Курс лекций по биомеханике. Курс лекций Содержание Биомеханика как учебная и научная

• Название: Курс лекций Содержание Биомеханика как учебная и научная
• Анкор: Курс лекций по биомеханике.doc
• Дата: 24.04.2017
• Размер: 5.94 Mb.
• Имя файла: Курс лекций по биомеханике.doc
• Тип: Курс лекций; #1886
• страница: 18 из 26

Часть поля действия, которое спортсмен изменяет физически,— это моторное поле. Оно физически (механически) противодействует его движениям (полезные и вредные сопротивления). Одна из частей поля действия сенсорное поле— источник внешней информа­ции, воспринимаемой органами чувств спортсмена. Можно и нужно уметь изменять свое поле действия — то расширять его, то суживать— как в моторной, так и в сенсорной частях.

Исследуя движения человека, Н. А. Бернштейн впервые описал циклы (кольца) взаимодействия: а) периферический цикл (внешние и реактивные внутренние силы действуют на движущиеся звенья; дви­жение последних изменяет сами названные силы) и б) центральный цикл (сигналы от движущихся звеньев воздействуют на мозг; мозг посылает команды, изменяющие движения звеньев).

В периферическом цикле взаимодействия складывается единая ди­намическая структура при совместном действии сил внешних и внут­ренних. Во внутреннем цикле взаимодействия преодолеваются огромные сложности управления в биомеханической системе.

Н. А. Бернштейн считал, что «движение возможно лишь при условии тончайшего и непрерывного, не предусмотримого заранее согласо­вания центральных импульсов с явлениями, происходящими на пе­риферии тела».

3.2. Информация и ее передача

Информация в системе движений — это сообщения о состоянии и изменениях среды и организма, а также команды к объекту управления. Информация вносит определенность и упорядочен­ность, она воспринимается системой и используется для управ­ления.

Информация — это не материя (не вещество и не поле), а ее свойство. Информация всегда имеет материального носителя; его изменение и есть сигнал, несущий информацию. Носители сообщений об изменениях состояния организма и среды очень разнообразны.

Форма сигнала зависит от носителя и от способа переноса содержания сообщения. Если носитель не сменяется, т. е. остается одним и тем же, например свет или звук, то его усиление или ослабление, перерывы, изменения его качества называют м о д у л я ц и е й¹ (изменение меры) сигнала без смены его носителя; создается сигнал, несущий сообщение.

В каналах связи носитель информации меняется многократно (звуковое колебание, нервный импульс, физико-химические изменения в мышце и т. д.). У каждого носи­теля свои специфические сигналы; превращение одного рода сигнала в другой обычно происходит при смене его носителя, что называется кодированием² сигнала.

Информация поступает на вход системы (прием информации). Вход обладает способностью к восприятию сообщений путем реакции на них. Прием именно нужной информации происходит в результате сложных процессов поиска, сбора и отбора сигналов. Важно научиться быстро и точно получать только нужную информацию. Далее следует переработкаинформации (кодирование, перекодиро­вание, декодирование), сопровождаю­щаяся сложнейшим синтезом, обобще­нием потоков сведений, преобразованием их в команды. Движение информации завершается ее передачей на объект управления (его вход) и выдачей на вы­ходе всей системы в форме действия спортсмена, направленного и на внешнее окружение, и на изменение состояния самого спортсмена (рис. 38). Одновременно информация направ­ляется на хранение в запоминающее устройство («память системы»). Память в кибернетическом смысле — это сохра­нение любого следа воздействия в систе­ме. Кратковременная память используется вскоре после поступления, долговременная хранится долго. Без хранения информации невоз­можно ничему научиться, невозможно совершенствование системы. Извлечение из памяти неизбежно при любом акте управления; оно помо­гает, исходя из накопленного опыта, найти лучшее решение задачи. Предварительная информация отражает состоя­ние системы и ее окружения до рассматриваемого действия, обеспечи­вает подготовку к нему. Текущая информация способст­вует целенаправленному управлению в течение действия.



Рис. 38. Движение информации в самоуправляемой системе (ориг)

Таким образом, в самоуправляемой системе осуществляется пере­дача информации: а) непосредственная — прием, переработка, выда­ча — и б) с задержкой — хранение в памяти и последующее извлече­ние из нее. Участие памяти является одной из основ совершенствова­ния упражнения.

3.3. Двигательная задача и программа действия

Двигательная задача — это обобщенные требования к двигатель­ному действию, которые определяются характером предстоящего действия и общей последовательностью его этапов.

В каждом двигательном действии человека осуществляется опреде­ленная двигательная задача. Она может заключаться в достижении определенной конечной цели (забросить шайбу в ворота) либо в выпол­нении заданного процесса движения (выполнить комбинацию на гимнастическом коне). Решение двигательной задачи представляет собою цель управления движениями. Двигательная задача есть как бы обра­зец того, чего еще нет («модель потребного будущего», по Н. А. Бернштейну).

Задача может быть поставлена извне и заранее (требования соревно­ваний, задание тренера); она может возникнуть произвольно у самого спортсмена. Могут быть такие сочетания внешних и внутренних при­чин, которые вызывают изменение двигательной задачи или появление новой.

Всегда в ее формировании так или иначе участвует информация:

а) о внешнем окружении, в котором надо выполнять задачу, б) о состоя­нии спортсмена и в) о прошлом опыте (информация, извлеченная из памяти).

Если задача отвечает на вопрос: «Чего следует достичь?»,— то нуж­но еще получить ответ на вопрос: «Как достичь?». Этот ответ является программой управления.

Программа управления — это состав и последовательность кон­кретных движений, необходимых для решения задачи (выполне­ния спортивно-технического действия).

Программа управления создается в результате тренировки (накоп­ление информации) и может осуществляться только при соответствую­щих ей условиях. В кибернетике понятие «программа» отличается от обиходного (например, перечень знаний, которыми надо овладеть, или выступлений на концерте). В понятие «программа» в кибернетике (по аналогии с искусственными устройствами) входят возможности поведе­ния системы, заложенные, имеющиеся в ней самой. В этом смысле про­грамма может быть в основном продиктована извне, продумана до де­талей самим спортсменом, сформирована в двигательном аппарате и нервной системе в процессе тренировки, найдена непосредственно в про­цессе выполнения двигательной задачи.

Программы создаются во множестве (общая и частные), но выполня­ются в тот или иной момент лишь те, которые включаются управляющи­ми воздействиями (командами). Общая программа, пущенная в ход пусковой командой, определяет состав и последовательность исполнительных команд мышцам. Частные программы опреде­ляют множество частных процессов при управлении (восприятия и переработки информации; настройки на предстоящее действие; изме­нения возбудимости в каналах связи и т. п.). Различают также главную программу, отражающую ведущую особенность предстоящего действия, и частные; главные программы формируются из множества частных.

К главным программам относят, например: 1) программу подготовки — предварительные изменения, необходимые для успеха действия, как до его начала, так и перед каждой очередной фазой; 2) программу выбора — выбор в самом процессе действия варианта, наиболее пригодного в зависимости от текущей информа­ции; 3) программу слежения — выявление отклонений от оптимальной в дан­ных условиях программы; 4) программу цели — мобилизация подсистем, способст­вующих выполнению оптимальной программы при помехах, которые требуют пере­стройки движений; 5) программу усиления— аварийная мобилизация резерв­ных возможностей ради достижения цели при использовании даже не лучшего ва­рианта.

Сигналы обратной связи в ходе выполнения движения передают те­кущую информацию о решении задачи (достигнута ли цель) и о том, как выполняется программа управления.

Для выполнения задачи необходимо раньше, в процессе тренировки создавать множество программ, причем очень сложных и разнообраз­ных.

Итак, управление движениями осуществ­ляется благодаря передаче информации — устанавливается двигательная задача, вы­бираются необходимые, ранее выработанные программы и создаются новые, передаются команды мышцам, ведется контроль над ходом действия.

4. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯМИ В ПЕРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Физические упражнения, как управляемые системы движений, вы­полняются в переменных условиях. В этих условиях правильное вы­полнение движений требует сложной организации управления, обеспе­чивающей достижение цели, несмотря на возникающие препятствия.

4.1. Управляющие и сбивающие воздействия

Управляющие воздействия на движения способствуют дости­жению поставленной цели, ведут к ней; сбивающие воздействия препятствуют ее достижению.

Команды от аппарата управления по нервам передаются мышцам. Мышцы путем изменения своего напряжения вызывают и изменяют со­ответствующие движения — это управляющие воздействия. При нали­чии обратной связи в командах уже учтено действие других сил на управляемые звенья. Любая сила, если она обусловлена активностью системы и способствует достижению цели, может быть использована также в качестве управляющего воздействия.

В движениях всегда возникают сбивающие воздействия (возмуще­ния). Они действуют извне как чисто механически, так и в виде иска­женной информации, мешающей решению задачи. Сбивающие воздей­ствия в каналах связи представляют собой помехи, которые за­трудняют правильную передачу информации. Они могут возникать также и внутри организма при утомлении, вследствие рассогласования сигналов, запаздывания информации и многих других причин. Часть из помех связана с состоянием организма, часть — с непосредственным выполнением движения.

Мышцы напрягаются не только в ответ на приложение к звеньям внешних для них сил. Немалую роль играют рефлекторные напряже­ния, возникающие в ответ на активность мышц отдаленных звеньев (при определенных положениях этих звеньев и их изменениях).

Например, движения пояса верхних конечностей оказывают управляющее воз­действие на мышцы ног и туловища (по П. И. Никифорову); изменяя положение лопаток, можно снять ошибки в движениях ног и туловища. Но неправильные поло­жения лопаток могут вызвать и появление ошибок — управляющее воздействие сме­нится на сбивающее.

Таким образом, управляющие воздействия спо­собствуют достижению цели посредством: рабочих напряжений мышц; использования сих помощью внешних и пассивных внут­ренних си л; управляющих движений отдален­ных звеньев. Сбивающие воздействия пре­пятствуют достижению цели. К ним относят­ся внешние механические силы; помехи в каналах связи; факторы, связанные с со­стоянием организма; рассогласование в уп­равлении; помехи, вызванные движениями о т д а л е н н ы х з в е н ь е в.

4.2. Отклонения и коррекции

Для выполнения движений характерно возникновение отклонений (расхождение между реализуемой программой управления и фак­тическим выполнением движений), а также коррекций (устране­ние возникающих отклонений и их предупреждение).

Вследствие сбивающих воздействий всегда имеются некоторые от­клонения в выполнении движений. Отклонения от программы при пов­торном выполнении движений одним лицом, разными лицами, в пере­менных условиях неизбежны. Абсолютно точного повторения движе­ния не бывает. Значит, не бывает и точного выполнения программы. Отклонения как разброс характеристик наблюдаются и в кине­матике, и в динамике.

По своему значению изменчивость может быть случайной (сущест­венной и несущественной), приспособительной, компенсаторной.

Случайная изменчивость вызвана возмущениями, не предвиден­ными полностью. К существенным случайным отклонениям следует отнести те, которые служат помехами на пути к цели и снижают результат движения. Несущественные случайные отклонения не мешают достижению цели, они лежат в пределах допустимых отклонений, не снижают результата.

В ответ на существенные отклонения благодаря обратной связи вырабатываются команды для коррекции. Так называемые сенсорные коррекции (по Н. А. Бернштейну) наступают после отклонения, как реакция на сигнал о нем (post factum — в порядке последующей поправки). Хотя отклонение и может быть исправлено, оно уже про­изошло и причинило известный ущерб. Поэтому более ценны коррек­ции предварительные, которые предупреждают возникновение существенных отклонений.

Приспособительная изменчивость и есть способ предупреждения отклонений посредством предварительного изменения движения (ante factum — в порядке предварительной подготовки). Происходит под­готовка к встрече с помехами, и отклонения не наступает. Здесь важно успеть подготовиться и точно дозировать необходимое изменение.

Однако само приспособление представляет уже какое-то изменение выполняемой программы. Это хотя и частичное, но все-таки тоже от­клонение, и оно должно быть возмещено.

Компенсаторная изменчивость и есть возмещающие изменения. Они наступают одновременно с приспособительными, как бы уравно­вешивают их. В результате приспособительной изменчивости помеха не сможет вызвать отклонение; компенсаторные же изменения не поз­волят самим приспособительным стать помехами. По существу, при­способления и компенсации нужно рассматривать как предупредитель­ные поправки (коррекции) в программе, а не только как исправления отклонений от программы, ошибок.

Таким образом, борьба со случайной сущест­венной изменчивостью ведется посредством сенсорных коррекций, устраняющих возник­шее отклонение. Предупреждающие коррек­ции (приспособление и его компенсация) не допускают по­явления отклонений.

4.3. Функциональная структура действия

Функциональная структура действия включает формирование двигательной задачи, программирование ее выполнения, управле­ние выполнением движений, контроль над ними и коррекции в ходе движений.

В течение долгого времени господствовало упрощенное представ­ление о двигательном действии: на внешний раздражитель (стимул) организм отвечает заранее выработанной реакцией; каков стимул — такова и реакция, связь между ними однозначная.

По современным представлениям для каждого действия формируется сложная функциональная система (П. К. Анохин). В ней устанавливается двигательная задача, которую, определяет текущая информация с использованием опыта прошлого. Далее, в соответствии с задачей и информацией о текущем состоянии определяется п р о г р а м м а. И задача, и программа могут сложить­ся молниеносно в соревновательной борьбе, если спортсмен подготов­лен к этому. Они могут формироваться в течение многолетнего процесса совершенствования технического мастерства. С точки зрения физиоло­гии здесь используется формирование комплексов восприятий как афферентных синтезов (объединений сигналов, приносимых в центры).

На основе формирования задачи и программы начинается двигатель­ное действие. Сигналы по каналам обратной связи несут информацию об условиях, ходе выполнения и результате движения. На их основе осуществляются контроль над движениями, внесение необходи­мых коррекций при отклонениях.

По Н. А. Бернштейну, контроль и коррекции ведутся на разных подчиненных друг другу уровнях мозга (уровни построения д в и ж е н и й ). П. К. Ано­хин выдвинул идею об акцепторе действия: аппарате для афферентного синтеза, который дает предсказание предстоящих результатов и обусловливает конт­роль на основе предвидения будущего по ходу прошедшего.

Все элементы функциональной системы находятся в сложном взаимодействии: задача влияет на программу; программа — основа для контроля; контроль изменяет при необходимости программу. Одна и та же задача может быть решена с применением разных программ. Все эти структурные взаимодействия осуществляются при ведущей роли нервной системы по принципу рефлекса. Современная рефлекторная теория опи­рается на широкое понимание системности и приспособительности, которые И. П. Павлов называл динамической стереотипией.

Моделирование будущего представляет собою не точный, а вероятностный прогноз. Связь между воздействиями и поведением не может быть однозначной (действие статистических, вероятностных, законов). Поэтому одновременно осуществляется и управление как обеспечение поведения системы (достижение цели), и регулирование, понимаемое как борьба против возмущающих воздействий.

Управление определяет линию поведения; регулирование предупреждает и устраняет отклонения от нее. В процессе управления и регулирования могут изменяться, перестраиваться и сменяться программы. Это делает управление действием очень гибким, подвижным и чрезвычайно сложным.

Все движения выполняются в соответствии с законами механики, но то или иное выполнение их, выбор способа определяются законами не столько механики, сколько науки об управлении (кибернетики). Совершенствование (оптимизация) управления направлено на обеспе­чение наилучшего решения задачи.

5. КООРДИНАЦИЯ ДВИЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА

Координация движений¹ рассматривается в биомеханике как про­цесс согласования движений, приводящий к достижению цели. Исходя из современного понимания механизмов управления движениями, вы­деляют взаимосвязанные процессы согласования — нервную, мышеч­ную и двигательную координации.

5.1. Нервная координация

Нервная координация — это согласование нервных процессов, приводящее в конкретных условиях к решению двигательной за­дачи посредством управления движениями через мышечные на­пряжения.

. В движениях человека упорядоченность, сообщение им целесообраз­ности начинается с управления, осуществляемого нервной системой. Поэтому определяющей стороной координации движений служит нерв­ная координация.

Характерные черты нервной координации проявляются в ее систем­ности (стереотипия) и приспособительности (динамичность).

Системная объединенность нервных процессов носит много­уровневый характер (субординация - сверху вниз; обратное влияние — снизу вверх). Кроме «вертикальных» связей огромное значение имеют и «горизонтальные» — в пределах данного уровня. Сформировавшиеся подсистемы управления надолго. сохраняются в «памяти» нервной системы, проявляясь как набор накопленных двига­тельных навыков. Приспособительность характеризуется гибким изме­нением подсистем управления: это и способность к перестройке, совершенствованию, и прилаживание (адаптация) к конкретным условиям действия.

Приспособительность не исключает системности, а основывается на ней. Неприспосабливающаяся система — уже не стереотип, а «штамп» (по И. П. Павлову): она не способна эффективно действовать в переменной среде. Изучение нервной координации относится к об­ласти физиологии движений.

5.2. Мышечная координация

Мышечная координация — это согласование напряжений мышц, оказывающих воздействия на звенья тела как в соответствии с сигналами нервной системы, так и под действием приложенных сил (внешнее и внутреннее силовые поля).

Установлено, что напряжения мышц не зависят однозначно от нерв­ных импульсов (команд управления). На напряжение мышцы оказывает влияние много других факторов, в первую очередь степень деформации мышцы. Поэтому, хотя мышца и служит передаточным этапом инфор­мации от мозга к звену (от аппарата управления к объекту управления), мышечная координация не однозначна нервной.

Наиболее характерной чертой мышечной координации служит групповое взаимодействие мышц.

В результате овладения движениями складываются мышечные синергии: более или менее постоянные взаимодействия групп мышц, т. е. подсистемы общей системы взаимодействия мышц. Системная приспособительность в мышечной координации зависит как от таких же свойств в нервной координации, так и от чисто механических взаимодействий групп синергистов и антагонистов. На мышечную координацию существенно влияет наличие многоосных суставов (смена функций мышц) и многосуставных мышц (сочетанное действие на соседние суставы). Крайне важна внутримышечная координация —согласование тяги элементов мышцы (мионов), от которого зависит сила тяги каждой мышцы.

5.3. Двигательная координация

Двигательная координация — это согласование движений звеньев тела в пространстве и во времени (одновременное и последова­тельное), соответствующее выполняемой двигательной задаче в конкретных условиях (внешнее окружение и состояние спорт­смена).

Двигательная координация не однозначна нервной и мышечной, хотя и зависит от них.

Координация может осуществляться в отдельные фазы непосредст­венно в периферическом цикле взаимодействия в самих органах движения, без детализированного участия центральных команд (замыкание через среду—поле действия спортсмена). Коор­динация осуществляется и на мышечном уровне в группах синергистов, во взаимодействиях с группами антагонистов, в мышечных цепях с участием многосуставных мышц. Координация в самом главном осуществляется посредством преобразования информации в нервной системе по рефлекторному принципу.

Задача и программа в переменных условиях часто не могут быть предопределены заранее. Тогда в процессе координации осуществляет­ся иногда не только выполнение заранее намеченного, но и поиск и вы­полнение поэтапных решений задачи и построения программы.

6. ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМ ДВИЖЕНИЙ

Овладение физическим упражнением с точки зрения биомеханики Представляет собою формирование новой системы движений. Этот про­цесс включает первоначальное построение системы движений (овладе­ние движениями) и дальнейшую перестройку ее (совершенствование движений).

6.1. Построение системы движений

Построение новой системы движений происходит на основе:

а) использования ранее сформированных подсистем; б) подавле­ния старых подсистем, непригодных для решения новой задачи;

в) формирования совершенно новых подсистем; г) установления структуры новой системы движений.

Человек обладает сравнительно небольшим количеством прирож­денных безусловных двигательных рефлексов: например, па растяжение мышца отвечает напряжением, на болевое раздражение конечность от­вечает сгибанием. По мере созревания нервной системы и накопления двигательного опыта на эту основу постепенно наслаиваются условно-рефлекторные связи, обеспечивающие стояние, ходьбу и многие другие системы движений.

Возникновение новой системы означает образование новых взаимо­действий, объединяющих частные движения в новую систему, соответ­ствующую новой задаче и условиям действия. Человек исполь­зует подсистемы движений, сформированные ранее для решения других задач, приспосабливая их к новой за­даче. Одновременно подавляются (тормозятся) другие ранее сформированные подсистемы, которые не могут быть ис­пользованы, так как мешают выполнению новой задачи. Кроме того, формируются совершенно новые подси­стемы движений, необходимые именно для решения новой дви­гательной задачи. При построении новой системы движений сочетаются все перечисленные процессы, что приводит к возникновению новых взаимодействий как внутренних, так и особенно взаимодействий с внешним окружением. При объединении всех частных структур подсистем движений возникают большие трудности. Они зависят от различий в характере подсистем движений, обусловленных их происхождением. От этих различий зависят взаимная совместимость подсистем, быстрота согласования, устойчивость к помехам, возмож­ности осознаваемого контроля над ними и др.

6.2. Перестройка системы движений

Перестройка систем движений обусловлена всеми видами двига­тельной деятельности, в особенности целенаправленным физиче­ским воспитанием, а также возрастным физическим развитием; с изменениями в двигательном и управляющем аппаратах пере­страиваются и системы движений.

Становление новых систем движений представляет собой перестрой­ку функциональных отношений в организме. Совершенствование дви­гательной деятельности также целиком построено на перестройке ко­ординационных отношений.

Под воздействием физического воспитания повышается уровень физического развития, что проявляется и в морфологических особен­ностях и в функциональных возможностях. В результате тренировоч­ной работы реализуются возможности воспитания двигательных за­датков.

Доказано, что способности организма к морфологической и функ­циональной перестройкам зависят от возраста. При правильном физи­ческом воспитании для каждого возрастного периода характерны опти­мальные сдвиги в обеспечении совершенства двигательной деятель­ности. Пути и средства перестройки координационных структур будут рассмотрены позже.

7.Развитие двигательной активности и координации движе­ний

У ново­рожденных двигательный аппарат имеет определенную степень зрелости, что позволяет выполнять целый ряд простейших движе­ний (рис. 15.27).

В первые недели жизни у ребенка появляются условные рефлек­сы, которые отличаются крайней непрочностью, слабостью, и при­обретают относительное постоянство лишь к 3—4 месяцам.

Развитие двигательной активности и координации движе­ний. Двигательная активность и координация движений у новорож­денного далеко не совершенна. Набор движений весьма ограничен и носит безусловно-рефлекторный характер. В этом возрасте выражен плавательный рефлекс, максимальное проявление его наблюдается к 40-му дню, и в воде ребенок способен совершать движения и держаться на воде до 10—15 мин. Но ребенка необхо­димо поддерживать за голову, так как его мышцы шеи еще очень слабы (он еще не держит голову). В дальнейшем безусловные реф­лексы угасают, а им на смену формируются различные двигатель­ные навыки. .

Нарастание тонуса затылочных мышц позволяет двухмесячному ребенку, положенному на живот, поднимать голову. К 2,5—3 ме­сяцам начинается развитие движений рук в направлении к видимо­му предмету (игрушке), а к 5—6 месяцам ребенок точно протяги­вает руку к предмету, с какой бы стороны он ни находился.

В 4 месяца развиваются движения перевертывания со спины на бок, а в 5 месяцев — на живот и с живота на спину.

В возрасте 4—6 месяцев ребенок ползает, в положении на жи­воте поднимает голову и верхнюю часть туловища.

В 6—7 месяцев начинает вставать на четвереньки. С развитием мышц туловища и таза ребенок в возрасте 6—8 месяцев начинает сидеть и делает попытки вставать, стоять и опускаться, придер­живаясь руками за опору.

В период подготовки к ходьбе анатомо-физиологические особен­ности ребенка затрудняют процесс овладения равновесием: мы­шечная система нижних конечностей еще слаба, ножки короткие и полусогнуты; общий центр тяжести (ОЦТ) располагается более высоко, чем у взрослого человека; стопы также меньше, чем у взрослого. Поэтому в период обучения ходьбе очень важно помочь ребенку в поддержании равновесия. К концу первого года ребенок свободно стоит и, как правило, начинает самостоятельно ходить, Началом самостоятельной ходьбы можно считать тот день, когда ребенок впервые пройдет несколько шагов. Но в этот период устой­чивость его при ходьбе и прямостоянии незначительна. Равновесие ему удается сохранять, балансируя руками, разведенными в сто­роны и широко расставленными ногами.

К 3—4 годам совершенствуется координация движений, что позволяет ребенку при ходьбе и стоя сохранять равновесие, не при­бегая к помощи рук.

В возрасте 4—5 лет ребенку доступны разнообразные и сложные по координации движения: бег, прыжки, гимнастические и акроба­тические упражнения, катание на коньках и т. д. В этом возрасте ре­бенок осваивает и более точные движения, связанные с развитием мелких мышц кисти, предплечья и т. д.

К 6—7 годам заметно увеличивается сила мышц разгибателей туловища, бедра и голени. Важнейшим в формировании двигатель­ных факторов является ходьба, игры, бег и сочетание ходьбы с бе­гом, прыжками.

Развитие движений у ребенка обусловлено не только развити­ем ОДА и ЦНС, но и тренировкой (применение гимнастических упражнений, игр, закаливания и т. д.). Естественные локомоции (ходьба, лазание, игры, бег, прыжки и др.) и их координация фор­мируются у детей до 2—5 лет. При этом большое значение имеют систематические занятия гимнастикой, играми, особенно в пер­вый год жизни ребенка. Следует отметить, что координационные механизмы и в дошкольном возрасте еще несовершенны

В возрасте 5—8 лет заметно увеличивается точность и меткость движений (метание мяча и других предметов).

В период от 8 до 11 —12 лет продолжается дальнейшее совершен­ствование двигательных навыков, особенно в беге, ходьбе, прыжках, метании, гимнастических и акробатических упражнениях.

Вместе с тем, у школьников по сравнению с дошкольниками, уве­личивается время вынужденной неподвижности (гиподинамия). На этом этапе важной является роль активных движений как фактора здоровья (бег, игры, ходьба на лыжах, плавание и другие виды локомоций).

Показано, что у дошкольников и младших школьников при уве­личении возраста и скорости бега в фазе отталкивания увеличива­ется скорость выпрямления опорной ноги, а при более высокой скорости характерны также большой угол разгибания в коленном суставе и большее продвижение тела вперед от опорной ноги в мо­мент отрыва ее от земли. С возрастом, особенно у лиц преклонно­го возраста, эти показатели значительно меняются.

Центр тяжести (ЦТ) при беге движется по волнообразной ко­леблющейся кривой. С увеличением возраста величина подъема тела или вертикальное перемещение ЦТ, становится меньше, то­гда как горизонтальное перемещение увеличивается.

Формирование координационных механизмов движений за­канчивается к подростковому возрасту. При систематических тренировках происходит совершенствование движений и их коор­динация.

В старшем школьном возрасте пропорции тела уже приближа­ются к показателям взрослых. К 14—16 годам появля­ются зоны окостенения в эпифизарных хрящах, в межпозвоночных дисках. В 16 лет замедляется рост у девушек, а у юношей — в 17— 18 лет.

Чрезмерные физические нагрузки, особенно подъем тяжестей (гантелей, гирь, штанги и др.) ускоряют процесс окостенения и могут отрицательно влиять на рост и развитие. В подростковом и юношеском возрасте наблюдается возрастание мышечной мас­сы и силы. Физические перегрузки в 7—10—15-летнем возрасте могут привести к деформациям суставов нижних конечностей (стоп, голеностопных и коленных суставов) в связи с изменения­ми структуры ОДА, в том числе, и позвоночника. Девочкам в воз­расте 13—14 лет следует с осторожностью применять физические нагрузки с подъемом тяжестей (атлетизм, гантели, штанга и др.). В подростковом возрасте между мальчиками и девочками от­мечаются существенные различия в показателях мышечной силы.

Отмечены также возрастные изменения временной структуры шага; в частности, до 30 лет время опоры немного и постепенно увеличиваются, а затем остается приблизительно постоянным (K.U. Smith et al., 1960; K.U. Smit., D. Greene, 1962). У пожилых людей, занимающихся бегом, полного разгибания в тазобедренном и коленном суставах до завершения отталкивания не происходит. Кроме того, маховая нога выносится вперед незначительно, бегун держит ее вблизи опорной ноги.

7. ИЗМЕНЕНИЕ ДВИЖЕНИЙ ПРИ ФИЗИЧЕСКОМ ВОСПИТАНИИ

Изменение движений в процессе физического воспитания находится под прямым влиянием применяемых средств и методов. Многообразие последних, зависящее отчасти от разнообразия видов спорта, не позво­ляет в настоящее время прийти к достаточно обоснованным обобще­ниям. Более изучены общие закономерности отражения возрастных и половых различий в изменениях движений.

7.1. Возраст и структура движений

Структура движений в детском возрасте относительно быстро совершенствуется, в среднем возрасте стабилизируется, в стар­ших возрастах постепенно распадается.

В каждом возрастном периоде изменения движений развиваются не линейно, а волнообразно, с ускорениями, задержками, отражающими активную приспособляемость организма в процессе перест­ройки двигательных структур.



2O 30 50

Возраст, лет

: ———— мужчины

— — - — женщины

Рис. 39. Изменение с возрастом парамет­ров быстрого бега (по В. К. Бальсевичу)

С возрастом изменяются фор­ма и строение тела. Вследствие увеличения его размеров стано­вятся больше линейные перемещения и вместе с тем инерцион­ные сопротивления. Рост мы­шечной массы повышает силовые возможности. Изменения нервной системы обусловливают из­менения двигательной функции. Возрастные изменения раз­ных показателей происходят неравномерно. В целом к 25— 30 годам прекращается прогрес­сивное естественное развитие (эволюция). В возрасте от 25— 30 до 50—60 лет наблюдается относительная стабилизация по­казателей с небольшим ухудше­нием. Для возрастного периода от 50 до 70 лет характерно наиболее быстрое обратное развитие движений (инволюция), которое в последу­ющие годы происходит уже не так быстро (рис. 39). Однако все это от­мечается лишь при отсутствии значительной тренировки, лишь под влиянием преимущественно возрастных факторов.

Исследования возрастных изменений структуры движений пока малочисленны, но они рисуют довольно ясную картину. В детском возрасте установлены (на материалах ходьбы Т. С. Поповой) стадии развития динамической структуры: а) иннервационного п р и м и т и в а: крайняя бедность центральных команд; коорди­нация очень несовершенна (1—2 года); б) постепенного развития ин­нервации: согласование импульсов точнее, количество их больше, движения увереннее, богаче деталями (3—4 года); в) избыточного образования структур: появление излишних, отсутствующих у взрослых, деталей управления (5—6 лет) и г) обратного развития недоразвитых элементов: исчезновение лишних элементов и становление структуры ходьбы, типичной для взрос­лых (8—10 лет).

Старческие изменения ходьбы имеют стадии инволюции: 1) произвольная ком­пенсация пониженной эффективности отдельных движений; 2) постепенное исчезно­вение ряда динамических структур в сочетании с уменьшением силы и размаха дви­жений при повышенной торопливости; 3) углубляющийся распад и обеднение струк­тур.

Закономерности эволюции и инволюции ходьбы, как наиболее об­щей системы движений человека, связанные с возрастом, могут про­явиться в развитии и других двигательных действий, так как зависят от общих возрастных изменений организма.

7.2. Влияние половых различий на структуру движений

Структура движений у женщин не только в количественном, но и качественном отношении отличается от структуры движений у муж­чин. Уступая мужчинам в силе, быстроте и выносливости, женщины превосходят их в пластичности движений.

Половые различия наиболее заметно проявляются в период поло­вого созревания. Начиная с 9—11 лет, постепенно нарастает отставание двигательной функции у девочек и девушек по сравнению с мальчиками и юношами (см. рис. 39). Физическое воспитание выравнивает разли­чия между полами в двигательной функции. Оно обеспечивает в совре­менном спорте высшие мировые достижения в возрасте 15—18 лет в тех видах спорта, где требуются быстрота и точность.

Для женщин характерны меньший линейный размах движений, меньшее проявление силы. Считают, что в плавных движениях коорди­нация у них лучше, чем у мужчин. Эти различия в разные возрастные периоды не строго одинаковы и зависят от особенностей, связанных с возрастом и спецификой выполняемых упражнений.

7.3. Влияние тренировки на структуру движений

Строго говоря, нельзя рассматривать в «чистом виде» возрастные и половые различия в структуре движений. Так называемые нетре­нированные, которых исследуют для сравнения с тренированными, отличаются от последних тем, что не занимаются систематически, орга­низованно спортом. Но для детства человека характерна значительная активность. Именно она способствует морфологическому и функци­ональному развитию организма, Взрослый человек, не занимающийся спортом, также получает немалую физическую нагрузку (в трудовых и бытовых условиях).

Хотя ее не считают тренировкой, но она оказывает на двигательные возможности человека значительное влияние.

Сопоставление структур движений нетренированных и тренированных, с одной стороны, очень просто — по всем без исключения показа­телям тренированные превосходят нетренированных. Но, с другой стороны, как можно сравнивать, например, структуры движений пры­гуна с шестом и человека, никогда не державшего шест в руках? Срав­нение может и должно вестись в ходе тренировки, при сопоставлении данных спортсменов разной квалификации. Различие в структуре дви­жений представляет собой характерные признаки мастерства, относя­щиеся как к группам видов техники, так и к каждому упражнению.