Моторное обучение и моторное планирование

Моторное обучение — это совокупность процессов, посредством которых практика и опыт приводят к относительно постоянным изменениям в способности к выполнению квалифицированных движений; моторное планирование — это подготовка движения до его выполнения. Вместе они объясняют, как приобретаются, совершенствуются и адаптируются новые движения, и лежат в основе того, как физиотерапевты структурируют практику во время переобучения движениям.

Definition

Моторное обучение — это относительно постоянное улучшение способности выполнять квалифицированное движение, которое является результатом практики или опыта; моторное планирование (моторное программирование) — это центральная подготовка параметров движения до и во время его выполнения.

Scope

Эта тема охватывает теории программирования и обучения движениям, различие между производительностью и обучением, роль обратной связи и структуры практики, а также моторную адаптацию к измененным условиям. Это справочно-образовательное изложение принципов моторного обучения и планирования, а не протокол для разработки индивидуальных программ лечения.

Core questions

• Как движение подготавливается и параметризуется до его выполнения?
• Что отличает временное изменение производительности от устойчивого обучения?
• Как обратная связь, вариативность практики и ошибка влияют на моторную адаптацию и приобретение навыков?

Key concepts

• Обобщенная моторная программа
• Различие между производительностью и обучением
• Знание результатов и знание производительности
• Структура практики (блокированная против случайной, постоянная против переменной)
• Моторная адаптация и последействия
• Прямые и обратные модели
• Стадии приобретения навыка

Key theories

Теория схем моторного обучения

Шмидт предположил, что обучающиеся абстрагируют обобщенные моторные программы, а также схемы вызова и распознавания из вариативной практики, что позволяет им параметризовать движения для новых ситуаций, а не хранить каждое движение отдельно.

Концепция внутренней модели / сенсомоторной интеграции

Считается, что моторное планирование опирается на внутренние модели, которые предсказывают сенсорные последствия моторных команд; обучение обновляет эти модели, чтобы движения оставались точными при изменении тела или окружающей среды.

Mechanisms

Перед движением нервная система определяет его параметры, используя предиктивную (прямую) внутреннюю модель, которая оценивает ожидаемый сенсорный результат; разница между предсказанным и фактическим результатом является сигналом обучения (Wolpert 1995). Когда динамика задачи изменяется, люди адаптируются, обновляя внутреннее представление этой динамики, что приводит к характерным последействиям при устранении изменения (Shadmehr 1994). Считается, что после многих повторений обучающиеся абстрагируют обобщенные программы и схемы, которые поддерживают перенос на новые версии задачи, поэтому вариативная практика может способствовать удержанию навыка, даже если она замедляет немедленное выполнение (Schmidt 1975; Krakauer 2019). Центральная идея заключается в том, что условия, улучшающие производительность во время практики, не всегда улучшают устойчивое обучение, поэтому удержание и перенос, а не производительность в рамках сессии, являются показателями обучения (Shumway-Cook 2017).

Clinical relevance

Принципы моторного обучения дают физиотерапевтам терминологию для осмысления того, как практика, обратная связь и вариативность задач могут влиять на переобучение движениям, а также для различения временных улучшений в рамках сессии от устойчивых изменений. Эта тема описывает научные основы того, как движение изучается и планируется; это не предписание по дозировке, расписанию или выбору упражнений для конкретного человека.

Evidence & guidelines

Тема основана на экспериментальной психологии и моторной нейронауке, а не на клинических рекомендациях. Фундаментальные концепции включают теорию схем Шмидта (1975) и исследования адаптации с использованием внутренних моделей (Wolpert 1995; Shadmehr 1994), обобщенные в современных обзорах (Krakauer 2019) и учебниках по реабилитации (Shumway-Cook & Woollacott 2017).

History

Работы начала-середины XX века рассматривали моторные навыки в основном с поведенческой точки зрения, кульминацией чего стала теория схем Шмидта 1975 года, которая трактовала обучение как абстрагирование обобщенных программ из вариативной практики. С 1990-х годов вычислительная нейронаука переосмыслила планирование и обучение вокруг внутренних моделей и ошибки предсказания, при этом адаптационные парадигмы (силовые поля, зрительно-моторное вращение) предоставили количественные меры того, как обновляются представления о движении.

Debates

Являются ли улучшения производительности во время практики хорошим показателем обучения?

Постоянно обнаруживается, что некоторые условия практики улучшают производительность в рамках сессии, но не удержание или перенос навыка, поэтому исследования моторного обучения различают производительность и обучение и рассматривают удержание и перенос как истинные меры.

Key figures

• Richard Schmidt
• Daniel Wolpert
• Reza Shadmehr
• John Krakauer
• Anne Shumway-Cook

Seminal works

• schmidt-1975
• wolpert-1995
• shadmehr-1994
• krakauer-2019

Frequently asked questions

В чем разница между моторным обучением и моторной производительностью?

Производительность — это то, насколько хорошо движение выполняется в данный момент, что может колебаться в зависимости от усталости, мотивации или условий практики. Обучение — это относительно постоянное изменение способности к движению, оцениваемое по удержанию и переносу, а не по производительности в рамках сессии.

Что такое моторная адаптация?

Моторная адаптация — это постепенная корректировка движения к устойчивому изменению в теле или окружающей среде, например, к добавлению нагрузки. Когда изменение устраняется, движения на короткое время демонстрируют последействия, что является доказательством того, что внутреннее представление новой динамики было обновлено.