运动技能学习与控制课件第五章运动中的中枢控制

第五章运动中的中枢控制学习目标通过本章内容的学习，理解：1.开环控制与闭环控制系统的区别2.中枢控制的机制3.动作程序的概念关键概念中枢模式发生器（CentralPatternGenerator,CPG）动作程序（motorprogram）一般动作程序(generalizedmotorprogram,GMP)第一节中枢控制与开环控制系统一、开环控制系统•没有反馈，动作过程中，无法修正和改正错误。•开环控制适用于稳定的、可预料的、将要发生的、不需要修正和调整的动作。效应器系统执行系统输出目标输入一、开环控制系统反应链说一、开环控制系统开环、闭环控制系统的比较开环控制系统闭环控制系统优点1.适用于快速动作技能2.注意需求小1.适用于没有练习过的技能2.可以在做动作的时候修正动作3.可以高精度的完成动作缺点1.对于没有练习过的技能无效2.对于不可预测、不断变化的环境无效。1.需要注意2.需要更多的计划和执行时间二、中枢控制机制中枢模式发生器•能够产生固定动作方式的中枢指令。例如，心脏跳动、呼吸以及步态等节律•运动神经元1被激活，随之激活2，直至元4也被激活。•这一简单模型有助于说明节律活动的产生，如动物的步态或呼吸活动。二、中枢控制机制•实验中切断猫的中脑与脊髓相连接部分。当电刺激被截断脊髓，猫会在跑步机上行走，类似猫的正常运动。当加快跑步机的速度，猫走的会更快甚至小跑或飞奔起来。•行走需要来自高级中枢的激活，一旦启动，屈肌和伸肌模式将继续运动，不再需上层中枢的参与。•此时脑已不能感知肢体的活动，所以行走动作与反馈活动也无关。第二节动作程序理论•在产生动作之前，于中枢神经系统内准备而成的抽象的记忆结构。•在动作过程中，不需依赖感觉反馈来设计整个动作流程、或引发整个动作。一、动作程序的概念动作程序所载录的讯息•需要哪些肌肉•肌肉收缩的顺序•不同肌肉收缩间的相对时间•每块肌肉收缩所产生的力量支持动作程序的证据•反应时研究–当动作越来越复杂时，反应时也越长，–表明在动作之前中枢需要更多的时间才能把动作组合在一起，说明动作前大脑做了某些处理，从而预示动作程序的存在。支持动作程序的证据•去感觉神经研究–对猴子前肢的传入神经切除后，四肢能够活动–但会在一些需要精细操作的活动中存在不足。–反馈可以增强行动的准确性，但不是运动发生的必要条件。–这些证据表明，去感觉反馈的运动肯定是开环控制系统，支持动作程序理论。支持动作程序的证据•手臂的机械制动研究–实验要求被试快速移动机械臂，并测试上肢肌电活动。–红色为正常情况–蓝色为机械臂突然制动–肢体不能发生移动，但肌电模式几乎一样–说明对于快速运动，中枢预选组织好了肌电活动，一定时间内不接受感觉反馈信息的修正二、动作程序理论存在的问题三、一般动作程序•一般运动程序指一类运动在中枢神经系统内共有的抽象记忆结构。•一般运动程序控制的是一类运动（如投掷），而不是一种特定运动（如棒球、标枪等）。•为了实现某种特定的运动，需要向一般运动程序添加一些的参数，以确定如何在特定的情况下执行程序。选择不同的参数将改变运动结果•一般运动程序包括固有特征与参数（可变特征）（一）固有特征与参数•固有特征是指限定一般动作程序的独有特征，是不随所要完成动作变化而变化的。•各部分的顺序•相对时间•相对力量•参数是相对表面的、容易变化的特征。•总持续时间•总力量•肌肉选择一般运动程序的固有特征与参数固有特征(不可变)参数（可变）顺序肌肉选择相对时间总时间相对力量总力量一般运动程序的证据不同速度下走、跑步态周期中4个阶段的相对时间持续总时间（即速度）是可变参数每部分的相对时间保持稳定，是固有参数一般运动程序参数的修改•动作时间的变化•动作幅度的变化•使用不同的身体部位（二）图式理论•图式是对生活中的事物的大量事例的抽象，总结了事物的重要特征•如当看到从未见过的树时，虽然不知道名称，但是基于头脑中的图式，可以断定它是“树”•动作图式理论•一般动作程序•动作反应图式•特定情境下的规则（参数）•图式理论可以解释如何成功完成一项以前从未练习过的技能第三节运动中的中枢控制一、惊吓动作•惊吓反应–人对一个无预期的大声做出的反应就是惊吓反应–自动快速的全身反应，包括快速眨眼和颈部肌肉收缩–无意识参与惊吓提高了反应速度•动作程序储存在皮质下中枢，惊吓刺激阻断了意识加工，打乱了个体对动作的安排，使动作程序提前启动了。二、抑制动作•抑制动作–在动作启动前、后，企图停止动作计划的行为–有些动作能够抑制成功–有些动作无法抑制，一旦开始就无法停止•可能1：是开环控制系统，不需要反馈•可能2：反馈加工太慢，抑制动作指令发出之前，动作已结束抑制动作实验成功抑制动作的概率与时间有关三、触发反应•触发反应–比反射条件慢–比有意识的反应时快–不需要意识加工•开环控制系统与闭关控制系统有什么区别？•有哪些证据支持动作程序存在？•一般运动程序理论有什么优点？思考题谢谢