4.5. Физиологические механизмы формирования и совершенствования двигательных действий

Центральная нервная система регулирует, управляет и совершенству­ет двигательную деятельность человека через двигательные единицы. Двигательная единица состоит из двигательной нервной клетки, нервного волокна и группы мышечных волокон. Каждая мышца включает в себя от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч дви­гательных единиц. Чем большее напряжение должна развить мышца, тем большее количество двигательных единиц включается в работу.

Посредством изменения силы и частоты биоэлектрических импульсов в нервных клетках возникают процессы возбуждения и торможения. Возбуждение – деятельное состояние клеток, когда они трансформируют и передают электрические импульсы другим клеткам; торможение – обратный процесс, направленный на снижение биоэлектрической активности и восстановление затраченной энергии. В процессе физической тренировки совершенствуется взаимодействие этих двух основных процессов. Именно посредством координации возбуждения и торможения

В спинном мозге находятся нервные клетки, которые через нервные волокна посылают импульсы к некоторому числу мышечных волокон. Такая нервная клетка с нервным волокном и мышечные клетки, которые активизируются от них, вместе образуют двигательную единицу. В мышцах имеется мышечное веретено, которое регистрирует степень растяжения мышцы и посылает информацию в нервную систему. При произвольных движениях импульсы из коры больших полушарий мозга посылаются к спинному мозгу, где происходит переключение (по Р. Хедману) регулируется работа многих мышечных групп и функциональных систем при формировании и совершенствовании какого-то отдельного движения или его различных сочетаний в трудовой деятельности, а также в ходе специальной физической тренировки.

Безусловными называют унаследованные рефлексы, заложенные от рожде­ния в нервной системе. Примером простейшего двигательного безусловного рефлекса является непроизвольное отдергивание руки при ожоге. Рефлексы, формирующиеся в результате сочетания различных раздражителей с безусловными рефлексами, называются условными.

Вся деятельность человека, в том числе и овладение двигательными навыками, протекает по принципу взаимосвязи условных рефлексов с безусловными рефлексами. Рефлекторная природа двигательной деятельности лежит в основе любого мышечного действия. Именно посредством рефлекса в реализацию конкретного движения вовлекаются все необходимые в данный момент мышцы, органы и системы организма.

Как известно, у человека может быть выработано любое множество разнообразных условных рефлексов первого, второго и даже большего порядка, в том числе и связанных с формированием новых движений до уровня двигательного навыка. Двигательный навык как конечная цель обучения и совершенствования нового движения до автоматизма формируется по механизму условных рефлексов в результате многократных систематических упражнений.

Физиологической основой формирования двигательных навыков служат уже существовавшие или образующиеся временные связи между нервными центрами (иногда говорят, что у него (нее) хорошая двигательная база). В целом ряде случаев в быту, в профессиональном труде и, особенно, в различных видах спорта на уровне навыков фор­мируются так называемые двигательные стереотипы.

Двигательный стереотип – это стойкая последовательность автоматического выполнения ряда движений на уровне навыка (например, подача мяча в волейболе – подброс мяча, удар по нему и т.п.). То есть образуется стойкая система нервных процессов – строго определенная последовательность рефлексов. Достаточно подейство­вать только первому раздражителю, как приходит в действие вся цепочка нервных процессов, участвующих в движении. В то же время стереотип достаточно консервативен. Он затрудняет разучивание новых двигательных действий с другой последовательностью движений. В создании этих мно­гочисленных рефлекторно-двигательных связей, в зависимости от особенностей движения, участвуют различные анализаторы: двигательный, вестибулярный, слуховой, зрительный, тактильный. Сигналы – информация от этих анализаторов сенсорной системы – перерабатываются в ЦНС и по принципу обратной связи рефлектор­ного механизма поступают к исполнительному аппарату – мышце или группе мышц. В ходе своего становления совершенствования каждое движение нуждается в постоянной коррекции на основе подобной информации.

Этот физиологический процесс лежит в основе методики обучения и совершенствования движений. Он опирается на повторность и систематичность тренировок и проходит три стадии (фазы): генерализации, концентрации, автоматизации.

Фаза генерализации характеризуется расширением возбудительного процесса. При этом происходит вовлечение в работу даже «лишних» групп мышц, неоправданно большое напряжение работающих мышц и т.п. Движения скованны, угловаты, некоординированны и неточны, неэкономичны.

В результате многократных повторных упражнений фаза генерализации сменяется фазой концентрации, когда возбуждение благодаря дифференцированному торможению концентрируется в нужных зонах головного мозга. Исчезает излишняя напряженность движений; они становятся свободными, их выполнение значительно стабилизируется.

В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений становится как бы автоматическим и не требует деятельного контроля сознания. Такой навык отличается высокой экономичностью и стабильностью выполнения всех составляющих его движений.

Весь процесс формирования двигательного навыка в зависимости от его особенностей сопровождается изменением физических нагрузок, а следовательно, и соответствующими физиологическими перестройками в функциях целого ряда внутренних органов и систем. Новые сложные координации всегда формируются на фоне прежде сложившихся связей в ЦНС и опорно-двигательном аппарате. Вот почему гимнаст осваивает быстрее новое неизвестное движение, чем представители других видов спорта, а тем более не имеющие ранее обширного двигательного опыта.

Таким образом, благодаря физической тренировке значительно увеличиваются функциональные возможности организма, улучшается регуляция протекающих в нем процессов и совершенствуются механизмы, поддерживающие и восстанавливающие постоянство его внутренней среды, повышаются резервные возможности, позволяющие лучше приспосабливаться не только к большим физическим перегрузкам, но и к перегреванию, переохлаждению, перепадам атмосферного давления, эмоциональным напряжениям и стрессам.

Тренировка приводит к увеличению способности органов чувств различать более мелкие характеристики динамики мышечных сокращений (веса и размеров предметов, амплитуды движений, положения тела в пространстве и др.). При этом человек получает способность к лучшему усвоению новых движений и перестройке уже имеющихся. Тренированные люди при различных двигательных нагрузках расходуют гораздо меньше энергии, чем нетренированные, и легче для себя могут выполнять более тяжелую и продолжительную работу.

Систематическая физическая тренировка оказывает свое влияние на должное соотношение в организме жировой и мышечной ткани. Это находит свое отражение в хорошем телосложении, в качественных особенностях движений, в уровне развития физических качеств: силы, быстроты, выносливости, ловкости, гибкости.