Нейронная организация нервной системы

прошлых активных действий и о сопутствующих им эмоциях.

Как ориентация, так и пространственная па­мять, связаны с деятельностью распределенных систем, включающих множество корковых (а так­же подкорковых) областей.

Изменение обстановки, реагирование на воз­никающие помехи оказывает соответствующее влияние на выполнение моторной программы.

При наличии возможности принятия решения при неоднозначной ситуации происходит выбор из набора имеющихся двигательных программ, либо изменение имеющейся.

Системная организация оказывается связан­ной с выбором предпочитаемых исполнительных механизмов, обеспечивающих возможность раз­ных стратегий поведения при наличии одной и той же цели или в различных ситуациях. Из этого следует, что при наличии какой-либо уже встреча­ющейся ранее цели или постоянной цели возмож­на активация не единственной программы, а вы­бор одной из нескольких имеющихся, но неакти­вированных программ.

Процесс изменения моторных программ, а за­тем хранения этих изменений в памяти связан со структурными изменениями на клеточном уровне. Нейрон является структурной единицей нерв­ной системы. Он является клеткой подобно всем другим клеткам тела; однако определенные суще­ственные отличия позволяют ему выполнять функции переработки информации и функции связи внутри мозга.

Как известно, нейрон состоит из трех частей: тела клетки, дендритов и аксона, каждая часть со своими, но взаимосвязанными функциями.

Функционально дендриты получают сигналы от других клеток через контакты, называемые си­напсами. Отсюда сигналы проходят в тело клетки, где они суммируются с другими такими же сигна-

Рис. 10

Нейрон и схема

синаптических

соединений 1 -

аксоношипиковый

синапс; 2 -

аксосо магический

синапс;

3 - синаптические

муфты и

сериальные

синапсы,

а - аксон;

д - дендрит;

ш - шипик

лами. Если суммарный сигнал в течение коротко­го промежутка времени является достаточно боль­шим, клетка возбуждается, вырабатывая в аксоне импульс, который передается на следующие клет­ки. Несмотря на очевидное упрощение, эта схема функционирования объясняет большинство из­вестных процессов мозга.

Большинство этих процессов происходит в те­ле клетки, где изменение химических факторов приводит к большим изменениям сложных моле­кул. Кроме того, тело клетки управляет расходом энергии нейрона и регулирует множество других клеточных процессов.

Дендриты. Большинство входных сигналов от других нейронов попадают в клетку через дендри­ты, представляющие собой густо ветвящуюся

 

78

79

структуру, исходящую от тела клетки. На дендри-тах располагаются синаптические соединения, ко­торые получают сигналы от других аксонов.

Синаптические контакты представляют собой узкое пространство, называемое синаптической щелью, отделяющее дендрит от передающего ак­сона. Специальные химические вещества, называ­емые нейротрансмиттерами, улавливаются специ­альными рецепторами на дендрите и внедряются в тело клетки. Тело клетки суммирует сигналы, по­лученные от дендритов и, если их результирую­щий сигнал выше порогового значения, выраба­тывается импульс, проходящий по аксону к дру­гим нейронам.

Синаптическая связь, завершающая ветвь аксо­на, представляет собой маленькие утолщения, со­держащие сферические структуры, называемые синаптическими пузырьками, каждый из которых содержит большое количество нейротрансмиттер-ных молекул. Когда нервный импульс приходит в аксон, некоторые из этих пузырьков высвобожда­ют свое содержимое в синаптическую щель, тем самым инициализируя процесс взаимодействия нейронов.

Аксон. Аксон может быть как коротким (0,1 мм), так и превышать длину 1 м, распространяясь в другую часть тела человека. На конце аксон име­ет множество ветвей, каждая из которых заверша­ется синапсом, откуда сигнал передается в другие нейроны через дендриты, а в некоторых случаях — прямо в тело клетки. Таким образом, всего один нейрон может генерировать импульс, который возбуждает или затормаживает сотни или тысячи других нейронов, каждый из которых, в свою оче­редь, через свои дендриты может воздействовать на сотни или тысячи других нейронов. Такая вы­сокая степень связанности, а не функциональная сложность самого нейрона, обеспечивает нейрону его вычислительную мощность.

80

Рис.11

Молекулярный

каскад памяти.

Кривые

схематически

показывают

последовательность

молекулярных

изменений

Что нужно измерить, чтобы отличить нейрон, изменившийся после обучения?

Поверхность всех дендритов, отходящих от тела клетки, покрыта синапсами. Одни синапсы разме­щаются прямо на самих дендритах, другие — на кро­шечных шипиках, отходящих от их поверхности.

Перестройка синаптических связей между нейронами в соответствии с гипотезой Хебба мо­жет быть связана с изменением длины дендритов, характера их ветвления или количества шипиков.

Расчеты биофизиков показали, что от синап­сов, расположенных на шипиках, электрическая реакция распространяется эффективнее, чем от

Очень кратковременная

Долговременная память

Кратковременная

Время, ч

81

память

синапсов на самих дендритах, а также в отдельных шипиках, зависит от их формы. Характер межней­ронных связей может изменяться не только при увеличении или уменьшении каждого отдельного синапса, есть веские основания полагать, что фор­ма и характер ветвления дендритов имеют важное значение и могут изменяться под воздействием обучения или других форм приобретения опыта.

Процесс изменения моторных программ, а за­тем хранения этих изменений в памяти связан со структурными изменениями на клеточном уровне. При начале работы любой моторной програм­мы запускается каскад биохимических реакций.

Предположения, высказанные Хеббом, став­
шие теперь классическими, говорят о том, что: лю­
бые психические функции, будь то память, эмоции
или мышление, должны быть обусловлены деятель­
ностью нейронных ансамблей. Нервные клетки в
таких ансамблях объединены в специфические се­
ти. По мнению Хебба, при возбуждении нейрона
его синаптические связи становятся более эффек­
тивными. Это может быть связано с кратковремен­
ным повышением возбудимости (кратковременная
память) или же стойкими структурными изменени­
ями в синапсах (долговременная память).
Следствия              Из вышеприведенной теоретической инфор-

теории            мации следует ряд следствий.

нейронной            — Изменение моторных программ всегда

организации    должно учитывать наличие и особенности ранее

нервной          приобретенных, имеющихся у конкретного чело-

системы          века, моторных программ. В процессе тренировки

движения усложняются, видоизменяются. В ходе процесса обучения более сложным движениям происходит формирование новой моторной про­граммы на основе старой. В ходе этого процесса в новую программу включаются целиком или час­тично уже имеющиеся у человека одна или не­сколько моторных программ. Поэтому необходи­мо с самых первых занятий знать структуру и

82

функциональные связи движений и двигательных действий.

— Для каждого уровня занимающегося крите­рии оценки технического мастерства являются строго определенными и строятся на особенностях взаимосвязи уровня физической подготовленно­сти и степенью освоения используемых движения, присущих данному временному отрезку. То есть для адекватной работы моторной программы при вы­полнении двигательного действия должна иметься определенная соразмерность между соответствую­щими показателями, определяющим успешность выполнения моторной программы. Отрицательное влияние на качество выполнения двигательного действия оказывает не только отсутствие должного уровня физической подготовленности, но и его не­соразмерное увеличение. Принцип соответствия определяет необходимый и достаточный уровень развития физических данных занимающегося для качественного совершенствования предлагаемых ему инструктором к освоению движений.

— Выполнение моторных программ требует ус­
ловий, которые заключаются в соответствии и до­
статочности уровня физической подготовленно­
сти тем требованиям, которые необходимы мотор­
ной программе для полноценной ее реализации.
Следовательно, необходимым условием в процес­
се усложнения моторной программы, приводя­
щим к спланированным изменениям, является
опережающее изменение уровня физической под­
готовленности занимающегося.

— Перестройка моторных программ происхо­
дит за счет структурных изменений в нейронных
сетях коры головного мозга. Соответственно тре­
буется время на осуществление этих процессов.
Это в свою очередь определяет объем повторений
того или иного тренировочного упражнения, а
также порядок их использования на протяжение
определенного временного отрезка.

83

Рис. 12 Кривые обучения

Основные

Дидактические

Алгоритмы при

Обучении

Двигательным

Действиям

— В каждом двигательном действии можно оп­ределить базовые (основные) движения или их со­ставляющие. Они составляют тот минимальный набор, который собственно и определяет данное двигательное действие.

Количество повторений

— Тренирующее (обучающее) воздействие лю­бого упражнения (комплекса упражнений), на­правленного на изменение моторной программы должно изменяться в соответствии с кривой обу­чения (рис. 12), что может служить тестирующим моментом определения уровня сложности предла­гаемого упражнения или степени его усвоения.

Совершенствование техники движений без­гранично. В нем можно выделить два этапа:

а) повышение эффективности технических
действий;

б) стабилизация нового уровня выполнения
движения.

Затем весь этот процесс повторяется на каче­ственно новой ступени.

Можно выделить основные дидактические ал­горитмы, которыъ могут использоваться при обу­чении различным двигательным действиям.

На рис. 13 представлены типичные кривые обучения, полученные с использованием различ­ных дидактических алгоритмов.

Рис. 13 Основные дидактические алгоритмы

Количество повторений

1. В первом дидактическом алгоритме возмож­
но воздействовать на разучиваемое движение
спортсмена целостно; контроль за выполнением
двигательного действия осуществляется также по
нескольким параметрам или целостно.

2. Возможным вариантом обучения техники является использование только одного параметра техники. После момента, когда дальнейшее обуче­ние невозможно, проводится обучение с исполь­зованием второго параметра; контроль за выпол­нением двигательного действия осуществляется по нескольким параметрам или целостно, т.е. осу­ществляется последовательное приближение к за­думанному через параллельное освоение много­численных упрощенных упражнений.

3. Очевидно предположить, что существует возможность воздействия на моторную программу человека, имея только один управляющий и конт­ролируемый показатель техники. Также как и в предыдущем примере, после невозможности про­водить обучение дальнейший процесс осуществ­ляется посредством другого показателя. В опреде­ленных ситуациях этот алгоритм можно рассмат­ривать как частный случай второго.

4. Встречается в практике и такой вариант, ко­гда обучение проводится при введении поправок

 

84

85

по ходу обучения, ориентируясь на промежуточ­ные оценки параметров техники. Другими слова­ми это соответствует принципу "сделай как мо­жешь" - будем исправлять наиболее крупную, гру­бую ошибку ", т.е. это есть метод проб, ошибок и случайного успеха.

Очевидно, что в чистом виде приведенные ал­горитмы обучения в практике почти не встречают­ся, их сочетание дает могучий спектр для выбора наиболее подходящего в конкретной ситуации. Другим очевидным моментом является то, что вы­бор применяемого алгоритма будет определяться сложностью движения; требованиями, которые предъявляются к выполнению движения, т.е. ситу­ация применения и т.п. Расчет количественной оценки времени обучения каждого движения для различных видов алгоритмов и их сочетаний будет различным, но поддающимся относительно точ­ному расчету, а, следовательно, и выбора наиболее оптимального.

Рекомендации         В ходе проведения занятий инструктору следу-

при обучении    ет учитывать следующее:

движениям             — поставив цель, разучить новое движение или

совершенствовать технику старого, необходимо соотнести уровень физической подготовленности занимающихся и способствовать исключению ри­ска получения ими травмы;

- до начала обучения следует определить, как
лучше обучать данному движению — как единому
целому или по частям;

—демонстрация и устные рекомендации долж­ны максимально соответствовать тому, чего инст­руктор хочет добиться от учеников;

—при освоении нового движения, продемон­стрировав его выполнение, можно предложить за­нимающимся представить его мысленно, в голове, а потом приступить к реальному выполнению;

- варьировать темп и скорость. Выполнив уп­
ражнение несколько раз в два раза медленнее,

86

Механизмы энергообеспече­ ния

лишь затем приступать его выполнению с нор­мальной скоростью;

—давать устные и/или визуальные подсказки для выполнения тех элементов движения, от кото­рых в большей степени зависит его успех;

—не давать более 5-7 подсказок для каждого осваиваемого движения — любая лишняя инфор­мация будет забыта или не будет воспринята;

—указывать занимающимся на схожесть разу­чиваемых движений (или их частей) с теми, кото­рыми они уже владеют, но, возможно, сами этой связи не замечают.