Роль программирования и обратных связей в управлении движениями. 
Схема управления движениями Н. Бернштейна

В двигательной деятельности человека выделяют произвольные движения — сознательно управляемые целенаправленные действия и непроизвольные движения, происходящие без контроля со стороны сознания и представляющие собой либо безусловные реакции, либо автоматизированные двигательные навыки. В основе управления произвольными движениями лежит их программирование и контроль их выполнения.

Программирование — составление программы двигательных действий для достижения поставленных целей. Эти программы содержат набор двигательных актов и определяют последовательность их включения. Программированию всегда предшествует постановка цели — предварительное моделирование мозгом будущего результата, которого следует достичь. Деятельность человека всегда протекает в определенных условиях, поэтому он вынужден соотносить поставленную цель с существующими условиями. Для этого он исследует исходную ситуацию или собирает информацию об обстановке, в которой предстоит добиться задуманного результата. Только после того, как человек сопоставит цель с условиями, в которых она должна быть достигнута, он переходит к формированию программы действий. В процессе формирования программы действий, достижение цели может быть разбито на промежуточные этапы, определены конкретные способы и тактические приемы действий, предметы окружающего мира, которые могут быть использованы в качестве средств, орудий, инвентаря на определенном этапе. Если для достижения поставленной цели важны траектория, скорость, темп, сила движения, то в программу закладываются и эти характеристики.

Таким образом, созданная программа двигательных действий является идеальной моделью, на которую человек ориентируется при достижении задуманного результата.

Подробная программа действий позволяет человеку представлять промежуточные результаты, и, если возможно, осуществлять контроль уже по ходу выполнения движения. Контрольный механизм состоит из:

• а) получения информации о результатах отдельных двигательных операций по обратным каналам связи;
• б) их сопоставления с промежуточными результатами, заложенными в программе;
• в) в случае отклонения — последующей коррекции в соответствии с данной программой. Если отклонения не произошло, то организм переходит к следующему этапу программы.

Таким образом, роль программирования и обратных связей заключается в возможности постоянного сравнения информации о результатах выполняемого действия, получаемой с помощью обратной связи, с параметрами данного действия, заложенными в программе, и в случае необходимости — последующей их коррекции.

Все произвольные движения можно разделить на две группы: движения, скорость выполнения которых позволяет вносить коррекции в ходе их выполнения и кратковременные движения, текущая коррекция которых невозможна. В зависимости от этого выделяются два физиологических механизма управления произвольным движением: 1) рефлекторное кольцевое управление и 2) программное управление по механизму центральных команд (Солодков А. С. Сологуб Е.Б. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная. Учебник. Изд. 2-е, — М.: Олимпия Пресс, 2005, с. 65−66).

Рефлекторное кольцевое регулирование позволяет корректировать движение по ходу его выполнения. Такой механизм управления возможен при выполнении различных движений, не требующих высокой скорости их выполнения. С его помощью также корректируются положения тела. При невысокой скорости движения нервные центры успевают получать информацию о состоянии мышц и результатах их действий по различным афферентным путям (от проприорецепторов, зрительных, слуховых, вестибулярных и др. рецепторов) и вносить поправки в моторные команды. Из-за возможности корректировать движение по ходу его выполнения данный механизм регулирования называют кольцевым (замкнутой системой).

Программное управление по механизму центральных команд — контроль за выполнением кратковременных движений (прыжков, бросков, ударов, метаний), когда организм не успевает обработать и использовать информацию, получаемую по афферентным каналам. Из-за невозможности внести коррективы в движение во время его выполнения, здесь наиболее важно предварительное программирование. Вся программа должна быть готова еще до начала двигательного акта, причем программирование движения должно отличаться большой точностью. При настрое на запрограммированное кратковременное движение активность во многих мышцах, участвующих в нём, возникает еще до начала движения. Если движение, во время выполнения, имеет какие-либо отклонения от заданных параметров, то возможность его коррекции существует лишь только при повторном его выполнении. Управление такими движениями осуществляется по так называемой открытой петле, потому как в данном механизме отсутствует замкнутое кольцо регуляции.

Схема управления движениями Н. Бернштейна.

Схема управления движениями, предложенная Н. Берштейном, показывает, из каких блоков состоит структура управления движением, какова роль каждого из них в этом процессе. Рассмотрим их по порядку.

Формирование образа движения, его цели и составление подробной программы осуществляется программирующими отделами. Данные процессы происходят в ассоциативной передне-лобной области коры, при участии мозжечка (латеральной области его коры) и базальных ядер (полосатое тело и бледное ядро).

Информация из программирующих отделов поступает через таламус в управляющие отделы, находящиеся в моторной и премоторной области коры.

Далее через исполнительные центры спинного мозга по мотонейронам сигнал поступает к рабочему органу — мышцам, которые выполняют движения.

Находящиеся в мышцах проприорецепторы, а также рецепторы анализаторов по афферентным каналам передают информацию в ЦНС о параметрах и промежуточных (конечных) результатах совершаемого (совершенного) движения. Данный процесс в управлении движением называется обратной афферентацией.

По афферентным каналам информация поступает в аппарат сравнения, который находится в лобных долях, подкорковых ядрах (хвостатые тела) и других образованиях. Туда же поступают сигналы и из программирующего отдела. В данном аппарате сличается заданная программа с реальными результатами её выполнения. Если при сравнении выявляются отклонения движения от заданных параметров, то в аппарате сравнения возникают импульсы рассогласования. В соответствии с этими импульсами в управляющий отдел вносятся необходимые сенсорные коррекции. Если импульсов рассогласования не возникает, то сенсорные коррекции в управляющий отдел не поступают, и он даёт команду на выполнение следующего этапа программы.

Наличие обратных связей в схеме управления движением, а также возможности его коррекции позволяет сохранять запрограммированные параметры движения, его целенаправленность, несмотря на изменение условий его осуществления.