Двигательная программа (энграмма).

При освоении любого движения - новой двигательной программы - в первое время необходима высокая концентрация внимания. По мере изучения движения необходимость значительной концентрации внимания снижается. Наконец, когда вы овладеваете этим действием, вы можете произвести его практически без сознательного усилия. Как это достигается? Выработанные структуры движений “хранятся” в мозгу и при необходимости могут быть воспроизведены. Эти структуры, называющиеся двигательными программами, или энграммами, хранятся в сенсорном и двигательном отделах мозга. В сенсорном отделе хранятся структуры более медленных движений, двигательном — быстрых. В настоящее время сведений об энграммах и о механизмах их действия недостаточно.

Энграмма — (греч. έν — пребывание в каком-либо состоянии или действии + греч. γράμμα - все написанное, запись)

- «внутренняя запись».

- англ. engram) - совокупность изменений в нервной ткани, обеспечивающих сохранение результатов воздействия действительности на человека. Э. - физиологическая основа памяти.

Два вида энграмм:

образы (отображение статической структуры объекта) и

модели действий (программы).

Двигательная программа (энграмма): запечатленные двигательные программы, которые хранятся в сенсорном и двигательном отделах головного мозга и могут быть воспроизведены при необходимости.

В результате активации генома и синтеза специфических белков в первую очередь в мембранах нервных клеток в процессе обучения формируется структурно-функциональное объединение нейронов различных структур мозга, представляющее собой энграмму памяти. С позиций теории функциональных систем такая энграмма в первую очередь строится на структурной основе аппарата акцептора результата действия. Энграмма представляет ансамбль нейрональных и глиальных элементов, объединенных синаптическими механизмами. Такое динамическое объединение строится за счет экспрессии геномом отдельных клеток определенных белковых молекул — адгезинов, или коннектинов, которые встраиваются в специальные области мембран нейронов. Именно эти идентичные по молекулярным свойствам белковые молекулы увеличивают чувствительность нейронов к приему той или иной информации, которая первично вызывала экспрессию этих белков.

Вопрос о структурной организации энграммы до сих пор остается открытым. Нейропсихологи проводят исследования в поисках локализации энграммы памяти. Это позволило ряду авторов сформулировать голографическую гипотезу памяти. Много гипотез и мало реальных открытий.

Упорядоченное рекруитирование мышечных волокон.

Большинство ученых считают, что двигательная (нервно-мышечная) активность дифференцируется на основании фиксированного упорядоченного рекруитирования двигательных единиц. Чем больше сила, необходимая для выполнения определенного движения, тем больше вовлекается двигательных единиц; при выполнении определенной (однотипной) деятельности всегда рекруитируются одни и те же двигательные единицы.

Упорядоченное рекруитирование мышечных волокон:

принцип размера;

кодирование нервной стимуляции движений

Что такое принцип размера?

Механизм, который хотя бы частично позволяет объяснить это упорядоченное рекруитирование, основан на принципе размера, согласно которому вовлечение двигательной единицы непосредственно связано с размером двигательного нейрона. Первыми рекруитируются двигательные единицы, имеющие небольшие двигательные нейроны. Поскольку медленносокращающиеся двигательные единицы имеют небольшие двигательные нейроны, они рекруитируются первыми для выполнения дифференцированного движения (от низкой до очень высокой интенсивности производства усилия). Затем, с увеличением силы, необходимой для выполнения движения, рекруитируются быстросокращающиеся двигательные единицы.

Это связано с тем, что подключение мышечных волокон к работе зависит от силы стимуляции мотонейроном. Минимальная частота стимуляции, при которой волокно сокращается максимально, называется порогом возбуждения (раздражения). Минимальный порог возбуждения имеют медленно сокращающиеся волокна (10-15 Гц); у быстро сокращающихся волокон порог возбуждения в 2 раза выше, чем у медленно сокращающихся волокон. Все типы мышц вовлекаются в работу при высокой частоте раздражения – около 45-55 Гц.

Что такое кодирование нервной стимуляции движений?

Кодирование нервной стимуляции обеспечивает различные варианты сокращения скелетной мышцы, и, следовательно, различные типы движений. Центральная нервная система кодирует движение посредством выбора наиболее подходящей двигательной единицы, подключения дополнительных двигательных единиц для увеличения силы сокращения (пространственная суммация), а также дополнительной стимуляции одних и тех же двигательных единиц (временная суммация). Кодирование дает возможность одной и той же мышце выполнять как тонкие и точные, так и мощные и грубые движения.

Многим исследователям не совсем понятно, как можно применить данные принципы к большинству спортивных движений, поскольку он рассматривается только при выполнении дифференцированных движений, представляющих относительную интенсивность мышечного сокращения менее 25 %. При выполнении многих движений, например, спринт или рывок в тяжелой атлетике, необходимо почти мгновенное включение преимущественно или только быстрых мышечных волокон.

Исследователи активно занимаются построением теоретических моделей развития основных пространственно-временных форм траектории движения на основе сложных математических методологий. Это необходимо не только в физиологии спорта высших достижений, но и в современной неврологии для разработки методов восстановления мышечной активности после перенесенных нарушений мозгового кровообращения… процесс продолжается и ожидается много новых интересных находок и достижений.

Заключение

Подводя предварительные итоги, нельзя не заметить значительные достижения в изучении физиологии физической активности. Прежде всего, на микро – уровне: хорошо изучены сложные механизмы сокращения мышечного волокна и особенности энергообеспечения этого процесса. Но на макро – уровне (на уровне целого организма) – пока преобладают интересные теории над реальными достижениями. Но растущие потребности медицины (особенно в кардиологии и неврологии) и спорта высших достижений активно продвигают научные исследования в этой сфере.

Вопросы для самостоятельного контроля

1. Физическая нагрузка. Физическая активность. Цели и задачи физиологии физической нагрузки

2. Скелетная мышца. Характеристика структурной единицы мышечной ткани скелетной мышцы. Саркомер. Взаимодействие актина и миозина. Функция кальция в скелетных мышцах. Теория скользящих нитей

3. Сопряжение возбуждения и сокращения скелетной мышцы (электромеханическое сопряжение).Функции АТФ в процессе сокращения скелетной мышцы. Роль АТФ в цикле поперечных мостиков.

4. Основные пути ресинтеза АТФ в мышечных волокнах. Дефицит кислорода. Кислородный долг.

5. Характеристика (скорость укорочения и тип метаболизма) волокон скелетных мышц разного типа (1 а, 11а, 11б).

6. Характеристика энергетического пути, используемого во время кратковременной интенсивной физической нагрузки.

7. Характеристика энергетического пути, используемого во время продолжительной физической нагрузки.

8. Двигательная единица. Понятия: "коэффициент иннервации", "низкий коэффициент иннервации", "высокий коэффициент иннервации". Понятие термина: «сенсорно-двигательная интеграция».

9. Роль проприоцепторов нервно-мышечного веретена и нервно-сухожильного веретена в регуляции движения, механизмы их активация.

10. Центры головного мозга, которые обеспечивают высший уровень сенсорно-двигательной (сенсомоторной) интеграции.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Физиология человека: В 3 томах. Пер с англ./ Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. – М.: Мир. 1996. Т1 Глава 4. Мышцы – С.69 – 87.; Т3 Глава 26 Физиология труда – С.688 – 709.

2. Рафф Г. Секреты физиологии. Пер с англ. М. – СПб.: «Издательство БИНОМ» - « Невский диалект». 2001. – Глава 8. Физиология физической нагрузки и биоэнергетика мышечного сокращения. – С. 313 – 356.

3. Уилмор Дж.К., Костил Д.Л. Физиология спорта и двигательной активности. М.: олимпийская литература, 2001, 506с.