第二章 動作控制

運動技能學習原理付uquan@第二講

動作控制

MotorControl一、動作控制理論好的理論應該滿足兩種需求，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)果做出明確預測。

---StephenHawking,1996一個好的動作控制理論應該可以解釋為什么人會具備某種運動能力。這種理論應該描述和解釋神經(jīng)系統(tǒng)是怎樣協(xié)調(diào)運動的。行為水平上的動作控制理論協(xié)調(diào)（Coordination）與環(huán)境和事件模式相關的頭、軀干和肢體運動的模式。自由度（DegreesofFreedom）控制系統(tǒng)中獨立因素或成分的數(shù)量以及每一個成分的動作方式的數(shù)量?！狽icolaiBernstein人體有多少？骨頭？肌肉？關節(jié)？自由度？206792/639100/78n開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)運動控制中心運動效應器運動指令運動控制中心運動效應器運動指令反饋開環(huán)閉環(huán)開環(huán)控制系統(tǒng)(Open-loopControlSystem)一種控制系統(tǒng)，其中所有按計劃啟動和實施動作所需要的信息均包含在傳送到效應器的初始指令中。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準或參考相對照，以使動作得以按計劃實施。反饋（Feedback）來自感覺系統(tǒng)的信息，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)指明某一運動的狀態(tài)；在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，用于對正在進行的運動做出修正。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)境提供給運動指令的相對重要性來進行的。一些理論強調(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、啟動和完成預想動作的基礎。一些理論更多地強調(diào)由環(huán)境確定的運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）動作程序為基礎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，這種程序是以前實現(xiàn)這個動作時的神經(jīng)運動的細節(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備的計劃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。運動技能學習和控制過程中包含兩個控制成分：一個就是一般動作程序，用來控制各類動作的基本特征；第二個是動作反應圖式，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)）理論人類的運動控制是一種復雜的系統(tǒng)，其行為方式與那些復雜生物或物理的系統(tǒng)相似。從非線性的動力學觀點解釋人類動作控制，行為在時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，而不是某種控制機制產(chǎn)生的。協(xié)調(diào)結(jié)構（CoordinativeStructure）肌肉和和關節(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-準確性權衡當速度和準確性對于一項動作技能表現(xiàn)都很重要時，我們就會觀察到一種速度-準確性權衡現(xiàn)象。MT＝a+blog2(2D/W)（菲茲定律）MT是運動時間a和b是常數(shù)D是移動的距離W是目標的寬度和大小領會：語義信息正確的決策什么、哪里、何時？快速決策如何？行動：感覺運動信息

安全的風險的準確性速度

平衡運動中的決策(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的能力。雙手協(xié)調(diào)一種需要同時運用雙臂的動作技能；這種技能需要雙臂以相同或不同的空間或時間上的特征運動。討論：

以上特征對運動技能學習的啟示？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胞；高爾基腱器官；關節(jié)感受器本體感覺的作用反饋影響動作準確性影響動作指令開始的時間軀體和肢體協(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、在運動技能形成過程中本體感覺與視覺的關系？對運動技能學習與評價有何啟示？

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

刺激和反應之間空間排列關系的特征，包括刺激和反應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效應紅黑藍綠運動復雜性對反應時的影響（Henry&Rogers,1960）假設：如果人們提前對運動做準備，那么復雜運動比簡單運動需要花費的時間更長。增加的準備時間反映在反應時的變化上。運動A：響鈴-放開按鍵運動B：響鈴-放開按鍵-向前30cm快抓網(wǎng)球運動C：運動B-向反方向按另一個鈕-再向反方向抓另一個網(wǎng)球165ms；199ms；212ms假動作緣何起效？心理不應期（Psychologicalrefractoryperiod或PRP）在對臨近兩個刺激做出不同反應時，對第二個刺激做出的反應比第一個慢。如何應用？操作者特征對準備的影響警戒狀態(tài)集中在信號還是動作感覺定向(20ms)<