第二章 动作控制

运动技能学习原理付uquan@第二讲

动作控制

MotorControl一、动作控制理论好的理论应该满足两种需求，它必须能够精确地描述一类观察到的现象……而且必须对未来可观察的结果做出明确预测。

---StephenHawking,1996一个好的动作控制理论应该可以解释为什么人会具备某种运动能力。这种理论应该描述和解释神经系统是怎样协调运动的。行为水平上的动作控制理论协调（Coordination）与环境和事件模式相关的头、躯干和肢体运动的模式。自由度（DegreesofFreedom）控制系统中独立因素或成分的数量以及每一个成分的动作方式的数量。——NicolaiBernstein人体有多少？骨头？肌肉？关节？自由度？206792/639100/78n开环和闭环控制系统运动控制中心运动效应器运动指令运动控制中心运动效应器运动指令反馈开环闭环开环控制系统(Open-loopControlSystem)一种控制系统，其中所有按计划启动和实施动作所需要的信息均包含在传送到效应器的初始指令中。闭环控制系统(Closed-loopControlSystem)一种控制系统，其中反馈在动作过程中与某一标准或参考相对照，以使动作得以按计划实施。反馈（Feedback）来自感觉系统的信息，为中枢神经系统指明某一运动的状态；在闭环控制系统中，用于对正在进行的运动做出修正。动作控制的两种理论我们对神经系统控制协调运动理论的分类是依据控制系统的中心和环境提供给运动指令的相对重要性来进行的。一些理论强调中枢神经系统指令在控制过程中的重要性。它们常以某种形式的记忆表征、如动作程序、来作为组织、启动和完成预想动作的基础。一些理论更多地强调由环境确定的运动指令以及这种信息与躯干、肢体、神经系统间动态的相互影响。（一）动作程序为基础的理论动作程序概念的演变完成动作前，必须首先对该动作形成清晰的“意象”（image）(WilliamJames,1890)动作的一般图式，它确定特殊动作的次序。（Lashley,1951）特定的、协调动作表现的神经模式，由存储的程序来控制，这种程序是以前实现这个动作时的神经运动的细节。（Henry&Roger，1960）动作程序不是特定的肌肉指令，而是抽象的、以记忆为基础的一类动作表征。每一类动作都由固有特征限定。（Richardschmidt,1975）动作程序（Motorprogram）一种记忆表征，储存着完成动作所需要的信息。（Magill,2004）固有特征（Invariantfeatures）限定一般动作程序的一套独特的特征，不随所要完成动作的变化而变化。技能中的相对时间技能中的相对力量各部分的顺序或次序参数（Parameters）随技能表现的变化而改变的一般动作程序的特征。动作程序（Motorprogram）理解上的分歧一种记忆表征动作开始前的组织或准备的计划Schmidt的图式理论（1975,1988）图式（Schema），是指一种或一套规则，为做决定提供了基础。运动技能学习和控制过程中包含两个控制成分：一个就是一般动作程序，用来控制各类动作的基本特征；第二个是动作反应图式，提供在特定情境下管理动作的特定规则（提供参数）。动作的启动是开环控制过程。（二）动力模式（动力系统）理论人类的运动控制是一种复杂的系统，其行为方式与那些复杂生物或物理的系统相似。从非线性的动力学观点解释人类动作控制，行为在时间上的改变不是持续性的、线性的过程，而是突然发生变化的。强调环境信息的作用以及躯干、肢体的动态特征。非线性行为（Nonlinearbehavior）稳定性（Stability）系统在行为上的稳定状态，代表了一种优选的行为状态。稳定的系统在受到轻微扰乱之后可自发地回到稳定状态。吸引子（Attractors）系统中稳定行为的恒定状态。吸引子特征在行为状态中优先表现。指令参数（Orderparameters）限定系统整体行为的功能性特定变量。使动作协调模式能够再现，并有别于其他模式。控制参数（Controlparameters）协调运动的控制变量自组织（Self-organization）特定的稳定的行为方式的出现是由于某种环境特征而产生的，而不是某种控制机制产生的。协调结构（CoordinativeStructure）肌肉和和关节特定的功能组合，在神经系统控制下协调地产生动作。知觉-动作联结（Perception-actioncoupling）知觉变量和动作变量的相互作用，使得某一特定动作与知觉变量相一致。二、动作技能的表现特征速度-准确性权衡当速度和准确性对于一项动作技能表现都很重要时，我们就会观察到一种速度-准确性权衡现象。MT＝a+blog2(2D/W)（菲兹定律）MT是运动时间a和b是常数D是移动的距离W是目标的宽度和大小领会：语义信息正确的决策什么、哪里、何时？快速决策如何？行动：感觉运动信息

安全的风险的准确性速度

平衡运动中的决策(Ripoll,1991)动作等效动作控制系统所具有的使人在不同情境和条件下完成动作目标的能力。双手协调一种需要同时运用双臂的动作技能；这种技能需要双臂以相同或不同的空间或时间上的特征运动。讨论：

以上特征对运动技能学习的启示？三、本体感觉和视觉本体感觉（Proprioception）与动作控制对肢体、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肢体活动方向、位置和速度等特征的感觉信息。本体感受器肌肉的纺锤细胞；高尔基腱器官；关节感受器本体感觉的作用反馈影响动作准确性影响动作指令开始的时间躯体和肢体协调视觉与动作控制感知觉系统中的视觉优势单眼和双眼视觉中央和周围视觉视觉和移动视觉和平衡视觉和抓握视觉和击打讨论：

1、在运动技能形成过程中本体感觉与视觉的关系？对运动技能学习与评价有何启示？

2、对运动员一般视觉（中央和周围视觉的视敏度、感受性等）的训练会提高运动成绩吗？（Wood，2001）四、动作准备完成随意的、协调的运动需要动作控制系统的准备。动作准备是发生在动作意图和动作开始之间的活动。不同的技能、个体因素是怎样影响准备过程的？动作控制系统到底做了什么样的准备？任务和情景特征影响准备反应选择的数量正确选择反应的可预测性预知可能正确程度的影响刺激-反应的相容性准备时长的规律性运动的复杂性运动的准确性不同反应信号之间的时间运动项目中普遍存在的预知与倾向性动作罗德曼何以成为篮板王？如何进行防守？守门员该向左扑还是向右扑？如何成为优秀的裁判员？刺激反应的相容性

刺激和反应之间空间排列关系的特征，包括刺激和反应所要求的肢体动作的空间排列的物理特性和意义。镜面示范Stroop效应红黑蓝绿运动复杂性对反应时的影响（Henry&Rogers,1960）假设：如果人们提前对运动做准备，那么复杂运动比简单运动需要花费的时间更长。增加的准备时间反映在反应时的变化上。运动A：响铃-放开按键运动B：响铃-放开按键-向前30cm快抓网球运动C：运动B-向反方向按另一个钮-再向反方向抓另一个网球165ms；199ms；212ms假动作缘何起效？心理不应期（Psychologicalrefractoryperiod或PRP）在对临近两个刺激做出不同反应时，对第二个刺激做出的反应比第一个慢。如何应用？操作者特征对准备的影响警戒状态集中在信号还是动作感觉定向(20ms)<