运动控制与学习

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介绍［|］

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运动技能是指需要自主控制关节和身体各部分的运动来达到目标的任务，例如骑自行车、散步、冲浪、跳跃、跑步和举重。这些技能的学习和表现就是运动科学家所说的运动学习和控制，或技能习得。运动学习和控制的研究在这些技能的表现和康复中起着不可或缺的作用。如在[１]

根据Roller等人(2012)的研究，人体运动的产生和控制

新的运动模式是通过运动，与丰富的感官环境的互动，以及挑战一个人解决他们遇到的问题的挑战经验来学习的。关于运动控制和运动学习的知识塑造了我们对个体如何在整个生命周期中从新手到熟练运动表现的理解。本页提供了关于运动控制和运动学习的概述。

电机控制［|］

定义［|］

运动控制被定义为发起、指导和分级有目的的自主运动的过程[3]．Shumway-Cook将运动控制定义为调节运动基本机制的能力［4］．

它是如何工作的?［|］

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电机控制的功能如下:

  1. 识别需要完成的任务→身体从环境中收集感官信息→感知信息→选择合适的运动计划来实现任务目标;
  2. 计划在中枢神经系统内协调→通过［2］．

运动控制理论［|］

运动的组织和产生是一个复杂的问题，因此运动控制的研究已经从广泛的学科进行，包括心理学、认知科学、生物力学和神经科学。人类运动的控制已经以许多不同的方式被描述，在整个19世纪和20世纪提出了许多不同的运动控制模型。关于在技能获得过程中究竟获得了什么，以及为了发展这些技能，哪些实践是最好的，这些方面的知识仍然相当缺乏[１]．

运动控制理论包括反射、自动、自适应和自主运动的产生，以及高效、协调、目标导向的运动模式的表现，这些运动模式涉及多个身体系统(输入、输出和中枢处理)和神经系统的多个层面。许多教科书和研究人员建议采用运动控制系统模型，结合神经生理学，生物力学和运动学习原理(基于患者，任务和环境之间的相互作用的学习解决方案)。在计划我们的干预措施时，必须意识到任务和环境之间的这种关系的影响，以便使我们的病人实现他们的目标。[5]［2］

运动控制理论［4］：

运动控制理论 作者 日期 前提 临床意义
反射理论 谢林顿 1906
  • 运动是由刺激反应控制的。
  • 反射是运动的基础——反射结合成创造行为的行动。
  • 使用感官输入来控制电机输出
  • 刺激良好的反应
  • 抑制不需要的(原始的)反射
  • 严重依赖反馈
动力系统理论

伯恩斯坦

特维

Kelso & Tuller

泰伦

1967

1977

1984

1987
  • 运动的出现是为了控制自由度。
  • 运动模式在环境条件和个体现有身体系统的特征中自我组织。
  • 功能协同是通过实践和经验自然形成的，有助于解决同时协调多个肌肉和关节运动的问题。
  • 不强调中枢神经系统控制运动的命令，而强调运动的物理解释。
  • 运动是多种元素相互作用产生的自然属性。
  • 了解身体的物理和动态特性-即速度-对运动的动力学很重要。可能是很好的鼓励病人更快的运动产生动力，因此帮助虚弱的病人更容易移动。
分层理论 亚当斯 1971
  • 皮层中枢以自上而下的方式控制整个神经系统的运动。
  • 闭环模式:需要感官反馈来控制运动。
  • 由“意志”发起的自愿运动(更高级别)。只有在中枢神经系统受损后，反射性运动才占主导地位。
  • 识别和防止原始反射
  • 减少过度活跃的拉伸
  • 规范化的语气
  • 促进“正常”的运动模式
  • 发展序列
  • 重演
运动程序理论 施密特 1976
  • 自适应、灵活运动程序(MPs)和广义运动程序(gmp)的存在是为了控制具有共同特征的动作。
  • 高级运动程序-生成运动的存储规则。
  • 异常运动-不只是反射性的，也包括中枢模式产生器或高级运动程序的异常。
  • 帮助病人重新学习正确的行动规则
  • 重新训练对功能性任务很重要的动作
  • 不只是孤立地训练肌肉吗
生态理论 吉布森匹克事务所 2000
  • 人、任务和环境相互作用，影响运动行为和学习。人与任何给定环境的相互作用提供了用于控制运动的感知信息。
  • 解决问题以完成期望的运动任务目标的动机有助于学习。
  • 帮助患者探索实现功能性任务的多种方法→在给定的限制条件下为患者发现最佳解决方案
系统模型 Shumway-Cook 2007
  • 多个身体系统重叠以激活协同作用，产生围绕功能目标组织的运动。
  • 考虑人与环境的相互作用。
  • 目标导向行为-任务导向
  • 可识别的功能性任务
  • 在各种条件下练习
  • 修改环境背景

涉及电机控制的系统［4］

感觉/知觉系统 操作系统
躯体感觉 运动皮层
视觉 基底神经节
前庭 小脑
中心模式发生器

运动学习［|］

定义［|］

  1. 习得一项技能的过程，学习者通过练习和同化，使所期望的动作臻于完善和自动化。［2］．
  2. "一种内部神经系统过程导致产生新的运动任务的能力"[3]．
  3. "一组与实践或经验相关的内部过程，导致熟练行为能力的相对永久变化"［6］

运动学习理论［|］

运动学习是一个复杂的过程[5]［2］．

运动学习理论包括:

运动学习理论 作者 日期 前提 临床意义
亚当斯闭环理论 亚当斯 1971
  • 闭环-感官反馈用于持续生产的熟练动作
  • 缓慢的动作
  • 依赖于感觉反馈(谢林顿)
  • 了实践
  • 错误=糟糕!需要准确!
  • 记忆痕迹-运动的开始
  • 感知痕迹-在一段时间的实践中建立起来的&是正确性的参考。
  • 改进=提高了执行者在闭环中使用参考的能力
  • 对一个精确的终点重复执行相同的精确动作
  • 增加练习→增加学习
  • 学习过程中产生的错误→错误知觉痕迹的强度增加
施密特图式理论 施密特 1975
  • 开环
  • 模式——事件的抽象内存表示→RULE
  • 广义运动程序-允许产生新动作的规则
  • 快速的弹道运动=在没有外围反馈的情况下，用运动程序和参数回忆起运动记忆
  • 练习的可变性→提高运动学习
  • 最佳学习→在许多不同条件下练习的任务
  • 对错误产生的积极好处(从自己的错误中吸取教训)
  • 模式对所有存储的元素都有规则，而不仅仅是正确的元素
生态理论 纽厄尔 1991
  • 基于系统与生态运动控制理论
  • 运动学习=通过任务和环境约束增强感知和行动之间的协调。
  • 感知运动工作区-识别与任务表现最相关的mvmts和感知线索
  • 感知和行动的最优任务相关映射→无规则!
  • 患者学会区分对行动重要的相关知觉线索。

运动学习的阶段［|］

根据菲茨和波斯纳模型[7]：

学习的阶段 特征 注意要求 活动 描述
认知
  • 动作缓慢、不一致、效率低下。
  • 这需要大量的认知活动。
  • 注意了解必须移动什么才能产生特定的结果。
  • 大部分的动作是有意识地控制的

练习时间包括:

  • 性能主要
  • 更少的变量
  • 在脑海中形成一个清晰的图像(技术和视觉)。

早期的认知;

基本元素没有被观察到或不存在

后期认知;

基本要素开始出现
联想
  • 动作更加流畅、可靠、高效
  • 需要更少的认知活动
  • 有些动作是有意识控制的，有些是自动控制的。
  • 练习环节将表现和结果联系起来，条件可以变化。
  • 清晰的心理形象=准确的表现

早期的关联;

基本元素出现了，但不一致。

晚关联;

基本要素经常出现在令人满意的水平。
自治
  • 动作准确、一致、高效。
  • 很少或根本不需要认知活动。
  • 移动很大程度上是自动控制的
  • 注意力可以集中在战术选择上
  • 练习更注重结果
  • 重点是更大的运动范围，速度，加速度和在一个新的情况下使用的技能。

早期的自治;

基本元素经常出现在要求的水平之上。

晚自治;

基本要素在更高的层次上不断出现。

根据伯恩斯坦的模型:

强调自由度(完成一个动作所需的独立动作的数量，作为学习新运动技能的核心组成部分)。它有三个阶段。他们是[8]：

阶段 描述
最初的 个体通过降低自由度来简化运动
先进的 个体获得了一些自由度，这允许更多的关节参与到任务中
专家 拥有以有效和协调的方式执行任务的所有自由度。

根据外邦人的模型:

这个模型有两个阶段。他们是[9]：

第一阶段 第二阶段
  • 理解任务的目的
  • 制定适合完成任务的运动策略
  • 解释与组织运动相关的环境信息。
  • 固定还是多样化
  • 重新定义运动
  • 使运动适应任务和环境的变化
  • 能够持续高效地完成任务

影响运动学习的因素［10］：

  1. 口头指令
  2. 实践
  3. 积极参与和激励
  4. 错误的可能性
  5. 姿势控制
  6. 运动控制与学习的临床意义［|］

    运动控制和学习帮助治疗师理解运动、运动任务和技能背后的过程。通过承认运动学习和控制的理论，并将其融入日常实践，治疗师将有更好的机会:

    1. 识别运动表现中的问题;
    2. 制定治疗策略，帮助患者纠正表现问题
    3. 规划课程，包括一个新的动作，或重新获得和/或修改动作，以一种一致和可转移的方式教授(在不同环境和条件下进行动作的能力)。
    4. 评估所采用的干预策略的有效性

    重要的是，治疗师确定适当的运动学习策略和运动控制理论，以获得最佳和有效的结果［2］［4］．

    演讲［|］

    播客［|］

    • 理解人体运动的感觉和运动控制．克里斯汀·皮克特博士是威斯康星大学麦迪逊分校运动机能系职业治疗项目的助理教授。她在明尼苏达大学双城分校获得运动机能学硕士学位和运动机能学、生物力学和神经控制博士学位。
    ［11］
    [12]


    [13]
    [14]

    参考文献［|］

    1. ↑1.01.1体育科学技能习得可用:https://www.scienceforsport.com/skill-acquisition/(4.10.2021访问)
    2. ↑2.02.12.22.32.42.5达西·a·昂弗雷德《昂弗雷德的神经康复》第七版。密苏里州圣路易斯:爱思唯尔/莫斯比出版社，2013。
    3. ↑3.03.1卫生专业和护理医学词典。(2012)。检索自2016年3月11日http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/motor+learning
    4. ↑4.04.14.2４.３吴丽娟，吴丽娟。运动控制:临床应用研究。费城:Lippincott Williams & Wilkins, 2007。打印。
    5. ↑5.05.1贝特P.电机控制。在:希拉·列侬和玛丽亚·斯托克斯。神经物理治疗手册。丘吉尔·利文斯通，2008年。P31 - 40。
    6. ↑科莱考尔JW。运动学习:与中风恢复和神经康复的关系。中华神经科杂志，2006;19(1):84-90。wco.0000200544.29915.cc doi: 10.1097/01.。PMID: 16415682。
    7. ↑Fitts PM, Posner MI，人类表现。布鲁克斯/科尔酒吧。有限公司;贝尔蒙特，加州:1967。
    8. ↑动作的协调和调节。动作的协调和调节1966.
    9. ↑外邦人。技能习得的工作模式及其在教学中的应用。探索。1972年1月1日;17(1):3-23。
    10. ↑Cano-de-la-Cuerda R, Molero-Sánchez A, Carratalá-Tejada M, Alguacil-Diego IM, Molina-Rueda F, Miangolarra-Page JC，等。Teorías y型控制y型电机。applications clínicas en neurorrehabilitación。Neurologia。2015; 30:32-41。https://www.elsevier.es/en-revista-neurologia-english-edition--495-articulo-theories-control-models-motor-learning-S2173580814001424
    11. ↑理查德·基冈博士。第1讲技能和能力分类。可以从:https://www.youtube.com/watch?v=wlvh8mxxsr4[最后更新日期:01/03/16]
    12. ↑理查德·基冈博士。第2讲运动学习的概念。可以从:https://www.youtube.com/watch?v=NOthWZhdXVE[最后更新日期:01/03/16]
    13. ↑理查德·基冈博士。第3讲运动学习阶段模型。可以从:https://www.youtube.com/watch?v=i8xeLsfigGs[最后更新日期:01/03/16]
    14. ↑理查德·基冈博士。第4讲构建学习经验。可以从:https://www.youtube.com/watch?v=8OvZpBdyPFo[最后更新日期:01/03/16]
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