Назаров А.И. - Государственный университет природы, общества, человека "Дубна"
(Связь с автором может быть осуществлена через редакцию журнала)

Ключевые слова: Бернштейн Н.А., структура двигательного действия, задача, образ. афферентация, моторика, сенсомоторика, динамика, управление движением.

Двигательные действия - это прижизненно приобретённые формы двигательного поведения, специфичные для человеческой деятельности. Они отличаются от врождённых форм моторики - двигательных рефлексов и инстинктов - тем, что причины их происхождения и развития находятся вне биологической организации индивида, в сфере его взаимодействия с окружающей средой, опосредованного различными видами и уровнями её внутренней, психологической репрезентации*. Этим определяется двойственность природы двигательных действий человека: их функциональные свойства (не редуцированные, а рассматриваемые в полном своём объёме) преимущественно психологичны, в то время как их реализация обеспечивается работой анатомо-физиологических механизмов, имеющих свою, непсихологическую специфику. Двигательное действие, таким образом, -- одна из высших форм психофизического единства, неисчерпаемого в своих конкретных проявлениях. Нельзя говорить о психологической составляющей движения безотносительно к его анатомо-физиологическим механизмам и биомеханическим свойствам, равно как нельзя представить себе формирование, развитие и функционирование последних безотносительно к психологическому контексту, в котором происходят эти процессы. В работах Н.А.Бернштейна [1, 2, 3] этот тезис получил всестороннее обоснование.

Каково же психологическое содержание двигательных действий? Этот вопрос затрагивает практически все стороны человеческой психики - от элементарной сенсорики до духовного творчества. В данной статье речь будет идти о психологических аспектах структуры и динамики регуляторных механизмов двигательных действий.

Согласно Н.А.Бернштейну [1], главной психологической детерминантой двигательного акта у человека является смысл решаемой двигательной задачи. Он определяет и содержание той информации, которая необходима для запуска и регулирования движения (состав афферентного синтеза), и паттерн посылаемых в мышцы команд (моторные программы), и корригирующие добавки к основным программам (сенсорные коррекции), которые обеспечиваются полимодальной обратной связью в замкнутой системе управления движением. Эту же идею отстаивали А.В.Запорожец и А.Н.Леонтьев [5], обогатив её своими уникальными исследованиями восстановления движений, нарушенных после ранения, и А.Р.Лурия [7], изучавший двигательные расстройства на нейропсихологическом материале. А.В.Запорожец [5] указывал на психический образ как главный критерий произвольности движения, исследуя динамику содержания этого образа в процессе формирования двигательных навыков и условия, обеспечивающие его максимальную адекватность решаемой двигательной задаче. В недавних работах Н.Д.Гордеевой и В.П.Зинченко [4] было показано, насколько глубокое влияние оказывают содержание и условия выполнения инструментальных движений даже на такие их свойства, которые относятся к компетенции низовых (фоновых) уровней регуляции и обнаруживают себя преимущественно в быстротечной динамике милисекундного диапазона. Стало совершенно ясно, что психический образ стоит не только в начале движения и на самых верхних уровнях регулирующей иерархии, но и проникает во все элементы её структуры и действует в любом пространственно-временном кванте исполнения.

Работы упомянутых авторов охватывают более чем 70-летний период новейшей истории психологии. Каждая из этих работ вносит свой вклад в познание тайны живого движения. Сейчас настало время хотя бы в общих чертах обрисовать ту психологическую модель регуляторов двигательного действия, детали которой до сих пор были разбросаны по разным годам исторического времени. Такова цель данной статьи.

Профессиональные движения должны отвечать определенным требованиям и характеризующим их параметрам. К первым относятся: описания тех случаев, в которых необходимо осуществить то или иное движение; условия, при которых движения должны начинаться и заканчиваться; экстренные условия прекращения движения; плавность движения (если это существенно); описание возможных поз тела и положений руки (при письме, игре на фортепьяно); допустимые отклонения от заданных параметров. К параметрам движения (они не всегда задаются явно) относятся: траектория (в случае одномерного движения - амплитуда), скорость, усилие. Совокупность заданных требований и параметров будем называть двигательной задачей. Ее содержание, сформулированное письменно или устно, или в виде образца движения (например, движения цели на экране монитора, демонстрации выполнения движения специалистом) отражено в задающем образе, который является важнейшей психологической детерминантой любого произвольного движения. Формирование задающего образа начинается еще до начала движения и основывается на двух источниках информации: один находится в концептуальной модели действия, другой - в информационной модели, являющейся объектом восприятия (Рис.1). Как правило, информационная модель содержит, помимо прочего, сведения о задаваемых параметрах движения и некоторых условиях его реализации; они представлены в виде зрительных, слуховых или тактильных сигналов, которые должны быть восприняты субъектом. В концептуальной модели представлены смысл и значение этих сигналов в контексте решаемой двигательной задачи. В результате интеграции смыслов и значений с соответствующей им полимодальной афферентацией восприятите становится осмысленным процессом и формирующийся в нем задающий образ приобретает адекватность данной внешней среде.

Даже очень детальный задающий образ далеко не всегда обеспечивает успешное решение двигательной задачи. Можно внимательно и многократно выслушивать инструктаж о том, как забивать молотком гвозди, тщательно наблюдать за тем, как ловко это делает опытный мастер, и тем не менее в первых попытках терпеть досадные неудачи. Очевидно, что в задающем образе не содержатся все условия для выполнения правильного движения. Этот образ вообще относится лишь к конечному результату, а не к процессу движения, развертывающемуся в пространстве и времени. Управление динамикой движения, обеспечивающей его заданные свойства, осуществляется образом движения и ситуативным образом.

В отличие от задающего образа, который на всем протяжении процесса формирования движения не претерпевает существенных изменений, образ движения является динамическим образованием и приобретает свои стабильные очертания только в конце тренировки, когда двигательный навык полностью автоматизируется. Характеризуя эту особенность образа движения, А.В.Запорожец [5] обрисовал основную тенденцию его динамики: если в начале в образе отражаются лишь внешние ориентиры движения (элементы траектории, представления о перемещениях в пространстве и т.п.), то в ходе обучения и тренировки этот образ постепенно обогащется признаками, имеющими более непосредственное отношение к процессу реализации движения (в частности, проприоцептивной информацией о работе двигательного аппарата). Пространственная картина движения, очерченная задающим образом, интегрируется в образе движения с временной динамикой процесса реализации, которая представлена в нем динамикой полимодальной афферентации (т.е. зрительных, проприоцептивных, тактильных, слуховых и вестибулярных ощущений). При этом, текущее содержание образа движения находится под контролем концептуальной модели исполнительного действия, которая, оценивая успешность данной реализации в каждом кванте времени, позволяет отобрать из всего потока афферентной информации лишь ту ее часть, которая соответствует правильному решению двигательной задачи. Такой отбор - дело нелегкое, потому что адекватная информация не всегда лежит на поверхности и часто маскируется разнообразными "шумами", находясь ниже оперативных порогов восприятия. Здесь требуется иногда очень тонкая настройка восприятия и концентрация внимания на тех событиях во внешней среде, которые, с одной стороны, вызваны двигательной активностью, а с другой - санкционированы концептуальной моделью как существенные и успешные. Обучение двигательным навыкам и последующая тренировка очень часто задерживаются именно на этом этапе, наиболее драматичном, эмоциональном и возбуждающем интерес к тому новому знанию о себе, которое открывает сознанию наше движущееся тело.

Фиксация в образе движения процесса реализации, обеспечивающей правильное решение двигательной задачи в данной ситуации, делает излишним непрерывное удерживание в сознании задающего образа, по крайней мере во всем его объеме. Задание умирает в отлаженном процессе реализации, оставляя в образе движения единственную память о себе - представление о цели движения.

Усвоив двигательную задачу и сформировав предварительный образ движения, мы, как правило, не достигаем желаемого результата с первой или нескольких первых попыток. Отчасти это обусловлено неполнотой предварительного образа движения. Другой причиной является неполнота ситуативного образа на начальных этапах формирования двигательного навыка. В ситуативном образе отражается информация о всех элементах внешней среды, имеющих отношение к решению двигательной задачи в данной конкретной обстановке. Часть этой информации может быть известна заранее, до начала движения; она используется для формирования предварительного образа движения. Другая часть - это информация, которая появляется только в результате движения (например, изменение состояния управляемого объекта, временной паттерн кинестетических ощущений). И, наконец, в ситуативном образе отражаются те изменения внешней среды, которые не зависят от двигательного поведения, но требуют для успешного решения двигательной задачи изменить способ действия или какие-то отдельные его параметры; например, при изменении коэффициента усиления в органе управления должен измениться и режим ручных движений, чтобы обеспечить безошибочное решение двигательной задачи. Ситуативный образ поддерживает постоянный контакт субъекта с реальностью, приспосабливая движения к самым тонким ее нюансам. Движение, совершаемое без учета особенностей конкретной обстановки - это движение "невпопад"; именно такие движения часто входят в репертуар клоунов, поспешных людей и маленьких детей.

Содержание ситуативного образа так же динамично, как и содержание образа движения. В начале формирования навыка объем этого содержания стремится к максимуму: в него включается буквально все, что имеет отношение к процессуальной и результативной частям движения, чтобы в течение ряда проб выбрать из него все то, что наиболее чувствительно к движению. На конечной стадии формирования навыка ситуативный образ умирает в отлаженных на его основе двигательных программах, и в него включается только информация о результате движения. Если ситуация меняется и это отражается на качестве движения, то содержание ситуативного образа также меняется, вызывая, в свою очередь, модификацию способа действия или отдельных параметров движения.

Важнейшей функцией восприятия при выполнении движения является обнаружение отклонения последнего от заданного образца, или, другими словами, детектирование ошибки. Оно осуществляется на основе сравнения содержаний задающего и ситуативного образов по критерию (или нескольким критериям), устанавливаемому в концептуальной модели исполнительного действия. Критериальный характер детектирования ошибки - отличительная особенность живого движения. Дело в том, что в начале формирования двигательного навыка, как правило, имеют место ошибки по всем параметрам движения - траектории, скорости и развиваемому усилию. Исправить эти ошибки одновременно или даже просто обнаружить их в один и тот же момент времени практически невозможно в силу ограниченных ресурсов нашего внимания, под контролем которого находится произвольное действие. Поэтому отработка механизмов предотвращения ошибок и их коррекции (то есть механизмов правильного движения) осуществляется путем последовательных приближений каждого параметра движения к заданным значениям. Это достигается с помощью постановки промежуточных целей, не всегда содержащихся в задающем образе (например, членение траектории на отрезки с разными амплитудами и направлениями), и выполнения ряда поисковых или пробующих действий. Организация этих действий и выбор того параметра движения, по отношению к которому совершается оптимизация, зависит от целого ряда обстоятельств, находящих свое отражение в концептуальной модели. Именно она настраивает образные механизмы перцептивной системы на то, какая ошибка подлежит обнаружению и исправлению в данный момент времени. При этом ошибки другого рода могут либо просто фиксироваться в восприятии, либо оставаться незамеченными вовсе, попадая в поле нашего внимания лишь некоторое время спустя. Таким образом, детектирование ошибки в живом движении - это не автоматическое сличение ситуативного и задающего образов, а сложный процесс выбора, протекающий либо стихийно, либо по определенным правилам, содержащимся в концептуальной модели и вытекающим из методики обучения движениям.

Из трех рассмотренных выше образов, формирующихся в системе восприятия на основе текущей полимодальной афферентации под контролем концептуальной модели, образ движения выполняет инициирующую (побуждающую к реализации) функцию. Инициирующая афферентация извлекает из памяти индивида те сенсомоторные комплексы, которые необходимы для выполнения ранее усвоенных двигательных операций и рефлексов, входящих в структуру исполнительного действия. Сенсомоторный комплекс представляет собой связь собственно моторной компоненты действия со специфической для нее инициирующей афферентацией. Например, при написании буквы система команд, управляющих мышечным аппаратом руки, связана с траекторией движения* , отраженной в его образе и совпадающей с начертанием буквы. Этой траектории могут соответствовать самые разнообразные системы эфферентных команд, в зависимости от того, чем мы пишем букву и на чем (ручкой на бумаге или электронным пером на экране и т.д.). Окончательный выбор адекватной для данных условий системы команд опирается на ситуативный образ, благодаря которому в образ движения включаются те операции, которые диктуются конкретными обстоятельствами. Именно здесь, на уровне образов решается вопрос о выборе конкретного сенсомоторного комплекса, являющегося своего рода "задающим устройством" для "сервомеханизма моторики" (термины Н.А.Бернштейна [3]).

Моторная компонента сенсомоторного комплекса представляет собой систему команд, направляемых в мышцы для реализации заданного движения во времени и пространстве, то есть эфферентную программу. Хотя исполнительная часть механизма управления движениями (регулятор моторики и двигательный аппарат), как правило, точно отрабатывает подаваемые ему на вход команды, в силу целого ряда причин [1] между такой командой и конечным эффектом на выходе двигательного аппарата нет и не может быть однозначного соответствия: неизбежны разного рода ошибки. Они сводятся к минимуму благодаря "сенсорным коррекциям" [3], которые обеспечиваются различными каналами обратной связи - внутренними (проприоцептивная и вестибулярная чувствительность) и внешними (зрительное, слуховое, тактильное восприятие). В последнем случае информация от детектора ошибки поступает в блок модификации и редактирования эфферентной программы. Следует отметить (и это опять-таки отличительная черта живого движения), что между характером ошибки и содержанием коррекции эфферентной программы нет однозначного соответствия для различных ситуаций и условий внешней среды. В зависимости от типа органа управления, поведения управляемого объекта и содержания информационной модели одна и та же ошибка может корректироваться разными способами. Как правило, они отыскиваются в ряде последовательных проб и пригодны только для тех условий, в которых они были найдены. Откорректированная программа записывается в память как составная часть сенсомоторного комплекса. После этого роль внешней обратной связи становится незначительной, и движение может выполняться достаточно хорошо даже при полном ее отключении, но лишь до тех пор, пока во внешней среде не произошло каких-либо существенных изменений.

Сенсорная компонента сенсомоторного комплекса - это ожидаемая афферентация, т.е. совокупность ощущений, ранее возникавших в связи с реализацией данной эфферентной программы. При этом, в память записывается только та афферентация, которая соответствует отредактированной, окончательно отлаженной программе. Может быть поэтому нам легко повторять заученное движение и почти невозможно в точности воспроизвести только что сделанное неверное движение; в каждой новой пробе будет своя ошибка.

Ожидаемая афферентация используется двояко. С одной стороны, она настраивает на нужный режим регулятор моторики еще до поступления в него эфферентной команды: перед выполнением движения мы занимаем удобную позу, напрягаем (или расслабляем) определенную группу мышц, для них обеспечивается необходимая энергетика и т.д. С другой стороны, ожидаемая афферентация сравнивается с реальной, возникающей при выполнении движения. В случае их несовпадения посылается запрос в координирующий образ, по которому или перенастраивается восприятие, или модифицируются его образы.

Управление всеми элементами механизма регуляции движений осуществляется высшей инстанцией - смысловой и концептуальной моделью исполнительного действия. Выше уже упоминались некоторые функции концептуальной модели - настройка системы восприятия (регулирование чувствительности, распределение внимания, избирательность восприятия к тем или иным элементам текущей информации и т.д.), формирование и модификация образов. Еще одной важной функцией этой модели является управление потоками информации в аппарате центральной нервной системы, обслуживающей двигательное поведение. Оно осуществляется координирующим образом, который является составной частью концептуальной модели. Информация о двигательной задаче и ее реализации оценивается концептуальной моделью по критериям, содержащимся в образе действия. На основании такой оценки координирующий образ дает разрешение на запись соответствующей информации в память. При наличии в ней уже сформированного сенсомоторного комплекса координирующий образ дает команду на его поиск, по окончании которого происходит его извлечение из памяти.

Рассматривая структуру исполнительного действия, мы отчасти затронули некоторые аспекты его динамики, находящей свое выражение в изменении содержания образа движения и ситуативного образа в процессе формирования навыка. Аналогичные изменения затрагивают не только отдельные элементы механизма управления движением, но и всю его структуру. По мере отлаживания эфферентной программы и формирования ожидаемой афферентации, приводящим к уменьшению и устранению ошибок по всем параметрам движения, складывается наиболее подходящий для данной ситуации сенсомоторный комплекс, который по разрешающей команде координирующего образа записывается в долговременную память. Если внешняя среда стабильно сохраняет свои свойства, при которых сложился данный сенсомоторный комплекс, то, во-первых, единственным и достаточным афферентатором движения становится его образ. Последнее связано с постепенным, а затем и полным ослаблением функций внешней обратной связи, прерывание или даже полное отключение которой существенно не сказывается на качестве движения. С этого момента мы можем выполнять его "не глядя" (профессиональные движения пальцев машинистки, пианиста и т.п.); исключением здесь являются движения, требующие высокой пространственной точности (отслеживание траектории движущегося объекта, точное попадание в цель и т.п.)

Отлаживание сенсомоторного комплекса - процесс рекуррентый, то есть повторяющийся каждый раз по мере модификации перцептивных образов и изменения показателя ошибки движения. Вначале величина рекуррентного цикла очень мала: контролируется минимальный пространственный и временной интервал движения, и для каждого интервала строится свой сенсомоторный комплекс; это своего рода квант действия** , имеющий структуру целого действия, и в то же время являющийся лишь частью последнего, поскольку промежуточная цель кванта не совпадает с конечной целью, указанной в задании. По мере обработки каждого кванта возникают предпосылки для их интеграции и укрупнения, так что в конце концов квант становится соразмерным с целым действием, направляемым только своей конечной целью. Укрупнение кванта действия позволяет во время реализации соответствующей ему программы готовить сервомеханизм моторики к выполнению очередного кванта, благодаря чему движение становится плавным, разворачивающимся во времени как бы на одном дыхании. Вместе с этим происходит одно примечательное событие: в параметрах текущего движения начинают отражаться свойства будущего кванта. Это особенно показательно на примере произнесения букв, образующих слово: спектральная характеристика отдельно произнесенной буквы отличается от такой характеристики этой же буквы, но произносимой в составе слова. Еще один пример: когда мы подносим сосуд с водой ко рту, форма губ приспосабливается к форме края (носика) сосуда еще до того, когда произойдет касание. Подобные экстраполяционные свойства движение приобретает только на заключительной стадии своего формирования, когда операционный состав действия окончательно стабилизировался.

Сокращение количества элементов макроструктуры исполнительного действия или ослабление их функций в управлении не является необратимым: при малейшем изменении внешней среды или состояния организма, отражающемся на качестве движения, эти элементы и свойственные им функции восстанавливаются, и полный цикл регуляторного процесса повторяется, чтобы снова исчезнуть в модифицированном сенсомоторном комплексе, более приспособленном к изменившейся ситуации.

Динамика формирования двигательного навыка привела нас к интересному выводу: максимально развернутая структура исполнительного действия постепенно превращается в структуру с минимальным количеством элементов и при этом качество движения становится все более высоким: повышается его точность, оно выполняется на более высоких скоростях, приобретает плавность. Меняется и внешняя картина движения: оно выглядит легким, изящным, непринужденным, раскованным. Но оно не могло стать таким сразу, с первой попытки. Виртуозная игра пианиста венчает долгий путь постепенного наращивания темпа от одного до более десятка ударов по клавишам в секунду. И это единственно возможный путь; любое несвоевременное ускорение игры приводит к сбоям и заставляет начинать все снова. Это хорошо известное правило обучения двигательным навыкам наводит на мысль о том, что так называемые баллистические движения, выполняемые всего за несколько десятков миллисекунд, являются не антиподами медленных движений, а естественным завершением процесса их формирования. При этом функции, ранее выполняемые в процессе реализации движения (ориентировка в ситуации, корректировка программы, запись и считывание из памяти), выполняются теперь до или после него. Подготовительная стадия быстрых точностных движений иногда растягивается на десятки секунд, во время которых процесс реализации разыгрывается в уме в многократно замедленном темпе. За исключением отсутсвия внешней обратной связи, структура управляющего звена таких идеомоторных актов принципиально ничем не отличается от случая с медленными движениями.

Рассмотренная выше модель исполнительного действия является функциональной, поскольку в ней представлены лишь функции по управлению движением. В настоящее время мы почти ничего не знаем о механизмах, которые реализуют эти функции. Часто встречающиеся аналогии с техническими устройствами и системами автоматического регулирования нельзя признать удовлетворительными по ряду принципиальных соображений. Укажем на одно из них, которое в свое время было изложено в работе Н.А.Бернштейна [1], но не было развито ни им самим, ни другими специалистами. Речь идет о многосвязности двигательной системы, в частности о множестве взаимозависимых каналов прямых и обратных связей в системе управления движением. Многосвязность и взаимозависимость ставят перед нами проблему, которая пока не имеет простого и очевидного решения: по каким принципам в живой многосвязной сети происходит распределение обратных связей между каналами прямого воздействия? Ведь анатомические проводящие пути обеспечивают практически неисчерпаемое количество вариантов. А по многочисленным каналам обратных связей поступает самая разнообразная, к тому же часто противоречивая информация, в которой бывает очень трудно разобраться. Одним из возможных является принцип максимума воздействия: многосвязная система приводится в движение регулирующим импульсом в каком-либо одном прямом канале, а в качестве сигнала обратной связи для него выбирается тот, который демонстрирует максимальную из всех наблюдаемых реакций на регулирующее воздействие. Такое распределение адресов обратных связей происходит довольно быстро, если различие между наблюдаемыми в них реакциями хорошо заметны и количество взаимосвязанных каналов невелико [8]. В противном случае оно затягивается и поиск адресов затрудняется. Возможно, именно с этим связаны трудности формирования двигательного навыка. Их преодоление может идти двумя путями: или стихийно (методом случайных проб и ошибок), или разумно, то есть путём организации поисковой деятельности по естественным правилам функционирования живой многосвязной системы. На этом втором пути перед психологией двигательного поведения возникают проблемы, которые ещё ждут своего решения.

1. Бернштейн Н.А. О построении движений. - М.: Медгиз, 1947. - 450с.

2. Бернштейн Н.А. Назревшие проблемы регуляции двигательных актов // Вопр. психол., 1957, №6. С.70 - 82.

3. Бернштейн Н.А. Биомеханика и физиология движений. - М.: Изд-во "Институт практической психологии", Воронеж: НПО "МОДЭК", 1997. - 608с. (См. также "Послесловие" к этой книге).

4. Гордеева Н.Д. Экспериментальная психология исполнительного действия. - М.: Тривола, 1995. - 321с. (См. также "Предисловие" проф. В.П.Зинченко к этой книге).

5. Запорожец А.В. Развитие произвольных движений. - М., Изд-во АПН РСФСР,1960.

6. Зинченко В.П. (Отв. Ред.). Инженерно-психологические требования к системам управления. - М.: Изд-во ВНИИТЭ, 1967. - 250с.

7. Лурия А.Р. Нарушение движений при поражении премоторных систем // Уч. записки Моск. ун-та. Психология. 1945. Вып.90.С.101-132.

8. Назаров А.И. Опыт исследования координации группового управления. - М., Изд-во Моск. Ун-та, 1970. -70с.

* Что касается условных рефлексов, которые также образуются прижизненно, то на их принципиальное отличие от двигательных действий впервые указал Н.А.Бернштейн [2], выступивший в своё время с резкой критикой беспредельного расширения условно-рефлекторной концепции на все сферы физиологии активности. Тем более важно учитывать эту критику, когда речь идёт о психологии двигательного действия.

** Понятие кванта действия связано с дискретно-непрерывной природой движения [4]. Во всех работах с прерыванием внешней обратной связи это обстоятельство игнорируется. Прерывание задается с частотой, не учитывающей длительность субъективного кванта действия. Поэтому оно либо не дает ощутимого эффекта (если квант длиннее интервала отсутствия внешней обратной связи), либо все же вызывает увеличение ошибки (когда квант короче этого интервала), по-видимому, просто в результате десинхронизации субъективной и объективной частот квантования.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Реклама: