Моторное обучение в широком смысле относится к изменениям движений организма, которые отражают изменения в структуре и функциях нервной системы. Двигательное обучение происходит в разных временных масштабах и степени сложности: люди учатся ходить или говорить в течение многих лет, но продолжают приспосабливаться к изменениям в росте, весе, силе и т. Д. В течение своей жизни. Моторное обучение позволяет животным приобретать новые навыки и улучшает плавность и точность движений, в некоторых случаях путем калибровки простых движений, таких как рефлексы . Исследования в области моторного обучения часто рассматривают переменные, которые способствуют формированию моторной программы (т. Е. Лежащие в основе умелого моторного поведения), чувствительность процессов обнаружения ошибок [1] [2]схемы силовых движений (см. двигательную программу ). Моторное обучение является «относительно постоянным», поскольку способность адекватно реагировать приобретается и сохраняется. Временное улучшение работоспособности во время практики или в ответ на какое-либо возмущение часто называют двигательной адаптацией., временная форма обучения. Нейробиологические исследования моторного обучения изучают, какие части головного и спинного мозга представляют движения и моторные программы и как нервная система обрабатывает обратную связь, чтобы изменить связность и силу синапсов. На поведенческом уровне исследования фокусируются на дизайне и влиянии основных компонентов моторного обучения, то есть структуре практики и обратной связи. Время и организация практики могут влиять на сохранение информации, например, как задачи могут быть подразделены и отработаны (также см. Различные практики ), а точная форма обратной связи может влиять на подготовку, ожидание и руководство движением.
Поведенческий подход [ править ]
Структура практики и контекстное вмешательство [ править ]
Контекстуальная интерференция изначально определялась как «функциональная интерференция в обучении, отвечающая за улучшение памяти». [3] Эффект контекстной интерференции - это «влияние на изучение степени функциональной интерференции, обнаруженное в практической ситуации, когда несколько задач должны быть изучены и выполняются вместе». [4] Вариативность практики (или разнообразная практика ) является важным компонентом контекстного вмешательства, так как она помещает вариации задач в процесс обучения. Хотя разная практика может привести к плохой работе на этапе освоения, это важно для разработки схем, которые отвечают за сборку и улучшение удержания и передачи моторного обучения. [3] [5]
Несмотря на улучшения производительности, наблюдаемые в ряде исследований, одним из ограничений эффекта контекстной интерференции является неопределенность в отношении причины улучшения производительности, поскольку многие переменные постоянно изменяются. В обзоре литературы [3] авторы отмечают, что было несколько закономерностей, объясняющих улучшения в экспериментах, в которых используется парадигма контекстной интерференции. Хотя в литературе нет закономерностей, были выявлены общие области и ограничения, оправдывающие интерференционные эффекты: [3]
- Хотя изучаемые навыки требовали движений всего тела, у большинства задач были общие черты; все они содержали компоненты, которые можно было изолировать.
- В большинстве исследований, подтверждающих эффект интерференции, использовались медленные движения, которые позволяли корректировать движения во время выполнения движения.
- По мнению некоторых авторов, двусторонняя передача может быть вызвана альтернативными условиями практики, поскольку источник информации может развиваться с обеих сторон тела. Несмотря на улучшения, отмеченные в этих исследованиях, эффекты помех нельзя отнести к их улучшениям, и это было бы совпадением характеристик задачи и расписания занятий. [3] [6]
- Терминология «сложных навыков» не получила четкого определения. Процедурные манипуляции, которые варьируются в зависимости от эксперимента (например, изменение сходства между задачами), были упомянуты как фактор, способствующий сложности навыков.
Отзывы, полученные во время практики [ править ]
Обратная связь считается критически важной переменной для приобретения навыков и в широком смысле определяется как любой вид сенсорной информации, связанной с реакцией или движением. [7] Внутренняя обратная связь возникает в результате реакции - обычно она возникает, когда совершается движение, и источники могут быть внутренними или внешними по отношению к телу. Типичные источники внутренней обратной связи включают зрение , проприоцепцию и слух . Внешняя обратная связь - это дополнительная информация, предоставляемая внешним источником в дополнение к внутренней обратной связи. Внешняя обратная связь иногда классифицируется как знание производительности или знание результатов.
В нескольких исследованиях манипулировали характеристиками представления информации обратной связи (например, частотой, задержкой, интерполированными действиями и точностью), чтобы определить оптимальные условия для обучения. См. Рисунок 4, рисунок 6 и сводную таблицу 1 [8] для подробного объяснения манипулирования обратной связью и знания результатов (см. Ниже).
Знание исполнения [ править ]
Знание производительности (КП ) или кинематическая обратная связь относится к информации, предоставляемой исполнителю, указывающей на качество или закономерность его движения. [7] Он может включать такую информацию, как смещение, скорость или совместное движение. КП обычно отличается от внутренней обратной связи и более полезен в реальных задачах. Это стратегия, которую часто используют тренеры или специалисты по реабилитации.
Знание результатов [ править ]
Знание результатов (KR) определяется как внешняя или расширенная информация, предоставляемая исполнителю после ответа, указывающая на успех его действий в отношении экологической цели. [8] KR может быть избыточным с внутренней обратной связью, особенно в реальных сценариях. [7] Однако в экспериментальных исследованиях это относится к информации, предоставляемой помимо тех источников обратной связи, которые естественным образом получаются при ответе (т.е. обратная связь, вызванная ответом; [1] [9] [10] Как правило, KR также вербально или вербализуемо. [11] Влияние KR на моторное обучение хорошо изучено, и некоторые его последствия описаны ниже.
Экспериментальный план и знание результатов [ править ]
Часто экспериментаторам не удается отделить относительно постоянный аспект изменения способности реагировать (т. Е. Свидетельствовать об обучении) от переходных эффектов (т. Е. Свидетельствовать о производительности). Чтобы учесть это, были созданы схемы передачи, которые включают две отдельные фазы. [11] Чтобы представить себе схему передачи, представьте сетку 4x4. Заголовки столбцов могут быть озаглавлены «Эксперимент №1» и «Эксперимент №2» и указывать условия, которые вы хотите сравнить. Заголовки строк озаглавлены «Приобретение» и «Передача», при этом:
- Блок сбора данных (2 столбца) содержит условия тестирования, в которых манипулируют некоторой переменной (т. Е. Применяются разные уровни KR), и разные группы получают разные обработки. Этот блок представляет переходные эффекты KR (т.е. производительность)
- Блок передачи (2 столбца) содержит условия тестирования, в которых эта переменная поддерживается постоянной (т. Е. Применяется общий уровень KR; обычно условие отсутствия KR). Когда он представлен с условием no-KR, этот блок представляет устойчивые эффекты KR (т. Е. Обучения). И наоборот, если этот блок предоставляется субъектам в формате, в котором доступен KR, временные и постоянные эффекты KR будут запутанными и, как утверждается, не могут быть интерпретированы для эффектов обучения.
Утверждается, что после периода отдыха изменение способности к реагированию (т. Е. Эффекты) связано с обучением, и группа с наиболее эффективными показателями усвоила больше всего.
Функциональная роль знания результатов и потенциального смешения эффектов [ править ]
Кажется, что у KR много разных ролей, некоторые из которых можно рассматривать как временные или переходные (например, влияние на производительность). Три из этих ролей включают: 1) мотивацию, 2) ассоциативную функцию и 3) руководство. Мотивационное влияние может увеличить усилия и интерес исполнителя к задаче, а также поддержать этот интерес после удаления KR. [12] Хотя это важно для пробуждения интереса к задаче с точки зрения успеваемости и обучения, тем не менее, насколько это влияет на обучение, неизвестно. Ассоциативная функция KR, вероятно, участвует в формировании ассоциаций между стимулом и ответом (т. Е. Закон действия ). [13]Однако этот дополнительный эффект не может учесть результаты в задачах передачи, управляющих относительной частотой KR; в частности, уменьшение относительной частоты приводит к улучшенному обучению. Для альтернативного обсуждения того, как KR может откалибровать двигательную систему для внешнего мира (см. Теорию схем в двигательной программе ). Роль руководства KR, вероятно, наиболее влияет на обучение [1], поскольку как внутренние, так и внешние источники обратной связи играют направляющую роль в выполнении двигательной задачи. Поскольку исполнитель информируется об ошибках в выполнении задачи, расхождение можно использовать для постоянного повышения производительности в следующих испытаниях. Однако гипотеза наведенияпостулирует, что предоставление слишком большого количества внешней, расширенной обратной связи (например, KR) во время практики может привести к развитию у учащегося вредной зависимости от этого источника обратной связи. [8] Это может привести к более высокой успеваемости во время тренировки, но к плохой успеваемости при передаче - показатель плохой моторики. Кроме того, это означает, что по мере совершенствования исполнителя условия KR должны быть адаптированы в соответствии с навыками исполнителя и сложностью задачи, чтобы максимизировать обучение (см. Структуру контрольных точек ).
Специфика обучающей гипотезы [ править ]
Специфика гипотезы обучения предполагает, что обучение наиболее эффективно, когда практические занятия включают условия окружающей среды и движения, которые очень похожи на те, которые требуются во время выполнения задачи, - воспроизводя целевой уровень навыков и контекст для выполнения. [7] стр. 194 Это предполагает, что преимущество специфичности на практике происходит потому, что двигательное обучение сочетается с физической практикой во время изучения спорта или навыков. [14] с. 90 Вопреки предыдущим убеждениям, обучение навыкам достигается путем чередования моторного обучения и физической работоспособности, заставляя источники обратной связи работать вместе. Процесс обучения, особенно для сложной задачи, приводит к созданию представления задачи, в котором интегрирована вся соответствующая информация, относящаяся к выполнению задачи. Это представление становится тесно связанным с увеличением опыта выполнения задачи. В результате удаление или добавление важного источника информации после периода практики, в котором он присутствовал или нет, не приводит к ухудшению производительности. Чередование двигательного обучения и физической практики может в конечном итоге привести к отличным, если не лучшим результатам, по сравнению с простой физической практикой.
Физиологический подход [ править ]
В мозжечке и базальных ганглиев имеют решающее значение для двигателя обучения. В результате всеобщей потребности в правильно откалиброванных движениях неудивительно, что мозжечок и базальные ганглии широко сохраняются у позвоночных, от рыб до человека . [15]
Благодаря моторному обучению человек может достичь очень умелого поведения, а посредством повторяющихся тренировок можно ожидать некоторой степени автоматизма. И хотя это может быть изощренный процесс, многое было извлечено из исследований простого поведения. Эти формы поведения включают формирование рефлекса моргания , обучение моторики вестибуло-окулярного рефлекса и пение птиц . Исследования морских слизней Aplysia californica дали подробные сведения о клеточных механизмах простой формы обучения.
Тип моторного обучения происходит во время работы интерфейса мозг-компьютер . Например, Михаил Лебедев , Мигель Николелис и их коллеги недавно продемонстрировали кортикальную пластичность, которая привела к включению внешнего исполнительного механизма, управляемого через интерфейс мозг-машина, в нейронную репрезентацию субъекта. [16]
На клеточном уровне, двигатель обучения проявляется в нейронах в моторной коре . Используя методы регистрации отдельных клеток , доктор Эмилио Бицци и его сотрудники показали, что поведение определенных клеток, известных как « клетки памяти », может претерпевать длительные изменения с практикой.
Обучение двигателя также осуществляется на опорно - двигательный уровне. Каждый двигательный нейрон в организме иннервирует одну или несколько мышечных клеток, и вместе эти клетки образуют так называемую двигательную единицу. Чтобы человек мог выполнять даже простейшую двигательную задачу, необходимо координировать деятельность тысяч этих двигательных единиц. Похоже, что тело справляется с этой задачей, организуя двигательные единицы в модули единиц, активность которых коррелирована. [ необходима цитата ]
Нарушение моторного обучения [ править ]
Расстройство координации развития [ править ]
Нарушения, связанные с расстройством координации развития (DCD), связаны с трудностями в обучении новым двигательным навыкам, а также с ограниченным контролем позы и дефицитом сенсомоторной координации. [17] Похоже, что дети с DCD не могут улучшить выполнение сложных двигательных задач только с помощью практики. [18] Однако есть свидетельства того, что специализированное обучение может улучшить выполнение более простых задач. [19] Нарушение обучения навыкам может быть связано с активностью мозга, в частности, снижением активности мозга в областях, связанных с умелой двигательной практикой. [20]
Апраксия [ править ]
Моторное обучение применялось для восстановления после инсульта и нейрореабилитации, поскольку реабилитация, как правило, представляет собой процесс повторного изучения утраченных навыков посредством практики и / или обучения. [21]Хотя врачи-реабилитологи используют практику в качестве основного компонента вмешательства, остается разрыв между исследованиями в области моторного контроля и обучением моторики и реабилитационной практикой. Общие парадигмы моторного обучения включают парадигмы руки робота, в которой людей поощряют сопротивляться ручному устройству во время определенных движений руки. Еще одна важная концепция моторного обучения - это объемная практика, реализованная в интервенции. Исследования, касающиеся взаимосвязи между объемом полученного обучения и сохранением памяти через определенный промежуток времени, были популярным направлением исследований. Было показано, что чрезмерное обучение приводит к значительным улучшениям в долгосрочном удержании и незначительно влияет на производительность. [22]В парадигмах практики моторного обучения сравнивались различия в разных расписаниях занятий, и было предложено, что повторения одних и тех же движений недостаточно для повторного изучения навыка, поскольку неясно, достигается ли истинное восстановление мозга только посредством повторения. [21] Предполагается, что методы компенсации развиваются путем простого повторения, а для выявления корковых изменений (истинное восстановление) люди должны выполнять более сложные задачи. Исследования, которые внедрили практику моторного обучения и реабилитации, использовались в популяции пациентов с инсультом и включают в себя тренировку навыков рук, двигательную терапию , вызванную ограничениями, нервно-мышечную стимуляцию с запуском электромиографа , интерактивную робототерапию иреабилитация на основе виртуальной реальности . В недавнем исследовании ишемическое кондиционирование осуществлялось путем надувания манжеты для измерения кровяного давления и сдувания в руку для облегчения обучения. Он впервые показал на людях и животных, что ишемическое кондиционирование может улучшить моторное обучение и что это улучшение сохраняется с течением времени. Потенциальные преимущества ишемического кондиционирования простираются далеко за пределы инсульта на другие группы нейро-, гериатрических и педиатрических реабилитационных групп. [23] Эти результаты были опубликованы в новостях Global Medical Discovery. [24]
См. Также [ править ]
- Апраксия
- Байесовский вывод в моторном обучении
- Интерфейс мозг-компьютер
- Цефалокаудальные и проксимодистальные тенденции
- Наука о мышлении
- Моторный навык
- Моторная координация
- Мышечная память
- Процедурная память
- Последовательное обучение
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Адамс Дж. А. (июнь 1971 г.). «Теория замкнутого цикла моторного обучения». J mot Behav . 3 (2): 111–49. DOI : 10.1080 / 00222895.1971.10734898 . PMID 15155169 .
- ^ Шмидт, Ричард А. (1975). «Схема теории обучения дискретным двигательным навыкам» (PDF) . Психологический обзор . 82 (4): 225–260. DOI : 10.1037 / h0076770 .
- ^ a b c d e Barreiros, J .; Фигейредо, Т .; Годиньо, М. (2007). «Эффект контекстной интерференции в прикладных настройках». Европейский обзор физического воспитания . 13 (2): 195–208. DOI : 10.1177 / 1356336X07076876 . ISSN 1356-336X . S2CID 144969640 .
- ^ Мэджилл, Ричард А .; Холл, Келли Г. (1990). «Обзор эффекта контекстной интерференции в приобретении двигательных навыков». Наука человеческого движения . 9 (3–5): 241–289. DOI : 10.1016 / 0167-9457 (90) 90005-X .
- ^ Moxley SE (январь 1979). «Схема: гипотеза изменчивости практики». J mot Behav . 11 (1): 65–70. DOI : 10.1080 / 00222895.1979.10735173 . PMID 15186973 .
- Перейти ↑ Smith PJ, Davies M (декабрь 1995). «Применение контекстной интерференции к броску Павлата». J Sports Sci . 13 (6): 455–62. DOI : 10.1080 / 02640419508732262 . PMID 8850571 .
- ^ a b c d Шмидт, Ричард А .; Врисберг, Крейг А. (2004). Моторное обучение и производительность . Шампейн, Иллинойс: Кинетика человека. ISBN 978-0-7360-4566-7. OCLC 474742713 .
- ^ a b c Salmoni AW, Schmidt RA, Walter CB (май 1984). «Знание результатов и моторного обучения: обзор и критическая переоценка». Psychol Bull . 95 (3): 355–86. DOI : 10.1037 / 0033-2909.95.3.355 . PMID 6399752 .
- ^ Джеймс, Уильям (1950) [1890]. Принципы психологии . Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 9780486203812. OCLC 191755 .
- ^ Адамс, Джек А. (1968). «Ответная обратная связь и обучение». Психологический бюллетень . 70 (6, Pt.1): 486–504. DOI : 10.1037 / h0026741 .
- ^ a b Шмидт, Ричард А .; Ли, Тимоти Дональд (2005). Моторный контроль и обучение: поведенческий акцент . Шампейн, Иллинойс: Кинетика человека. ISBN 978-0-7360-4258-1. OCLC 265658315 .
- ^ Элвелл, JL; Гриндли, GC (1938). «Влияние знания результатов на обучение и производительность». Британский журнал психологии. Общий раздел . 29 (1): 39–54. DOI : 10.1111 / j.2044-8295.1938.tb00899.x .
- Перейти ↑ Nevin J (ноябрь 1999). «Анализ закона эффекта Торндайка: вопрос о связях стимула и реакции» . J Exp анальное поведение . 72 (3): 447–50. DOI : 10.1901 / jeab.1999.72-447 . PMC 1284755 . PMID 16812923 .
- ^ Proteau, Люк (1992). L Proteau; Д. Эллиотт (ред.). О специфике обучения и роли визуальной информации для управления движением . Зрение и управление моторикой. Успехи психологии, Том 85 . Нью-Йорк: Elsevier Science & Technology. С. 33–48. ISBN 9781281789396. OCLC 742292994 .
- ^ Grillner, Стен; Робертсон, Брита; Стивенсон-Джонс, Маркус (2013). «Эволюционное происхождение базальных ганглиев позвоночных и его роль в выборе действий» . Журнал физиологии . 591 (22): 5425–31. DOI : 10.1113 / jphysiol.2012.246660 . PMC 3853485 . PMID 23318875 .
- ^ Лебедев М.А., Кармена Дж. М., О'Догерти Дж. Э., Николелис, МАЛ; и другие. (Май 2005 г.). «Адаптация коркового ансамбля для представления скорости искусственного исполнительного механизма, управляемого интерфейсом мозг-машина» . J. Neurosci . 25 (19): 4681–93. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.4088-04.2005 . PMC 6724781 . PMID 15888644 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Гейза RH (2005). «Контроль осанки у детей с нарушением координации развития» . Neural Plast . 12 (2–3): 183–96, обсуждение 263–72. DOI : 10.1155 / NP.2005.183 . PMC 2565450 . PMID 16097486 .
- ^ Маркиори, Гордон Э; Альберт Э. Уолл; Венди Бедингфилд (октябрь 1987 г.). «Кинематический анализ освоения навыков у физически неуклюжих мальчиков» . Ежеквартально адаптированная физическая активность . 4 (4): 305–315. DOI : 10,1123 / apaq.4.4.305 . Проверено 2 декабря 2013 .
- ^ Реви, Гей; Доун Ларкин (1993-01-01). «Специальное вмешательство с детьми уменьшает проблемы с движением» (PDF) . Ежеквартально адаптированная физическая активность . 10 (1): 29–41. DOI : 10,1123 / apaq.10.1.29 . Проверено 2 декабря 2013 .
- ^ Цвикер JG, Missiuna C, Харрис Р., Бойд Л. (апрель 2011). «Активация мозга, связанная с практикой двигательных навыков у детей с нарушением координации развития: исследование с помощью фМРТ». Int. J. Dev. Neurosci . 29 (2): 145–52. DOI : 10.1016 / j.ijdevneu.2010.12.002 . PMID 21145385 . S2CID 205242164 .
- ^ a b Krakauer JW (февраль 2006 г.). «Моторное обучение: его значение для восстановления после инсульта и нейрореабилитации» (PDF) . Curr. Opin. Neurol . 19 (1): 84–90. DOI : 10,1097 / 01.wco.0000200544.29915.cc . PMID 16415682 .
- ^ Столяр, Wilsaan; Смит, Морис (сентябрь 2008 г.). «Долгосрочное удержание, объясненное моделью краткосрочного обучения в адаптивном управлении охватом» . J Neurophysiol . 100 (5): 2848–2955. DOI : 10,1152 / jn.90706.2008 . PMC 2585394 . PMID 18784273 .
- ^ Черри-Аллен, Кендра М .; Gidday, Jeff M .; Ли, Джин-Му; Херши, Тамара; Лэнг, Кэтрин Э. (2015-06-01). «Ишемическое кондиционирование удаленных конечностей улучшает моторное обучение у здоровых людей» . Журнал нейрофизиологии . 113 (10): 3708–3719. DOI : 10,1152 / jn.01028.2014 . ISSN 0022-3077 . PMC 4468973 . PMID 25867743 .
- ^ «Ишемическое кондиционирование удаленных конечностей улучшает моторное обучение у здоровых людей» . globalmedicaldiscovery.com . Проверено 27 сентября 2015 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Barreiros, J .; Фигейредо, Т .; Годиньо, М. (2007). «Эффект контекстной интерференции в прикладных настройках» (PDF) . Европейский обзор физического воспитания . 13 (2): 195–208. DOI : 10.1177 / 1356336X07076876 . S2CID 144969640 . Архивировано из оригинального (PDF) 07.12.2013 . Проверено 3 декабря 2013 .
- Hardwick RM, Rottschy C, Miall RC, Eickhoff SB (февраль 2013 г.). «Количественный мета-анализ и обзор моторного обучения в человеческом мозге» . NeuroImage . 67 : 283–97. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2012.11.020 . PMC 3555187 . PMID 23194819 .
- Маттар А.А., Ostry DJ (январь 2007 г.). «Нейронное усреднение в моторном обучении». J. Neurophysiol . 97 (1): 220–8. DOI : 10,1152 / jn.00736.2006 . PMID 17021025 .
- Шамуэй-Кук, Энн; Вуллакотт, Марджори Х. (2001). Двигательное управление: теория и практика . Филадельфия: Липпинкотт Уильямс Уилкинс. ISBN 978-0-683-30643-9. OCLC 499223436 .
- Шадмер, Реза .; Мудрый, Стивен П. (2005). Вычислительная нейробиология достижения и наведения: основа моторного обучения . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-19508-9. OCLC 54529569 .
- Шмуэлоф Л., Кракауэр Дж. В. (ноябрь 2011 г.). «Готовы ли мы к естественной истории моторного обучения?» . Нейрон . 72 (3): 469–76. DOI : 10.1016 / j.neuron.2011.10.017 . PMC 3389513 . PMID 22078506 .
- Винштейн CJ (февраль 1991 г.). «Знание результатов и моторное обучение - значение для физиотерапии» . Phys Ther . 71 (2): 140–9. DOI : 10.1093 / рц / 71.2.140 . PMID 1989009 . Архивировано из оригинала на 2016-10-08 . Проверено 2 декабря 2013 .
- Вольперт Д.М., Дидрихсен Дж., Фланаган Дж. Р. (декабрь 2011 г.). «Принципы сенсомоторного обучения» . Nat. Rev. Neurosci . 12 (12): 739–51. DOI : 10.1038 / nrn3112 . PMID 22033537 . S2CID 5172329 .
- Ярослав Благушин и Эрик Моро. Управление речевым роботом с помощью оптимальной внутренней модели на основе нейронной сети с ограничениями. IEEE Transactions on Robotics, vol. 26, вып. 1. С. 142–159, февраль 2010 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Центр интеграции медицины и инновационных технологий
- Перспективы новой схемы
- Речевая патология / Заикание / Терапия, способствующая развитию беглости речи / Двигательное обучение и контроль - Викиучебники