Характеристика безусловных рефлексов в формировании произвольных движений

Контрольная работа по физиологии спорта:

Тема: «Характеристика роли безусловных рефлексов в формировании произвольных движений»

Физиология высшей нервной деятельности, созданная трудами великого русского ученого И.П. Павлова, исследует механизмы работы головного мозга, помогает понять природу обучения, памяти, эмоций, мышления, сознания. Исследование высших функций мозга имеет длительную историю, связанную, прежде всего с развитием психологии, начало которой положено древнегреческими учеными. «Познай самого себя» - такое изречение было выбито на стене одного древнегреческого храма. На протяжении тысячелетий не угасает интерес к исследованию психических функций человека. Говоря словами Павлова, «все ресурсы человека -- искусство, религия, литература, философия и исторические науки - все это соединяется, чтобы бросить луч света в этот мрак, потому что, в сущности, интересует нас в жизни только одно - наше психическое содержание». Мозг человека, являясь вершиной эволюции, поражает своим техническим совершенством и функциональной сложностью. В 1,5 тысячах см3 мозга содержатся десятки миллиардов нервных клеток, взаимно связанных друг с другом. Эта связь столь совершенна, что может обеспечивать бесконечное число комбинаций и перекомбинаций поступающей информации. Так, только 4 из 33 букв русского алфавита мозг производит около одного миллиона слов, а словесных комбинаций столько, сколько может быть атомов в видимой части Вселенной. Вот почему мозг человека называют «второй Вселенной» (А. Толстой). Являясь столь миниатюрным устройством, мозг обладает поразительно сложными функциями, обеспечивая восприятие, хранение и воспроизведение информации, которая используется в мыслительной деятельности. Наряду с рассудочной (рациональной) деятельностью, мозг отвечает за чувства и эмоции, без которых немыслима жизнь человека. Выдающийся физиолог Шеррингтон писал, что мозг - «чудесный ткацкий станок, на котором миллионы сверкающих челноков ткут мимолетный узор, непрестанно меняющийся, но всегда полный значения». Раскрытие тайн работы головного мозга, являясь фундаментальной задачей, имеет и ряд прикладных аспектов. Моделирование отдельных сторон деятельности мозга привело к созданию компьютеров, принципиально изменивших жизнь современного человека. Очевидно, что на этом пути нас ожидают большие открытия. Другой, гуманитарный, аспект в исследовании мозга основан на том, что мозг - это огромное естественное богатство человека, непосредственный носитель его общественной сущности и духовного содержания. Поэтому, познавая законы деятельности мозга, можно научиться управлять его содержанием, совершенствовать его работу, что будет способствовать прогрессу человеческого общества. Медицинский аспект проблемы исследования мозга связан с тем фактом, что резкое увеличение объема информации в наше время чревато «поломками» мозга, ростом психических заболеваний. И поэтому, исследуя механизмы работы мозга, ученые могут помочь «охранению здоровья здоровых людей и лечению больных» (Павлов). Какими же принципами должен руководствоваться физиолог при изучении функций головного мозга? Головной мозг в целом, и большие полушария, в частности, представляют собой отделы центральной нервной системы, обеспечивающей регуляцию самых разнообразных функций организма в условиях постоянно изменяющейся внешней среды. Общим принципом функционирования всех отделов центральной нервной системы является принцип рефлекса, открытый французским ученым Р. Декартом (1596-1650). Идеи Декарта о рефлекторном механизме взаимодействия организма и среды сыграли большую роль в развитии физиологии как науки о разнообразных функциях организма. С позиций рефлекторного принципа были исследованы функции спинного мозга и различных отделов головного мозга - продолговатого, среднего, промежуточного мозга, мозжечка. Однако к середине 19 века в физиологии сложилась парадоксальная ситуация. Рефлекторный принцип, столь плодотворно применявшийся исследователями для изучения функций спинного мозга и большинства отделов головного мозга, не брался физиологами на вооружение при исследовании функций высшего отдела головного мозга - больших полушарий. По образному выражению Павлова «пирамида рефлекса оставалась недостроенной», что было связано с объективными методологическими трудностями. Эти трудности вытекают из того факта, что большие полушария отвечают за психическую жизнь животных и человека, в силу чего рефлекторный принцип, объясняющий механизм физиологических функций, казался физиологам слишком простым для объяснения сущности психических явлений. Действительно, структура психики человека необыкновенно сложна, разнообразна и индивидуальна, то есть психика человека в высшей мере субъективна по своему характеру. К психическим явлениям относятся ощущения, представления, самосознание (способность выделять себя из окружающего социума), память, мышление и пр. Сложность психической жизни человека давно привлекала к себе внимание философов, ученых, писателей. Какими механизмами обеспечиваются сложнейшие психические явления, начиная с ощущений и кончая мышлением? Проблема соотношения психического и физиологического получила название психофизиологической проблемы. По сути дела, это проблема общефилософского плана - проблема соотношения материального и идеального, выдвинутая еще философами Древней Греции. Существовали различные подходы к ее решению. Отметим некоторые их них, связанные с психофизиологической проблемой. Идеалистический подход к ее решению состоял в утверждении того, что телесное в человеке, присущее ему от рождения, совершенствуется при взрослении человека. Психическое же начало заложено высшим разумом и, в силу этого, не может быть понято и объяснено человеком. Элементы материалистического подхода в понимании психики были заложены Аристотелем(384-322 гг. до н.э.). Аристотель выдвинул важное предположение о том, что психические явления идеальны по своей природе, но они тесно связаны с явлениями телесными. Поведение животных и человека представляет собой сложную систему взаимосвязанных безусловных и условных рефлексов. Безусловные и условные рефлексы могут быть простыми и сложными, короткими и длительными, а их переплетение в поведении животных и человека подчас столь причудливо и сложно, что необходимы особые методы, чтобы разграничивать в поведенческом акте те и другие рефлексы. Наблюдения за поведением животных начались с доисторических времен и были связаны с приручением человеком диких животных, с его охотничьей деятельностью. Однако, этология как наука о поведении животных сформировалась лишь в XX веке благодаря работам К. Лоренца, Н. Тинбергена, Д. Темброка и многих других учёных. Исследуя различные формы поведения разнообразных представителей животного мира, этологи следовали эволюционному принципу и теории естественного отбора Ч.Дарвина. Этологи установили, что сложность поведения животных определяется уровнем развития их центральной нервной системы и органов чувств, то есть уровнем их филогенетического развития. Различные формы поведения, включающие добывание пищи, оборонительные рефлексы, заботу о потомстве и др. демонстрируют удивительное разнообразие и сложность в животном мире, являясь продуктом эволюции и естественного отбора. Рефлексы - это реакции организма, происходящие при обязательном участии нервной системы в ответ на раздражение воспринимающих нервных окончаний - рецепторов. Все большое разнообразие рефлекторных реакций со времени классических исследований И. П. Павлова делят на две большие группы: на рефлексы безусловные и условные. Безусловные рефлексы - это врожденные, наследственно передающиеся реакции организма. Условные рефлексы - это реакции, приобретенные организмом в процессе индивидуального развития на основе «жизненного опыта». Безусловные рефлексы являются видовыми, т. е. свойственными всем представителям данного вида. Условные же рефлексы являются индивидуальными: у одних представителей одного итого же вида они могут быть, а у других отсутствуют. Безусловные рефлексы относительно постоянны; условные же рефлексы непостоянны и в зависимости от определенных условий они могут выработаться, закрепиться или исчезнуть; это их свойство и отражено в самом их названии. Безусловные рефлексы осуществляются в ответ на адекватные раздражения, приложенные к одному определенному рецептивному полю. Условные рефлексы могут образоваться на самые разнообразные раздражения, приложенные к различным рецептивным полям. У животных, обладающих развитой корой больших полушарий, условные рефлексы являются функцией мозговой коры. После удаления коры больших полушарий, выработанные условные рефлексы исчезают и остаются только безусловные. Это свидетельствует о том, что в осуществлении безусловных рефлексов в отличие от условных ведущая роль принадлежит низшим отделам центральной нервной системы - подкорковым ядрам, мозговому стволу и спинному мозгу. Нужно отметить, однако, что у человека и обезьяны, у которых имеется высокая степень кортикализации функций, многие сложные безусловные рефлексы осуществляются при обязательном участии коры больших полушарий. Это доказывается тем, что ее поражения у приматов приводят к патологическим нарушениям безусловных рефлексов и исчезновению некоторых из них. Следует также подчеркнуть, что далеко не все безусловные рефлексы появляются сразу к моменту рождения. Многие безусловные рефлексы, например, связанные с локомоцией, половым актом, возникают у человека и животного через длительный срок после рождения, но они обязательно появляются при условии нормального развития нервной системы. Безусловные рефлексы входят в состав укрепившегося в процессе филогенеза и наследственно передающегося фонда рефлекторных реакций. Условные рефлексы вырабатываются на базе безусловных рефлексов. Для образования условного рефлекса необходимо сочетание во времени какого-либо изменения внешней среды или внутреннего состояния организма, воспринятого корой больших полушарий, с осуществлением того или иного безусловного рефлекса. Только при этом условии изменение внешней среды или внутреннего состояния организма становится раздражителем условного рефлекса - условным раздражителем, или сигналом. Раздражение, вызывающее безусловный рефлекс, - безусловное раздражение - должно при образовании условного рефлекса сопутствовать условному раздражению, подкреплять его. Для образования условных рефлексов необходимо возникновение временной связи, замыкания между корковыми клетками, воспринимающими условнее раздражение, и корковыми нейронами, входящими в состав дуги безусловного рефлекса. Классификация безусловных рефлексов впервые была предложена Павловым и включала в себя следующие безусловные рефлексы: пищевые, оборонительные, половые, ориентировочные, родительские и детские. Не занимаясь специально исследованием этого вопроса, Павлов дал лишь самую общую классификацию безусловных рефлексов, которая уточнялась и совершенствовалась другими исследователями. Так, А.Д. Слоним предложил следующую классификацию рефлексов:

А. Рефлексы на сохранение внутренней среды: 1. Пищевые, обеспечивающие организма и постоянства постоянство вещества 2. Гомеостатические, обеспечивающие постоянство внутренней среды

Б. Рефлексы на изменение внешней среды организма: 1. Оборонительные 2. Средовые (ситуационные)

В. Рефлексы, связанные с сохранением вида: 1. Половые 2. Родительские

Третья классификация предложена этологом Д. Темброком, который выделяет в поведении животных следующие формы:

1. Поведение, определяемое обменом веществ и состоящее из пищедобывания и приема пищи, мочеотделения и дефекации (опорожнения кишечника), запасания пищи, покоя и сна, потягивания.2. Комфортное поведение.3. Оборонительное поведение.2. Поведение, связанное с размножением, состоящее из территориального поведения, спаривания, заботы о потомстве.4. Социальное (групповое) поведение.5. Постройка нор, гнезд и убежищ.

Знакомство с данными классификациями, предложенными различными авторами, показывает, что безусловные рефлексы и сложные инстинкты сопровождают животное на протяжении всей его жизни от рождения до смерти, обеспечивая выживание новорожденных, их рост и развитие, продолжение рода и т.д. Вполне очевидно, что безусловные рефлексы в процессе индивидуального развития (онтогенеза) сменяют друг друга. Так, детские пищевые рефлексы (сосательный у млекопитающих) исчезают при взрослении, которое сопровождается появлением пищедобывательных, оборонительных форм поведения, половых и родительских рефлексов. При всем богатстве и разнообразии безусловнорефлекторной деятельности сложная адаптация животных к изменяющимся условиям жизни не может быть в полной мере обеспечена только безусловными рефлексами. И чем выше организовано животное, тем большее значение в его жизни приобретают условные рефлексы, то есть индивидуальный опыт животного, отражающий его реакции на постоянно изменяющиеся условия окружающей среды. Врожденные рефлексы при всей их поразительной сложности отличаются косностью и автоматизмом. Так, наблюдая за родительским поведением насекомых, Фабр описывал удивительно «целесообразные» действия роющей осы-сфекса, которая выкапывает в земле норку, сталкивает в нее сверчка, предварительно парализованного путем прокалывания жалом трех нервных узлов. Оса откладывает личинки в тело парализованного сверчка и замуровывает его в норке. Таким образом, развивающиеся в теле живого, но обездвиженного сверчка личинки имеют пищу. Фабр изменял некоторые условия, на фоне которых разворачивался столь отлаженный и целесообразный родительский инстинкт. Так, он размуровывал норку и вытаскивал оттуда сверчка, однако оса не предпринимала никаких попыток вернуть сверчка в норку и замуровать его снова. Далее, если у сверчка отрывать усики, за которые оса втаскивала его в норку, то оса не пыталась сделать это другими способами, тем самым обрекая потомство на верную гибель. Таким образом, действия, производимые осой, являются автоматическими, а не разумными.

Косность инстинкта делает поведение животного негибким, что может привести к его гибели при резко изменившихся внешних условиях. Транспортировка парализованного сверчка осой-сфексом. В отличие от безусловных, условные рефлексы обладают замечательным качеством изменяться вслед за изменениями внешних обстоятельств, что обеспечивает адекватный характер поведения животных. Примером может служить следующий факт - в пустынных и полупустынных местах особое значение имеют водоемы, служащие для всех животных источником воды. Животные всех видов посещают этот водоем, руководствуясь выработанными условными рефлексами на пространственные ориентиры. Но если водоем пересыхает, то поведение животных изменяется - они перестают посещать пересохший водоем и начинают поиски нового источника воды. Вырабатываются новые условные рефлексы на новые пространственные ориентиры и угасают прежние условные рефлексы, что в итоге гарантирует животным выживание. Сравнение двух форм поведения, безусловнорефлекторной и условнорефлекторной, демонстрирует косность, автоматизм первой и динамичность, изменчивость второй. Вместе с тем, в процессе эволюции безусловные рефлексы сохранились у всех представителей животного мира, что указывает на несомненную ценность врожденных форм поведения. Эта ценность заключается в том, что, безусловные рефлексы, являясь видовым опытом, проявляются сразу, без всякого учения у всех представителей данного вида. Кроме того, они являются основой для образования условных рефлексов. На базе одного безусловного рефлекса образуется большое количество условных, что делает поведение животных разнообразным и динамичным, поскольку, например, слюноотделение у собаки возможно не только на поедаемую пищу, но и на все многочисленные сигналы, которые сопровождают акт кормления.

В понимание физиологических механизмов двигательных навыков особый вклад внесли отечественные физиологи -- И.П. Павлов, В.М. Бехтерев, А.А. Ухтомский, П.К. Анохин, Н.А. Бернштейн, А.Н. Крестовников, Н.В. Зимкин, В.С. Фарфель и др.

Любые навыки -- бытовые, профессиональные, спортивные -- не являются врожденными движениями. Они приобретены в ходе индивидуального развития. Возникая в результате подражания, условных рефлексов или по речевой инструкции, двигательные акты осуществляются специальной функциональной системой нервных центров (Анохин Л. К., 1975). Деятельность этой системы включает следующие процессы: синтез афферентных раздражений (информации из внешней и внутренней среды), учет доминирующей мотивации (предпочтение действий), использование памятных следов (арсенала движений и изученных тактических комбинаций); формирование моторной программы и образа результата действий; внесение сенсорных коррекций в программу, если результат не достигнут.

Комплекс нейронов, обеспечивающих эти процессы, располагается на различных этажах нервной системы, становясь доминантой, т. е. господствующим очагом в центральной нервной системе. Он подавляет деятельность посторонних нервных центров и, соответственно, лишних скелетных мышц (Ухтомский А.А., 1923). В результате движения выполняются все более экономно, при включении лишь самых необходимых мышечных групп и лишь в те моменты, которые нужны для его осуществления. Происходит экономизация энерготрат.

Порядок возбуждения в доминирующих нервных центрах закрепляется в виде определенной системы условных и безусловных рефлексов и сопровождающих их вегетативных реакций, образуя двигательный динамический стереотип (Павлов И.П.; Крестовников А.Н., 1954). Каждый предшествующий двигательный акт в этой системе запускает следующий. Это облегчает выполнение целостного упражнения и освобождает сознание человека от мелочного контроля за каждым его элементом. Роль условно-рефлекторного механизма образования двигательных навыков доказывается, в частности, тем, что выработанные навыки во многом угасают при перерывах в тренировке (при отсутствии подкрепления). Однако двигательные навыки отличаются от классических слюнных условных рефлексов, описанных И.П. Павловым (сенсорных или рефлексов 1 рода). Навыки, в основном, представляют условные рефлексы 2 рода -- оперантные или инструментальные условные рефлексы (Конорский Ю.М., 1970). В их новым отделом рефлекторной дуги является ее эффекторная часть, т. е. создается новая форма движения или новая комбинация из ранее освоенных действий. Построение новой формы движений на основе имеющихся элементов Н.В. Зимкин (1975) отнес к явлениям экстраполяции (использования предшествующего опыта).

Список используемой литературы:

1. Дубровский В.И. Спортивная медицина. М. 1998

2. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология. М. 1995

3. Леонтьева Н.Н. Анатомия и физиология детского организма. М.1976

4. Стерки П. Основы физиологии. М. 1984

5. Хедман Р. Спортивная физиология. М. 1980