Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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]

  1. Хотя изучаемые навыки требовали движений всего тела, у большинства задач были общие черты; все они содержали компоненты, которые можно было изолировать.
  2. В большинстве исследований, подтверждающих эффект интерференции, использовались медленные движения, которые позволяли корректировать движения во время выполнения движения.
  3. 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]
  4. 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:

  1. 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)
  2. 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 ]

  1. ^ 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 .
  2. ^ Шмидт, Ричард А. (1975). «Схема теории обучения дискретным двигательным навыкам» (PDF) . Психологический обзор . 82 (4): 225–260. DOI : 10.1037 / h0076770 .
  3. ^ 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 .  
  4. ^ 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 .
  5. ^ Moxley SE (январь 1979). «Схема: гипотеза изменчивости практики». J mot Behav . 11 (1): 65–70. DOI : 10.1080 / 00222895.1979.10735173 . PMID 15186973 . 
  6. 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 . 
  7. ^ 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 .
  8. ^ 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 . 
  9. ^ Джеймс, Уильям (1950) [1890]. Принципы психологии . Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 9780486203812. OCLC  191755 .
  10. ^ Адамс, Джек А. (1968). «Ответная обратная связь и обучение». Психологический бюллетень . 70 (6, Pt.1): 486–504. DOI : 10.1037 / h0026741 .
  11. ^ 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 .
  12. ^ 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 .
  13. 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 .  
  14. ^ 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 .
  15. ^ 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 .  
  16. ^ 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 )
  17. ^ 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 .  
  18. ^ 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 .
  19. ^ 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 .
  20. ^ 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 .  
  21. ^ 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 .  
  22. ^ 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 .  
  23. ^ 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 .   
  24. ^ «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