Свежий Выпуск

УПРАВЛЕНИЕ. ВОСПРИЯТИЕ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

Опубликовано: 2019-02-10 13:55:59


 

Сигналы как носители информации в организме


Сигналы от чувствительных нервных окончаний, расположенных на периферии, передаются в центральную нервную систему специфическими нейронами, получившими название афферентных (бегущих к центру). После обработки полученной информации в мозге формируется сигнал, передающийся в те мышцы или железы, которые должны будут выполнять работу. Для этого задействуются нейроны, которые по своему расположению способны передавать сигналы от цента к работающим системам, и получившие название эфферентных. Переданные через них сигналы трансформируются мышцами в выполняемую ими работу. До момента получения сигнала мышца уже накапливает потенциал, подготавливается для своего функционирования в качестве исполнительного инструмента. Для этого она запасает энергию в виде АТФ, концентрирует в своих цистернах ионы кальция, необходимые для сокращения. Эта часть работы проводится самой мышечной клеткой без непосредственного участия нервной системы. Сигнал, приходящий по нервному волокну, выполняет роль обычной пусковой кнопки, которая просто включает механизм сокращения, подготовленный самой мышечной клеткой. Нервы не выполняют роль кнута, бьющего мышцу электрическим током, чтобы заставить ее работать, а используют электрический ток лишь для передачи сигнала о необходимости начала функционирования. Третья группа нейронов, расположенная в мозге, выполняет роль связующих между отдельными нейронами, формируя таким образом нейронные сети. Все эти типы нейронов, вместе с комплексами, получивших название рецепторов, задача которых воспринимать информационные сигналы на периферии, составляют клеточную основу, обеспечивающую интеграцию функций в организме. Сигналы с периферии воспринимаются разными типами рецепторов. Одни из них воспринимают болевые воздействия, температурные и контактные (тактильные). Другая группа отправляет в центральную нервную систему нервные импульсы, несущие информацию от суставов, сухожилий и мышц.

В процессе выполнения сложнокоординационных упражнений, которые характерны для всех видов единоборств, центральной нервной системе приходится обрабатывать огромное количество информации для анализа и последующего принятия решения, и это является одной из причин, приводящих к развитию утомления. Поэтому центральная нервная система считается одним из основных мест, в которых локализуется утомление.

Сигналы, приходящие из периферийных отделов тела в мозг, несут информацию не только о прикосновении давлении, боли, но и движениях частей тела относительно направления силы тяжести. Приходящие импульсы направляются в разные сенсорные участки зоны коры головного мозга и именно там формируются все ощущения. Человек уверенно чувствует прикосновение даже с завязанными глазами. Таким образом, разные виды сенсорных рецепторов способны не только реагировать на определенные виды энергии, но и различать интенсивность одного и того же вида энергии. Существенную роль в этом восприятии играют рецепторы, реагирующие на прикосновение и давление.

Скелетные мышцы имеют значительное количество чувствительных нервных волокон, с помощью которых они информируют мозг о степени своего сокращения. В центральной нервной системе эта информация принимается и анализируется, с учетом сигналов, приходящих от сухожилий, связок и суставных сумок. В результате такой интеграции человек чувствует положение своего тела и скорость движения различных его частей. В результате точное положение позы возможно даже в том случае, если ничего не видно, не слышно и нет никаких осязаний.

Сенсоры: универсальные датчики организма

Для восприятия информации о положении тела, перемещении отдельных его частей друг относительно друга в мышцах есть специальные «сенсорные структуры», локализованные в мышцах, на сухожильях и суставах. Мышечные сенсоры, регистрирующие изменение ее длины,  получили названия мышечных веретен. Они разбросаны по мышечной ткани, но особенно их много в тех мышцах, которые требуют тонкого управления. В силу своего продольного расположения и специфического закрепления таким образом, что они растягиваются при   удлинении мышцы, мышечные веретена способны генерировать сигналы, в зависимости от степени и скорости мышечного растяжения. Этому способствует не только строение мышечных веретен, но и наличие у них двух типов нервных окончаний, одни из которых реагируют и на скорость и на степень растяжения, другие только на степень растяжения. Воспринятая информация передается в центральную нервную систему, где после анализа генерируется командный сигнал на сокращение мышцы. Наличие собственной системы иннервации чувствительными нервными окончаниями, дает возможность веретену самостоятельно сокращаться. Это приводит к усилению их натяжения и в результате возрастает  чувствительность в отношении восприятия степени натяжения той мышцы, в которой они расположены. Таким способом эти датчики автоматически контролируют и степень, и скорость растяжения соответствующей мышцы за счет сообщения центральной нервной системе о любом кратковременном рассогласовании между длиной волокон веретена и длиной мышцы в целом. Сигналы рассогласования используются для того, чтобы умерять сокращения волокон работающей мышцы и таким образом устранять возникшее различие между требуемой степенью сокращения и той, которая имеется фактически. 

Мышца соединяется с костью через сухожилье, в котором также имеются специальные сенсоры, которые еще называют сухожильными органами, реагирующие на напряжение мышцы и  передающие об этом информацию в центральную нервную систему. Это возможно потому, что окончания чувствительного нерва оплетают сухожильные волокна и возбуждаются в результате их сдавливания этими волокнами во время сокращения мышцы. Сенсоры по своему строению очень похожие на сухожильные органы, находятся в суставах. Они располагаются в участках, подвергающихся сжатию и, реагируя на давление, передают информацию в центральную нервную систему, совместно с мышечными веретенами и сухожильными органами, о восприятии положения и движении различных частей тела. Мышечные веретена играют управляющую роль в обеспечении оптимальной работы мышцы, приспосабливая степень ее сокращения к требуемому уровню, в то время как и сухожильные органы, и суставные рецепторы, являются только информационными передатчиками для центральной нервной системы.

Чувствительные нервы позволяют центральной нервной системе получать информацию о воздействиях на человека, которая после анализа в мозговых отделах превращается в ощущения. Ощущения прикосновения играют большую роль для борцов в ходе состязаний. Обработанная информация позволяет не только ощущать прикосновения, но и в зависимости от того, в какой области мозга проходила обработка сигнала, точно локализовать место контактного воздействия.

Олимпийский чемпион по вольной борьбе Александр Иваницкий говорил, что для него очень важен тактильный контакт с соперником, который позволяет считывать информацию о предстоящем движении, причем почувствовать будущие действия оппонента можно даже с завязанными глазами, что он иногда и практиковал.

 Подобные практики использовал и создатель советского самбо Анатолий Харлампиев. Вот один из примеров, приведенных Михаилом Лукашевым, который изложен и в других статьях: «Когда в 1938 году единомышленники Харлампиева съехались в Москву на всесоюзный сбор, он, борясь с завязанными глазами, блестяще победил тех, кто еще сомневался в достоинствах созданной им замечательной борьбы».

В стиле вин-чун известны приемы «Чи-Сао» («склеенные руки») при выполнении которых предплечья находятся в постоянном контакте, который никогда не рекомендуется нарушать. Основная цель упражнений – добиться чувствительности предплечий до такой степени, чтобы инстинктивно догадаться о следующем движении соперника. На высшей стадии «Чи-Сао» практикуют с завязанными глазами.

Обработка информации в центральной нервной системе

Подобные примеры указывают на огромное значение информации, получаемой центральной нервной системой о контактных воздействиях на различные участки человеческого тела. За восприятие и передачу подобной информации отвечают специальные сенсоры, расположенные в коже и способные реагировать на механические воздействия, поэтому и получившие названия механорецепторов. Кроме них в коже обнаружены рецепторы, чувствительные к температуре и болевые рецепторы. Все  они устроены по-разному. В верхних слоях кожи встречаются свободные нервные окончания, расположенные параллельно поверхности, но есть и специально устроенные сенсоры, которые и воспринимают контакты разного рода. Свободные окончания нервов вероятно реагируют на температурные изменения и болевые воздействия. Сенсорные же образования имеют различное строение и могут располагаться на разных уровнях кожного покрова, и чаще всего они выполняют функции механорецепторов, реагируя на давление и деформации. Большое количество таких сенсоров обнаруживается в пальцах рук и ног, на груди, ладонной и подошвенной поверхностях. Среди них есть структуры, имеющие большое сходство в строении с сухожильными органами. Несмотря на различие в организации, основная задача таких образований – воспринимать информацию о воздействиях на различные участки тела и передавать чувствительным нервным волокнам, которые преобразовав ее в электрические импульсы, направляют в центральную нервную систему для последующего анализа. В коре головного мозга сигналы достигают своих определенных мест. Нервные импульсы, приходящие  от источников, расположенных в разных участках тела, направляются в те зоны коры головного мозга, которые специализируются на их улавливании и последующем анализе. Такие поля «восприятия», называемые проективными зонами, имеют на карте коры головного мозга вполне определенную локализацию, в которую стекается информация от разных участков тела, испытывающих воздействие.

Огромное значение имеет получение информации о движении, как отдельных структурных элементов, так и всего тела. Эта задача решается благодаря наличию обратных связей, передающих информацию для анализа, получение которой происходит с использованием и внутренних, и внешних обратных связей. Информация внешних обратных связей при анализе взаимоположения с соперником в единоборствах воспринимается через зрительную, слуховую, тактильную системы. Кроме того большое значение имеет словесная информация, полученная от других лиц.

Для выполнения сложных координационных упражнений нервной системе приходится получать значительные объемы информации для анализа и последующего интегрирования перед формированием команды на исполнение. Многое зависит от опыта, накопленного в предыдущей деятельности благодаря памяти, накладывающей отпечаток на любые предстоящие действия. Кроме того большое значение зависит от возможностей правильной оценки обстановки и ее использования для реализации поставленных целей. Немаловажна и способность к восприятию пусковых сигналов, которые по своей природе могут достаточно сложными и часто связаны  с тем, что в единоборствах, после команды стоп, необходимо все начинать с начала, но уже с учетом создавшейся до этого ситуации. Все это требует восприятия и анализа десятков или даже сотен различных раздражителей.

Обратные связи по-разному участвуют в корректировке движений, в зависимости от скорости выполняемых упражнений. При медленных перемещениях они активно способны их корректировать и практически не участвуют в корректировке сложных, быстрых движений, наблюдаемых в течение поединков при единоборствах. Способность к интеграции центральной нервной системой множества сигналов и функциональное состояние исполнительных органов лежат в основе программирования сложных движений. В единоборствах процесс программирования протекает довольно сложно ввиду того, что на его установление отводится слишком мало времени из-за непрерывно меняющейся обстановки в ходе единоборств и множественности вариантов исполнения движений.

При выработке сложных координационных навыков существенное значение имеет высшая –  вторая сигнальная система, связанная с установлением временных связей на основании пояснений. Единоборства относятся к ациклическим упражнениям со сложной структурой движений, формирование которых происходит благодаря установлению в мозговых нейронах временных связей. Сложные движения строятся на основе формирования динамического стереотипа формируемого из набора отдельных двигательных компонентов, представляющих собой цепь последовательно сменяющихся фаз движений. Внутренняя структура движений может быть различной, что обусловлено большим набором вариаций использования мышечного аппарата центральной нервной системой. При одном и том же внешнем проявлении движения могут быть задействованы различные мышечные группы.

Установлено, что динамический стереотип для протекания отдельных фаз движения полностью реализуется лишь в том случае, если структура движений строится на основе циклических упражнений, при беге, плавании. Единоборства же, требуют непрерывного реагирования на постоянно изменяющуюся ситуацию, что затрудняет устойчивое формирование динамического стереотипа. Однако центральная нервная система, благодаря своей пластичности в установлении временных связей во многих случаях пользуется экстраполяцией – способностью решать новые двигательные задачи на основе уже имеющегося опыта движений, что часто связано со способностью правильно оценивать сложившуюся ситуацию, умения прогнозировать. Это позволяет нервной системе, имея в запасе ограниченное число базовых движений, успешно осуществлять большое количество сложно координационных упражнений. Чем значительнее вариативность движений, тем большее значение имеет возможность нервной системы к экстраполяции, которая лишь в определенной мере обусловлена наследственными факторами. Именно установление временных связей и определяет многообразие способов реализации сложных движений. При этом выполнение однообразных упражнений существенно снижают возможности экстраполяции, и наоборот чем более разнообразны двигательные акты, тем существенно повышается вклад экстраполяции в их обеспечение. Для экстраполяции  характерна определенная специфичность – не удается легко перенести двигательные навыки, приобретенные при обучении боксу, на выполнение движений борца и наоборот.

Использованные источники. 1.Карлсон Б. Основы эмбриологии по Петтену. М.:Мир, 1983. – Т.2.-390с. (сс. 35-38). 2.Хэм А., Кормак Д. Гистология. М.:Мир,-1983. Т.3 -293с. 3. .Александр Иваницкий. Искусство быть другим. https://www.youtube.com/watch?v=dV-YzF9LakU; на 12:09 минуте  фильма. 4. 4.Ву-Шу (Kung-Fu). Рекомендации для начинающих. Составители: А.М.Макашев и С.Э.Эдилян. Ленинград 1990 сс. 358-359. 5. Коц Я.М. Спортивная физиология. 6. Режим доступа http://www.russtil.ru/1files/books/sotvorenie_sambo.pdf. 7. Режим доступа http://magnitkanews.ru/doc/1-10926/detal.htm.

Автор: Дёмин О. А, канд. биол. наук