86

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

МИКРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МОТОРНОЙ СТАДИИ ДЕЙСТВИЯ

 

Н. Д. ГОРДЕЕВА, И. В. ЕВСЕВИЧЕВА, В. П. ЗИНЧЕНКО, А. В. КУРГАНСКИЙ


Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 96 — 06 — 80262

 

Дискретность живого движения, которое невооруженному глазу кажется непрерывным, плавным, красивым, а в балете - чудесным, давно стала экспериментально доказанным фактом. А. А. Ухтомский в 1927 г. назвал методы циклограммометрического анализа движений, разработанные Н. А. Бернштейном, микроскопией времени, микроскопией хронотопа [9]. Это была, так сказать, фото-кино-микроскопия. Сегодня, если продолжить это сравнение, исследователю стала доступной электронная микроскопия живого движения. Его изучение все больше и больше смещается в миллисекундный диапазон времени. При этом сохраняется возможность точной привязки временных характеристик движения к пространственным. В итоге когда-то метафорические описания живого движения, предложенные Н. А. Бернштейном, например, функциональный орган, биодинамическая ткань, монолит, паутина на ветру, утратили свою метафоричность и стали реальностью, подлежащей дальнейшему изучению. Стали реальностью и употреблявшиеся в метафорическом смысле еще несколько лет тому назад волны и кванты живого движения [5]. Сейчас преждевременно говорить, достигнут ли предел разрешающей способности микроструктурного и микродинамического методов изучения движений. Их внешняя картина, получаемая с помощью доступных средств регистрации, и без того достаточно сложна для анализа и понимания. Важно понять, есть ли порядок в кажущемся хаосе (шуме?) десятков первичных и вторичных регистрируемых параметров.

Разумеется, представления о дискретности движения не новы. Они возникли одновременно с представлениями о роли обратной связи в его осуществлении. Исследователи всегда понимали, что обратная связь участвует в регуляции движения не постоянно, а с определенной периодичностью. В противном случае оно не смогло бы начаться. Движение должно быть выпущено "на волю". Другое дело, какое время оно может эффективно осуществляться бесконтрольно. С психологической точки зрения дискретность следует интерпретировать как необходимое условие сочетания моторного исполнения и когнитивного (аффективного) планирования и контроля. Наши прежние исследования позволили трактовать целое двигательное действие как гетерогенное и гетерархическое

 

                                                                   87

 

образование, состоящее из разнофункциональных частей. Каждая из них, в свою очередь, может характеризоваться функционально-структурной неоднородностью.

На основании полученных в предыдущих исследованиях данных о гетерогенности действия и его отдельных компонентов была сформулирована гипотеза о наличии в движении двух форм чувствительности: к ситуации и собственному исполнению. Экспериментально обосновано чередование выделенных форм чувствительности в процессе реализации движения. Предполагалось, что такое чередование форм чувствительности позволяет движению эффективно функционировать на всем своем протяжении, реагируя и адекватно перестраиваясь в ответ на разнообразные внешние ситуационные воздействия, а также на возникающие внутренние дисфункции, обусловленные биодинамикой процесса управления движением [3], [5]. Хотя полученные факты о смене форм чувствительности не вызывают сомнений, тем не менее остается задача их более точной локализации в пространстве микродинамики моторной стадии действия.

Важной экспериментальной задачей является поиск того минимального дискрета (кванта), который составляет единицу двигательного процесса и, предположительно, определяет динамику его чувствительности. Представляет интерес установление пространственно-временных и функционально-структурных особенностей кванта, а также возможностей его трансформаций в зависимости от внешних и внутренних условий осуществления действия.

 

Постановка задачи

Объектом исследования были целостные действия, совершаемые с разной скоростью; предметом - структура моторной стадии исполнительного действия, время функционирования которой определяется от момента окончания латентной стадии действия и до начала стадии контроля и коррекций. Цель исследования состояла в сравнительном микроструктурном и микродинамическом анализе моторной стадии действий, выполняемых с разной скоростью и ориентированных в одном случае на конечную цель, а в другом - на прохождение пути к конечной цели. Задача исследования состояла в количественном и качественном описании дискретов (волн и квантов), входящих в структуру моторной стадии исследуемых действий. Информативными показателями для анализа служили текущие пространственно-временные характеристики движений.

 

Методика исследования

Экспериментальная установка была создана на базе компьютера IBM/Pentium и специального органа управления (конструкция А. И. Назарова), представляющего собой рукоятку длиной 30 см. Перемещение рукоятки по горизонтали соответствовало перемещению по экрану курсора в том же направлении с коэффициентом передачи, равным 1,53. Угловое положение ручки фиксировалось с помощью емкостного датчика, и напряжение, пропорциональное углу поворота, оцифровывалось при помощи десятиразрядного АЦП (СЕТ-14, Мединфосервис) с частотой 200 Гц. Оцифрованный сигнал регистрировался компьютерной программой, осуществляющей также синхронизацию всех событий, и сохранялся на жестком диске компьютера.

Тестовый материал состоял из старта и цели, представляющих собой квадраты белого цвета размером 17х17 мм - старт и 4х4 мм - цель. На черном экране индикатора слева находилась стартовая позиция, справа строго по горизонтали на расстоянии 23 см от нее - цель. Управляемый курсор, имея те же размеры, что и цель, представлял собой квадратную рамку зеленого цвета (4х4 мм), хорошо различимую и на черном, и на белом фоне. При точном совмещении курсора с целью на ее месте появлялось большое пятно зеленого цвета (17х17 мм). Расстояние от испытуемого до экрана равнялось 95 - 110 см. Угловой размер зрительного поля составлял примерно 13° (рис. 1).

 

 

                                                          88

 

Рис. 1. Экран компьютера. Слева — старт, справа — цель, в центре — управляемый курсор

 

Испытуемые. В эксперименте приняли участие 12 взрослых испытуемых (20 — 60 лет) обоих полов с нормальным или корригированным к нормальному зрением.

План исследования включал четыре серии, которым соответствовали четыре условия выполнения движений: предельно быстрый темп-рывок, быстрый темп, умеренный темп, близкий к комфортному, и низкий темп. В качестве сигналов, задающих испытуемому продолжительность движения, использовались непрерывные тоны длительностью 100 мс (рывок), 200 мс (быстрое движение), 800 мс (комфортное движение) и 3000 мс (медленное движение).

Длительность звукового сигнала задавала продолжительность и скорость выполнения движения. В первой серии испытуемый должен был сделать рывковое движение управляемым курсором от старта до цели, а затем, производя необходимые коррекционные движения, совместить курсор с целью. Во второй серии он должен был выполнить ту же задачу в быстром темпе (но не рывком), стараясь уложиться во время звучания звукового сигнала (200 мс). В третьей серии за время звучания звукового сигнала (800 мс) испытуемый должен был пройти предложенное расстояние на комфортной скорости и точно совместить с целью управляемый курсор. В четвертой серии, где продолжительность звукового сигнала равнялась 3000 мс, испытуемому ставилась задача в течение всего этого времени медленно, как бы по воображаемой линии, пройти управляемым курсором путь от старта до цели.

Таким образом, экспериментальными переменными были скорость совершаемого движения (рывок, быстрая, комфортная и медленная) и его ориентация в первых трех сериях на конечную точку (цель), а в четвертой - на процесс перемещения от старта к цели. Каждая серия состояла из 100 проб.

Процедура эксперимента была следующей: каждая проба начиналась с того, что испытуемый должен был совместить управляемый курсор с центром стартового квадрата, после чего автоматически начиналась регистрация данных. Через 500 мс после совмещения курсора со стартом подавался звуковой сигнал, соответствующий данной серии и служивший сигналом к выполнению движения. После совмещения курсора с целью запись траектории автоматически прекращалась, если в течение 200 мс курсор оставался в пределах целевого квадрата. Прекращение записи движения обозначалось изменением цвета целевого квадрата, что позволяло испытуемому убедиться в правильном выполнении задачи. После этого испытуемый возвращал курсор в стартовую позицию. Перед началом очередной серии с испытуемыми проводились тренировочные опыты, в которых они усваивали нужный темп движения. После тренировки проводилась запись траекторий 100 реализаций требуемого движения. Эти данные и подвергались дальнейшему анализу.

Регистрируемые параметры. Анализировалась горизонтальная составляющая х(t) траекторий движения. На первом этапе с помощью компьютерной программы, работающей в интерактивном режиме, проводилась разметка мгновенного ускорения a(t), отображаемого на дисплее в виде графика и предварительно сглаженного с помощью временного окна. Временное окно имело форму производной от функции Гаусса с параметрами, которые приблизительно соответствовали временному масштабу типичного монодвижения (полуширина 60 мс).

Размечались все единичные записи движений (по 100 на каждое экспериментальное условие). Цель разметки состояла в

 

                                                            89

 

том, чтобы в каждом монодвижении выделить четыре характерные фазы: Н1 и Н2 (фазы разгона) и L1 и L2 (фазы торможения). Фаза Н1 - это время нарастания ускорения от 0 до максимальной величины; фаза Н2 - время убывания ускорения от максимальной величины до 0; фаза L1 - время дальнейшего убывания отрицательного ускорения от 0 до минимальной величины; наконец, фаза L2 - время возрастания отрицательного ускорения от минимальной величины до 0. На основании разметки для всех четырех фаз каждого монодвижения определялись следующие параметры: длительность фазы (мс) и пройденный путь (усл. ед.). Кроме того, определялись соответствующие пикам функции а(t) амплитудные значения ускорения Ah и Al (рис. 2).

 

Рис. 2. Анализируемые параметры кривой ускорения a(t). Показаны границы четырех фаз кривой ускорения: H1 и H2 — фазы разгона (a(t)>0), а L1 и L2 — тормозные фазы (a(t)<0)

 

На втором этапе полученные данные подвергались статистическому анализу с использованием статистической программы SPSS for Windows.

Поскольку анализ индивидуальных данных показал незначительную межиндивидуальную вариативность основных анализируемых параметров, ниже излагаются результаты, полученные на основе данных, усредненных по всем испытуемым.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

 

Качественные особенности структуры моторной стадии действия зависят от скорости его осуществления. По мере уменьшения скорости (от рывка к медленному движению) структура действия из компактной, свернутой, состоящей из одного монодвижения, не имеющего видимой тонкой структуры (условие 1 и 2, рис. 3а), сначала приобретала отчетливо выраженную тонкую структуру, состоящую из дискретов (условие 3, рис. 3б), а затем превращалась в развернутую структуру, представленную последовательными монодвижениями (волнами) разной длительности с ярко выраженными дискретами (условие 4, рис. 3в).

Среднее время монодвижения увеличивалось более чем в 1,5 раза последовательно при каждом переходе от первого ко второму и от второго к третьему условию. Структура моторной стадии в четвертом условии представляла собой ряд последовательных монодвижений, среднее время каждого из которых практически сопоставимо с данными третьего условия. У всех испытуемых при работе в каждом условии отмечен довольно значительный разброс данных. В первом условии время монодвижения колебалось от 300 до 700 мс, во втором - от 500 до 900 мс, в третьем - от 700 до 1400 мс и в четвертом - от 500 до 1300 мс. Само по себе наличие временного разброса свидетельствует лишь о том, что движение чрезвычайно лабильно даже при достаточно жестких требованиях задачи. Наибольший интерес представляет его внутренняя структура и динамика поведения компонентов в ней.

Анализировалась длительность и соотношение четырех выделенных на кривой ускорения а(t) фаз действия внутри каждого условия и между условиями (см. рис. 2). Динамика изменения длительности фаз в первом условии (рывок) при изменении времени монодвижения от 300 до 700 мс свидетельствует о высокой стабильности фаз Н1, Н2 и L1, колебания времени которых минимальны - всего 7 — 16 мс. В отличие от первых трех, фаза L2 зависит от общей протяженности движения и изменяется в пределах 90 — 350 мс, т. е. почти в четыре раза (рис. 4а).

 

 

                                                       90

 

 

 

Рис. 3. Образцы записей реальных движений разной длительности: быстрое движение (а), комфортное движение (б) и медленное движение (в). На каждом рисунке показаны графики зависимости от времени трех величин: s(t) — путь, v(t) — скорость и a(t) — ускорение

 

 

Фактически вся временная динамика моторной стадии в первом условии определяется исключительно вариативностью длительности завершающей фазы. Динамика изменения длительности фаз действия во втором условии в целом сходна с только что рассмотренной: общее время моторной стадии действия определяется в основном вариативностью времени конечной фазы L2, которое при сопоставлении крайних значений изменяется вдвое. Поведение первых трех фаз достаточно стабильно во всем временном диапазоне, хотя по сравнению с первым условием их колебания возрастают до 15 — 30 мс (рис. 4б). Динамика изменения времени фаз при комфортной скорости движения кардинально отличается от описанной выше: здесь каждая из фаз действия меняется с изменением общего времени. Менее всего подвержена изменениям первая фаза Н1: при изменении общего времени в 2 раза ее значения увеличились лишь на 30 мс, в то время как значения фазы Н2 возросли в 1,7 раза, L1 - в 2,3 раза и L2 - в 2 раза (рис. 4в). Если при совершении быстрых движений первые три фазы действия практически не реагировали на увеличение времени реализации, то в данном случае индифферентной к изменениям общего времени оказалась лишь первая фаза. В медленных движениях при увеличении общего времени с 500 до 1300 мс длительность фаз Н1, L1 и L2 в среднем на одно монодвижение возросла в 2 раза, а фазы Н2 - в 3 раза (рис. 4г).

Можно предположить, что различия в регуляции действия в первой и во второй паре экспериментальных условий определяются временной протяженностью действия. Для проверки этой гипотезы анализировались монодвижения одной длительности, но выполненные в разных условиях. Рассмотрим соотношение фаз действий, выполненных за одинаковое время во втором (высокая скорость) и в третьем (комфортная скорость) условиях.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что при одинаковой общей длительности монодвижения соотношение фаз различно. Во втором условии при увеличении продолжительности движения

 

                                                              91

 

основная нагрузка ложится на завершающую фазу L2 при стабильности трех других фаз. В третьем условии стабильной к увеличившейся продолжительности движения оказалась только первая фаза Н1. В то время как длительность остальных трех фаз увеличилась приблизительно в одинаковой мере, т. е. сама по себе продолжительность монодвижения, выполняемого в одних условиях, не является единственным фактором, определяющим его структурную организацию.

 

                                                       

 

 

Рис. 4. Зависимость длительности фаз H1, H2, L1, L2 (по вертикальной оси)

от продолжительности движения (по горизонтальной оси) для всех четырех

экспериментальных условий: рывок (а), быстрое (б), комфортное (в)

и медленное (г) движение:

 

 

Этот вывод подтверждается и средними значениями времени отдельных фаз в различных условиях осуществления действия (рис. 5). При увеличении длительности движения не только возрастают абсолютные значения времени каждой фазы, но и меняется их соотношение в действии. Наиболее стабильной по абсолютным значениям оказалась первая фаза Н1, разброс ее значений составил 70 мс при изменении длительности монодвижения в 2,5 раза, в то время как временные значения трех других фаз изменяются в пределах от 1,5 до 4 с лишним раз. При анализе удельного веса фаз действия в разных условиях обнаруживается следующая тенденция: вклад первой (Н1) и последней (L2) фаз при увеличении длительности

 

                                                        92

 

монодвижений уменьшается при сопоставлении крайних позиций в 1,5 — 1,8 раза, вклад двух других фаз (Н2 и L1) напротив увеличивается в 1,8 — 2,4 раза. При сопоставлении данных первого и четвертого условия отчетливо видно, что если в первом условии на фоне существенного и равного вклада фаз Н1 и L2 в реализацию действия вклад фаз Н2 и L1 ничтожно мал, то в четвертом условии вклады каждой из фаз сопоставимы между собой и одинаково значимы (рис. 6).

 

 

Таблица

Временные значения фаз действия при совершении движений

с высокой (условие 2) и комфортной (условие 3) скоростью

Временной диапазон

Монодвижений, мс

Условие 2

Условие 3

Среднее время фаз действия, мс

ТН1

ТН2

TL1

TL2

ТН1

ТН2

ТL1

TL2

700 — 800

800 — 900

900 — 1000

203

205

210

123

129

130

102

105

106

321

400

491

214

213

220

158

164

194

151

191

227

258

288

309

 

.

Рис. 5. Зависимость средней длительности фаз H1, H2, L1, L2 монодвижения

от условия выполнения действия: 1 — рывковое, 2 — быстрое, 3 — комфортное

и 4 — медленное движение

 

По данным статистического анализа MANOVA с двумя факторами "условие" (высокая скорость против комфортной скорости) и "фаза" (Н1, Н2, L1, L2) высоко значимыми оказались эффекты фактора "условие", фактора "фаза", а также взаимодействие этих факторов (p<0,0005). Статистическая значимость этого взаимодействия свидетельствует о неодинаковой зависимости разных фаз от экспериментального условия: при увеличении продолжительности движения не только увеличивается длительность всех четырех фаз движения, но меняется соотношение этих длительностей, следовательно изменяется форма функции a(t). Статистический анализ длительностей фаз первого монодвижения во всех четырех экспериментальных условиях показал, что соотношение фаз в монодвижении значимо зависит от экспериментального условия (F(3,35)=32,69, p<0,0005), причем это соотношение

 

                                                                93

 

оказалось специфичным для каждого из четырех условий. Таким образом, принцип регуляции определяется не самим по себе темпом действия или его временной протяженностью, а именно характером выполняемой задачи, представленной в плане действия, который, в свою очередь, задает способ и тактику его выполнения.

 

Рис. 6. Удельный вес фаз действия в разных условиях: 1 — рывковое движение;

2 — быстрое движение; 3 — комфортное движение; 4 — медленное движение

 

Выше отмечалось, что наиболее продолжительные действия (четвертое условие) имеют развернутую структуру, состоящую из ряда последовательных монодвижений (волн) разной длительности с ярко выраженными дискретами (квантами) внутри них (см. рис. 3в).

В структуре движения продолжительностью более 3000 мс выделялись и анализировались четыре монодвижения (волны), аналогичные по своей форме монодвижениям, регистрируемых в первых трех условиях. В каждой волне также выделялись и анализировались фазы Н1, Н2, L1, L2 движения. Они, как правило, были неоднородны, содержали тонкую структуру, представленную микродвижениями-дискретами. Последние не всегда присутствовали во всех четырех волнах каждого действия.

Анализ всей последовательности волн, составляющих целое действие, показал, что время первой из них существенно выше времени трех последующих независимо от наличия в них тонкой структуры. Различия между тремя последними волнами минимальны и составляют 30 — 40  мс. Та же тенденция сохраняется в поведении фаз Н1 и Н2 в волнах без тонкой структуры. В первой волне значения этих фаз в 1,4 и 1,9 раза выше, чем в трех последующих волнах, временные различия между которыми минимальны (рис. 7).

 

В волнах с тонкой структурой картина несколько иная: значения фазы Н1 последовательно от первой к четвертой волне убывают на 20 — 30 мс. Та же тенденция сохраняется и для значений фазы Н2 во всех волнах, кроме первой. Ее время почти вдвое превышает время этой же фазы во второй волне. Такая существенная (почти в два раза) разница значений фазы Н2 в первой и второй волнах зарегистрирована как в волнах с наличием дискретов, так и без них. Это свидетельствует об особой функциональной нагрузке именно этой фазы первой волны в осуществлении всего действия. Можно предположить, что именно на фазе H2 выбирается и отрабатывается последовательность микродвижений, их скоростные и пространственно-временные характеристики, необходимые для выполнения задачи точного прослеживания пути между стартом и целью. Этот процесс начинает активно осуществляться сразу после того, как амплитуда ускорения достигает своего максимума, т. е. во время фазы Н2.

Поведение двух других фаз L1 и L2 существенно отличается от только что описанных по своему характеру и динамике. Во всех волнах (с тонкой структурой и без нее) наблюдается последовательное от первой к четвертой волне увеличение времени тормозных фаз (L1, L2) действия (см. рис. 7). Наличие тонкой структуры увеличивает только абсолютное время фаз и не меняет общего принципа регуляции, характерного для действий такой сложности. Увеличение времени тормозных фаз L1 и L2 от первой к четвертой волне вполне объяснимо, так как чем ближе действие (любое, а не только описываемое) к своему завершению, тем более оно нуждается

 

 

                                                        94

 

в текущих коррекциях, направленных на точное и четкое его окончание. Подтверждением этому служит также последовательное увеличение амплитудных значений отрицательного (тормозного) ускорения (Al) от первой к четвертой волне независимо от наличия в ней дискретов. Значения амплитуды положительного ускорения (Ah) первой волны, напротив, почти втрое выше значений всех последующих волн, амплитудные различия в которых минимальны.

 

Рис. 7. Временные значения фаз H1, H2, L1, L2 в четырех последовательных волнах

при совершении медленных движений: 1 — 4 волны (светлая штриховка) —

без тонкой структуры; 1 — 4 волны (темная штриховка) — с наличием тонкой структуры

 

 

.

Различия в длительности и пиковом значении ускорения между первой и остальными волнами имеют высокую статистическую значимость. Оказалось, что положение волны значимо влияет на среднюю длительность фаз (F(3,9)=14,34, p=0,001), соотношение фаз (F(3,9)=10,36, p=0,003) и пиковое ускорение (F(3,9)= =108,82, p<0,0005), причем в последнем случае значимыми оказались как влияние знака ускорения (F(1,11)=1188,93, p<0,0005), так и взаимодействие обоих факторов "положение" и "знак" (F(3,9)=20,59, p<0,0005). Выяснилось, что первая волна выполняется значимо дольше (почти на 200 мс) остальных трех (все p<0,008), в то время как между второй, третьей и четвертой волнами различия в длительности не значимы (все p>0,35). Аналогичная картина получена при попарном сравнении соотношения фаз монодвижений, где также показатель первой волны отличался от всех остальных (p<0,003), а различия между показателями структуры для второй, третьей и четвертой волн были не значимы (p>0,18). Последовательное увеличение значений времени и амплитуды отрицательного ускорения тормозных фаз (L1 и L2) к концу движения при таком же уменьшении значений времени и амплитуды положительного ускорения фаз разгона (Н1 и Н2) свидетельствует о переносе центра тяжести в процессе регуляции со скоростных в начале движения на пространственные характеристики в его конце, т. е. на точное попадание в цель посредством увеличения вклада микрокорреционных движений.

Выше было показано, что соотношение фаз в монодвижении значимо зависит от экспериментального условия - при анализе медленного движения рассматривались средние данные по четырем монодвижениям (волнам), составляющим целое действие. Представляет несомненный интерес анализ соотношения фаз в каждой волне действия и сопоставление их с данными, полученными в других условиях. Полученные результаты свидетельствуют о том, что соотношение фаз в первом монодвижении в условиях медленного прослеживания пути от старта к цели существенно отличаются от соотношения фаз действий, совершаемых на быстрой

 

                                                              95

 

(второе условие) и комфортной (третье условие) скорости. Основное отличие заключается в увеличении в два раза вклада фазы H2 и уменьшении почти вдвое вклада L2 в первом монодвижении (четвертое условие) по сравнению с двумя другими рассматриваемыми условиями. Уменьшение доли фазы L2 вполне объяснимо и связано с тем, что основная нагрузка ложится на эту фазу при приближении к цели и в зоне цели, когда начинают активно развертываться текущие коррекционные процессы, а в данном случае за первое монодвижение преодолевается только четвертая часть пути до цели.

Увеличение вклада фазы H2 в первом монодвижении диктуется условиями задачи, которые регламентируют испытуемым медленное прослеживание пути от старта к цели как бы по воображаемой линии. Построить в латентной стадии такую детальную программу, в которой были бы четко определены и скоординированы пространственные, временные и скоростные показатели, отвечающие требованиям задачи, достаточно сложно, если вообще возможно. Естественно предположить, что уточнение и детализация программы и происходит в течение первого монодвижения, что выражается в увеличении вклада фазы H2. Кстати, о том же говорит и превращение структуры этой фазы из однородной в дискретную, что подробно будет рассмотрено ниже. По ходу реализации первого монодвижения и с учетом информации, получаемой во время этой реализации, корректируются программа последовательности остальных монодвижений (волн), их скоростные и пространственные характеристики. В справедливости этого положения убеждает именно соотношение фаз монодвижений, следующих за первым, которые практически полностью сопоставимы с соотношением фаз монодвижений, совершаемых на комфортной скорости. Только в последней волне при приближении к цели несколько возрастает доля тормозных фаз Л1 и Л2, что объясняется тем, что чем ближе действие к своему завершению, тем более оно нуждается в текущих коррекциях, направленных на точное и четкое его окончание.

 

 

Рис. 8. Соотношение форм чувствительности и фаз действия (чувствительность

к ситуации — темная штриховка, чувствительность к собственному исполнению —без штриховки)

 

Сопоставимость долей фаз единого монодвижения, преодолевающего пространство между стартом и целью с комфортной скоростью, с соотношением фаз второй, третьей и четвертой волны, проходящих это пространство на медленной скорости, свидетельствует об устойчивости и инвариантности закона движения, заданного программой, в первом случае отработанной в латентной стадии действия, а во втором - откорректированной, уточненной и детализированной в течение первой волны целостного действия. Поэтому-то и абсолютные временные значения фаз первой волны действия и их соотношение и амплитудные характеристики существенно отличаются от значений трех последующих волн, которые оказались практически идентичными по всем анализируемым показателям. Таким образом, первая волна действия стоит как бы особняком, она играет особую роль в осуществлении всего действия. Ее функция скорее ориентировочно-исследовательская, чем исполнительная. Ориентировка направлена на соотнесение величины выбранного усилия, затраченного времени и пройденного пути с условиями задачи и

 

                                                                  96

 

на определение тактики дальнейшего выполнения действия.

Сравнительный анализ времени фаз в волнах (четвертое условие) с наличием дискретов и без них привели к постановке вопроса о "цене" одного дискрета. Обнаружена прямо пропорциональная зависимость между длительностью фазы и количеством дискретов. С помощью метода линейной регрессии было получено, что величина дискрета фазы Н1 равна 134 мс, фазы Н2 — 173 мс, фазы L1 — 183 мс и фазы L2 - 149 мс.

Надо сказать, что тормозные фазы L1 и L2, имеющие тонкую структуру, наблюдались при выполнении действий и на комфортной скорости (третье условие), правда, существенно реже, чем при выполнении медленного действия. При использовании того же метода линейной регрессии было получено, что величина дискрета фазы Н2 равнялась 109 мс, фазы L1 — 108 мс и фазы L2 — 103 мс. Следовательно, при выполнении движения на комфортной скорости величина дискрета в среднем составляет 106 мс. При выполнении медленного движения, представленного рядом последовательных монодвижений (волн), величина дискрета составила в среднем 160 мс.

Попробуем разобраться, чем обусловлена эта разница. Можно предположить, что дискреты имеют разную природу. В случае комфортного действия, реализуемого единым монодвижением, появление дискрета вызвано необходимостью коррекции выбранной скорости. Если она больше, то функция дискрета состоит в ее уменьшении, чтобы затормозить движение и попасть точно в цель. Если меньше, то функция дискрета состоит в прибавлении усилия для того, чтобы избежать увеличения общего времени выполнения действия. Иначе говоря, функция дискрета сводится здесь к скоростной, энергетической коррекции в рамках выполнения единого монодвижения.

В случае медленного действия, реализуемого последовательным рядом волн, фазы которых имеют тонкую структуру, появление дискретов обусловлено условиями задачи точного прослеживания пути. Естественно предположить, что такая задача будет решена только в том случае, если участки пути будут минимальны. По всей видимости, путь, который преодолевается за целую волну, а это около 6 см, слишком велик для точного решения задачи. Поэтому структура фазы из однородной превращается в развернутую, состоящую из ряда микродвижений-дискретов, функция которых направлена на достижение текущей пространственной точности.   Поскольку  их длительность приближается к 200 мс, т. е. к величине, сопоставимой со временем баллистического движения, то можно предположить, что выделенный дискрет и есть полноценный квант действия.

В данном исследовании развернутая структура действия диктовалась условиями задачи, но такую же структуру можно наблюдать и в новом для исполнителя действии (например, в условиях инверсии пространственных координат [3]) или при введении различного рода нарушений (например, при изменении усилия в процессе совершения действия [5]). Вообще развернутая структура действия характерна при освоении или восстановлении после перерыва любого действия. Именно благодаря развертыванию действия, включающего достаточно крупные (волны) и мелкие (кванты) образования, происходит прощупывание пространства, соотнесение совершенного микродвижения с его результатом, оценка и последующая коррекция. Можно предположить, что в развернутом действии каждое микродвижение становится ощущаемым. В целом функция развернутого действия - гностическая, познавательная. И только постепенно, по мере освоения новой задачи, действие не только сокращается, свертывается, но и становится управляемым, приобретает черты однородности. Однако это лишь кажущаяся, чисто внешняя однородность, ибо как только происходит изменение условий, действие, как пружина, растягивается, превращаясь в серию микродвижений, каждое со своей программой, реализацией, оценкой и коррекцией. Следовательно, потенциально в структуре действия заложена возможность развертывания, а это значит, что даже однородная на вид структура содержит и когнитивные

 

                                                         97

 

(оценочные) и исполнительные компоненты, т. е. обладает чувствительностью. И как только действие вновь разворачивается, начинает преобладать гностическая, познавательная функция над исполнительной, что в полной мере подтверждает тезис А. В. Запорожца о том, что "прежде чем превратиться в произвольно управляемое, движение должно стать ощущаемым" [7; 88]. Можно даже усилить: чтобы стать осознанно управляемым, движение должно быть сначала ощущаемым.

Иначе говоря, осознанное произвольное управление действием оказывается возможным только благодаря тому, что оно само становится объектом ощущения и предметом познания. Соединение в действии чувственной и биодинамической ткани в непрерывно меняющихся пропорциях в зависимости от мгновенных условий и делает действие уникальным, неповторимым, способным, с одной стороны, к быстрым перестройкам, а с другой - к не менее быстрому формированию устойчивого навыка. Этому же способствует и смена форм чувствительности, обнаруженная в цикле исследований с введением экстренного сигнала в процесс выполнения действия [2], при отключении зрительной обратной связи [6], при изменении передаточного отношения между перемещением органа управления и перемещением курсора на экране [4]. В них было показано, что именно благодаря чередованию форм чувствительности - к ситуации и к собственному исполнению - возможна отработка нового сигнала в процессе совершения основного действия, когда на одной временной оси одновременно осуществляется реализация основного и планирование нового действия. Обе формы чувствительности присутствуют в действии, но сдвинуты по времени относительно друг друга, и там, где обнаруживается минимальная чувствительность к исполнению собственного движения, фиксируется максимальная чувствительность, открытость к ситуации. Кроме того, в этих исследованиях   было   показано,   что   смена   форм чувствительности происходит через 100 — 130 мс при выполнении стандартного действия, стадия реализации которого равнялась 400 — 500 мс, причем, в начале движения большее время характерно для чувствительности к ситуации, а меньшее - к собственному исполнению. Уже в следующем цикле соотношение форм чувствительности меняется и время чувствительности к собственному исполнению растет, а чувствительности к ситуации падает. Это вполне объяснимо, так как во второй половине движения возрастает роль текущих коррекций, направленных на точное завершение действия. Количество полных циклов "чувствительность к ситуации - чувствительность к исполнению" зависит от продолжительности движения. В самом коротком, близком к баллистическому - это один, да и то не полный цикл; в стандартном движении, о котором речь шла выше, - два цикла; в медленном - может быть три и более циклов [3].

Представляет несомненный интерес точная адресная локализация меняющихся форм чувствительности по отношению к фазам (Н1, Н2, L1 и L2) описанного выше действия. Для примера возьмем действие, стадия реализации которого равнялась 460 мс, и совместим данные ранее выполненной работы [5] и настоящего исследования. Оказалось, что в первом цикле чувствительность к ситуации сменяется чувствительностью к исполнению на границе перехода фазы Н1 в фазу Н2. Обратная смена форм чувствительности от исполнения к ситуации (второй цикл) наблюдается на границе перехода фазы Н2 в фазу L1 (рис. 8). Выше было показано, что каждая из фаз действия, время реализации которого составляет примерно 500 мс, не имеет тонкой структуры и выглядит однородной, гомогенной. Но тот факт, что на границе каждой из них происходит смена форм чувствительности, говорит о потенциальной возможности этих, казалось бы, гомогенных образований при соответствующих условиях разворачиваться, превращаться в гетерогенную структуру с множеством дискретов-квантов. И именно то, что каждая фаза действия может быть то гомогенной, то гетерогенной, представленной одним и более квантами, т. е. в зависимости от разных факторов может принимать то один, то другой вид, может свидетельствовать о том, что закон регуляции при этом остается

 

                                                                  98

 

единым. В его основании лежит принцип построения и реализации полноценного кванта с присущими ему когнитивными, оценочными и исполнительными компонентами. При этом количество квантов действия и их длительность могут быть совершенно разными, определяемыми суммой разнообразных условий.

 

*

 

У читателя может возникнуть вопрос: зачем авторы использовали столь громоздкий исследовательский аппарат для изучения простейших движений перехода от старта к цели? Зачем такая сложность анализа только одной моторной стадии действия? Ведь можно было заранее предположить, что увеличение разрешающей способности метода позволит выявить в моторном акте более мелкие единицы, как бы их ни называть: волны, кванты, дискреты, отрезки и т. п. Авторы, конечно, преследовали и такую цель: уточнить биомеханические характеристики исполнительной части действия, так сказать, прощупать то, что Н. А. Бернштейн называл биодинамической тканью живого движения [1]. Однако авторам это казалось недостаточным.

Дело в том, что примерно в те же годы, когда Н. А. Бернштейн писал о биодинамической ткани движения, психологи (А. Н. Леонтьев, В. П. Зинченко) писали о чувственной ткани образа [8]. С тех пор не дают покоя вопросы, как эти понятия соотносятся друг с другом? Каков их источник? Конечно, можно провести аналогию с теми отношениями, которые существуют между образом и действием. Образ - регулятор действия, действие - средство построения образа. За этими формулами стоит едва ли не вся история исследований восприятия и действия. Образ и действие рассматривались как взаимозависимые, но все же самостоятельные сущности. Соответственно, и стратегия исследований обязывала к этому. Вначале формируется образ ситуации, затем образ действия, а затем и самое действие. Конечно, при этом отмечалось, что действия могут быть ориентировочными, сенсорными, перцептивными, исполнительными, а образ - пристрастным, активным, энергийным, но при всем этом дихотомия образа и действия сохранялась. В феноменологии она, видимо, и должна сохраняться, что не противоречит тому, что разные феномены могут иметь один источник.

Введение понятий биодинамической и чувственной ткани давало надежду на выявление более глубинных оснований для преодоления указанной дихотомии. На первых этапах поиска было расширено число свойств живого движения. К ним, наряду с эволюцией, инволюцией, реактивностью, были добавлены чувствительность и рефлексивность. Наличие последних свойств было экспериментально доказано. Оставался вопрос, связанный с их локализацией в живом движении, в его биодинамической ткани.

Выполненное исследование позволяет заключить, что биодинамическая ткань живого движения, повторим, его собственно моторной стадии и является тем субстратом, где находят свое место (актуально и потенциально) когнитивные компоненты, которые можно называть чувствительностью, памятью, предвидением, значением и т. п. Это хорошо демонстрируется на рис. 8, где совмещены только что полученные и ранние результаты.

Мы приходим таким образом к заключению, что биодинамическая ткань живого движения одновременно является его чувственной тканью. Видимо, столь же справедливо утверждение, что чувственная ткань образа одновременно является и его биодинамической тканью. В свою очередь, и построенный в действии (действием) образ не только отражает мир и самое действие, но и организует и реорганизует их. В строгом смысле слова моторной стадии действия как таковой не существует. Она в такой же степени моторная, как и сенсорная, о чем говорят постоянные взаимопереходы биодинамической и чувственной ткани и чередующаяся открытость движения к ситуации и к своему собственному исполнению.

 

ВЫВОДЫ

 

В результате выполненного исследования обнаружены следующие новые факты и зависимости.

· Продолжительность движения меняет его структуру. Быстрое движение подобно симультанному акту перцепции, что дает основания называть его гомогенным монодвижением. Медленное движение подобно сукцессивно развертывающемуся перцептивному действию. Оно состоит из серии последовательных монодвижений, своего рода волн, имеющих разную длительность, в которые вкрапляются ярко выраженные дискреты-кванты.

· Структура движения определяется не только его длительностью, но и решаемой задачей. Действия одной длительности, выполняющие разные задачи, имеют различную структуру.

· Изменение продолжительности движения приводит к статистически значимому изменению как абсолютных временных значений фаз действия, так и соотношений между ними. Это новое подтверждение наличия разных способов организации действия.

· Обнаружена высокая временная стабильность первой фазы, т. е. стартового импульса монодвижения как внутри экспериментальных условий, так и между условиями. Для ее характеристики пригодна использованная Н. А. Бернштейном метафора - "монолит".

· В сукцессивных (развернутых) действиях, состоящих из ряда волн, временные и амплитудные характеристики первой волны существенно выше остальных. Различия между последними статистически не значимы. Высказано предположение, что первая волна выполняет ориентировочно-исследовательскую, задающую, а не только собственно исполнительную функцию.

· Биодинамическая ткань сукцессивного действия имеет тонкую структуру, образуемую дискретами-квантами. Выявлена прямая зависимость между длительностью фазы и количеством дискретов. Для характеристики такого действия пригодна использованная Н. А. Бернштейном метафора - "паутина на ветру".

· На основе метода линейной регрессии измерена длительность дискрета, которая составляет в среднем 160 мс. Данная величина сопоставима с временем баллистического движения. Это дает основание заключить, что выделенный дискрет представляет собой полноценный квант действия.

· Полноценный квант действия включает в свой состав когнитивные, исполнительные и оценочные компоненты. Гетерогенная природа кванта служит основанием для его возможных трансформаций и метаморфоз в кванты преимущественно исполнительные, когнитивные или оценочные.

· Высказана гипотеза о том, что квантовый характер действия является инвариантным к условиям его осуществления. Иное дело, что количество квантов, способ их организации и их длительность могут быть различными и определяться суммой внешних и внутренних условий осуществления действия.

Исследование в целом еще раз подтверждает главенствующую роль смысла двигательной задачи, которая определяет тип организации движения. Задача, представленная в плане действия, определяет способ и тактику его осуществления.

 

 

1. Бернштейн Н. А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М.: Медицина, 1966.

2. Гордеева Н. Д. Динамика психологической рефрактерности в двигательном акте // Вопр. психол. 1981. № 2. С. 79 — 89.

3. Гордеева Н. Д. Экспериментальная психология исполнительного действия. М.: Тривола, 1995.

4. Гордеева Н. Д., Евсевичева И. В., Зинченко В. П., Курганский А. В. К проблеме реактивности и чувствительности предметного действия // Интеллектуальные процессы и их моделирование. М.: Наука, 1991.

5. Гордеева Н. Д., Зинченко В. П. Функциональная структура действия. М.: Изд-во МГУ, 1982.

6. Гордеева Н. Д., Ребрик С. Б. Сенсомоторные регуляции исполнительного действия // Эргономика. Труды ВНИИТЭ. Вып. 21. М., 1981. С. 69 — 83.

7. Запорожец А. В. Развитие произвольных движений. М.: Изд-во АПН РСФСР, 1960.

8. Зинченко В. П. От генезиса ощущений к образу мира // А. Н. Леонтьев и современная психология / Под ред. А. В. Запорожца и др. М.: Изд-во МГУ, 1983. С. 140 — 149.

9. Ухтомский А. А. 15 лет советской физиологии // Собр. соч. Л.: Изд-во ЛГУ, 1954. Т. 5. С. 30 — 120.

 

Поступила в редакцию 3. IX 1998 г.