运动技能学习与控制课件第四章感觉系统对运动控制的作用

1、第四章 感觉系统对运动控制的作用第四章 感觉系统对运动控制的作用学习目标通过本章内容的学习，理解：1.各种感觉信息在动作控制中的作用及意义2.闭环控制系统的动作控制3.视觉在动作控制中的重要作用关键概念闭环控制系统 (closed-loop control system)反馈（feedback）动作视觉（vision for action）知觉视觉（vision for perception）触前时间（time to contact,TC）前馈（feedforward）学习目标通过本章内容的学习，理解：第一节 感觉系统与闭环控制第一节 感觉系统与闭环控制一、感觉系统一、感觉系统一、感觉系统感觉

2、统合的脑机制一、感觉系统感觉统合的脑机制二、感觉信息与闭环系统闭环控制：又称反馈控制执行系统是对误差进行决策判断。效应器系统是实施所作的决策。反馈与正确的参照值相比较来确定误差。误差信号是继续被执行系统所使用的信息。二、感觉信息与闭环系统闭环控制：又称反馈控制二、感觉信息与闭环系统运动中的闭环控制模型二、感觉信息与闭环系统运动中的闭环控制模型三、反射性闭环控制系统M1反应：单突触反射30-50msM2反应：长环反射50-80ms触发反应80-120msM3反应：反应时120-180ms三、反射性闭环控制系统M1反应：单突触反射三、反射性闭环控制系统三、反射性闭环控制系统第二节 视觉与动作控制第

3、二节 视觉与动作控制视觉的两个系统中央视觉（central vision, foveal or focal vision）外周视觉 (peripheral vision, ambient vision)一、视觉信息视觉的两个系统一、视觉信息一、视觉信息腹侧视觉系统：有意识分析的知觉。只限制在中央视觉需要聚焦和充足的光线。于人体注视聚焦的物体很敏感背侧视觉系统为运动的视觉控制提供知觉信息全视野的（接近180度），不要求聚焦光线微弱的情况下也能工作。一、视觉信息腹侧视觉系统：optical flow眼球移動目標固定目標optical flow眼球移動目標固定目標网球击球时，何时开始动作，何时球拍与

4、球接触，这些信息的获得离不开视觉信息。当球接近人时，球距离越近，视网膜上的投影的变化率越大。通过这种信息可以判断物体接触到视网膜的时间，即触前时间Tc.一、视觉信息网球击球时，何时开始动作，何时球拍与球接触，这些信息的获得离一、视觉信息运动员运用视觉信息来准确起跳。接近40%的调整都发生在最后一步。一、视觉信息运动员运用视觉信息来准确起跳。二、视觉反馈时间虚线表示一直亮灯的控制组抓球前，被试看不到球的时间分别为300、250、200、150和100ms结果发现，抓球的成绩随着无视觉时间缩短而提高，即使在抓前无视觉时间为150与100ms也存在差异。说明即使只有不到100ms的视觉信息都可以对抓

5、住球起到积极性作用。二、视觉反馈时间虚线表示一直亮灯的控制组第三节 听觉与动作控制第三节 听觉与动作控制听觉与动作控制跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；球棒撞击声为棒球运动员提供棒球被击中程度的信息；高尔夫球手通过杆头与球碰撞声音判断击球情况听觉与动作控制跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；一般来说，听觉信息的传递速度比视觉信息要快，但视觉信息比听觉信息要更为重要。有些研究者认为，两种信息以相同的方式发挥作用。例如，蝙蝠在黑色的洞穴中飞行时，利用声波信息进行方位定向，从物体反射回来（外部感受反馈）以及自身运动（本体感受反馈）的声音为它们在洞穴中定位提供信息。听觉与动作控制一般来说，听觉信息的传递速度

6、比视觉信息要快，但视觉信息比听觉 在运动技能学习过程中，技巧性的动作需要精确的空间与时间调控才能顺利完成。研究表明，听觉导引状况下的节律性手指动作在目标信号与动作间出现的吻合度较高，而视觉导引状况下的动作吻合度则较听觉导引差。影像学研究也显示：不同感觉导引状况下的节律性手指动作所激发的脑部活动回路也不尽相同。但是，不同感觉信息是如何影响最终动作表现的目前还不清楚，听觉在运动控制中的作用也还需要进一步探索。 在运动技能学习过程中，技巧性的动作需要精确的空间听觉与动作的控制跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；球棒撞击声为棒球运动员提供棒球被击中程度的信息；高尔夫球手通过杆头与球碰撞声音判断击球情况听觉

7、与动作的控制跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；第四节 本体感觉与动作控制第四节 本体感觉与动作控制本体感觉：对肢体、躯干和头部运动特征的感知；是由传入神经通路传送到中枢神经系统的关于如肢体活动方向、位置、空间定位和速度等特征的本体感觉信息。闭环模式：本体感觉反馈显著作用本体感觉信息可以使对动作进行修正开环模式：不需要本体感觉反馈本体感觉存在，但因时间限制，动作来不及修正。如快速投掷动作。一、本体感受器本体感觉：一、本体感受器无本体感觉的表现去感觉神经动物手术：切断神经传导神经疾患者暂时的神经阻断技术：捆扎人可以在肌肉和关节传入感觉缺失的情况下完成手、臂空间定位肌腱振动技术：振动器本体感觉反馈失真

8、。无本体感觉的表现去感觉神经动物手术：切断神经传导精度明显不如从前，但依然具有完成技能的能力动物手术：切断神经传导精度明显不如从前，但依然具有完成技能的肌腱振动技术：肌腱振动技术：影响运动的准确性对肢体错误位置的反馈提供了纠错的基础。影响动作指令的开始时间例如，伸直食指同时提踵。肢体协调二、本体感觉的作用影响运动的准确性二、本体感觉的作用第五节 前馈对动作控制的影响第五节 前馈对动作控制的影响前馈在动作产生前，进行预测并采取措施，使可能出现的偏差可以事先解决的控制方法叫做前馈控制。前馈在动作产生前，进行预测并采取措施，使可能出现的偏差可以事 Brodie等（1985）指出，人体主动运动比被动运

9、动的动觉能力水平高。他做了个著名的实验，任务是被试触摸几块粗糙程度不同的砂纸，闭上眼睛根据食指感受的粗细程度对它们进行排列。首先，在砂纸上主动用手摸，随后由其他人拿着你的手以相同的方式在纸上摸，即被试是被动的。你会发现在被动条件下手对砂纸的感知能力会下降很多。 思考一下为什么？一种解释可能是在主动运动时，运动系统发送的运动开始命令的同时，也同时输出复制到大脑的感觉区域，从而对反馈信息做出正确的评价。 Brodie等（1985）指出，人体主动运动比被动运扫视眼动 Saccade目光在注视点之间快速短暂的运动扫视眼动 Saccade目光在注视点之间快速短暂的运动视觉追踪的方法追踪一个步行的老人 需要眼动速度 40 -70 /s 慢速、平滑眼动追踪排球扣球需要眼动速度500 /s