем юношей и девушек, то время разворота, обратного движения ("вверх") и всего точностного движения, выполненного предплечьем, у детей значительно больше. То есть ЦНС детей, программируя возвратное движение на 2 см с упором в точке разворота, не учитывает ещё невысокой способности детской мышцы к быстрому сокращению, не планирует опережающего включения мышц-антагонистов (что привело бы к замедлению его). Программа разбита на два блока, слабо связанных между собой, всё движение воспринимается как два одиночных движения.

Рис. 4. Различия длительности фаз максимально быстрого точностного движения с малой амплитудой и упором у детей и юношей и девушек (за 100% приняты результаты юношей и девушек)

И.М. Козлов [6] назвал способность двигательной системы образовывать связи между элементарными двигательными программами, объединять простейшие движения (суставные движения, не требующие изменения направления) в систему валентностью. В приведённом примере, очевидно, что валентность лежит в основе формирования биомеханической структуры условно быстрого точностного движения в онтогенезе и является условием достижения точности. Валентность, по мнению И.М. Козлова [6], тесно связана с проблемой переходных процессов - переходных состояний между сменяющими друг друга элементарными двигательными программами. В этой связи необходимо обратить внимание на то обстоятельство, что время разворота в движениях со средней амплитудой достоверно больше, чем с большой и у детей, и у юношей и девушек (рис. 5).

Рис. 5. Время разворота в максимально быстрых точностных движениях со средней и большой амплитудой

Объяснить это только механическими особенностями движений и физическими свойствами двигательного аппарата не представляется возможным. Скорость условно быстрых точностных движений с большей амплитудой всегда выше (рис. 6). Поэтому, во-первых, одинаковая ошибка во времени начала эфферентной импульсации антагонисту должна приводить к большей пространственной, а, значит, и временной ошибке максимально быстрого точностного движения (за одинаковое время тело, движущееся с большей скоростью, преодолеет больший путь); во-вторых, при движении сегмента с большей скоростью необходимо проявить большее усилие для его остановки, что механически усложняет двигательную задачу; в-третьих, длительность движения к цели и у юношей-девушек, и у детей (рис. 2) позволяет сделать заключение об отсутствии текущей коррекции, значит, точность всего движения зависит, прежде всего, от оценивания расстояния до цели и логично ожидать, что при оценивании малых расстояний абсолютная ошибка будет меньше. Остаётся предположить, что уменьшение точности в движениях с меньшей амплитудой (увеличение времени разворота), является следствием большей сложности программирования условно быстрых точностных движений с малой амплитудой, причём, эта сложность оказывается более значимой для организма, чем все вышеперечисленные факторы.

Что же может представлять сложность при программировании движений с меньшей амплитудой? Учитывая длительность всего реверсивного движения на 10 и 30 см и особенности двигательной задачи, сначала звену необходимо придать значительный импульс в направлении к цели, затем этот импульс должен быть компенсирован и, наконец, значительно превышен импульсом в обратном направлении. При этом вторая элементарная двигательная программа начнёт осуществляться ещё до завершения первой - возникнет переходный процесс (рис. 7А).

С увеличением амплитуды максимально быстрого точностного движения (а, значит, и его длительности) (рис. 7Б), если принять, что элементарные программы остались одинаковыми по продолжительности, то: 1) увеличится время между началом первой и второй элементарной программы (t₁), 2) уменьшится время переходного процесса (t₂). Однако допущение, что продолжительность элементарных двигательных программ с увеличением амплитуды (и, как следствие, времени) движения не изменится, вряд ли может быть принято. Длительность элементарных двигательных программ может измениться, причём нельзя хоть с какой-нибудь достоверностью утверждать, в какую сторону (например, рис. 7В). Следовательно, нельзя предположить и увеличение или уменьшение (или сохранение) длительности переходного процесса. Однако время t_1, отражающее степень последовательности включения элементарных двигательных программ, безусловно, увеличится (рис. 7Б и 7В).

Начало осуществления двигательной программы - это подача нервного эфферентного импульса, следовательно, при увеличении амплитуды (и, как следствие, длительности) максимально быстрого точностного движения, увеличивается интервал времени между подачей эфферентных импульсов к мышечным группам-антагонистам. В точностных движениях продолжительностью 0,10-0,20 с и меньше этот интервал близок к порогу различения. Поэтому его увеличение улучшает различимость, что и приводит к повышению управляемости системы, эффективности движения - точности.

Таким образом, результаты исследования позволяют сделать два вывода, значимых для биомеханики, теории физического воспитания и спортивной тренировки: 1) эффективность максимально быстрых точностных движений зависит от валентности, способности интегрировать в систему элементарные двигательные программы, которая прогрессирует в ходе онтогенетического развития индивида; 2) при возникновении переходных процессов в максимально быстрых точностных движениях ведущую роль для достижения заданного положения играет степень последовательности реализации элементарных двигательных программ. Подобная зависимость характерна как для детей младшего школьного возраста, так и для лиц юношеского возраста.

Дальнейшее изучение особенностей динамики точности максимально быстрых движений с различной амплитудой, выполняемых при различных углах рабочего сустава в исходном положении и в момент реализации точности, позволит установить вклад информационных и механических факторов в решение точностных двигательных задач.

Литература

1. Бернштейн Н.А. О ловкости и её развитии. - М.: Физкультура и спорт, 1991. - 287 с.

2. Бернштейн Н.А. О построении движений. - М.: Медгиз, 1947. - 255 с.

3. Голомазов С.В. Теоретические основы и методика совершенствования целевой точности двигательных действий: Дис. ... д-ра пед. наук / РГАФК. - М., 1996. - 327 с.

4. Зациорский В.М. Точность в перемещающих движениях // Биомеханика: Учебн. для ин-тов физ. культ. / Д.Д. Донской, В.М. Зациорский. - М.: Физкультура и спорт, 1979. - С. 205-206.

5. Ивойлов А.В. Помехоустойчивость движений спортсмена. - М.: Физкультура и спорт, 1986. - 110 с.

6. Козлов И.М. Центральные и периферические механизмы формирования биомеханической структуры спортивных движений: Дис. ... д-ра пед. наук в форме научного доклада. - Майкоп, 1999. - 46 с.

7. Лукьяненко В.П. Точность движений: проблемные аспекты теории и их прикладное значение // Теория и практика физической культуры. - 1991. - № 11. - С. 2-9.

8. Лях В.И. Анализ свойств, раскрывающих сущность понятия "координационные способности" // Теория и практика физической культуры. - 1984. - № 1. - С. 48-50.

9. Лях В.И. Основные закономерности взаимосвязей показателей, характеризующих координационные способности детей и молодёжи: попытка анализа в свете концепции Н.А. Бернштейна // Теория и практика физической культуры. - 1996. - № 11 - С. 20-25.

10. Назаренко Л.Д. Место и значение точности как двигательно-координационного качества // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. - 2001. - № 2. - С. 30-35.

11. Немцев О.Б. Место точности движений в структуре физических качеств // Теория и практика физической культуры. - 2003. - № 8 - С. 22-25.

12. Немцев О.Б. Основы точности как физического качества человека: Учеб. пособ. - Майкоп: Изд-во АГУ, 2003. - С. 4-22.

13. Филиппович В.И. О необходимости системного подхода к изучению природы ловкости // Теория и практика физической культуры. - 1980. - № 2. - С. 49-52.

14. Abahnini K., Proteau L. Evidence supporting the importance of peripheral visual information for the directional control of aiming movement // J. of Motor Behavior. - 1997. - N 9. - Vol. 29. - P 230-233.

15. Carlton L. Visual information: The control of aiming movements // Quarterly J. of Experimental Psychology. - 1981. - N 33A. - P. 87-93.

16. Hirtz P. Koordinationstraining gleich Techniktraining? // Sportliche Leistung und Training. Hrsg. J. Krug / H.-J. Minow. Sankt Augustin: Academia-Verl., 1995, S. 205-210.

17. Ljach W. Miejsce ogolnego i specjalnego przygotowania koordynacyjnego w treningu sportowym dzieci i mlodziezy // Aktualne problemy sportu dzieci i mlodziezy. Materialy naukowe. Instytut Sportu. Warszawa, 1995, S. 166-170.

18. Pratt J., Abrams R.A. Practice and component submovements: the roles of programming and feedback in rapid aimed limb movements // J. of Motor Behavior. - 1996. - N 6. - Vol. 28. P. 149-156.

19. Sidaway B. Distributed control in rapid sequential aiming responses // J. of Motor Behavior. - 1999. - N 12. - Vol. 31. - P. 367-380.

20. Schmidt R.A., Zelaznik H.N., Hawkins В., Frank J.S., Quinn J.Т. Motor-output variability: A theory for the accuracy of rapid motor acts // Psychological Review. - 1979. - V. 86. - P. 415-451.

21. Sheridan M.R. Response Programming and Reaction Time // J. of Motor Behavior. - 1981. - V. 13. - P. 161-176.

22. Temprado J.J., Vieilledent S., Proteau L. Afferent information for motor control: the role of visual information in different portion of the movement // J. of Motor Behavior. - 1996. - V. 28. - P. 280-288.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Реклама: