Социально-биологические и психофизиологические основы физической культуры

Наряду с использованием перечисленных методов, основанных на изучении условных рефлексов, все  более плодотворным оказывается  сопоставление изучаемых физиологических  показателей с биохимическими и морфологическими.

На многие интересные стороны  ВНД человека обратила внимание практика педагогики и медицины. Как говорил  французский исследователь Клод Бернар, «что не смеем мы попробовать  на людях, делает природа – экспериментатор  более смелый».

Благодаря высшей нервной  деятельности обеспечиваются нормальные взаимодействия организма и внешнего мира. Благодаря низшей нервной деятельности осуществляется регуляция работы внутренних органов и обеспечивается существование  организма как единого целого.

Высшая нервная деятельность – это совокупность безусловных  и условных рефлексов, а также  высших психических функций, которые  обеспечивают адекватное поведение  в изменяющихся природных и социальных условиях. В настоящее время благодаря развитию лабораторной техники, и в особенности использованию электронной аппаратуры, методы исследования значительно усовершенствованы.

Все рефлекторные реакции  можно разделить на две группы: условные и безусловные.

Безусловные рефлексы – унаследованные от предков рефлекторные реакции, приобретенные в процессе длительного эволюционного развития животного мира. Они закрепились в процессе длительного развития животного мира и передаются по наследству. Их количество относительно невелико. Каждый безусловный рефлекс воспроизводит в ответ на определенное раздражение один и тот же рефлекторный акт. Так, например, коленный и ахиллов рефлексы возникаю каждый раз при раздражении рецепторов сухожилий определенных мышц. Рефлекторный путь безусловного рефлекса (рефлекторная дуга или рефлекторное кольцо) существует уже к моменту рождения и может проходить через любые отделы центральной нервной системы. Безусловные рефлексы постоянны, устойчивы и не изменяются. Они обеспечивают координированную деятельность организма, направленную, например, на поддержание постоянства внутренней среды.

К моменту рождения у человека появляется большинство безусловных  рефлексов. Рефлексы, участвующие в  передвижении тела и связанные с  половой функцией, формируются через  некоторое время после рождения, по мере созревания нервной и других систем организма.

Безусловнорефлекторная  деятельность обеспечивает возможность  существования биологической особи  в относительно постоянных условиях обитания.

По анатомическому принципу безусловные рефлексы делятся на: простые (спинномозговые), усложненные (с участием продолговатого мозга), сложные (среднего мозга), сложнейшие (ближайшая подкорка и кора полушарий большого мозга).

Ведущую роль в осуществлении  большинства безусловных рефлексов  играют подкорковые ядра, мозговой ствол, спинной мозг. Поэтому эти  рефлексы сохраняются и после  удаления коры больших полушарий  мозга. Однако у человека, а также  и у обезьяны сложные безусловные  рефлексы протекают при обязательном участии коры больших полушарий  мозга. К сложным безусловным  рефлексам относятся инстинкты: пищевой, родительский, половой, оборонительный.

Инстинкт (от лат. instinctus – побуждение) – это сложная врожденная форма поведения, возникающая в ответ на определенные изменения окружающей среды и имеющая большое значение для выживания организма. Инстинкты специфичны для каждого вида и отличаются от простых безусловных рефлексов степенью сложности. Это целая цепочка последовательно связанных друг с другом рефлекторных актов. Примерами инстинктов у животных являются постройка птицами гнезд, плотины бобрами и др.

У только что родившегося  ребенка легкие еще не действуют. Когда связь с материнским  организмом прерывается, в крови  новорожденного начинает накапливаться  углекислый газ. Он воздействует на дыхательный  центр продолговатого мозга и  вызывает инстинктивный вдох. Ребенок  начинает дышать самостоятельно. О  начале дыхания говорит первый крик ребенка. В этом инстинкте проявилась такая цепочка врожденных рефлексов: рождение : СО₂=» вдох=» крик.

Таким образом, инстинктивное  поведение генетически запрограммировано, и его практически нельзя изменить. Оно обеспечивает организм набором  готовых поведенческих реакций, что позволяет экономно использовать нервные клетки.

Условные рефлексы – это индивидуально приобретенные в течение жизни или специального обучения приспособительные реакции, возникающие на основе образования временной связи между условным раздражителем и безусловнорефлекторным актом.

Условный рефлекс –  это ответная реакция организма. Она не является врожденной. Рефлекторный путь условного рефлекса к моменту  рождения ребенка отсутствует. Он возникает  при определенных условиях в ответ  на самые разнообразные раздражители и с любого рецептора, если эти  раздражители достаточной силы, и  воспринимаются организмом. Условный рефлекс – временная изменчивая реакция организма. Он может образоваться, закрепиться или угаснуть в процессе жизни. Один и тот же рефлекс может  быть выработан при раздражении  разных рецепторов. Замыкание дуги условного рефлекса происходит в  коре мозга с участием подкорковых  центров. Чем больше образовано условных рефлексов и чем они разнообразнее, тем лучше приспосабливается  организм к условиям жизнедеятельности.

Для выработки условного рефлекса необходимо:

1. наличие двух раздражителей, один из которых безусловный (пища, болевой раздражитель и др.), вызывающий безусловнорефлекторную реакцию, а другой - условный (сигнальный), сигнализирующий о предстоящем безусловном раздражении (свет, звук, вид пищи и т.д.);
2. многократное сочетание условного и безусловного раздражителей (хотя возможно образование условного рефлекса при их однократном сочетании);
3. условный раздражитель должен предшествовать действию безусловного;
4. в качестве условного раздражителя может быть использован любой раздражитель внешней или внутренней среды, который должен быть по возможности индифферентным, не вызывать оборонительной реакции, не обладать чрезмерной силой и способен привлекать внимание;
5. безусловный раздражитель должен быть достаточно сильным, в противном случае временная связь не сформируется;
6. возбуждение от безусловного раздражителя должно быть более сильным, чем от условного;
7. необходимо устранить посторонние раздражители, так как они могут вызывать торможение условного рефлекса;
8. животное, у которого вырабатывается условный рефлекс, должно быть здоровым;
9. при выработке условного рефлекса должна быть выражена мотивация, например, при выработке пищевого слюноотделительного рефлекса животное должно быть голодным, у сытого - этот рефлекс не вырабатывается.

Условные рефлексы легче  вырабатывать на экологически близкие  данному животному воздействия. В связи с этим условные рефлексы делятся на натуральные и искусственные. Натуральные условные рефлексы вырабатываются на агенты, которые в естественных условиях действуют вместе с раздражителем, вызывающим безусловный рефлекс (например, вид пищи, ее запах и др.) Все остальные условные рефлексы искусственные, т.е. вырабатываются на агенты, в норме не связанные с действием безусловного раздражителя, например, пищевой слюноотделительный рефлекс на звонок.

В зависимости от характера  раздражителей, условий их применения, особенностей их подкрепления и т.д. выделяют различные виды условных рефлексов.

Натуральные (естественные) и искусственные условные рефлексы. Условные рефлексы, образующиеся на действие сигналов, характеризующих постоянные свойства безусловных раздражителей (например, запах или вид пищи), называются натуральными условными рефлексами.

Иллюстрацией закономерностей  образования натуральных условных рефлексов являются опыты И. С. Цитовича. В этих опытах щенки одного и того же помета содержались на различном  пищевом рационе: одних кормили  только мясом, других - только молоком. У животных, которых кормили мясом  вид и запах его уже на расстоянии вызывали условную пищевую реакцию  с ярко выраженными моторным и  секреторным компонентами. Щенки, получавшие лишь молоко, первый раз реагировали  на мясо только ориентировочной реакцией - обнюхивали его и отворачивались. Однако уже однократное сочетание вида и запаха мяса с едой полностью устраняло это «безразличие». У щенков выработался натуральный пищевой условный рефлекс. Образование натуральных (естественных) условных рефлексов на вид, запах пищи и свойства Других безусловных раздражителей характерно и для человека. Натуральные условные рефлексы характеризуются быстрой выработкой и большой стойкостью. Они могут удерживаться всю жизнь при отсутствии последующих подкреплений. Это объясняется тем, что натуральные условные рефлексы имеют большое биологическое значение, особенно на ранних этапах приспособления организма к окружающей среде. Именно свойства самого безусловного раздражителя (например, вид и запах пищи) являются теми первыми сигналами, которые действуют на организм после рождения.

Но условные рефлексы можно  выработать также на различные индифферентные сигналы (свет, звук, запах, изменения  температуры и др.), не обладающие в естественных условиях свойствами раздражителя, вызывающего безусловный  рефлекс. Такого рода реакции, в отличие  от натуральных, называются искусственными условными рефлексами. Например, запах мяты, не присущ мясу. Однако если этот запах несколько раз сочетать с подкармливанием мяса, то образуется условный рефлекс: запах мяты становится условным сигналом еды и начинает вызывать слюноотделительную реакцию без подкрепления. Примером выработки условных рефлексов на искусственные раздражители может быть образование у человека секреторных и двигательных условных рефлексов на сигналы в виде звучания звонка, ударов метронома, усиления или ослабления освещения прикосновения к коже и т. д.

Наличные и  следовые рефлексы - условные рефлексы, в которых условный сигнал предшествует безусловному раздражителю, действует совместно с ним и заканчивается одновременно или на несколько секунд раньше или позднее прекращения безусловного раздражения, называются наличными. Как уже отмечалось, для образования условного рефлекса необходимо, чтобы условный сигнал начал действовать раньше начала действия подкрепляющего раздражителя. Интервал между ними, т. е. степень отставления подкрепляющего раздражителя от условного сигнала, может быть различным. В зависимости от длительности отставления, безусловно, подкрепления от начала действия условного сигнала наличные Условные рефлексы у животных, например пищевые, классифицируются как совпадающие (0,5 - 1 сек.), коротко отставленные (3 - 5 сек.), нормальные (10 - 30 сек.) и запаздывающие (1 - 5 мин. и более).

При следовых условных рефлексах  условный раздражитель подкрепляется  после прекращения его действия (см. рис. 63) Между затухающим очагом возбуждения в коре от индифферентного  агента и очагом возбуждения в  корковом представительстве подкрепляющего безусловного или ранее хорошо выработанного  рефлекса образуется временная связь. Следовые условные рефлексы формируются  при коротком (10-20 сек.) и длинном (позднем) отставлениях (1-2 мин. и более). К группе следовых условных рефлексов относится, в частности, рефлекс на время, выполняющий роль так называемых «биологических часов».

Наличные и следовые условные рефлексы с большим отставлением являются сложными формами проявления высшей нервной деятельности и доступны лишь животным с достаточно развитой корой головного мозга. Выработка подобных рефлексов у собак связана с большими трудностями. У человека следовые условные рефлексы образуются легко.

Следовые условные реакции  имеют большое значение при физических упражнениях. Например, в гимнастической комбинации, состоящей из нескольких элементов, следовое возбуждение в  коре мозга, вызванное действием  первой фазы движения, служит раздражителем  для программирования цепи всех последующих. Внутри цепной реакции каждый из элементов  является условным сигналом для перехода к следующей фазе движения.

Условные рефлексы первого и высших порядков. Реакции, образуемые на основе безусловных рефлексов, называются условными рефлексами первого порядка, а реакции, вырабатываемые на основе ранее приобретенных условных рефлексов - условными рефлексами высших порядков (второго, третьего и т. д.). При выработке условных рефлексов высших порядков индифферентный сигнал подкрепляется хорошо упроченными условными раздражителями. Если, например, раздражение в виде звонка подкреплять едой (безусловная реакция), то вырабатывается условный рефлекс первого порядка. После упрочения условного рефлекса первого порядка можно выработать на его основе условный рефлекс второго порядка, в частности на свет. На базе условного рефлекса второго порядка можно образовать условный рефлекс третьего порядка, на базе рефлекса третьего порядка - рефлекс четвертого порядка и т. д.

Образование условных рефлексов  высших порядков зависит от совершенства организации нервной системы, ее функциональных свойств и биологической  значимости безусловного рефлекса, на базе которого выработан условный рефлекс  первого порядка. Например, у собак  в искусственных условиях на фоне повышенной пищевой возбудимости можно  выработать слюноотделительный условный рефлекс третьего порядка. В случае двигательно-оборонительной реакции  у этих же животных возможно образование  условных рефлексов четвертого порядка. У обезьян, стоящих на более высокой  ступени филогенетической лестницы, условные рефлексы высших порядков образуются легче, чем у собак. Для человека процесс образования условных рефлексов, высших порядков оказывается наиболее адекватным. При наличии повышенной возбудимости центральной нервной  системы даже у детей в возрасте до года вырабатываются условные рефлексы пятого и шестого порядка (Н. И. Красногорский). При развитии функции речи порядковый диапазон этих реакций значительно  расширяется. Так, подавляющее большинство двигательных условных рефлексов у человека образуется путем подкрепления не каким-либо безусловным раздражителем, а различными условными сигналами в виде словесных инструкций, объяснений и др.

Биологическое значение условных рефлексов высших порядков состоит  в том, что они обеспечивают сигнализацию о предстоящей деятельности при  подкреплении не только безусловными, но и условными раздражителями. В  связи с этим более быстро и  полно происходит развертывание  адаптационных реакций организма.

Положительные и  отрицательные условные рефлексы. Условные рефлексы, в динамике которых проявляется активность организма в виде двигательных или секреторных реакций, называются положительными. Условные реакции, не сопровождающиеся внешним двигательным и секреторным эффектами в связи с их угнетением, относят к отрицательным, или тормозным рефлексам. В процессе приспособления организма к изменяющимся условиям среды оба вида рефлексов имеют большое значение. Они тесно взаимосвязаны, так как проявление одного вида деятельности сочетается с угнетением других видов. Например, при оборонительных двигательных условных рефлексах тормозятся условные пищевые реакции и наоборот. При условном раздражителе в виде команды «Смирно!» вызывается деятельность мышц, обусловливающих стояние в определенном положении и торможение других условных двигательных реакций, которые осуществлялись до этой команды (например, ходьба, бег).