stringtranslate.com

Моторное обучение

Моторное обучение в широком смысле относится к изменениям в движениях организма, которые отражают изменения в структуре и функции нервной системы. Моторное обучение происходит в течение различных временных масштабов и степеней сложности: люди учатся ходить или говорить в течение многих лет, но продолжают приспосабливаться к изменениям роста, веса, силы и т. д. в течение всей 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 моторного обучения часто рассматривают переменные, которые способствуют формированию моторной программы (т. е. лежащее в основе квалифицированное моторное поведение), чувствительность процессов обнаружения ошибок [1] ​​[2] и прочность схем движения (см. моторную программу ). Моторное обучение является «относительно постоянным», поскольку способность реагировать соответствующим образом приобретается и сохраняется. Временные улучшения в производительности во время практики или в ответ на некоторые возмущения часто называют моторной адаптацией , временной формой обучения. Нейробиологические исследования двигательного обучения касаются того, какие части головного и спинного мозга представляют движения и двигательные программы, и как нервная система обрабатывает обратную связь для изменения связности и синаптической силы. На поведенческом уровне исследования фокусируются на разработке и эффекте основных компонентов, управляющих двигательным обучением, то есть на структуре практики и обратной связи. Время и организация практики могут влиять на сохранение информации, например, как задачи могут быть подразделены и отработаны (см. также разнообразную практику ), а точная форма обратной связи может влиять на подготовку, ожидание и руководство движением.

Поведенческий подход

Структура практики и контекстуальное вмешательство

Контекстуальное вмешательство изначально определялось как «функциональное вмешательство в обучение, ответственное за улучшение памяти». [3] Эффект контекстуального вмешательства — это «влияние на обучение степени функционального вмешательства, обнаруженного в практической ситуации, когда несколько задач должны быть изучены и отработаны вместе». [4] Изменчивость практики (или разнообразная практика ) является важным компонентом контекстуального вмешательства, поскольку она помещает вариации задач в обучение. Хотя разнообразная практика может привести к плохой производительности на протяжении всей фазы усвоения, она важна для развития схем, которые отвечают за сборку и улучшенное сохранение и передачу двигательного обучения. [3] [5]

Несмотря на улучшения в производительности, наблюдаемые в ряде исследований, одним из ограничений эффекта контекстуальной интерференции является неопределенность относительно причины улучшения производительности, поскольку постоянно манипулируется множеством переменных. В обзоре литературы [3] авторы указывают, что существует мало закономерностей, объясняющих улучшения в экспериментах, использующих парадигму контекстуальной интерференции. Хотя в литературе не было никаких закономерностей, были выявлены общие области и ограничения, оправдывающие эффекты интерференции: [3]

  1. Хотя изучаемые навыки требовали движений всего тела, большинство задач имели общую черту: все они содержали компоненты, которые можно было изолировать.
  2. В большинстве исследований, подтверждающих эффект интерференции, использовались медленные движения, позволяющие корректировать движение во время его выполнения.
  3. По мнению некоторых авторов, двусторонний перенос может быть вызван посредством альтернативных условий практики, поскольку источник информации может развиваться с обеих сторон тела. Несмотря на улучшения, наблюдаемые в этих исследованиях, эффекты интерференции не были бы отнесены к их улучшениям, и это было бы совпадением характеристик задачи и графика практики. [3] [6]
  4. Терминология «сложных навыков» не была четко определена. Процедурные манипуляции, которые различаются между экспериментами (например, изменение сходства между задачами), были указаны как фактор, способствующий сложности навыков.

Обратная связь, полученная во время практики

Обратная связь рассматривается как критическая переменная для приобретения навыков и в широком смысле определяется как любой вид сенсорной информации, связанной с реакцией или движением. [7] Внутренняя обратная связь производится реакцией — она обычно возникает при выполнении движения, а источники могут быть внутренними или внешними по отношению к телу. Типичные источники внутренней обратной связи включают зрение , проприоцепцию и слух . Внешняя обратная связь — это дополненная информация, предоставленная внешним источником, в дополнение к внутренней обратной связи. Внешняя обратная связь иногда классифицируется как знание производительности или знание результатов.

Несколько исследований манипулировали характеристиками представления информации обратной связи (например, частотой, задержкой, интерполированными действиями и точностью) для определения оптимальных условий обучения. См. Рисунок 4, Рисунок 6 и сводную Таблицу 1 [8] для подробного объяснения манипуляции обратной связью и знания результатов (см. ниже).

Знание производительности

Знание производительности (KP ) или кинематическая обратная связь относится к информации, предоставляемой исполнителю, указывающей на качество или шаблонность его движения. [7] Она может включать такую ​​информацию, как смещение, скорость или движение суставов. KP, как правило, отличается от внутренней обратной связи и более полезна в реальных задачах. Это стратегия, часто используемая тренерами или специалистами по реабилитации.

Знание результатов

Знание результатов (KR) определяется как внешняя или дополненная информация, предоставляемая исполнителю после ответа, указывающая на успешность его действий по отношению к экологической цели. [8] KR может быть избыточной по сравнению с внутренней обратной связью, особенно в реальных сценариях. [7] Однако в экспериментальных исследованиях это относится к информации, предоставляемой сверх тех источников обратной связи, которые естественным образом получаются при ответе (т. е. обратная связь, вызванная ответом; [1] [9] [10] Как правило, KR также является вербальным или вербализируемым. [11] Влияние KR на двигательное обучение хорошо изучено, и некоторые последствия описаны ниже.

Экспериментальный дизайн и знание результатов

Часто экспериментаторы не могут отделить относительно постоянный аспект изменения способности реагировать (т. е. показатель обучения) от временных эффектов (т. е. показатель производительности). Чтобы учесть это, были созданы схемы переноса, которые включают две отдельные фазы. [11] Чтобы визуализировать схему переноса, представьте себе 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», посредством чего:

  1. Блок получения (2 столбца) содержит условия тестирования, в которых некоторые переменные подвергаются манипуляциям (т.е. применяются разные уровни KR) и разные группы получают разные методы лечения. Этот блок представляет переходные эффекты KR (т.е. производительность)
  2. Блок переноса (2 столбца) содержит условия теста, в которых эта переменная сохраняется постоянной (т. е. общий уровень применяемого KR; обычно условие без KR). При предъявлении условия без KR этот блок представляет постоянные эффекты KR (т. е. обучение). И наоборот, если этот блок дается субъектам в формате, где KR доступен, временные и постоянные эффекты KR запутываются, и утверждается, что он не может быть интерпретирован для эффектов обучения.

После периода отдыха изменение способности реагировать (т.е. эффекты) предположительно объясняется обучением, и группа с наиболее эффективными результатами усвоила больше всего.

Функциональная роль знания результатов и потенциальное искажение эффектов

KR, по-видимому, имеет много различных ролей, некоторые из которых можно рассматривать как временные или преходящие (т. е. эффекты производительности). 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 поддерживать этот интерес после того, как KR удален. [12] Хотя это важно для создания интереса к задаче для целей производительности и обучения, однако степень, в которой оно влияет на обучение, неизвестна. Ассоциативная функция KR, вероятно, участвует в формировании ассоциаций между стимулом и реакцией (т. е. закон эффекта ). [13] Однако этот дополнительный эффект не может объяснить результаты в задачах переноса, манипулирующих относительной частотой KR; в частности, уменьшение относительной частоты приводит к улучшению обучения. Для альтернативного обсуждения того, как KR может калибровать двигательную систему для внешнего мира (см. теорию схем в двигательной программе ). Руководящая роль KR, вероятно, наиболее влиятельна для обучения [1] , поскольку как внутренние, так и внешние источники обратной связи играют руководящую роль в выполнении двигательной задачи. Поскольку исполнитель информируется об ошибках в выполнении задачи, несоответствие может быть использовано для постоянного улучшения производительности в последующих попытках. Однако гипотеза руководства постулирует, что предоставление слишком большого количества внешней, дополненной 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 превосходной производительности во время практики, но плохой производительности при переносе — признак плохого двигательного обучения. Кроме того, это подразумевает, что по мере улучшения исполнителя условия KR должны адаптироваться в соответствии с навыками исполнителя и сложностью задачи, чтобы максимизировать обучение (см. структуру точек вызова ).

Специфика гипотезы обучения

Гипотеза специфичности обучения предполагает, что обучение наиболее эффективно, когда практические сессии включают среду и условия движения, которые очень похожи на те, которые требуются во время выполнения задачи — воспроизводя целевой уровень навыка и контекст для выполнения. [7] стр. 194 Это предполагает, что преимущество специфичности на практике возникает, потому что двигательное обучение сочетается с физической практикой во время изученного вида спорта или навыка. [14] стр. 90 Вопреки предыдущим убеждениям, обучение навыкам достигается путем чередования двигательного обучения и физической производительности, заставляя источники обратной связи работать вместе. Процесс обучения, особенно для сложной задачи, приводит к созданию представления задачи, в котором интегрирована вся релевантная информация, касающаяся выполнения задачи. Это представление становится тесно связанным с увеличением опыта выполнения задачи. В результате удаление или добавление значительного источника информации после периода практики, где он присутствовал или не присутствовал, не приводит к ухудшению производительности. Чередование двигательного обучения и физической практики может в конечном итоге привести к отличной, если не лучшей производительности в отличие от просто физической практики.

Физиологический подход

Мозжечок и базальные ганглии имеют решающее значение для двигательного обучения . В результате всеобщей потребности в правильно откалиброванном движении неудивительно, что мозжечок и базальные ганглии широко распространены среди позвоночных от рыб до людей . [15]

Благодаря двигательному обучению человек способен достичь очень искусного поведения, и посредством повторного обучения можно ожидать определенной степени автоматизма. И хотя это может быть утонченным процессом, многое было извлечено из исследований простых форм поведения. К таким формам поведения относятся условно-рефлекторное моргание , двигательное обучение в вестибулоокулярном рефлексе и пение птиц . Исследования Aplysia californica , морского слизняка, дали подробные знания о клеточных механизмах простой формы обучения.

Тип двигательного обучения происходит во время работы интерфейса мозг-компьютер . Например, Михаил Лебедев , Мигель Николелис и их коллеги недавно продемонстрировали пластичность коры , которая привела к включению внешнего привода, управляемого через интерфейс мозг-компьютер, в нейронное представление субъекта. [16]

На клеточном уровне моторное обучение проявляется в нейронах моторной коры . Используя методы записи отдельных клеток , доктор Эмилио Бицци и его коллеги показали, что поведение определенных клеток, известных как « клетки памяти », может претерпевать длительные изменения с практикой.

Моторное обучение также осуществляется на уровне опорно-двигательного аппарата . Каждый двигательный нейрон в организме иннервирует одну или несколько мышечных клеток, и вместе эти клетки образуют то, что известно как двигательная единица. Чтобы человек мог выполнить даже самую простую двигательную задачу, активность тысяч этих двигательных единиц должна быть скоординирована. Похоже, что организм справляется с этой задачей, организуя двигательные единицы в модули единиц, активность которых коррелирует. [ необходима цитата ]

Нарушение моторного обучения

Диспраксия

Нарушения, связанные с нарушением координации развития (DCD), включают трудности в обучении новым двигательным навыкам, а также ограниченный постуральный контроль и дефицит сенсомоторной координации. [17] Похоже, что дети с DCD не способны улучшить выполнение сложных двигательных задач только за счет практики. [18] Однако есть доказательства того, что специализированное обучение может улучшить выполнение более простых задач. [19] Нарушенное обучение навыкам может быть связано с активностью мозга, в частности, со снижением активности мозга в областях, связанных с практикой квалифицированных движений. [20]

Апраксия

Моторное обучение применялось к восстановлению после инсульта и нейрореабилитации, поскольку реабилитация, как правило, представляет собой процесс повторного обучения утраченным навыкам посредством практики и/или обучения. [21] Хотя врачи-реабилитологи используют практику как основной компонент в рамках вмешательства, сохраняется разрыв между исследованиями в области моторного контроля и моторного обучения и практикой реабилитации. Распространенные парадигмы моторного обучения включают парадигмы роботизированной руки, где людей поощряют сопротивляться ручному устройству во время определенных движений руки. Еще одной важной концепцией моторного обучения является объем практики, реализованной в ходе вмешательства. Исследования, касающиеся взаимосвязи между объемом полученной тренировки и сохранением памяти в течение определенного периода времени после этого, были популярным направлением исследований. Было показано, что чрезмерное обучение приводит к значительным улучшениям в долгосрочном сохранении и мало влияет на производительность. [22] Парадигмы практики моторного обучения сравнили различия различных графиков практики и предположили, что повторения одних и тех же движений недостаточно для повторного обучения навыку, поскольку неясно, вызывается ли истинное восстановление мозга только посредством повторения. [21] Предполагается, что методы компенсации развиваются посредством чистого повторения, и для того, чтобы вызвать корковые изменения (истинное восстановление), люди должны подвергаться более сложным задачам. Исследования, которые внедрили практику двигательного обучения и реабилитации, использовались в популяции инсульта и включают тренировку способностей рук, терапию движения, вызванного ограничениями , нейромышечную стимуляцию, запускаемую электромиографом , интерактивную робототерапию и реабилитацию на основе виртуальной реальности . Недавнее исследование ишемического кондиционирования осуществлялось посредством накачивания и сдувания манжеты для измерения кровяного давления в руку для облегчения обучения. Оно впервые показало на людях и животных, что ишемическое кондиционирования может улучшить двигательное обучение и что улучшение сохраняется с течением времени. Потенциальные преимущества ишемического кондиционирования выходят далеко за рамки инсульта и распространяются на другие группы нейро-, гериатрической и детской реабилитации. [23] Эти результаты были представлены в новостях Global Medical Discovery. [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Adams JA (июнь 1971). «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). «Теория схем обучения дискретным двигательным навыкам» (PDF) . Psychological Review . 82 (4): 225–260. doi :10.1037/h0076770.
  3. ^ abcde Barreiros, J.; Figueiredo, T.; Godinho, M. (2007). «Эффект контекстуальной интерференции в прикладных настройках». European Physical Education Review . 13 (2): 195–208. doi :10.1177/1356336X07076876. ISSN  1356-336X. S2CID  144969640.
  4. ^ Magill, Richard A.; Hall, Kellie G. (1990). «Обзор эффекта контекстуальной интерференции при приобретении двигательных навыков». Human Movement Science . 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. ^ Смит П. Дж., Дэвис М. (декабрь 1995 г.). «Применение контекстуальной интерференции к броску Pawlata». J Sports Sci . 13 (6): 455–62. doi :10.1080/02640419508732262. PMID  8850571.
  7. ^ abcd Шмидт, Ричард А.; Врисберг, Крейг А. (2004). Моторное обучение и производительность . Шампейн, Иллинойс: Кинетика человека. ISBN 978-0-7360-4566-7. OCLC  474742713.
  8. ^ abc Salmoni AW, Schmidt RA, Walter CB (май 1984). «Знание результатов и моторное обучение: обзор и критическая переоценка». Psychol Bull . 95 (3): 355–86. doi :10.1037/0033-2909.95.3.355. PMID  6399752. S2CID  7626089.
  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 вестник . 70 (6, Pt.1): 486–504. doi :10.1037/h0026741.
  11. ^ ab Шмидт, Ричард А.; Ли, Тимоти Дональд (2005). Двигательный контроль и обучение: поведенческий акцент. Шампейн, Иллинойс: Кинетика человека. ISBN 978-0-7360-4258-1. OCLC  265658315.
  12. ^ Элвелл, Дж. Л.; Гриндли, Г. К. (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. ^ Nevin J (ноябрь 1999 г.). «Анализ закона эффекта Торндайка: вопрос о связях стимул-реакция». J Exp Anal Behav . 72 (3): 447–50. doi :10.1901/jeab.1999.72-447. PMC 1284755. PMID 16812923  . 
  14. ^ Прото, Люк (1992). L Прото; D Эллиотт (ред.). О специфике обучения и роли визуальной информации для управления движением . Нью-Йорк: Elsevier Science & Technology. стр. 33–48. ISBN 9781281789396. OCLC  742292994. {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )
  15. ^ Гриллнер, Стен; Робертсон, Брита; Стивенсон-Джонс, Маркус (2013). «Эволюционное происхождение базальных ганглиев позвоночных и их роль в выборе действия». Журнал физиологии . 591 (22): 5425–31. doi :10.1113/jphysiol.2012.246660. PMC 3853485. PMID  23318875 . 
  16. ^ Лебедев MA, Кармена JM, О'Догерти JE, Николелис, MAL; и др. (Май 2005). «Адаптация ансамбля коры для представления скорости искусственного привода, управляемого интерфейсом мозг–машина». J. Neurosci . 25 (19): 4681–93. doi :10.1523/JNEUROSCI.4088-04.2005. PMC 6724781 . PMID  15888644. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  17. ^ Geuze 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. ^ Marchiori, Gordon E; Albert E. Wall; Wendy Bedingfield (октябрь 1987 г.). «Кинематический анализ приобретения навыков у физически неловких мальчиков». Adapted Physical Activity Quarterly . 4 (4): 305–315. doi :10.1123/apaq.4.4.305 . Получено 2013-12-02 .
  19. ^ Реви, Гей; Дон Ларкин (1993-01-01). «Вмешательство, направленное на решение конкретных задач у детей, снижает проблемы с движением» (PDF) . Adapted Physical Activity Quarterly . 10 (1): 29–41. doi :10.1123/apaq.10.1.29. S2CID  145206212 . Получено 2013-12-02 .
  20. ^ Zwicker JG, Missiuna C, Harris SR, Boyd LA (апрель 2011 г.). «Активация мозга, связанная с практикой двигательных навыков у детей с нарушением координации развития: исследование фМРТ». Int. J. Dev. Neurosci . 29 (2): 145–52. doi :10.1016/j.ijdevneu.2010.12.002. PMID  21145385. S2CID  205242164.
  21. ^ ab 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. S2CID  14669984.
  22. ^ Джойнер, Вилсан; Смит, Морис (сентябрь 2008 г.). «Длительное удержание, объясненное моделью краткосрочного обучения в адаптивном контроле достижения». J Neurophysiol . 100 (5): 2848–2955. doi :10.1152/jn.90706.2008. PMC 2585394. PMID  18784273 . 
  23. ^ Черри-Аллен, Кендра М.; Гиддей, Джефф М.; Ли, Джин-Му; Херши, Тамара; Лэнг, Кэтрин Э. (2015-06-01). «Дистанционное ишемическое кондиционирование конечностей усиливает двигательное обучение у здоровых людей». Журнал нейрофизиологии . 113 (10): 3708–3719. doi :10.1152/jn.01028.2014. ISSN  0022-3077. PMC 4468973. PMID 25867743  . 
  24. ^ "Дистанционное ишемическое кондиционирование конечностей улучшает двигательное обучение у здоровых людей". globalmedicaldiscovery.com . 26 сентября 2015 г. Получено 27 сентября 2015 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки