Управление по открытому кон­туру регулирования

Двигательные акты, исполнительные действия вплетаются в ткань более широких структур деятельности, и успешность исполнительных действий должна оцениваться не сама по себе, а в контексте этих структур. Она зависит от того, насколько верно человек сориентировался в ситуации, т. е. построил ли человек правильный образ этой ситуации и нашел ли он, порой, единственно возможный способ действия.

Формирование образа ситуации, создание программы разум­ных действий, их точная и своевременная реализация, контроль за их эффективностью — вот проблемы, которые возникли перед современной эргономикой, как и перед комплексом смежных с ней наук: биомеханикой, физиологией и психологией, которые издавна изучали организацию, построение, управление движениями и дей­ствиями человека.

Как практические задачи, возникшие перед этими науками, так и логика их собственного развития требуют формулирования но­вых подходов к изучению исполнительных действий. В противовес атомарно-рефлекторным подходам, ориентированным на задание, результат, эффект и т. п., исследователи разрабатывают струк­турный, целостный, деятельностный подход, ориентированный не только на усвоение, но и на построение движений, действий, мо­торных программ и схем.

Тщательный анализ рисунка даже многократно повторяющихся в одной и той же ситуации движений свидетельствует об их уни­кальности и своеобразии. Детальный анализ моторного акта показывает, что его биодинамическая ткань неповторима как отпе­чаток пальца. Это означает, что строится не только образ ситуации и адекватная ей моторная схема, но что на основе этой схемы строится (а не просто повторяется) каждый живой моторный акт.

Результаты и сам ход этой работы не вытекают однозначно из структуры внешнего стимульного подкрепления. В этом смысле объяснение происходящего движения по схеме «стимул-реакция» не соответствует существу дела. Исследователям предстоит еще разработать понятия, относящиеся к указанной выше работе по построению пространственного моторного действия.

Двигательное действие, рассматриваемое как необходимый компонент деятельности, должно обязательно соотноситься с ее когнитивными и личностными компонентами, такими, например, как образ и цель. При этом, как указывалось выше, и сама дея­тельность в целом и все ее компоненты обязательно характери­зуются предметно-смысловыми чертами и пространственно-времен­ной определенностью. Истоки этого подхода восходят к именам И. М. Сеченова и Ч. Шеррингтона.

И. М. Сеченов неоднократно подчеркивал, что «чувствование повсюду имеет значение регулятора движения, другими словами, первое вызывает последнее и видоизменяет его по силе и направ­лению».

Интересно и то, что Сеченов не ограни­чивал задачу физиологии и психологии изучением отдельных дви­жений, а говорил о необходимости изучения той области явлений, в которой «чувствование превращается в повод и цель, а движение — в действие».

Каков механизм регу­ляции движений чувствованиями?

Возможность такой регуляции обеспечена уже тем, что мышца, представляющая собой «двойст­венный орган, наш рабочий орган и вместе с тем исконный, перво­начальный орган чувств, воспитавший в порядке своих свойств все другие органы чувств, окрашивает все наши представления об окружающем мире в образах движения». Более того, Сеченов писал, что мышца дала нам наши представления о пространстве, времени, о числе, о счете и т. д.

Все это может быть возможным только при условии, что сами движения и дей­ствия не являются лишь элементарными и утилитарными актами исполнения, а осуществляют также познавательные, когнитивные функции и функции экспрессивные. Последние отчетливо реализу­ются не только в движениях, но в позно-тонических (рефлексивных) компонентах действия, являющихся носителями его личностно-смыслового со­держания.

Различие атомарно-рефлекторного и целостного подходов за­фиксировано и в языке описания двигательного поведения. Для первого преимущественно использовались такие термины, как ре­актология, рефлексология, для второго — психомоторика, психо­нервная деятельность, психическая деятельность и т. п.

С тех пор как П. М. Сеченов и Ч. Шеррингтон психологизи­ровали трактовку двигательного поведения, накоплены многочис­ленные данные о решающей роли сенсорных процессов в управле­нии человеческими движениями.

Анализируя строение анатоми­ческого аппарата, обеспечивающего движения высших животных и человека, А. А. Ухтомский отмечает его своеобразие по сравне­нию с искусственными механическими устройствами, характери­зующееся значительно большим количеством степеней свободы. Ни костно-мышечный аппарат в целом, ни какая-либо его часть не составляет готового механизма для выполнения какого-либо определенного целесообразного акта, а представляет собой лишь совокупность известных анатомических компонентов, необходимых для создания такового. Особенности строения опорно-двигатель­ного аппарата обусловливают пластичность поведения высших животных и человека и вместе с тем делают задачу управления этим поведением необычайно сложной и трудной. Поскольку управление предполагает ограничение степеней свободы, а в са­мом устройстве исполнительных механизмов у живых организмов такого рода ограничения практически отсутствуют, функции регу­ляции выполняемых действий должны взять на себя центральные механизмы.

Рассмотрим кратко эволюцию представлений и совре­менные взгляды на механизмы управления движениями.

Первоначально предполагалось, что центральные механизмы могут выполнить эту функцию, используя жесткие шаблоны, кото­рые заранее предопределяют характер и последовательность тре­буемых движений. Р. Вудвортс для такого способа построе­ния движений ввел термин «центральное», или «моторное», программирование. Он доказывал наличие моторных программ, изучая быстрые произвольные движения человека.

Анализ кинематических характеристик точных движений руки привел его к заключению, что существует фаза движения, незави­симая от зрительной обратной связи, фаза, определяемая перво­начальной программой.

Наряду с этой фазой существует и вторая фаза, совершаемая с учетом зрительной обратной связи и обеспе­чивающая точностные характеристики движения.

Таким образом, Вудвортс описал способы управления движением, получившие позже наименование управления по открытому и закрытому кон­турам регулирования.

К. Лешли был, видимо, одним из первых, кто отчетливо сфор­мулировал концепцию центральных моторных программ и экспе­риментально доказал, что выработка навыка представляет собой центрально-организованный процесс, в реализации которого про-перцептивные механизмы могут не играть существенной роли.

Поиски доказательств в пользу откры­того контура шли по пути изучения быстрых баллистических дви­жений и блокирования каналов обратной связи, функционирующих при выполнении двигательных актов. Сторонники концепции мо­торного программирования и открытого контура оставляют за афферентацией[2] лишь пусковые функции и модулирующие влияния. Однако до настоящего времени не получено решающих доказа­тельств того, что произвольное движение человека может осуще­ствляться только как результат центрально-организованных нервных команд, которые структурируются перед началом движе­ния и позволяют осуществлять движение при отсутствии перифе­рической обратной связи.

Главные недостатки систем открытого контура состоят в том, что они не обладают механизмами обратной связи для исправле­ния ошибок, возникающих как вследствие свойств их входов, так и вследствие трансформации сигналов внутри системы. Этот тип систем обладает слабыми компенсаторными возможностями.

В рамках концепции открытого контура были детально разра­ботаны представления о моторных программах. Понятие моторного программирования означает, что наборы моторных команд, как врожденных, так и заученных, хранятся в центральной нервной системе и могут вызываться и синтезироваться в желаемое движе­ние. Моторная программа — это тщательно скоординированный по­рядок синергии[3] (иногда их называют субрутинами, или субрежи­мами) , которые вместе охватывают требуемое движение и которые не зависят от обратной связи.

Независимо от отношения представителей концепции открытого контура к участию в регуляции движений обратной связи ими развиваются интересные представления об иерархии моторных программ, о существовании обобщенных программ, программ-схем, нижние звенья которых освобождают основную программу от обременительных вычислений.

Важное значение имеют также предположения о связи программ с мотивами и целями, которые трансформируются в некоторое внутреннее представление субъекта о желаемом, требуемом движении или действии. Другими слова­ми, моторные программы более тесно связываются с образом ситуации, с образом действия, не только с набором команд, хра­нящихся в нервной системе.

Концепция открытого контура регу­лирования с минимальными оговорками и ограничениями приме­няется для объяснения механизмов движений глаз человека. В многочисленных исследованиях установлена почти однозначная зависимость между скоростью скачка на начальном этапе движе­ния и конечной амплитудой скачка. Это означает, что уже до на­чала движения запрограммирована скорость саккады[4]. На основа­нии электрофизиологических исследований сделан вывод о том, что управление саккадическими движениями в одном фиксированном направлении сводится к определению временного отрезка, в тече­ние которого прилагается постоянная сила, сокращающая прямые мышцы глаза.