第二章 動作控制

運(yùn)動技能學(xué)習(xí)原理付uquan@第二講

動作控制

MotorControl一、動作控制理論好的理論應(yīng)該滿足兩種需求，它必須能夠精確地描述一類觀察到的現(xiàn)象……而且必須對未來可觀察的結(jié)果做出明確預(yù)測。

---StephenHawking,1996一個(gè)好的動作控制理論應(yīng)該可以解釋為什么人會具備某種運(yùn)動能力。這種理論應(yīng)該描述和解釋神經(jīng)系統(tǒng)是怎樣協(xié)調(diào)運(yùn)動的。行為水平上的動作控制理論協(xié)調(diào)（Coordination）與環(huán)境和事件模式相關(guān)的頭、軀干和肢體運(yùn)動的模式。自由度（DegreesofFreedom）控制系統(tǒng)中獨(dú)立因素或成分的數(shù)量以及每一個(gè)成分的動作方式的數(shù)量?！狽icolaiBernstein人體有多少？骨頭？肌肉？關(guān)節(jié)？自由度？206792/639100/78n開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)運(yùn)動控制中心運(yùn)動效應(yīng)器運(yùn)動指令運(yùn)動控制中心運(yùn)動效應(yīng)器運(yùn)動指令反饋開環(huán)閉環(huán)開環(huán)控制系統(tǒng)(Open-loopControlSystem)一種控制系統(tǒng)，其中所有按計(jì)劃啟動和實(shí)施動作所需要的信息均包含在傳送到效應(yīng)器的初始指令中。閉環(huán)控制系統(tǒng)(Closed-loopControlSystem)一種控制系統(tǒng)，其中反饋在動作過程中與某一標(biāo)準(zhǔn)或參考相對照，以使動作得以按計(jì)劃實(shí)施。反饋（Feedback）來自感覺系統(tǒng)的信息，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)指明某一運(yùn)動的狀態(tài)；在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，用于對正在進(jìn)行的運(yùn)動做出修正。動作控制的兩種理論我們對神經(jīng)系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)運(yùn)動理論的分類是依據(jù)控制系統(tǒng)的中心和環(huán)境提供給運(yùn)動指令的相對重要性來進(jìn)行的。一些理論強(qiáng)調(diào)中樞神經(jīng)系統(tǒng)指令在控制過程中的重要性。它們常以某種形式的記憶表征、如動作程序、來作為組織、啟動和完成預(yù)想動作的基礎(chǔ)。一些理論更多地強(qiáng)調(diào)由環(huán)境確定的運(yùn)動指令以及這種信息與軀干、肢體、神經(jīng)系統(tǒng)間動態(tài)的相互影響。（一）動作程序?yàn)榛A(chǔ)的理論動作程序概念的演變完成動作前，必須首先對該動作形成清晰的“意象”（image）(WilliamJames,1890)動作的一般圖式，它確定特殊動作的次序。（Lashley,1951）特定的、協(xié)調(diào)動作表現(xiàn)的神經(jīng)模式，由存儲的程序來控制，這種程序是以前實(shí)現(xiàn)這個(gè)動作時(shí)的神經(jīng)運(yùn)動的細(xì)節(jié)。（Henry&Roger，1960）動作程序不是特定的肌肉指令，而是抽象的、以記憶為基礎(chǔ)的一類動作表征。每一類動作都由固有特征限定。（Richardschmidt,1975）動作程序（Motorprogram）一種記憶表征，儲存著完成動作所需要的信息。（Magill,2004）固有特征（Invariantfeatures）限定一般動作程序的一套獨(dú)特的特征，不隨所要完成動作的變化而變化。技能中的相對時(shí)間技能中的相對力量各部分的順序或次序參數(shù)（Parameters）隨技能表現(xiàn)的變化而改變的一般動作程序的特征。動作程序（Motorprogram）理解上的分歧一種記憶表征動作開始前的組織或準(zhǔn)備的計(jì)劃Schmidt的圖式理論（1975,1988）圖式（Schema），是指一種或一套規(guī)則，為做決定提供了基礎(chǔ)。運(yùn)動技能學(xué)習(xí)和控制過程中包含兩個(gè)控制成分：一個(gè)就是一般動作程序，用來控制各類動作的基本特征；第二個(gè)是動作反應(yīng)圖式，提供在特定情境下管理動作的特定規(guī)則（提供參數(shù)）。動作的啟動是開環(huán)控制過程。（二）動力模式（動力系統(tǒng)）理論人類的運(yùn)動控制是一種復(fù)雜的系統(tǒng)，其行為方式與那些復(fù)雜生物或物理的系統(tǒng)相似。從非線性的動力學(xué)觀點(diǎn)解釋人類動作控制，行為在時(shí)間上的改變不是持續(xù)性的、線性的過程，而是突然發(fā)生變化的。強(qiáng)調(diào)環(huán)境信息的作用以及軀干、肢體的動態(tài)特征。非線性行為（Nonlinearbehavior）穩(wěn)定性（Stability）系統(tǒng)在行為上的穩(wěn)定狀態(tài)，代表了一種優(yōu)選的行為狀態(tài)。穩(wěn)定的系統(tǒng)在受到輕微擾亂之后可自發(fā)地回到穩(wěn)定狀態(tài)。吸引子（Attractors）系統(tǒng)中穩(wěn)定行為的恒定狀態(tài)。吸引子特征在行為狀態(tài)中優(yōu)先表現(xiàn)。指令參數(shù)（Orderparameters）限定系統(tǒng)整體行為的功能性特定變量。使動作協(xié)調(diào)模式能夠再現(xiàn)，并有別于其他模式?？刂茀?shù)（Controlparameters）協(xié)調(diào)運(yùn)動的控制變量自組織（Self-organization）特定的穩(wěn)定的行為方式的出現(xiàn)是由于某種環(huán)境特征而產(chǎn)生的，而不是某種控制機(jī)制產(chǎn)生的。協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)（CoordinativeStructure）肌肉和和關(guān)節(jié)特定的功能組合，在神經(jīng)系統(tǒng)控制下協(xié)調(diào)地產(chǎn)生動作。知覺-動作聯(lián)結(jié)（Perception-actioncoupling）知覺變量和動作變量的相互作用，使得某一特定動作與知覺變量相一致。二、動作技能的表現(xiàn)特征速度-準(zhǔn)確性權(quán)衡當(dāng)速度和準(zhǔn)確性對于一項(xiàng)動作技能表現(xiàn)都很重要時(shí)，我們就會觀察到一種速度-準(zhǔn)確性權(quán)衡現(xiàn)象。MT＝a+blog2(2D/W)（菲茲定律）MT是運(yùn)動時(shí)間a和b是常數(shù)D是移動的距離W是目標(biāo)的寬度和大小領(lǐng)會：語義信息正確的決策什么、哪里、何時(shí)？快速決策如何？行動：感覺運(yùn)動信息

安全的風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確性速度

平衡運(yùn)動中的決策(Ripoll,1991)動作等效動作控制系統(tǒng)所具有的使人在不同情境和條件下完成動作目標(biāo)的能力。雙手協(xié)調(diào)一種需要同時(shí)運(yùn)用雙臂的動作技能；這種技能需要雙臂以相同或不同的空間或時(shí)間上的特征運(yùn)動。討論：

以上特征對運(yùn)動技能學(xué)習(xí)的啟示？三、本體感覺和視覺本體感覺（Proprioception）與動作控制對肢體、軀干和頭部運(yùn)動特征的感知，是由傳入神經(jīng)通路傳送到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)于肢體活動方向、位置和速度等特征的感覺信息。本體感受器肌肉的紡錘細(xì)胞；高爾基腱器官；關(guān)節(jié)感受器本體感覺的作用反饋影響動作準(zhǔn)確性影響動作指令開始的時(shí)間軀體和肢體協(xié)調(diào)視覺與動作控制感知覺系統(tǒng)中的視覺優(yōu)勢單眼和雙眼視覺中央和周圍視覺視覺和移動視覺和平衡視覺和抓握視覺和擊打討論：

1、在運(yùn)動技能形成過程中本體感覺與視覺的關(guān)系？對運(yùn)動技能學(xué)習(xí)與評價(jià)有何啟示？

2、對運(yùn)動員一般視覺（中央和周圍視覺的視敏度、感受性等）的訓(xùn)練會提高運(yùn)動成績嗎？（Wood，2001）四、動作準(zhǔn)備完成隨意的、協(xié)調(diào)的運(yùn)動需要?jiǎng)幼骺刂葡到y(tǒng)的準(zhǔn)備。動作準(zhǔn)備是發(fā)生在動作意圖和動作開始之間的活動。不同的技能、個(gè)體因素是怎樣影響準(zhǔn)備過程的？動作控制系統(tǒng)到底做了什么樣的準(zhǔn)備？任務(wù)和情景特征影響準(zhǔn)備反應(yīng)選擇的數(shù)量正確選擇反應(yīng)的可預(yù)測性預(yù)知可能正確程度的影響刺激-反應(yīng)的相容性準(zhǔn)備時(shí)長的規(guī)律性運(yùn)動的復(fù)雜性運(yùn)動的準(zhǔn)確性不同反應(yīng)信號之間的時(shí)間運(yùn)動項(xiàng)目中普遍存在的預(yù)知與傾向性動作羅德曼何以成為籃板王？如何進(jìn)行防守？守門員該向左撲還是向右撲？如何成為優(yōu)秀的裁判員？刺激反應(yīng)的相容性

刺激和反應(yīng)之間空間排列關(guān)系的特征，包括刺激和反應(yīng)所要求的肢體動作的空間排列的物理特性和意義。鏡面示范Stroop效應(yīng)紅黑藍(lán)綠運(yùn)動復(fù)雜性對反應(yīng)時(shí)的影響（Henry&Rogers,1960）假設(shè)：如果人們提前對運(yùn)動做準(zhǔn)備，那么復(fù)雜運(yùn)動比簡單運(yùn)動需要花費(fèi)的時(shí)間更長。增加的準(zhǔn)備時(shí)間反映在反應(yīng)時(shí)的變化上。運(yùn)動A：響鈴-放開按鍵運(yùn)動B：響鈴-放開按鍵-向前30cm快抓網(wǎng)球運(yùn)動C：運(yùn)動B-向反方向按另一個(gè)鈕-再向反方向抓另一個(gè)網(wǎng)球165ms；199ms；212ms假動作緣何起效？心理不應(yīng)期（Psychologicalrefractoryperiod或PRP）在對臨近兩個(gè)刺激做出不同反應(yīng)時(shí)，對第二個(gè)刺激做出的反應(yīng)比第一個(gè)慢。如何應(yīng)用？操作者特征對準(zhǔn)備的影響警戒狀態(tài)集中在信號還是動作感覺定向(20ms)<