Значительный вклад в понимание формирования двигательных навыков в процессе обучения внесли теоретические исследования Н.А. Бернштейна. Он доказал: под воздействием двигательных действий организм делается сильнее, выносливее, ловчее, искуснее. Это свойство организма назвали упражняемостью. Повторения двигательных упражнений нужны для того, чтобы раз за разом, каждый раз удачнее, решать поставленную двигательную задачу и тем самым доискиваться наилучших способов её решения. Повторные решения этой задачи нужны ещё потому, что в естественных условиях внешние обстоятельства не бывают в точности одинаковыми, так же как и сам ход решения двигательной задачи не повторяется дважды подряд одинаково. Всякое повторение движения, по мнению Н.А. Бернштейна, «есть повторение без повторения». Ребёнку необходимо набраться опыта по разнообразно видоизменённой двигательной задаче, поставленной перед ним, и её внешнему окружению, и, прежде всего, по всему разнообразию тех впечатлений, с помощью которых совершаются сенсорные коррекции данного движения. Это необходимо для того, чтобы приспособиться даже к незначительному и неожиданному изменению обстановки или самой двигательной задачи .
В становлении двигательного навыка важнейшую роль играет нервная система. Для выработки двигательного навыка мозг нуждается в довольно долгом упражнении.
Из-за огромного избытка степеней свободы движений ребёнка никакие двигательные импульсы к мышцам, как бы точны они ни были, не могут сами по себе обеспечить правильного движения согласно его желанию. Изменение условий выполнения движения возможно только при включении механизма сенсорной коррекции. Чтобы испытать все ощущения, которые лягут в основу изучаемого движения, и подготовить основу для сенсорной коррекции, необходимо неоднократное повторение двигательного действия.
Построение навыка - это смысловое цепное действие, в котором нельзя пропускать ни одного звена. Формирование двигательного навыка находится под контролем нервной системы и представлены в ней многоуровневой системой управления двигательным действием. Любой двигательный акт может быть построен только благодаря строгой иерархии уровней мозга. Всего насчитывается пять уровней: «А», «В», «С», «Д», «Е» . Каждый из уровней имеет собственную обслуживающую бригаду органов чувств (эфферентов).
Уровень первый - «А»: «Вы в тонусе» . Уровень «А» - самый первый и самый нижний. Деятельность каждого уровня связана с определенными отделами нервной системы. Для уровня «А» - это часть спинного мозга, самые нижние отделы мозжечка и все располагающиеся там нервные центры - ядра. Уровень «А» регулирует мышечный тонус (готовность мышц и нервов, снабжающих их принять и эффективно исполнить команду-импульс из центра), что важно для формирования поддержания тела. На этом уровне осуществляются непроизвольные действия дрожательных движений - дрожь от холода или при повышении температуры; нервная дрожь от волнения или вздрагивание от внезапного резкого звука, луча света и т.д.
Уровень «А» руководит построением и некоторых произвольных действий: вибрационно-ритмические действия (например, обмахивание веером); принятие и удержание определенной позы, е том числе осанки ребенка. При красивой осанке - голова приподнята, корпус выпрямлен, движения свободны. Регулировка пластического мышечного тонуса, осуществляемая уровнем «А», во многом зависит от шейно-тонического рефлекса (положения головы и шеи).
Уровень второй - «В»: движения - штамп. Это уровень содружественных движений и стандартных штампов. Он очень важен, так как руководит «локомоторным» механизмом, оснащенным четырьмя конечностями-движителями. Анатомически уровень «В» обеспечивается самыми крупными подкорковыми ядрами. Этот уровень перерабатывает и посылает в мозг информацию о величине суставных углов, о скорости перемещения в суставах, о силе и направлении давления на мышцы и глубокие ткани конечностей туловища.
Уровень «В» обеспечивает точность воспроизведения движения. Ритмичное, качательное движение, например движение руки при ходьбе, точно повторяет предыдущее, в результате как бы штампуются одинаковые действия. Поэтому уровень «В» называется уровнем штампов, настолько точны повторяемые на этом уровне движения.
Уровень «В» определяет три важнейших качества, необходима для построения движений:
1) вовлечение в работу десятков мышц, осуществляющих движение;
2) способность стройно и налажено вести движение во времени;
3) вытекающее из предыдущего - способность к чеканной повторяемости движений не только по времени, но и по рисунку действия.
Человеку необходимо «штамповать» движения, иначе все огромное богатство мышечных действий пришло бы в хаотическое, управляемое состояние. Движения-штампы необходимы еще и тому, что они осуществляются без участия сознания, тем самым, освобождая мозговые системы для разнообразной деятельности.
Уровень «В» самостоятельно руководит немногими действиями не связанными с окружающим пространством. Он получает в основном сведения о действиях своего собственного тела: это непроизвольное движение потягивания после сна, двигательные проявления эмоций, в том числе гримасы на лице (по выражению лица, некоторым движениям корпуса, рук, плеч можно определить эмоциональное состояние ребенка), наклоны, изгибы тела, волнообразные ритмические движения, в том числе и некоторые танцевальные .
Поскольку уровень «В» не связан с вестибулярной системой (с органами равновесия, мозжечком) и имеет слабые связи со зрением обонянием, он с готовностью берет на себя всю внутреннюю, «черновую» проработку сложного движения, осуществляемую в глубинах человеческого организма. Он как бы ведет внутреннюю координационную подготовку ходьбы, бега, оформляя все действия этого множества содружественных движений: готовит рисунок ходьбы, основу движения рук и ног, без которой передвижение по любой плоскости - гладкой или неровной - будет невозможным. Но делается это в отвлеченном виде, вне конкретной обстановки, хотя наша ходьба и совершается куда-то, по какой-то поверхности, мимо каких-то препятствий, по неровностям, ступенькам, поворотам и т.д. тем не менее эти обстоятельства недоступны уровню «В». Их умирает при ходьбе и преодолевает следующий уровень - уровень «С» .
Уровень третий - «С»: человек и пространство . Этот уровень Н.А. Бернштейн называл уровнем пространственного поля и считал одним из самых ответственных в построении движений. В отличие от предыдущих уровней уровень «С» имеет ряд важнейших отличительных черт.
Во-первых, он связан с внешним миром. Теснейшие взаимоотношения с ним - важнейшее качество уровня «С».
Во-вторых, на уровень «С» уже работают и телерецепторы, и в первую очередь зрение, которое безгранично расширяет и увеличивает объем и качество поступающей в организм информации.
Третьей особенностью пространственного поля является его несдвигаемость. Благодаря качественно переработанной информации, в которой отражается прошлый опыт (а малыш его приобретает уже в колыбели), ребенок воспринимает неподвижность окружающего мира. Движения, совершаемые под руководством уровня «С», не содержат элементов повторяемости или чередования.
Еще одним важнейшим свойством пространственного поля является его метричность и геометричность. Тщательная оценка расстояний, размеров и форм предметов определяет важнейшее качество таких действий ребенка, как меткость, точность, без чего неточные его действия не достигли бы цели.
Благодаря этим качествам уровень «С» руководит особо важными движениями человеческого тела. Эти движения всегда «ведут откуда-то, куда-то и зачем-то». Они «несут, давят, тянут, берут, рвут, перебрасывают. Они имеют начало и конец, приступ и достижение, замах и бросок» , т.е. движения этого уровня имеют переместительный характер и обязательно приспосабливаются к пространству, в котором они протекают. Это качество - одно из важнейших для движений этого уровня, который поэтому и называется «пространственным».
Н.А. Бернштейн отмечает, что предыдущий уровень «В» (лежащий ниже) конструирует ходьбу - сложнейший двигательный акт, в котором принимают участие десятки мышц и сочленений. Но эта ходьба остается отвлеченным, как бы «выставочным», макетом, с которым можно познакомиться и даже полюбоваться им. Но целесообразным действием ходьба станет только после того, когда в ее осуществление включится уровень «С». Тогда нога, шагающая по земле, «учтет» и приспособится ко всем неровностям и сложностям дороги, определится оптимальная длина шага и частота движений, которые будут наиболее экономичны для пешехода. Если это будет ходьба по лестнице, то стопа будет наступать на крап или середину ступеньки, а длина шага приспособится точно к расстоянию между двумя ступеньками. Если ступеньки окажутся неровными, выщербленными, то нога «постарается» обойти эти неровности или приспособиться к ним с наименьшим ущербом для шагающего человека .
Для уровня «С» характерна возможность варьировать действия без ущерба для точности движения. При этом обязательно достигается конечный результат. Для этого уровня характерна также вариативность и взаимозаменяемость двигательных компонентов, а также переключаемость движения с одного органа на другой (так, выучившись писать правой рукой, ребенок, в случае необходимости, переносит этот навык и на левую руку).
При этом могут переключаться и сами приемы движений: до оделенного предмета ребенок может пройти, пробежать, проползти, допрыгать на одной или двух ногах.
Уровню «С» присуще еще одно очень важное качество: способность к модификации движений, т.е. поиск ребенком новых путей и возможностей в осуществлении незнакомых действий. Это качено незаменимо в процессе обучения, в процессе создания нового двигательного навыка, нового умения .
Какие же самостоятельные движения осуществляются на уровне С»? Количество их настолько велико, что перечислить невозможно. Н.А. Бернштейн выделяет лишь основные группы этих; движений:
1) перемещение, передвижение всего тела в пространстве - ходьба, бег, лазание, ползание, плавание, ходьба по канату, на лыжах, на коньках, езда на велосипеде, гребля, прыжки вверх, в длину, в глубину, джигитовка;
2) «нелокомоторные» передвижения всего тела в пространстве - различные упражнения на гимнастических снарядах, акробатика;
3) движения - манипулирование с пространством - отдельных частей тела, чаще всего рук: прикосновения, указывающие жесты;
4) перемещение вещей в пространстве - схватывание, ловля движущегося предмета, перекладывание его, перенос, наматывание, подъем тяжести и т.д.;
5) все баллистические движения - метание, игра в теннис и городки;
6) движения прицеливания - установочно-выжидательные движения вратаря в футболе и хоккее;
7) подражательные и копирующие движения - срисовывание, изображение предмета или действия жестами, т.е. изобразительная пантомима.
Уровень «С» играет важную роль в спортивных, акробатических видах движений. В нем мало трудовых движений, которые требуют деления действий. Трудовые действия совершаются на более высоких уровнях «Д» и «Е». Таким образом, уровень «С» - это связующее звено между действиями, движениями и тем пространством, в котором живет и действует ребенок .
Уровень четвертый - «Д»: регулирует действия, которые присущи исключительно человеку. Эти действия обеспечиваются область больших полушарий головного мозга.
Сложность уровня «Д» настолько велика, а знания о нем настолько малы, что до настоящего времени выяснить все функции уровня не представляется возможным. В выполнении движений уровня «Д» главное - смысловая сторона действия с предметом.
Органы чувств (зрение, осязание и т.п.) получают и передают в мозг все сведения о предмете и помогают определить, что именно и в какой последовательности можно и нужно делать с этим предметом. Важно, что уровнем «Д» оценивается не его размер, вес, цвет, а его топология - схема, объясняющая качественны; соотношения отдельных частей предмета.
Принцип топологичности относится не только к самим предметам, но и к действиям, совершаемым на уровне «Д». Их осуществление происходит по единой схеме (снять, завязать и т.д., хот выполнение этих действий предполагает множество способов). Злее; важна не только очередность каждого из элементов действия, но определенное время, затрачиваемое на отдельную операцию. Получающийся таким образом цепной процесс и обеспечивает смысловое действие, например: надеть и застегнуть пальто, смазать лыж; мазью и т.п.
Именно уровень «Д» обеспечивает не просто перемещение предмета, а смысловое использование его с целью изменить окружающую действительность, максимально приблизить ее к той модели «желаемого будущего», которую ребенок создает мысленно перед, началом каждого действия.
Отличительное качество всех действий этого уровня - их высокий автоматизм, т.е. они выполняются без активного контроля сознания, что, конечно, возможно лишь после многократных упражнений и тренировок.
Другая важная особенность этого уровня связана с различием в действиях правой и левой рук. На всех уже перечисленных ране, уровнях эта разница была практически незаметной. И во врем: ходьбы, и при захватах любого предмета обе руки действуют одинаково, и левая рука легко заменяет правую.
И только на уровне смысловых действий («Д») эта разница становится решающей: письмо пишется правой рукой, ложка тянется в рот правой рукой. Переучиться на работу левой рукой возможно, но очень и очень не просто и уж заведомо не быстро (у человека-левши - наоборот) .
Теперь перечислим основные группы действий, определяемые столь высоким уровнем:
Первая группа объединяет движения с малым количеством автоматических действий: ощупывание, сравнивание и выбирание предмета, любые смысловые действия ребенка;
Вторая группа содержит действия, значительно подкрепленные уровнем «С», смысловые действия, протекающие в пространстве; действия с участием уровня «В»; упражнения в ловкости рук;
Третья группа объединяет действия всех предыдущих групп прежде всего это письмо и речь - движение губ и языка.
Наконец преобладание уровня «Д» проявляется при движении время массажа и самомассажа. Таким образом, нет таких осмысленных действий, которыми бы не руководил уровень «Д».
Уровень пятый - «Е», находящийся еще выше предыдущего, создает мотив для двигательного акта и осуществляет его основную смысловую коррекцию. Он окончательно приводит результат движения в соответствие с намерением, с той самой моделью, которую ребенок создал мысленно перед началом своего действия. Этот уровень помимо речи и письма руководит богатейшим арсеналом хореографических, импровизационных и других импровизационных действий, изучение и описание которых еще до конца не раскрыто, но представляет собой увлекательнейшую область исследования. Понимание многоуровневой системы регуляции движений позволяет не только формировать, но и корректировать двигательные навыки, выявлять нарушения и заболевания мозга, что ведет к решению важнейшей задачи оздоровления ребенка.
Однако управление движениями редко представлено каким-то уровнем. Чаще всего в двигательном действии участвуют 3-4 уровня.
В конечном итоге теория уровней построения движений может быть представлена следующим образом:
· уровень «А» - самый низкий и филогенетически очень важный;
· «В» - уровень синергии (лишних движений). В нем перерабатываются сигналы от мышечно-суставных рецепторов, которые сообщают о взаимном положении и движении частей тела. Он участвует в организации движений более высокого уровня: мимика, потягивание, ритмика и т.д.;
· «С» - уровень пространственного поля. Он отвечает за переместительные движения: ходьбу, бег, лазание и т.д.;
· «Д» - уровень предметных действий. Это церебрально-корковый уровень, который заведует организацией действий с предметами; являясь монопольным человеческим уровнем, он отражает столько движения, сколько действия;
· «Е» - уровень интеллектуальных двигательных действий.
Каждое движение ребенка - своеобразно. Оно несет в себе реализацию новых и новых потенциальных двигательных возможностей, отражая вместе с тем и новый уровень их приспособительных реакций. «Диалектика развития навыка как раз и состоит в том, что там, где есть развитие, там, значит, каждое следующее исполнение лучше предыдущего, т.е. не повторяет его…» .
Отсюда вытекает практическая постановка вопроса: «Как учить детей правильному движению, если метод многократного повторения упражнений здесь неприемлем?» Ответ на этот вопрос мы находим в трудах Н.А. Бернштейна, который полагал, что суть овладения навыками состоит не в «повторении и не в проторении движения», а в совершенствовании многоуровневой системы построения движений. «Правильно проводимое упражнение повторяет раз за разом не средство, используемое для решения данной двигательной задачи, а процесс решения этой задачи, от раза к разу изменяя и улучшая средства» .
На формирование гибкого навыка значительное влияние оказывают естественные условия его выполнения детьми в повседневной деятельности, в организованных формах двигательной активности. При этом условия выполнения движения никогда не бывают одинаковыми, так же как и сам процесс решения двигательных задач. Различно и функциональное, нервно-психическое состояние ребенка в каждый момент выполнения движения.
Формирование двигательного навыка представляет собой процесс создания динамического стереотипа при взаимодействии первой и второй сигнальных систем с преобладающим значением второй сигнальной нервной системы.
Образование двигательных навыков у ребенка имеет огромное значение. Они предоставляют ему возможность выполнения движений с наименьшей затратой энергии и с наибольшим эффектом, обеспечивают рациональное использование его двигательных способностей .
Лекция 9
Физиология движений и физиология активности
Механизмы организации движений по Н. А. Бернштейну: принцип сенсорных коррекций, схема рефлекторного кольца, теория уровней
В этой и следующей лекциях вы познакомитесь с концепцией выдающегося советского ученого Н. А. Бернштейна. У нас есть целый ряд оснований обратиться к этой концепции.
В трудах Н. А. Бернштейна нашла блестящую разработку проблема механизмов организации движений и действий человека. Занимаясь этой проблемой, Н. А. Бернштейн обнаружил себя как очень психологично мыслящий физиолог (что бывает крайне редко). В результате его теория и выявленные им механизмы оказались органически сочетающимися с теорией деятельности, позволяя углубить наши представления о ее операционально-технических аспектах.
Но это далеко не все. Н. А. Бернштейн выступил в научной литературе как страстный защитник принципа активности – одного из тех принципов, на которых, как вы уже знаете, покоится психологическая теория деятельности. Мы разберем его идеи, высказанные в порядке защиты и развития этого принципа. Наконец, теория Н. А. Бернштейна окажется нам чрезвычайно полезной при обсуждении так называемой психофизической проблемы (лекция 13), где речь пойдет, в частности, о возможностях и ограничениях физиологического объяснения в психологии.
Николай Александрович Бернштейн (1896-1966) по образованию был врач-невропатолог, и в этом качестве он работал в госпиталях во время гражданской и Великой Отечественной войн. Но наиболее плодотворной оказалась его работа как экспериментатора и теоретика в целом ряде научных областей – физиологии, психофизиологии, биологии, кибернетике.
Это был человек очень разносторонних талантов: он увлекался математикой, музыкой, лингвистикой, инженерным делом. Однако все свои знания и способности он сконцентрировал на решении главной проблемы своей жизни – изучении движений человека и животных. Так, математические знания позволили ему стать основоположником современной биомеханики, в частности биомеханики спорта. Практика врача-невропатолога снабдила его огромным фактическим материалом, касающимся расстройств движений при различных заболеваниях и травмах центральной нервной системы. Занятия музыкой дали возможность подвергнуть тончайшему анализу движения пианиста и скрипача: он экспериментировал в том числе и на себе, наблюдая за прогрессом собственной фортепианной техники. Инженерные знания и навыки помогли Н. А. Бернштейну усовершенствовать методы регистрации движений – он создал ряд новых техник регистрации сложных движений. Наконец, лингвистические интересы, несомненно, сказались на стиле, которым написаны его научные труды: тексты Н. А. Бернштейна – одни из самых поэтичных образцов научной литературы. Его язык отличается сжатостью, четкостью и в то же время необыкновенной живостью и образностью. Конечно, все эти качества языка отражали и качества его мышления.
В 1947 г. вышла одна из основных книг Н. А. Бернштейна «О построении движения», которая была удостоена Государственной премии. На титуле книги стояло посвящение: «Светлой, неугасающей памяти товарищей, отдавших свою жизнь в борьбе за Советскую Родину».
В этой книге были отражены итоги почти тридцатилетней работы автора и его сотрудников в области экспериментальных, клинических и теоретических исследований движений и высказан ряд совершенно новых идей.
Одна из них состояла в опровержении принципа рефлекторной дуги как механизма организации движений и замене его принципом рефлекторного кольца, о чем я буду говорить более подробно. Этот пункт концепции Н. А. Бернштейна содержал, таким образом, критику господствовавшей в то время в физиологии высшей нервной деятельности точки зрения на механизм условного рефлекса как на универсальный принцип анализа высшей нервной деятельности.
Вскоре для Н. А. Бернштейна настали трудные годы. На организованных дискуссиях подчас некорректно и некомпетентно выступали коллеги и даже некоторые бывшие ученики Н. А. Бернштейна с критикой его новых идей. В этот тяжелый для себя период Николай Александрович не отказался ни от одной своей идеи, заплатив за это, как потом выяснилось, потерей навсегда возможности вести экспериментально-исследовательскую работу.
Последний период жизни Н. А. Бернштейн был занят особой деятельностью. К нему домой шли ученые и научные работники разных профессий: врачи, физиологи, математики, кибернетики, музыканты, лингвисты – для научных бесед. Они искали у него советов, оценок, консультаций, новых точек зрения. (Об этом вы можете подробно прочесть в статье В. Л. Найдина «Чудо, которое всегда с тобой» (79).) Другую половину дня Н. А. Бернштейн был занят собственной научной, теоретической работой – он подводил итоги и снова осмысливал результаты, полученные в предыдущие периоды своей жизни.
Уже после его смерти многие узнали, что за два года до кончины Н. А. Бернштейн сам поставил себе диагноз – рак печени, после чего снялся с учета из всех поликлиник и строго расписал оставшийся срок жизни, который он тоже определил с точностью до месяца. Он успел закончить и даже просмотреть гранки своей последней книги «Очерки по физиологии движений и физиологии активности» (15).
Известный русский психиатр П. Б. Ганнушкин, характеризуя один из типов человеческих личностей, писал: «Здесь можно найти людей, занимающих позиции на тех вершинах царства идей, в разреженном воздухе которого трудно дышать обыкновенному человеку. Сюда относятся: уточненные художники-эстеты… глубокомысленные метафизики, наконец, талантливые ученые-схематики и гениальные революционеры в науке, благодаря своей способности к неожиданным сопоставлениям с бестрепетной отвагой преображающие, иногда до неузнаваемости, лицо той дисциплины, в которой они работают» (25, с. 386). Читая эти строки, сразу вспоминаешь Н. А. Бернштейна: именно талантливый ученый-революционер, именно преобразивший до неузнаваемости дисциплину и именно «с бестрепетной отвагой»!
А теперь рассмотрим содержательно некоторые основные положения концепции Н. А. Бернштейна.
Залог успеха работ Бернштейна состоял в том, что он отказался от традиционных методов исследования движений. До него движения, как правило, загонялись в прокрустово ложе лабораторных процедур и установок; при их исследовании часто производилась перерезка нервов, разрушение центров, внешнее обездвижение животного (за исключением той части тела, которая интересовала экспериментатора), лягушек обезглавливали, собак привязывали к станку и т. п.
Объектом изучения Н. А. Бернштейн сделал естественные движения нормального, неповрежденного организма, и в основном движения человека. Таким образом, сразу определился контингент движений, которыми он занимался; это были движения трудовые, спортивные, бытовые. Конечно, потребовалась разработка специальных методов регистрации движений, что с успехом осуществил Бернштейн.
До работ Н. А. Бернштейна в физиологии бытовало мнение (которое излагалось и в учебниках), что двигательный акт организуется следующим образом: на этапе обучения движению в двигательных центрах формируется и фиксируется его программа; затем в результате действия какого-то стимула она возбуждается, в мышцы идут моторные командные импульсы, и движение реализуется. Таким образом, в самом общем виде механизм движения описывался схемой рефлекторной дуги: стимул – процесс его центральной переработки (возбуждение программ) – двигательная реакция.
Первый вывод, к которому пришел Н. А. Бернштейн, состоял в том, что так не может осуществляться сколько-нибудь сложное движение. Вообще говоря, очень простое движение, например коленный рефлекс или отдергивание руки от огня, может произойти в результате прямого проведения моторных команд от центра к периферии. Но сложные двигательные акты, которые призваны решить какую-то задачу, достичь какого-то результата, так строиться не могут. Главная причина состоит в том, что результат любого сложного движения зависит не только от собственно управляющих сигналов, но и от целого ряда дополнительных факторов. Какие это факторы, я скажу несколько позже, а сейчас отмечу только их общее свойство: все они вносят отклонения в запланированный ход движения, сами же не поддаются предварительному учету. В результате окончательная цель движения может быть достигнута, только если в него будут постоянно вноситься поправки, или коррекции. А для этого ЦНС должна знать, какова реальная судьба текущего движения. Иными словами, в ЦНС должны непрерывно поступать афферентные сигналы, содержащие информацию о реальном ходе движения, а затем перерабатываться в сигналы коррекции.
Таким образом, Н. А. Бернштейном был предложен совершенно новый принцип управления движениями. Он назвал его принципом сенсорных коррекций, имея в виду коррекции, вносимые в моторные импульсы на основе сенсорной информации о ходе движения.
А теперь познакомимся с дополнительными факторами, которые, помимо моторных команд, влияют на ход движения.
Во-первых, это реактивные силы. Если вы сильно взмахнете рукой, то в других частях тела разовьются реактивные силы, которые изменят их положение и тонус.
Это хорошо видно в тех случаях, когда у вас под ногами нетвердая опора. Неопытный человек, стоя на льду, рискует упасть, если слишком сильно ударит клюшкой по шайбе, хотя, конечно, это падение никак не запланировано в его моторных центрах. Если ребенок залезает на диван и начинает с него бросать мяч, то мать тут же спускает его вниз; она знает, что бросив мяч, он может сам полететь с дивана; виной опять будут реактивные силы.
Во-вторых, это инерционные силы. Если вы резко поднимете руку, то она взлетает не только за счет тех моторных импульсов, которые посланы в мышцы, но с какого-то момента движется по инерции. Влияние инерционных сил особенно велико в тех случаях, когда человек работает тяжелым орудием – топором, молотом и т. п. Но они имеют место и в любом другом движении. Например, при беге значительная часть движения выносимой вперед ноги происходит за счет этих сил.
В-третьих, это внешние силы. Если движение направлено на объект, то оно обязательно встречается с его сопротивлением, причем это сопротивление далеко не всегда предсказуемо. Представьте себе, что вы натираете пол, производя скользящие движения ногой. Сопротивление пола в каждый момент может отличаться от предыдущего, и заранее знать его вы никак не можете. То же самое при работе резцом, рубанком, отверткой. Во всех этих и многих других случаях нельзя заложить в моторные программы учет меняющихся внешних сил.
Наконец, последний непланируемый фактор – исходное состояние мышцы.
Состояние мышцы меняется по ходу движения вместе с изменением ее длины, а также в результате утомления. Поэтому один и тот же управляющий импульс, придя к мышце, может дать совершенно разный моторный эффект.
Итак, действие всех перечисленных факторов обусловливает необходимость непрерывного учета информации о состоянии двигательного аппарата и о непосредственном ходе движения. Эта информация получила название «сигналов обратной связи». Кстати, роль сигналов обратной связи в управлении движениями, как и в задачах управления вообще, Н. А. Бернштейн описал задолго до появления аналогичных идей в кибернетике.
Тезис о том, что без учета информации о движении последнее не может осуществляться, имеет веские фактические подтверждения.
Рассмотрим два примера. Первый я беру из монографии Н. А. Бернштейна (14).
Есть такое заболевание – сухотка спинного мозга, при котором поражаются проводящие пути проприоцептивной, т. е. мышечной и суставной, а также кожной чувствительности. При этом больной имеет совершенно сохранную моторную систему: моторные центры целы, моторные проводящие пути в спинном мозге сохранны, его мышцы находятся в нормальном состоянии. Нет только афферентных сигналов от опорно-двигательного аппарата. И в результате движения оказываются полностью расстроены. Так, если больной закрывает глаза, то он не может ходить; также с закрытыми глазами он не может удержать стакан – тот у него выскальзывает из рук. Все это происходит потому, что субъект не знает, в каком положении находятся, например, его ноги, руки или другие части тела, движутся они или нет, каков тонус и состояние мышц и т. п. Но если такой пациент открывает глаза и если ему еще на полу чертят полоски, по которым он должен пройти (т. е. организуют зрительную информацию о его собственных движениях), то он идет более или менее успешно. То же происходит с различными ручными движениями.
Другой пример я беру из относительно новых экспериментальных исследований организации речевых движений.
Когда человек говорит, то он получает сигналы обратной связи о работе своего артикуляционного аппарата в двух формах: в форме тех же проприоцептивных сигналов (мы имеем чувствительные «датчики» в мышцах гортани языка, всей ротовой полости) и в форме слуховых сигналов.
Вообще сигналы обратной связи от движений часто запараллелены, т. е. они поступают одновременно по нескольким каналам. Например, когда человек идет, то ощущает свои шаги с помощью мышечного чувства и одновременно может их видеть и слышать. Так же и в обсуждаемом случае: воспринимая проприоцептивные сигналы от своих речевых движений, человек одновременно отчетливо слышит звуки своей речи. Я сейчас докажу, что и те и другие сигналы используются для организации речевых движений.
Современная лабораторная техника позволяет поставить человека в совершенно необычные условия. Испытуемому предлагают произносить какой-нибудь текст, например знакомое стихотворение. Этот текст через микрофон подают ему в наушники, но с некоторым запаздыванием; таким образом, испытуемый слышит то, что он говорил несколько секунд назад, а то, что говорит в данный момент, он не слышит. Оказывается, что в этих условиях речь человека полностью расстраивается; он оказывается неспособным вообще что-либо говорить!
В чем здесь дело? Нельзя сказать, что в описанных опытах испытуемый лишен сигналов обратной связи: оба чувствительных канала – мышечный и слуховой – функционируют. Дело все в том, что по ним поступает несогласованная, противоречивая информация. Так что на основании одной информации следовало бы производить одно речевое движение, а на основании другой – другое движение. В результате испытуемый не может произвести никакого движения.
Замечу, что описанный прием «сшибки» сигналов обратной связи используют для выявления лиц, симулирующих глухоту: если человек действительно не слышит, то задержка сигналов обратной связи по слуховому каналу не вызывает у него никакого расстройства речи; если же он только притворяется неслышащим, то этот прием действует безотказно.
Перейдем к следующему важному пункту теории Н.А.Бернштейна – к схеме рефлекторного кольца. Эта схема непосредственно вытекает из принципа сенсорных коррекций и служит его дальнейшим развитием.
Рассмотрим сначала упрощенный вариант этой схемы (рис. 6, а ).
Имеется моторный центр (М), из которого поступают эффекторные команды в мышцу. Изобразим ее блоком внизу, имея в виду также рабочую точку движущегося органа (т). От рабочей точки идут сигналы обратной связи в сенсорный центр (S); это чувствительные, или афферентные, сигналы. В ЦНС происходит переработка поступившей информации, т. е. перешифровка ее на моторные сигналы коррекции. Эти сигналы снова поступают в мышцу. Получается кольцевой процесс управления.
Данная схема станет более понятной, если ввести временну́ю развертку процесса (рис. 6, б). Предположим, что только что сказанное относится к моменту t1; новые эффекторные сигналы приводят к перемещению рабочей точки по заданной траектории (момент t2 ), и т. д.
Как классическая схема рефлекторной дуги соотносится с таким «кольцом»? Можно сказать, что она представляет собой частный, притом «вырожденный», случай кольца: по схеме дуги совершаются жестко запрограммированные, элементарные кратковременные акты, которые не нуждаются в коррекциях. Я уже упоминала о них: это движения типа коленного рефлекса, мигания и т. п. Обратная афферентация в них теряет свое значение, и определяющую роль приобретает внешний пусковой сигнал (рис. 6, в). Для большинства же движений необходимо функционирование кольца.
Теперь обратимся к более позднему варианту схемы «кольца» Н. А. Бернштейна; она более детализована и поэтому позволяет гораздо полнее представить процесс управления двигательными актами (рис. 7).
Имеются моторные «выходы» (эффектор), сенсорные «входы» (рецептор), рабочая точка или объект (если речь идет о предметном действии) и блок перешифровок. Новыми являются несколько центральных блоков – программа, задающий прибор и прибор сличения.
Кольцо функционирует следующим образом. В программе записаны последовательные этапы сложного движения. В каждый данный момент отрабатывается какой-то ее частный этап, или элемент, и соответствующая частная программа спускается в задающий прибор.
Из задающего прибора сигналы поступают на прибор сличения; Н. А. Бернштейн обозначает их двумя латинскими буквами SW (от нем. Soll Wert, что означает «то, что должно быть»). На тот же блок от рецептора приходят сигналы обратной связи, сообщающие о состоянии рабочей точки; они обозначены IW (от нем. Ist Wert, что означает «то, что есть»). В приборе сличения эти сигналы сравниваются, и на выходе из него получаются DW, т. е. сигналы рассогласования между требуемым и фактическим положением вещей. Они попадают на блок перешифровки, откуда выходят сигналы коррекции; через промежуточные центральные инстанции (регулятор) они попадают на эффектор.
Разберем функционирование кольца управления на примере какого-нибудь реального движения.
Предположим, гимнаст работает на кольцах. Вся комбинация целиком содержится в его двигательной программе. В соответствии с программой ему нужно в какой-то момент сделать стойку на руках (кстати, труднейший элемент!).
Из программы спускается в задающий прибор соответствующий приказ, и в нем формируются сигналы SW, которые идут на прибор сличения. Эти сигналы будут сличаться с афферентными сигналами (IW). Значит, сами они должны иметь сенсорно-перцептивную природу, т. е. представлять собой образ движения. Такой образ обеспечивается прежде всего сигналами проприоцептивной и зрительной модальностей; это «картина» стойки и с точки зрения ее общего вида, и с точки зрения ее двигательно-технического состава – положения, частей тела, центра тяжести, распределения тонуса различных мышц и т. п.
Итак, в прибор сличения поступают и образ движения, и информация от всех рецепторов о реализованном движении.
Предположим, что, выходя на стойку, спортсмен сделал слишком сильный мах и его начало клонить назад, – возникает опасность опрокинуться. Что тогда происходит? С прибора сличения поступили на блок перешифровки сигналы об излишней тяге назад. Эти сигналы ( DW) сообщают, что не все в порядке, что нужно послать сигналы коррекции, выправляющие это положение. Такие сигналы поступают, поправка происходит. В следующем цикле кольца снова сличаются сигналы SW и IW. Может оказаться, что DW = 0; это идеальный случай. Он означает, что данный элемент выполнен и можно перейти к реализации следующего пункта программы.
На схеме Бернштейна можно видеть одну интересную стрелку, которая идет от рецептора на задающий прибор. Она означает следующее: по ходу движения случаются такие ситуации, когда экономичнее не давать коррекции к текущему движению, а просто перестроить его, пустить по другому руслу, т. е. изменить его частную программу. Тогда соответствующее решение принимается в микроинтервалы времени, и в этом обнаруживается двигательная находчивость организма. Таким образом, может иметь место не только спокойный «спуск» частных программ в задающее устройство, но и экстренная их перестройка. Я думаю, что подобные примеры вы легко найдете сами. Такое случается в условиях борьбы хищника и жертвы, встречи боксеров, в спортивных играх и т. п., где ситуация постоянно меняется.
Итак, были разобраны принцип сенсорных коррекций и вытекающая из этого принципа схема управления по рефлекторному кольцу.
Перейду к следующему крупному вкладу Н. А. Бернштейна – к теории уровней построения движений.
К этой теории можно перекинуть логический мост от рефлекторного кольца, если обратить специальное внимание на качество афферентных сигналов, поступающих от движения.
Специально исследуя этот вопрос на очень обширном материале с привлечением данных фило– и онтогенеза, патологии и экспериментальных исследований, Н. А. Бернштейн обнаружил следующее. В зависимости от того, какую информацию несут сигналы обратной связи: сообщают ли они о степени напряжения мышц, об относительном положении частей тела, о скорости или ускорении движения рабочей точки, о ее пространственном положении, о предметном результате движения, – афферентные сигналы приходят в разные чувствительные центры головного мозга и соответственно переключаются на моторные пути на разных уровнях. Причем под уровнями следует понимать буквально морфологические «слои» в ЦНС. Так были выделены уровни спинного и продолговатого мозга, уровень подкорковых центров, уровни коры. Но я не буду сейчас вдаваться в анатомические подробности, поскольку они требуют специальных знаний. Остановлюсь лишь на краткой характеристике каждого из уровней, выделенных Н. А. Бернштейном, и проиллюстрирую их на примерах.
Надо сказать, что каждый уровень имеет специфические, свойственные только ему моторные проявления, каждому уровню соответствует свой класс движений.
Уровень А – самый низкий и филогенетически самый древний. У человека он не имеет самостоятельного значения, зато заведует очень важным аспектом любого движения – тонусом мышц. Он участвует в организации любого движения совместно с другими уровнями.
Правда, есть немногочисленные движения, которые регулируются уровнем А самостоятельно: это непроизвольная дрожь, стук зубами от холода и страха, быстрые вибрато (7–8 гц) в фортепианной игре, дрожания пальца скрипача, удержание позы в полетной фазе прыжка и др.
На этот уровень поступают сигналы от мышечных проприорецепторов, которые сообщают о степени напряжения мышц, а также от органов равновесия.
Уровень В. Бернштейн называет его уровнем синергий. На этом уровне перерабатываются в основном сигналы от мышечно-суставных рецепторов, которые сообщают о взаимном положении и движении частей тела. Этот уровень, таким образом, оторван от внешнего пространства, но зато очень хорошо «осведомлен» о том, что делается «в пространстве тела».
Уровень В принимает большое участие в организации движений более высоких уровней, и там он берет на себя задачу внутренней координации сложных двигательных ансамблей. К собственным движениям этого уровня относятся такие, которые не требуют учета внешнего пространства: вольная гимнастика; потягивания, мимика и др.
Уровень С. Бернштейн называет его уровнем пространственного поля. На него поступают сигналы от зрения, слуха, осязания, т. е. вся информация о внешнем пространстве. Поэтому на нем строятся движения, приспособленные к пространственным свойствам объектов – к их форме, положению, длине, весу и пр. Среди них все переместительные движения: ходьба, лазанье, бег, прыжки, различные акробатические движения; упражнения на гимнастических снарядах; движения рук пианиста или машинистки; баллистические движения – метание гранаты, броски мяча, игра в теннис и городки; движения прицеливания – игра на бильярде, наводка подзорной трубы, стрельба из винтовки; броски вратаря на мяч.
Уровень D назван уровнем предметных действий. Это корковый уровень, который заведует организацией действий с предметами. Он практически монопольно принадлежит человеку. К нему относятся все орудийные действия, манипуляции с предметами. Примерами могут служить движения жонглера, фехтовальщика; все бытовые движения: шнуровка ботинок, завязывание галстука, чистка картошки; работа гравера, хирурга, часовщика; управление автомобилем и т. п.
Характерная особенность движений этого уровня в том, что они сообразуются с логикой предмета. Это уже не столько движения, сколько действия; в них совсем не фиксирован двигательный состав, или «узор», движения, а задан лишь конечный предметный результат. Для этого уровня безразличен способ выполнения действия, набор двигательных операций. Так, именно средствами данного уровня Н. Паганини мог играть на одной струне, когда у него лопались остальные. Более распространенный бытовой пример – разные способы открывания бутылки: вы можете прибегнуть к помощи штопора, ножа, выбить пробку ударом по дну, протолкнуть ее внутрь и т. п. Во всех случаях конкретные движения будут разные, но конечный результат действия – одинаковый. И в этом смысле к работе уровня D очень подходит пословица: «Не мытьем, так катаньем».
Наконец, последний, самый высокий – уровень Е. Это уровень интеллектуальных двигательных актов, в первую очередь речевых движений, движений письма, а также движения символической, или кодированной, речи – жестов глухонемых, азбуки Морзе. Движения этого уровня определяются не предметным, а отвлеченным, вербальным смыслом.
Теперь сделаю два важных замечания относительно функционирования уровней.
Первое: в организации сложных движений участвуют, как правило, сразу несколько уровней – тот, на котором строится данное движение (он называется ведущим), и все нижележащие уровни.
К примеру, письмо – это сложное движение, в котором участвуют все пять уровней. Проследим их, двигаясь снизу вверх.
Уровень А обеспечивает прежде всего тонус руки и пальцев.
Уровень В придает движениям письма плавную округлость, обеспечивая скоропись. Если переложить пишущую ручку в левую руку, то округлость и плавность движений исчезает: дело в том, что уровень. В отличается фиксацией «штампов», которые выработались в результате тренировки и которые не переносятся на другие двигательные органы (интересно, что при потере плавности индивидуальные особенности почерка сохраняются и в левой руке, потому что они зависят от других, более высоких уровней). Так что этим способом можно вычленить вклад уровня В.
Уровень D обеспечивает правильное владение ручкой, наконец, уровень Е – смысловую сторону письма.
Развивая это положение о совместном функционировании уровней, Н. А. Бернштейн приходит к следующему важному правилу: в сознании человека представлены только те компоненты движения, которые строятся на ведущем уровне; работа нижележащих, или «фоновых», уровней, как правило, не осознается.
Когда субъект излагает на бумаге свои мысли, то он осознает смысл письма: ведущим уровнем, на котором строятся его графические движения, в этом случае является уровень Е. Что касается особенностей почерка, формы отдельных букв, прямолинейности строк и т. п., то все это в его сознании практически не присутствует.
Второе замечание: формально одно и то же движение может строиться на разных ведущих уровнях.
Проиллюстрирую это следующим примером, заимствуя его у Н. А. Бернштейна. Возьмем круговое движение руки; оно может быть получено на уровне А: например, при фортепианном вибрато кисть руки и суставы пальцев описывают маленькие круговые траектории. Круговое движение можно построить и на уровне В, например включив его в качестве элемента в вольную гимнастику.
На уровне С будет строиться круговое движение при обведении контура заданного круга. На уровне предметного действия D круговое движение может возникнуть при завязывании узла. Наконец, на уровне Е такое же движение организуется, например, при изображении лектором окружности на доске. Лектор не заботится, как заботился бы учитель рисования, о том, чтобы окружность была метрически правильной, для него достаточно воспроизведения смысловой схемы.
А теперь возникает вопрос: чем же определяется факт построения движения на том или другом уровне? Ответом будет очень важный вывод Н. А. Бернштейна, который дан выше: ведущий уровень построения движения определяется смыслом, или задачей, движения.
Яркая иллюстрация этого положения содержится в исследовании А. Н. Леонтьева и А. В. Запорожца (59). Работая в годы Великой Отечественной войны над восстановлением движений руки раненых бойцов, авторы обнаружили следующий замечательный факт.
После периода лечебных упражнений с раненым проводилась проба для выяснения того, насколько функция руки восстановилась. Для этого ему давалась задача «поднять руку как можно выше». Выполняя ее, он поднимал руку только до определенного предела – диапазон движений был сильно ограничен. Но задача менялась: больного просили «поднять руку до указанной отметки на стене», и тогда оказывалось, что он в состоянии поднять руку на 10-15 см выше. Наконец, снова менялась задача: предлагалось «снять шляпу с крючка» – и рука поднималась еще выше!
В чем здесь дело? Дело в том, что во всех перечисленных случаях движение строилось на разных уровнях: первое движение («как можно выше») – в координатах тела, т. е. на уровне В; второе («до этой отметки») – на уровне С, т. е. в координатах внешнего пространства; наконец, третье («снимите шляпу») – на уровне D). Проявлялась смена уровней в том, что движение приобретало новые характеристики, в частности осуществлялось со все большей амплитудой.
Аналогичные факты известны теперь в большом количестве. Приведу еще один пример из наших собственных исследований, относящихся к движениям глаз (29).
Человеческие глаза, как известно, очень подвижны, и их движения очень разнообразны. Среди этих движений есть и такие, которые субъект не замечает; их нельзя заметить также, глядя в глаза другого человека со стороны; это – непроизвольные микродвижения глаз. Они происходят и тогда, когда человек, как ему кажется, неподвижно смотрит на точку, т. е. фиксирует ее взглядом. Для выявления этих движений приходится прибегать к очень тонким и точным методам регистрации.
С помощью таких методов давно было обнаружено, что при фиксации точки глаза совершают движения трех разных типов: тремор с очень большой частотой, дрейфы и скачки, которые обычно возвращают глаз, сместившийся в результате дрейфа, на фиксируемую точку. Каждый из этих типов движений имеет свои параметры: частоту, амплитуду, скорость и др.
Факт, который удалось установить нам, состоит в том, что при изменении задачи существенно меняются все параметры перечисленных движений глаз. Например, в одном случае испытуемому предлагалось «просто смотреть» на световую точку, в другом – «обнаруживать моменты, когда будет меняться ее цвет».
Заметьте, задача менялась, казалось бы, очень незначительно: во втором случае, как и в первом, испытуемый должен был фиксировать точку, чтобы не пропустить смену цвета. И тем не менее изменение цели (смысла) фиксации приводило к изменениям фиксационных движений: другим становился частотный спектр тремора, скорость дрейфов уменьшалась, скачки происходили реже и с меньшей амплитудой.
Подобные факты, как и общий вывод из них, замечательны тем, что показывают решающее влияние такой психологической категории, как задача, или цель, движения на организацию и протекание физиологических процессов.
Этот результат явился крупным научным вкладом
Н. А. Бернштейна в физиологию движений.
Примерно в то же время, т. е. в середине 30-х годов, наличие сигналов обратной связи в контуре управления физиологическими актами было описано другим советским физиологом, П. К. Анохиным, под названием «санкционирующая афферентация» (7).
Для пояснения этого момента удобно дополнить схему Н. А. Бернштейна соответствующей стрелкой (DW = 0 на рис. 7).
Теория Сеченова И.М.
И. М. Сеченов полагал, что психические явления входят в любой поведенческий акт и сами представляют собой своеобразные сложные рефлексы, т. е. физиологические явления. По мнению И. П. Павлова, поведение складывается из сложных условных рефлексов, образованных в процессе научения. В дальнейшем выяснилось, что условный рефлекс - это весьма простое физиологическое явление и не более. Однако, несмотря на то, что после открытия условно-рефлекторного научения были описаны иные пути приобретения живыми существами навыков - импритинг, оперантное обусловливание, викарное научение, идея условного рефлекса как одного из способов приобретения опыта сохранилась и получила дальнейшее развитие в работах таких психофизиологов, как Е. Н. Соколов и Ч. И. Измайлов. Ими было предложено понятие концептуальной рефлекторной дуги, состоящей из трех взаимосвязанных, но относительно самостоятельных систем нейронов: афферентной (сенсорного анализатора), эффекторной (исполнительной, отвечающей за органы движения) и модулирующей (управляющей связями между афферентной и эффекторной системами). Первая система нейронов обеспечивает получение и переработку информации, вторая система обеспечивает выработку команд и их выполнение, третья система осуществляет обмен информацией между первыми двумя.
Наряду с этой теорией существуют и другие, весьма перспективные разработки, касающиеся, с одной стороны, роли психических процессов в управлении поведением, а с другой - построения общих моделей регуляции поведения с участием в этом процессе физиологических и психологических явлений.
Бернштейн Н.А . полагал, что даже самое простое приобретенное движение, не говоря уже о сложной человеческой деятельности и поведении в целом, не может быть выполнено без участия психики. Он утверждает, что формирование любого двигательного акта есть активная психомоторная реакция. При этом освоение движения осуществляется под воздействием сознания, которое при этом осуществляет определенную сенсорную коррекцию нервной системы, обеспечивающей выполнение нового движения. Чем сложнее движение, тем больше требуется корригирующих изменений. Когда же движение освоено и доведено до автоматизма, процесс управления выходит из поля сознания и превращается в фоновый.
Существуют и другие подходы к рассмотрению взаимосвязи психики и мозга
. Лурия А.Р. предложил выделить анатомически относительно автономные блоки головного мозга, обеспечивающие (функционирование психических явлений. Первый блок предназначен для поддержания определенного уровня активности. Он включает ретикулярную формацию ствола мозга, глубинные отделы среднего мозга, структуры лимбической системы, медиобазальные отделы коры лобных и височных долей мозга. Второй блок связан с познавательными психическими процессами и предназначен для процессов получения, переработки и хранения информации, Данный блок состоит из участков коры головного мозга, которые в основном располагаются в задних и височных отделах больших полушарий. Третий блок обеспечивает функции мышления, поведенческой регуляции и самоконтроля. Структуры, входящие в данный блок, находятся в передних отделах коры головного мозга.
Данная концепция была выдвинута Лурией в результате анализа результатов проводимых им экспериментальных исследований функциональных и органических нарушений и заболеваний мозга. Однако следует отметить, что проблема локализации психических функций и явлений в головном мозге интересна сама по себе. В свое время была выдвинута идея о том, что все психические процессы связаны с определенными участками мозга, т. е. локализованы. Согласно идее локалиализма, каждая психическая функция может быть «привязан и» к определенному органическому участку мозга. В результате были созданы детальные карты локализации психических функций в мозге.
Однако спустя определенное время были получены факты, свидетельствующие о том, что различные нарушения психических процессов нередко связаны с повреждением одних и тех же мозговых структур, и наоборот, поражение одних и тех же участков в определенных случаях может приводить к различным нарушениям. Наличие подобных фактов привело к появлению альтернативной гипотезы - антилокализационизма, - утверждающей, что работа отдельных психических функций связана с деятельностью всего мозга. С точки зрения данной гипотезы между различными участками мозга сложились определенные связи, обеспечивающие функционнрование определенных психических процессов. Но и эта концепция не смогла объяснить многих нарушений работы мозга, которые говорят в пользу локализационизма. Так, нарушение затылочных отделов коры головного мозга приводит к поражению зрения, а височных долей больших полушарий - к нарушению речи.
Проблема локализационизма-антилокализационизма не решена до сих пор. Можно с полной уверенностью утверждать, что организация структур мозга и взаимосвязь между отдельными участками мозга значительно сложнее и многограннее, чем имеющаяся в настоящее время информация об особенностях функционирования центральной нервной системы. Можно также говорить о том, что существуют участки мозга, которые непосредственно связаны с определенными органами чувств и движения, а также реализацией способностей, присущих человеку (например, речи). Однако вполне вероятно, что эти участки в определенной мере взаимосвязаны с другими отделами мозга, которые обеспечивают реализацию того ли иного психического процесса в полном объеме.
Комплексная теория формирования навыков была разработана выдающимся отечественным физиологом Н. А. Бернштейном (1896-1966). Эта концепция, получившая название физиологии активности, основывается на видении организма как сложившейся в ходе эволюции активной целеустремленной системы, которая постоянно устремлена в будущее и, соответственно, ориентируется на него в своих действиях. Концепция Бернштейна базируется на трех основных принципах.
Первый из них – принцип упражняемости. Бернштейн заметил: в то время как технические устройства изнашиваются от многократного выполнения того или иного действия, живые существа характеризуются упраж- пяемостыо. Это свойство живого организма заключается в том, что каждое следующее исполнение действия оказывается лучше предыдущего, т.е. оно не копирует предшествующее, а развивает его. Так, если вы хотите купить автомобиль, то, конечно, лучшим выбором будет новая машина. И наоборот, подыскивая врача, вы, скорее всего, выберете опытного доктора.
Второй принцип – это принцип "повторения без повторения", заключающийся в том, что каждое новое движение есть не слепое копирование предшествующего, а его развитие. По мнению Бернштейна, живое движение представляет собой постоянно совершенствующуюся систему и поэтому его нельзя описывать в механистических терминах "стимул-реакция". "Ни один шаг не идентичен другому даже на гладком месте, не говоря уже о ходьбе по неровной дороге", – писал он. Совершенствование движения происходит за счет постоянного сличения вновь поступающей информации с наличной двигательной программой и изменения ее на основе этой информации. Такое понимание сути двигательной активности привело Бернштейна к отказу от традиционного понятия рефлекторной дуги, выработанного еще Декартом, и переходу к понятию рефлекторного кольца. Суть этого перехода заключается в том, что навык не может быть стереотипной последовательностью выученных действий, на всем его протяжении требуется постоянная сверка движения с реальными условиями. Представьте себе, что вы затвердили последовательность движений, соответствующую навыку письма, в следующей форме: "сначала сжать пальцы таким образом, чтобы между пальцами остался зазор в полсантиметра, затем повернуть кисть руки под углом 45° и начать двигать ею слева направо". Казалось бы, данная последовательность хорошо описывает начало акта письма. Однако ведь ручка может оказаться большего размера, чем вы предполагали в ходе тренировки. Или вам придется писать не на ровной поверхности стола, а, например, на доске. Получается, что с таким трудом выработанную последовательность действий применить невозможно. Однако мы ведь пишем! Постоянное внесение поправок в движение на основании координирующей информации, которую наш сенсорный аппарат получает по ходу разворачивания навыка, ученый назвал сенсорными коррекциями.
И, наконец, третий принцип подхода Бернштейна составляет тезис о том, что суть выработки навыка заключается в открытии принципа решения двигательной задачи, т.е. обнаружении параметров движения, сигнализирующих, насколько верно оно выполняется, причем это решение проходит в несколько этапов.
На первом этапе происходит разделение на смысловую структуру (А что я собственно хочу сделать?) и двигательный состав действия. Например, смысловой структурой может быть желание плыть, а двигательным составом – способ исполнения этого замысла, т.е. определенный стиль плавания: кроль или брасс. Учтите, что пока еще вы плавать не умеете и поэтому наблюдаете за опытными пловцами, выбирая наиболее приемлемый для себя стиль.
На втором этапе происходит выявление и роспись сенсорных коррекций. Разница между определением двигательного состава и "прощупыванием" сенсорных коррекций состоит в том, что на первом этапе учащийся устанавливает, как выглядят те движения, из которых складывается навык с позиции наблюдателя, а на втором – пытается ощутить эти движения изнутри. На этом этапе необходимо максимальное количество повторений, каждое из которых, как уже отмечалось выше, будет не механическим возобновлением движения, а его модификацией. Работа с навыком здесь идет на сознательном уровне. Человек старается разобраться в движении (Как это у них получается?) и подобрать уже готовые двигательные автоматизмы из своего личного репертуара движений или же создать новые. Когда такие автоматизмы найдены, происходит чудесный на первый взгляд скачок в развитии навыка. "Секрет освоения движения заключается не в каких-то особых телодвижениях, а в особого рода ощущениях. Их нельзя показать, а можно только пережить" (Н. А. Бернштейн).
В связи со вторым этапом формирования навыка новое звучание приобретает и проблема переноса навыка. В традиции бихевиоризма до сих пор бытует теория "тождественных компонентов". Согласно этой теории вырабатывается именно последовательность реакций, которую потом можно перенести с одной деятельности на другую. Подобная логика рассуждения приводит нас к выводу, что, например, умение пилить дрова должно помочь овладеть игрой на скрипке – движения-то вроде бы одни и те же! Однако каждый из нас понимает, что это не так. Н. А. Бернштейн считал, что перенос навыка возможен, но это должен быть не перенос движений, а перенос уже готовых сенсорных коррекций. Так, например, человек, который умеет ездить на велосипеде, легче научится кататься на коньках. Дело в том, что в основе и первого, и второго навыка лежит общее ощущение движения, а именно – удержание равновесия над узкой опорой.
На третьем этапе формирования происходит развертка фонов, т.е. автоматизация двигательного навыка. Сформированные на предшествующем этапе сенсорные коррекции покидают сознание и начинают выполняться автоматически. Постепенно все большая часть навыка становится практически независимой от сознания. Мы ведь в отличие от начинающего пловца не думаем, как нам плыть, а "просто" плывем.
Задачей четвертого этапа является срабатывание фоновых коррекций. Все компоненты навыка интегрируются в единое целое.
Пятый этап – это этап стандартизации навыка. Навык делается устойчивым, каждое новое его исполнение все более внешне похоже на предшествующее (именно похоже, так как на самом деле каждый раз существуют вариации).
И наконец, последний, шестой, этап – это этап стабилизации. Навык становится устойчивым к помехам, осуществляется будто бы сам собой. Этот этап хорошо знаком людям, которые недавно сели за руль автомобиля. Сначала они могут вести автомобиль только в полной тишине, но постепенно учатся совершать несколько действий одновременно, например не только следить за дорогой, но и слушать радио и даже поддерживать разговор.
По Бернштейну, каждый навык представляет собой функциональную систему для обеспечения достижения определенной цели и имеет уровневое строение, причем, по словам автора "каждый уровень построения движений – это ключ к решению определенного класса двигательных задач". Самым фундаментальным уровнем построения движения является уровень тонуса (уровень А). На этом уровне происходит координация тела как целого, до выделения достаточно независимых движений конечностей. Задача уровня А – это общее равновесие тела в процессе выполнения движения. Источником сенсорных коррекций для движений этого уровня является проприоцептивная чувствительность. Над уровнем тонуса надстраивается уровень мышечно-суставных увязок (уровень В). На этом уровне могут быть реализованы движения, включающие работу крупных групп мышц конечностей или лица, но нс требующие координации со стороны зрения и слуха. Другими словами, коррекции для осуществления движения на данном уровне исходят из организма (кинестетическая чувствительность). Примером тут могут служить бег на месте или зевок. Следующий уровень – это уровень пространства (уровень С). Здесь уже источником коррекций выступает не само тело, а пространственное поле, в котором и разворачиваются целевые переместительные движения, например, взятие предмета или подъем по лестнице. Высший уровень построения движения по Бернштейну – это уровень действий (уровень D). На уровне D действия включают в себя сложные последовательности отдельных движений, которые объединены смыслом решаемой задачи. Именно на этом уровне осуществляется артикуляция речи. Источником коррекций для разворачивания смыслового цепного действия становится сознательное представление о плане действия, т.е. уровень D доступен только человеку.
Хотя сам Бернштейн разрабатывал свою теорию применительно к развитию двигательных навыков, открытые им закономерности оказались настолько фундаментальными, что могут быть распространены и на когнитивные навыки (например, навыки генерации синтаксических конструкций).
Преимущество концепции Н. А. Бернштейна перед всеми описанными выше интерпретациями научения заключается в том, что здесь навык представляется иерархически организованной системой, которая включает в себя и наблюдение, и инсайт, и выработку реакций. Только взятые в совокупности все "элементы" научения приводят к успешному освоению навыка.
Таким образом, можно выделить различные этапы эволюции психики, связанные в первую очередь с усложнением условий жизни и активности организмов (табл. 3.1). Приспособление к изменяющимся условиям включает в себя аспект прижизненного формирования новых способов поведения – научение. Чем выше уровень психической организации организма, тем в более разнообразные и системные процессы научения он включен.
Таблица 3.1
Стадии развития психики и их особенности
|
Стадия развития психики |
Отражаемые аспекты реальности |
Формы научения |
Структура активности |
|
Допсихическая стадия |
Физические воздействия |
Нет научения |
Нет деятельности |
|
Элементарная сенсорная психика |
Отдельные свойства объектов |
Условный рефлекс |
Однофазная активность |
|
Перцептивная психика |
Целостные объекты |
Оперантное научение |
Выделение операций |
|
Интеллект |
Ситуации |
Подражание Инсайт |
Перенос операций с одной деятельности на другую, формирование довербальных обобщений |
|
Сознание |
Объективные устойчивые свойства реальности вне их связи с субъективным состоянием |
Викарное научение Научение через рассуждение |
Выделение действий в структуре деятельности, Символическая деятельность, Речь |
В основе научного творчества Н.А. Бернштейна лежит его новое понимание жизнедеятельности организма, в соответствии с которым он рассматривается не как реактивная система, пассивно приспосабливающаяся к условиям среды (именно это следует из условно-рефлекторной теории), а как созданная в процессе эволюции активная, целеустремленная система. Иначе говоря, процесс жизни есть не простое «уравновешивание с внешней средой», а активное преодоление этой среды.
Фигура этого ученого является одной из наиболее значительных среди исследователей мозга XX в. Выдающейся его заслугой является то, что он первый в мировой науке использовал изучение движений в качестве способа познания закономерностей работы мозга. По мнению Н.А. Бернштейна, для тех, кто хочет понять, как работает мозг, как функционирует центральная нервная система (ЦНС), в природе едва ли существует более благодатный объект, чем исследование процессов управления движениями. Если до него движения человека изучали для того, чтобы их описать, то Н.А. Бернштейн стал изучать их, чтобы понять, как происходит управление ими.
В процессе исследования этих механизмов им были открыты такие фундаментальные явления в управлении, как сенсорные коррекции и принцип иерархического, уровневого управления, которые лежат в основе работы этих механизмов и без понимания которых правильное представление о закономерностях работы мозга в процессе управления движениями оказывается невозможным.
Следует особо подчеркнуть, что открытие этих явлений имело громадное значение и для развития многих других областей человеческого знания. Особенно наглядно это проявилось по отношению к одной из наиболее ярких наук XX столетия – кибернетике. Как известно, эта область современных знаний возникла в результате симбиоза (взаимовыгодное сосуществование) таких наук, как математика и физиология (ее раздела «Высшая нервная деятельность»). В основе всех кибернетических систем лежит открытый физиологами и удачно использованный математиками принцип обратной связи. Это название есть не что иное, как современное и более распространенное название принципа сенсорных коррекций, который был впервые описан Н.А. Бернштейном еще в 1928 г., т.е. за 20 лет до того, как это сделал создатель кибернетики Норберт Винер.
В соответствии с теорией сенсорных коррекций для выполнения какого-либо движения мозг не только посылает определенную команду мышцам, но и получает от периферийных органов чувств сигналы о достигнутых результатах и на их основании дает новые корректирующие команды. Таким образом, происходит процесс построения движений, в котором между мозгом и исполнительными органами существует не только прямая, но и непрерывная обратная связь.
Дальнейшие исследования привели Н.А. Бернштейна к гипотезе о том, что для построения движений различной сложности команды отдаются на различных уровнях (иерархических этажах) нервной системы. При автоматизации движений функции управления передаются на более низкий (неосознаваемый) уровень.
Еще одно из замечательных достижений Н.А. Бернштейна представляет собой открытое им явление, которое он назвал «повторением без повторения». Суть его заключается в следующем. При повторении одного и того же движения (например, шагов в ходьбе или беге), несмотря на один и тот же конечный результат (одинаковая длина, время выполнения и т.п.), путь работающей конечности и напряжения мышц в чем-то различны. При этом многократные повторения таких движений не делают эти параметры одинаковыми. Если соответствие и встречается, то не как закономерность, а как случайность. А это значит, что при каждом новом выполнении нервная система не повторяет одни и те же команды мышцам и каждое новое повторение совершается в несколько отличных условиях. Поэтому для достижения одного и того же результата нужны не одинаковые, а существенно различные команды мышцам.
На основании этих исследований был сформулирован важнейший для обучения движениям вывод: тренировка движения состоит не в стандартизации команд, не в «научении командам», а в научении каждый раз отыскивать и передавать такую команду, которая в условиях каждого конкретного повторения движения приведет к нужному двигательному результату.
Из всего этого следует еще один важный вывод: движение не хранится готовым в памяти, как это следует из условно-рефлекторной теории (и как, к сожалению, многие думают до сих пор), не извлекается в случае нужды из кладовых памяти, а каждый раз строится заново в процессе самого действия, чутко реагируя на изменяющуюся ситуацию. В памяти хранятся не штампы самих движений, а предписания (логарифмы) для их конструирования, которые строятся на основе механизма не стереотипного воспроизведения, а целесообразного приспособления.
Неоценимое значение имеет теория Н.А. Бернштейна и для понимания роли сознания в управлении движениями. Во многих учебных пособиях до сих пор можно встретить утверждение о том, что проникновение сознанием в каждую деталь движения содействует повышению скорости и качества его освоения. Это слишком упрощенное и во многом ошибочное утверждение. Нецелесообразность и даже принципиальная невозможность подобного тотального контроля со стороны сознания очень образно и убедительно могут быть продемонстрированы в ряде примеров. Приведем один из них.
Для этого рассмотрим, каким образом обеспечивается деятельность такого исключительного по своей сложности, точности, подвижности и жизненной важности органа, каким является зрительный аппарат человека.
Его двигательную активность обеспечивают 24 работающих попарно мышцы. Все эти мышцы осуществляют свою работу в тончайшем взаимном согласовании с раннего утра и до позднего вечера, причем совершенно бессознательно и в большинстве своем непроизвольно. Нетрудно себе представить, что если бы управление этими двумя дюжинами мышц, осуществляющих всевозможные согласования поворотов глаз, управление хрусталиком, расширение и сужение зрачков, наведение глаз на фокус и т.п., требовало произвольного внимания, то на это понадобилось бы столько труда, что лишило бы человека возможности произвольного управления другими органами тела.
