第二章 动作控制.ppt

运动技能学习原理 付全fuquan@cipe.edu.cn 第二讲  动作控制 Motor Control 一、动作控制理论 好的理论应该满足两种需求，它必须能够精确地描述一类观察到的现象……而且必须对未来可观察的结果做出明确预测。 --- Stephen Hawking,1996 一个好的动作控制理论应该可以解释为什么人会具备某种运动能力。这种理论应该描述和解释神经系统是怎样协调运动的。 行为水平上的动作控制理论 协调（Coordination） 与环境和事件模式相关的头、躯干和肢体运动的模式。 自由度（Degrees of Freedom） 控制系统中独立因素或成分的数量以及每一个成分的动作方式的数量。——Nicolai Bernstein 人体有多少？ 骨头？ 肌肉？ 关节？ 自由度？ 开环和闭环控制系统 开环控制系统(Open-loop Control System) 一种控制系统，其中所有按计划启动和实施动作所需要的信息均包含在传送到效应器的初始指令中。 闭环控制系统(Closed-loop Control System) 一种控制系统，其中反馈在动作过程中与某一标准或参考相对照，以使动作得以按计划实施。 反馈（Feedback） 来自感觉系统的信息，为中枢神经系统指明某一运动的状态；在闭环控制系统中，用于对正在进行的运动做出修正。 动作控制的两种理论 我们对神经系统控制协调运动理论的分类是依据控制系统的中心和环境提供给运动指令的相对重要性来进行的。 一些理论强调中枢神经系统指令在控制过程中的重要性。它们常以某种形式的记忆表征、如动作程序、来作为组织、启动和完成预想动作的基础。 一些理论更多地强调由环境确定的运动指令以及这种信息与躯干、肢体、神经系统间动态的相互影响。 （一）动作程序为基础的理论 动作程序概念的演变 完成动作前，必须首先对该动作形成清晰的“意象”（image） (William James,1890) 动作的一般图式，它确定特殊动作的次序。（Lashley,1951） 特定的、协调动作表现的神经模式，由存储的程序来控制，这种程序是以前实现这个动作时的神经运动的细节。（Henry Roger，1960） 动作程序不是特定的肌肉指令，而是抽象的、以记忆为基础的一类动作表征。每一类动作都由固有特征限定。（Richard schmidt,1975） 动作程序（Motor program） 一种记忆表征，储存着完成动作所需要的信息。（Magill,2004） 固有特征（Invariant features） 限定一般动作程序的一套独特的特征，不随所要完成动作的变化而变化。 技能中的相对时间 技能中的相对力量 各部分的顺序或次序 参数（Parameters） 随技能表现的变化而改变的一般动作程序的特征。 动作程序（Motor program）理解上的分歧 一种记忆表征 动作开始前的组织或准备的计划 Schmidt的图式理论（1975,1988） 图式（Schema），是指一种或一套规则，为做决定提供了基础。 运动技能学习和控制过程中包含两个控制成分：一个就是一般动作程序，用来控制各类动作的基本特征；第二个是动作反应图式，提供在特定情境下管理动作的特定规则（提供参数） 。 动作的启动是开环控制过程。 （二）动力模式（动力系统）理论 人类的运动控制是一种复杂的系统，其行为方式与那些复杂生物或物理的系统相似。从非线性的动力学观点解释人类动作控制，行为在时间上的改变不是持续性的、线性的过程，而是突然发生变化的。 强调环境信息的作用以及躯干、肢体的动态特征。 非线性行为（Nonlinear behavior） 稳定性（Stability） 系统在行为上的稳定状态，代表了一种优选的行为状态。稳定的系统在受到轻微扰乱之后可自发地回到稳定状态。 吸引子（Attractors） 系统中稳定行为的恒定状态。吸引子特征在行为状态中优先表现。 指令参数（Order parameters） 限定系统整体行为的功能性特定变量。使动作协调模式能够再现，并有别于其他模式。 控制参数（Control parameters） 协调运动的控制变量 自组织（Self-organization） 特定的稳定的行为方式的出现是由于某种环境特征而产生的，而不是某种控制机制产生的。 协调结构（Coordinative Structure） 肌肉和和关节特定的功能组合，在神经系统控制下协调地产生动作。 知觉-动作联结（Perception-action coupling） 知觉变量