Эта статья вряд ли подойдёт новичкам или тем, кто хочет найти ответ на вопрос «Сколько раз надо подтягиваться, чтобы стать сильнее?». Это слишком просто и поверхностно. Эта статья скорее подойдёт тем, кто много времени уделяет скалолазанию и хочет более глубокого понимания самого процесса лазания.
Будем очень рады, если данная информация поможет Вам в достижении Ваших целей в скалолазании.
Для глубокого понимания координации как системы, необходимы базовые знания физических и психологических процессов, происходящих в организме человека.
Этим и занимается наука психофизиология.
Авторы книги «Climbing perfomance»,отрывочные сведения из которой мы публикуем, базировались на глубоком понимании многих аспектов психофизиологии. Для несведущего человека многие термины и постулаты, используемые в книге, являются непонятными. Поэтому для начала немного теории.
Нейрон — основная, функциональная единица нервной ткани.
В 1959 году исследователями впервые был описан особый тип нейронов, избирательно реагирующих на некоторые физические свойства зрительных возбудителей. В связи с этим был введён новый термин — детектор. Затем были открыты целые группы нейронов — детекторов, отвечающих за отдельные восприятия различных стимулов. Был сформулирован модульный принцип организации нейронов коры головного мозга — объединение нейронов в «колонки» (группы) со сходными функциональными свойствами. Среди них — особый тип сенсорных нейронов — гностические единицы, кодирующие целостные образы.
Описан класс нейронов, получивших название нейронов цели. Они избирательно реагируют на появление целевого объекта (например, пищи). Их реактивность зависит от мотивационного возбуждения объекта (чувство голода).
Затем были открыты нейроны целевых движений и моторных программ.
Активация отдельных групп этих нейронов предшествует выполнению различных фрагментов сложного двигательного акта.
Изучена функция многих командных нейронов, запускающая определённые двигательные акты.
Один нейрон не может пересылать никакой информации другим нейронам. Она передаётся исключительно через возбуждение группы нейронов, входящих в состав соответствующих ансамблей.
Ансамбль нейронов — основной способ кодирования и передачи информации. Различные наборы возбуждений нейронов одного и того же ансамбля соответствует разным параметрам стимула (например, необходимость различных углов наклона туловища).
Эти наборы возбуждений получили название векторов возбуждения. Сигнал следует по цепочке нейронов, конечное звено которой представлено нейроном — детектором простых или сложных признаков, избирательно реагирующим на определённый физический признак или их комплекс (например, вид последовательности зацепок).
Локальный вектор — детектор, избирательно реагирующий на раздражение определённого участка рецепторной поверхности. Рецептор — датчик (например, тепловой, звуковой и т.д.).
Например, детекторы локальности, обладающие точечными рецептивными полями и избирательно реагирующие на прикосновение к определённой точке кожи, являются наиболее простыми детекторами. Совокупность детекторов локальности образует карту кожной поверхности в коре головного мозга. Детекторы работают параллельно, каждая точка поверхности представлена независимым детектором.
Аналогичный, но более сложный механизм описывают константный экран видения мира в каждый момент времени. Здесь кроме зрительных сигналов учитываются сигналы о положении глаз в орбитах, за которые отвечают константные нейроны — детекторы зрительной коры головного мозга и многое другое. Рассмотрим термин «колонка» — это вертикально расположенная группа клеток с множеством связей между этими клетками по вертикальной оси и малым их числом в горизонтальном направлении.
Например, в зрительной коре обнаружены колонки нейронов, реагирующие на движение или цвет.
Выделено несколько типов колонок:
Вертикальные колонки в 3-хмерной структуре коры образуют аппарат многомерного отражения внешней среды.
Членение коры на мелкие вертикальные подразделения не ограничивается зрительной корой. Оно присутствует и в других областях коры головного мозга: в теменной, пре фронтальной, моторной коре и др.
Таким образом, в коре существует не только вертикальная (колончатая) упорядоченность размещения нейронов, но и горизонтальная (послойная). Нейроны в колонке объединяются по общему признаку. Слои объединяют нейроны, выделяющие разные признаки, но одинакового уровня сложности. Колончатая и слоистая организация нейронов свидетельствует о том, что обработка информации о признаках объекта протекает в параллельных нейронных каналах.
В зрительном анализаторе выделяют две системы обработки информации.
Система «ЧТО» опознаёт объект. Отдельные признаки объекта обрабатываются параллельно в различных зонах.
Локальное поражение одной из перечисленных зон коры нарушает восприятие только цвета, только формы или движения объекта.
Система «ГДЕ» определяет локализацию объекта во внешнем зрительном поле. Слияние этих двух потоков информации создают КОНСТАНТНЫЙ ЭКРАН ВНЕШНЕГО ЗРИТЕЛЬНОГО ПОЛЯ. В результате, во время движения глаз, хотя зрительный сигнал и смещается по сетчатке, образ зрительного мира не меняется.
Далее следует вопрос, каким образом признаки стимула, выделяемые отдельными группами нейронов-детекторов, интегрируются в целостный образ воспринимаемого объекта?
Для объяснения этого был введён термин ГЕШТАЛЬТ (целостный образ).
С позиции векторного кодирования информации появлению целостного образа (гештальта) соответствует определённый вектор. Он качественно отличен от других векторов специфическим набором своих компонентов. Компонентами такого вектора могут быть возбуждения нейронов-детекторов отдельных признаков, которые конвертируют на гностической единице-нейроне более высокого порядка, избирательно реагирующим на сложные изображения (лица, жесты и т.п.)
Возникновение целостного субъективного образа предмета связано с пирамидой последовательных нейронных преобразований, вершиной которой является операция, выполняемая гностической единицей. Отдельным зрительным гештальтам соответствуют отдельные гностические единицы.
В организации гештальтов восприятия существенную роль выполняет память. При рассмотрении объекта глаза последовательно фиксируют наиболее информативные точки.
Цепочка таких фиксаций интегрируется в гештальт на основе иконической памяти.
Сами гностические единицы являются продуктом обучения.
Процесс формирования гностических единиц напоминает изменение свойств у нейронов-детекторов в СЕНСИТИВНЫЙ ПЕРИОД (период образования первого нейрона-детектора, при возникновении необходимости).
Модель формирования избирательно реагирующих гностических единиц описывают следующим образом:
В передней височной коре имеется пул резервных нейронов, которые слабо реагируют на разные стимулы. Под влиянием сигнала новизны они активизируются, включая на короткое время механизм пластических перестроек в синапсах. (С начала новички не в состоянии запомнить больше 4-5 перехватов. Со временем происходит качественный скачок и трасса в 40-60 перехватов запоминают с 1-2 раза). Это и создаёт у нейронов «сенситивный период». В этих условиях сигнал, поступающий от детекторов к резервному нейрону, повышает синоптическую связь между ними. В результате нейрон становится селективно построенным на восприятии данного стимула. Селективный период обрывается с завершением процесса обучения, и синоптические связи нейрона перестают меняться.
Таким образом, анализ отдельных зрительных характеристик стимула выполняется нейронами-детекторами. Выделенные элементарные признаки синтезируются в долговременной памяти на гностических нейронах.
Отображение стимула в гностической единице характеризуется высокой степенью абстракции. При изменении размера, ориентации, цвета объекта, гностический нейрон продолжает сохранять избирательность своей реакции на данный объект. Осознание объекта в процессе его восприятия связывают с дополнительной активацией гештальт-пирамиды, через механизм синхронизации электрической активности мозга в диапазоне гамма-частот (ещё больший уровень абстракции, носящий уже чисто теоретические изыскания).
Фокусирование, концентрирование сознания.
Внимание приводит к отвлечению от некоторых вещей для того, чтобы можно было эффективно заняться другими.
Внимание характеризуется: селективностью, объёмом, устойчивостью, возможностью переключения и распределения.
Селективность или избирательность характеризуют его направленность на любой аспект стимула. Внимание может характеризоваться, либо широкой, либо узкой настройкой селективности (подобно регулировке луча фонаря). Под влиянием стресса фокус внимания обычно сужается.
Объем внимания измеряется количеством одновременно отчётливо осознаваемых объектов и характеризует ресурсы внимания человека.
Объём близок к объёму кратковременной памяти и составляет 7-9 стимулов или элементов.
Пример: Вы лезете по стене. Ваше внимание поглощено процессом движения. На заднем плане происходит обвал скального карниза. Ваше внимание тут же переключается на данный значимый стимул.
Непроизвольное внимание оперирует только настоящим временем, тогда как произвольное внимание может быть обращено, как в прошлое, так и в будущее (например, мы пытаемся восстановить смысл слов, только что сказанных нашим собеседником). Либо попытка извлечь информацию из долговременной памяти.
Большинство процессов в мозге , связанных с обработкой информации, протекают автоматически и не требуют от субъекта специального внимания.
К автоматическим процессам относят, например, операции сравнения стимула со следами в кратковременной памяти. Обработка сенсорной информации нейронными детекторными системами, создающими базу сенсорных данных для формирования соответствующих образов и их следов в памяти, также протекает автоматически.
Непроизвольное внимание — процесс переключения внимания на стимул, который ранее не привлекал внимания. Оно протекает автоматически и не требует специальных усилий.
Основу непроизвольного внимания составляет ориентировочный рефлекс (ОР). Его появление автоматически включает произвольное внимание, которое и обеспечивает дальнейшую контролируемую обработку стимула.
ОР был открыт Павловым и был назван рефлексом «Что такое?». Он описал его, как комплекс двигательных реакций в направлении нового стимула.
В моторной сфере ОР представлен поворотом головы, движением глаз и т.д., в том числе увеличением мышечного тонуса, обеспечивающего повышенную готовность к моторным реакциям (например, ответ на опасность).
При частом повторении стимула, сформированная нервная модель закладывается в память и при необходимости извлекается автоматически в ответ на уже известный стимул.
При этом ОР быстро угасает, обычно после 10-15 применений одного и того же стимула (т.е. при большем количестве повторений стимула ОР уже не генерируется).
Специфическим стимулом, на который всякий раз возникает ОР, является его абсолютная или относительная новизна. Угасание ОР происходит после того, как создаётся нервная модель стимула — в ней отражаются все параметры повторяющегося стимула. При частом повторении стимула, созданная нервная модель закладывается в память, из которой затем извлекается автоматически в ответ на уже известный возбудитель. При этом генерации ОР не происходит. Процесс формирования модели стимула происходит автоматически, информация обо всех физических свойствах стимула обрабатывается параллельно, без ограничений. Операции сличения действующего раздражителя с моделями памяти так же протекают автоматически, и, если объект не идентифицируется, возникает ОР, который является конечным звеном автоматической серии операций обработки информации.
Так же влияние на формирование ОР оказывает ещё одна стадия стадия оценки значимости стимула.
Возможно, если информация будет полезна для субъекта, генерируется ОР, если нет, блок оценки значимости может остановить зарождающийся ОР даже при учёте относительной новизны стимула.
Произвольное внимание — относится к контролируемым и осознаваемым процессам. Оно обладает ограниченной пропускной способностью и поэтому обеспечивает не параллельную, а последовательную обработку информации. Произвольное внимание конкурирует с текущей психической деятельностью (Решение 2-х задач одновременно, которые могут решаться только последовательно). Непременной характеристикой произвольного внимания является усилие (effort), направленное на выделение и обработку той информации, которая диктуется целью, задачей.
Контролируемое произвольное внимание определяет приоритеты в последовательной обработке информации, регулирует ресурсы энергетических возможностей организма (Активация).
Общая активация организма зависит от многих факторов: эмоций (тревога, страх, гнев и др.), мышечного напряжения, сенсорных воздействий, мотивации и др.
Главное — это оценка субъектом требований, предъявляемым к энергетическим ресурсам выполняемой деятельности (блок распределения ресурсов).
Кроме того, существует отрицательное влияние стресса, потребляющего много ресурсов, и при этом дезорганизующего внимание. Низкая мотивация привлекает недостаточное количество ресурсов, что снижает эффективность деятельности.
При превышении допустимого уровня ресурсов суммарным запросом, часть видов деятельности прекращается. Теория «Arousal, усилие и активация» 1975г. рассматривает AROUSAL как тот вид внимания, который относится к неконтролируемым процессам. Он представляет первый этап обработки сенсорной информации и отражает регистрацию в сознании появления стимула. AROUSAL эквивалентна Павловскому рефлексу «Что такое?». Для обозначения реакции «Что следует делать?» авторы предложили термин «активация», понимая её как механизм внимания, контролирующий тоническую готовность к ответу. Согласно их точке зрения, вход (стимул) и выход (реакция) обычно связываются рефлекторным путём, если в эту цепь не вклинивается третий механизм — произвольное внимание. Оно направлено на координацию входа с выходом, т.е. AROUSAL с активацией.
В 1992 г. был введён термин энграмма — «след селективного внимания».
Выделяют 2 типа энграмм, с которыми связано появление 2-х типов ориентировочных реакций: безусловного и условного ОР. Энграммы одного типа представлены матрицами потенцированных синапсов на нейронах новизны, другого типа — на нейронах тождества.
Условный ОР возникает на импульсы согласования при совпадении стимула с шаблоном, произвольно извлекаемым из долговременной памяти в рабочую, в которой он удерживается в активном состоянии.
В случае несовпадения, нейроны тождества реагируют торможением, и условный ОР не возникает. При этом те же стимулы могут вызвать безусловный ОР за счёт реакции нейронов новизны, сигналы которых достигают активирующей системы мозга.
С точки зрения физиологических механизмов, внимание может быть сопоставлено с реакцией активации.
Реакция активации означает увеличение возбудимости, лабильности и реактивности тех нервных структур, в которых она представлена. Появление активации отражается в смене параметров электрической активности мозга, а так же вегетативных, моторных биохимических и других изменений.
Связь внимания и двигательных функций представлена моторным вниманием.
Моторное внимание необходимо для выбора и запуска моторных программ. Кроме того, оно необходимо для обратной связи (информация о результатах движения). От этого зависит точность выполнения моторных программ. С автоматизацией сложной моторной программы, вклад внимания, ориентированного на сигналы обратной связи, уменьшается.
Моторное внимание также используется при «ментальной тренировке», к которой часто прибегают спортсмены, чтобы поддержать выработанный навык на хорошем уровне.
Оно представляет собой «проигрывание» в воображении в замедленном темпе последовательности всех движений, составляющих навык. Ментальная тренировка использует ИДЕОМОТОРНЫЙ АКТ — способность представления о движении посылать импульсы к мышцам, принимающим участие в данном движении.
Внимание имеет отношение не только к сенсорным и моторным процессам, но и к ментальной, мыслительной деятельности мозга. Наше мышление связано с актуализацией следов долговременной памяти (энграмм), которые она использует как исходный материал для внутреннего анализа. В памяти хранится «решение» того, что должно быть достигнуто в результате умственной деятельности. И эта цель время от времени контролирует процесс мышления. Это и составляет суть ментального внимания, которое принципиально ничем не отличается от сенсорного и моторного контроля.
Биологическая — свойство материи приобретать, сохранять и воспроизводить информацию.
Виды:
Изменение следа памяти — энграммы во времени побудило исследователей ввести временной критерий для различия видов памяти.
2 типа:
Но сохранение следа памяти в нервной системе ещё не гарантирует его воспроизведение и использование в поведении. Для этого необходимо участие модулирующей системы мозга, которая реактивировала бы эти следы памяти. Термин «состояние энграммы» — степень её готовности к воспроизведению.
Только след памяти, находящейся в активном состоянии, доступен для реализации в поведении. Энграммы, недоступные для использования, находятся в латентном или неактивном состоянии. Повторная активация энграммы может происходить, как спонтанно, так и под влиянием различных внутренних и внешних факторов. Различие между памятью на действие и на его название представлено двумя видами памяти.
Декларативная — запоминание объектов, событий, эпизодов. Это память на лица, места событий, предметы.
Процедурная — это память на действия. Она представлена моторными навыками, стратегиями, условными и инструментальными рефлексами.
Декларативная память является сознательной, так как её использование предполагает осведомлённость субъекта об объекте или событии.
Процедурная память может осуществляться в поведении без осознания этого факта.
Они различаются скоростью.
Процедурная — обучение протекает медленно и требует повторения. Она позволяет хранить информацию о причинно-следственных отношениях между событиями. Декларативная — иногда мгновенна и навсегда. След в декларативной памяти может храниться годами, тогда как процедурная память при неупотреблении соответствующим подкреплением склонна к угасанию.
След памяти через разное время после обучения реализуется разными по своему составу нейронными ансамблями.
«Плавание» энграммы по структурам мозга (нейронным ансамблям) рассматривается как принцип организации памяти.
Следует различать «двигательный акт» и «элементарное движение».
Двигательный акт реализуется с помощью моторной программы, а в простейшем случае через возбуждение командного нейрона, управляющего согласованной работой группы мотонейронов в соответствующих мышечных единицах.
Motoneuron — нейронные структуры, вызывающие сокращения мышечных волокон путём генерации и передачи импульсов.
Элементарное движение — представлено сокращением, расслаблением мышечных единиц, вызываемых стимуляцией мотонейрона.
Одна и та же двигательная программа может быть выполнена с помощью разного набора элементарных движений мышц. Например, левой или правой рукой.
Поведенческий акт любой степени сложности начинается со стадии афферентного синтеза.
Возбуждение, вызванное внешним стимулом, действует не изолированно. Оно непременно вступает во взаимодействие с другими эфферентными возбуждениями, имеющими иной функциональный смысл. Мозг непрерывно обрабатывает все сигналы, поступающие по многочисленным сенсорным каналам. И только в результате синтеза этих афферентных возбуждений создаются условия для реализации определённого целенаправленного поведения. Афферентный синтез определяется влиянием нескольких факторов: мотивации, памяти и др.
Роль мотивационного возбуждения определяется тем, что любая поступающая информация соотносится с доминирующим в данным момент мотивационным возбуждением, которое действует как фильтр, отбирающий наиболее нужное для данной мотивационной установки.
На основе взаимодействия мотивационного, обстановочного возбуждения и механизмов памяти формируется готовность к определённому поведению.
До того, как целенаправленное поведение начнёт осуществляться, развивается ещё одна стадия поведенческого акта — стадия программирования действия.
Для данной стадии характерно, что действие уже сформировано, но ещё не претворено в жизнь.
Следующая стадия — реальное выполнение программы действия под влиянием афферентного возбуждения, достигающего исполнительных механизмов. Благодаря аппарату результатов действия и афферентному синтезу, организм имеет возможность сравнить ожидаемые результаты с поступающей информацией о реальных результатах и параметрах совершаемого действия. Результаты сравнения определяют последующее построение поведения: оно, либо корректируется, либо прекращается, как в случае достижения конечного результата.
Намерение выполнить определённое движение проявляется в виде потенциала готовности. Этот потенциал отражает предвидение будущих событий.
Знаменитый опыт Павлова, когда у собаки слюноотделение заранее нарастало к привычному моменту приёма пищи.
Возникая за 800мс до начала движения, потенциал готовности за 90 мс перед выполнением движения сменяется быстрым потенциалом, связанным с посылкой управляющей команды.
В управлении двигательным поведением различают стратегию и тактику.
Стратегию движения определяет конкретная мотивация. На её основе определяется цель поведения, т.е. то, что должно быть достигнуто. В отношении двигательного акта это выглядит как формирование двигательной задачи, того, что следует делать.
Под тактикой понимают конкретный план действий, т.е. то, как будет достигнута цель поведения, с помощью каких двигательных ресурсов и способов действий. Тактическое планирование непосредственно представлено в блоке программ. При построении двигательной программы учитывают множество факторов, в том числе общую стратегию, пространственно-временные характеристики среды, прошлый жизненный опыт и т.д.
Управление двигательными актами строится на двух основных принципах:
Последний особенно важен для тех случаев, когда имеются быстрые изменения в системе, ограничивающие возможность сенсорных коррекций.
Второй осуществляется посредством моторных программ.
Первый — с помощью обратной афферентации, которая используется для непрерывного контроля и коррекции выполняемого движения. Для многих видов движений управление может осуществляться одновременно двумя механизмами при разном их соотношении для движений, различающихся сложностью и уровнем организации.
Существуют два типа командных нейронов. Одни лишь запускают ту или другую двигательную программу, но не участвуют в её дальнейшем осуществлении. Это — нейроны-триггеры.
Командные нейроны другого типа получили название ВОРОТНЫХ нейронов. Они поддерживают или изменяют двигательные программы лишь будучи постоянно возбуждёнными. Сенсорные раздражения не только могут запускать движение, но и выполнять корректирующую функцию.
Обратная афферентация, сигнализирующая о результатах действия, сопоставляется с программой движений и служит уточнению координат цели и траектории движения.
Были открыты сенсорные обратные связи, которые регулируют активность мотонейрона. Обратные связи бывают двух видов: рецепторы растяжения, активирующихся при растяжении мышц, и рецепторы напряжения, чувствительные к силе сокращения мышц.
Ещё Павлов установил, что моторная кора получает сенсорные проекции от рецепторов мышечной и суставной чувствительности. «Двигательный анализатор», выполняющий функцию восприятия сигналов от тела.
Моторная кора — центральный аппарат построения движения.
Изменения в мышце, возникающие при движении, возбуждают чувствительные окончания сенсорных обратных связей (сенсорных входов) и они формируют сигналы, которые, достигая моторных центров, вносят изменения в физиологическое состояние мышцы, то есть перед нами не рефлекторная дуга, а РЕФЛЕКТОРНОЕ КОЛЬЦО — процесс, характерный для всех координационных процессов.
При построении новых моторных программ происходит выбор отдельных фрагментов из хранящихся в памяти программ (как для врожденных форм поведения, так и приобретённых двигательных автоматизмов) для их последующей интеграции в новую моторную программу. Моторная кора использует оба принципа управления: контроль через петли обратной сенсорной связи и через механизм программирования клетки первичной моторной коры. Образуют колонки, которые возбуждают и тормозят группу функционально близких мотонейронов. Двигательная колонка представляет собой объединение нейронов, регулирующих работу нескольких мышц, действующих на сустав. При раздражении различных колонок, возникают разнообразные движения в определённом суставе.
Таким образом, в разных колонках представлены не отдельные мышцы, а разные движения.
Есть данные, что вектор движения определяется результатом не более, чем 100 нейронов. Он формируется за несколько миллисекунд до сокращения соответствующих мышц. Актуализация моторных программ происходит в следствие активации командных нейронов. Сами командные нейроны могут контролироваться и затормаживаться сверху. Снятие торможения с командных нейронов повышает их возбудимость и, тем самым высвобождает «предпрограммированные» цепи для той деятельности, для которой они предназначены.
Таким образом, все процессы управления движением можно представить тремя блоками:
Итак, если вы внимательно ознакомились с вышеперечисленной информацией, Вы готовы к осознанному прочтению главы 2: «Координация».