Возрастные изменения в системе регуляции движений

Возрастные изменения включенности в деятельность и роли различных структур системы регуляции движений определяются постепенным и гетерохронным созреванием всех ее компонентов.

К моменту рождения дифференцированы все корковые зоны, но наиболее развиты проекционные области. В этом возрасте в общих чертах завершается дифференцировка подкорковых структур, ядерных образований и проводящих путей спинного мозга (за исключением пирамидного тракта). Сложное строение имеют мышечные, суставные и сухожильные рецепторы.

Среди анализаторных систем головного мозга, имеющих непосредственное отношение к регуляции движений, более зрелой и готовой к функционированию является система кожного и двигательного анализаторов. Раннее созревание этих систем позволяет наблюдать и вызывать у новорожденных целый комплекс общих и локальных двигательных реакций, обеспечивающих функции питания, защиты и т. д. Однако эти непроизвольные движения не имеют постоянной картины и связаны со значительным мышечным тонусом, который, по‑видимому, обусловлен повышенной синхронизированной активностью двигательных единиц.

В первые 3–4 мес жизни ребенка постепенно усиливается участие коры больших полушарий в регуляции движений. Идет созревание мозжечка, полосатого тела и других структур мозга, что способствует снижению общего тонического напряжения мышц, установлению баланса активности мышц верхних конечностей и увеличению амплитуды движений рук.

Первые условные рефлексы (пассивное разгибание ножки ребенка в коленном суставе) появляются на 3‑4‑й неделе жизни. Эти рефлексы также приобретают относительное постоянство к 3‑4‑му месяцу жизни.

Во втором полугодии жизни продолжается созревание всех структур системы регуляции движений.

Структурное созревание коры больших полушарий и интракортикальных путей в постнатальный период создает широкие возможности для установления межанализаторных отношений и участия многих отделов головного мозга в регуляции движений. Такие взаимосвязи расширяются благодаря развитию ассоциативных путей, которые после рождения ребенка догоняют и перегоняют по интенсивности роста проекционные и другие системы и становятся мощной морфологической основой интегративной деятельности головного мозга.

По мере развития все большее значение в процессах формирования сложных реакций, обеспечивающих адекватность взаимодействия организма с окружающим миром, приобретают центральные отделы двигательной системы. Электрофизиологические исследования показывают, что нейроны сенсомоторной области коры начинают проявлять способность к межсенсорной конвергенции уже на ранней стадии постнатального онтогенеза.

Во втором полугодии жизни ребенка межанализаторные функциональные связи становятся более упорядоченными и эффективными.

В этот период появляются направленные движения руки к определенному предмету, его захват и удержание. Повышается число движений, когда кисть руки раскрывается до захватывания предмета. Идет перестройка петлеобразных хватательных движений с частыми промахами и превращение их в движения с «прямым плановым» приближением к предмету. С 10‑го месяца жизни наблюдается предварительное приспособление пальцев руки к форме объекта, который ребенок намеревается схватить, т. е. отмечаются элементы специфической готовности к движению, а значит формируется «замысел действия». В этот же период отмечаются хватательные движения вслепую за счет предварительного нацеливания на предмет. Возникновение в течение второго полугодия жизни подобных усложненных форм двигательной активности, по‑видимому, свидетельствует о начальных этапах становления способности центральной нервной системы к программированию движения .

В этом же возрасте (7‑10 мес) обнаруживается способность детей совершать (при их пассивной поддержке под руки) попеременные шагательные движения по движущемуся тредбану. Структура этих движений, включая закономерности изменений суставных углов, межконечностную и межсуставную координацию, сравнительно совершенна. Это может быть свидетельством того, что механизм шагания формируется, но не может быть реализован вследствие незрелости механизмов поддержания равновесия в вертикальном положении (не созрели механизмы регуляции позы) и недостаточной мышечной силы для перемещения ног.

Фактически в течение второго полугодия происходит постепенное включение в систему регуляции движений всех компонентов структуры от ассоциативных зон коры до мотонейронов спинного мозга. Это обеспечивает совершенствование движений рук, ног, туловища ребенка, однако практически все движения еще не очень точны, так как не сформирован баланс мышц‑антагонистов, несовершенна нервно‑мышечная регуляция, недостаточно сформированы механизмы поддержания позы.

Именно с этого возраста начинается активное формирование нового типа движений – произвольных, целенаправленных.

Изменение роли отдельных структур системы регуляции движений в процессе возрастного развития отчетливо видно на примере формирования сложных произвольных движений, таких как ходьба и письмо. На первый взгляд эти движения совершенно различны и формируются в разном возрасте, но этапы их развития, специфика и совершенствование структуры самих движений очень сходны.

Ребенок начинает ходить в возрасте 9‑15 мес. Однако вплоть до 4 лет формируется временная структура акта ходьбы. К 4 годам сформированной оказывается лишь структура каждого отдельного шага, а система шагов, т. е. структура серии движений при ходьбе, еще не сформирована, движения неритмичны, нестабильны, вариативны. Фактически еще не сложилась программа серии движений, каждый шаг корригируется по ходу деятельности.

Следующий этап формирования ходьбы – 4–7 лет. В этом возрасте заметно расширяются связи двигательной области головного мозга с одним из важных центров регуляции движений – мозжечком и подкорковыми образованиями, в частности с красным ядром, т. е. созревают механизмы регуляции позы и механизмы реализации последовательности серийных движений. К 7 годам корковый отдел двигательного анализатора обретает морфологические признаки, свойственные взрослым. Достигает значительной зрелости и рецепторный аппарат двигательной системы, а значит, становится возможной более тонкая регуляция мышечной активности, мышечных напряжений.

В этом же возрасте продолжается совершенствование серии отдельных шагов при ходьбе, но они нестабильны, вариативны, еще отсутствует зависимость между темпом ходьбы и длиной шага.

Новым этапом в формировании акта ходьбы является возраст 9‑10 лет. В этом возрасте показатели структуры шага и ходьбы близки к показателям взрослых. Темп ходьбы равномерный, длина шага стабильна, ускорение темпа связано с удлинением шага. В этом возрасте структура регуляции движений устойчива к влиянию дополнительных нагрузок и различных «шумов», мешающих реализации этого движения. Значит, мы можем говорить о том, что при выполнении движения реализуются все функции системы регуляции:

принятие решения

↓

выбор двигательной программы

↓

достижение «полезного результата» или решение «задачи действия».

Таким образом, только к 10 годам реализация движения (ходьбы) обеспечивается включенностью и взаимодействием всех звеньев системы регуляции движения, а формирование этого движения идет почти 10 лет.

Графические движения проходят те же этапы формирования, что и ходьба: в 1–1,5 года – это нестабильные, плохо регулируемые движения, от 2 до 4 лет формируется структура графических движений, к 5 годам сформированы основные компоненты графических движений – вертикальные и горизонтальные линии, овалы, круги, но они еще нестабильны, плохо регулируются их размерность, соотношение элементов, еще недостаточно четки линии, много дополнительных штрихов, которые свидетельствуют о корректировке по ходу движения, а значит, о том, что программа движения еще не сформирована.

В 6–7 лет начинается собственно формирование навыка письма, а все графические движения и действия, которые ребенок освоил до этого возраста, служат базисом для их развития.

Основные характеристики письма у детей этого возраста: нестабильность, неровность, нечеткость штрихов, сильное мышечное напряжение (часты жалобы детей – «болит рука», «устала рука»), несовершенны механизмы регуляции позы (ребенок очень быстро нарушает правильную позу при письме), фактически каждое движение в серии выполняется отдельно, нет плавности и связности движений. Это тот этап, когда ребенок еще не может произвольно менять скорость письма, сохраняя качество (движения могут быть медленными и правильными или быстрыми, но неправильными). Все это свидетельствует о том, что моторная программа еще только формируется и необходима постоянная коррекция и оценка по ходу движения. Так же как и при формировании акта ходьбы, в 9‑10 лет при письме существенно изменяются центральные механизмы регуляции движений.

На этом этапе уже сформирована и совершенствуется моторная программа, резко сокращается пауза между отдельными двигательными актами, движения становятся четкими, стабильными, менее напряженными, ребенок способен произвольно регулировать основные параметры движения, варьировать темп, скорость, качество серии движений, т. е. показатели временной структуры письма близки к показателям взрослых.

Одним из факторов совершенствования центральных механизмов регуляции движений к 9‑10 годам, по‑видимому, является созревание лобных зон коры, которым отводится роль принятия решения и выбора программы действия.

Нельзя не отметить, что в период с 11–12 до 14–15 лет ухудшается синхронность движений в суставах, повышается мышечное напряжение, замедляется развитие функций управления пространственно‑временными параметрами точностных действий и снижаются резервные возможности совершенствования движений под влиянием упражнения. Все это, по‑видимому, связано с существенным изменением механизмов центральной регуляции движений, ослаблением роли регуляторных влияний лобной коры в период полового созревания.

Интересно, что, по данным нейрофизиологических исследований, регрессивные изменения активности коры, повышение активности подкорковых структур, менее дифференцированное вовлечение структур неокортекса в процессы организации деятельности характерны для подростков на II и III стадиях полового созревания. Это свидетельствует об определенных регрессивных изменениях ряда функций центральной нервной системы в период полового созревания, затрагивающих не только сенсорные процессы восприятия, организации внимания, но и центрально‑эффекторные механизмы регуляции моторикой, и процессы организации двигательной деятельности.

Но уже после 14–15 лет эти явления становятся менее заметными и исчезают, совершенствуется регуляция сложнокоординированных движений, усиливается их интеграция и в то же время автономность, возрастают точность управления пространственными параметрами движений, улучшается качество выполнения двигательных действий при разных скоростных режимах, вновь повышается чувствительность двигательных функций к тренировочным воздействиям.

Таким образом, возрастное развитие движений – это путь от недифференцированных, нестабильных, напряженных отдельных движений, очень зависящих от влияния различных факторов (внешних – условий выполнения и внутренних – состояния организма), к более дифференцированным и интегрированным в серии, плавным, точным, стабильным и менее зависимым от влияния различных факторов.

Вопросы и задания

1. Какие движения называются произвольными, непроизвольными? В чем их различие?

2. Какие основные структуры включены в систему организации и регуляции движения? Нарисуйте схему, покажите пути нервных импульсов от коры к мышцам.

3. Что означает соматотопический принцип организации двигательных зон коры? Какая часть тела в двигательной коре наиболее широко представлена? Как вы думаете, почему?

4. Каковы функции двигательной коры в организации и регуляции движений?

5. Каковы функции базальных ганглиев в организации и регуляции движений?

6. Каковы функции мозжечка в организации и регуляции движений?

7. Выделите функции ствола мозга в организации и регуляции движений.

8. Выделите функции спинного мозга в организации и регуляции движений.

9. Назовите методы изучения организации и регуляции движений. Какой уровень регуляции движений позволяет изучать каждый из перечисленных методов?

10. Опишите возрастные изменения в структуре организации и регуляции движений. Как изменяются при этом характер движений, их качество и эффективность?