5.2.3. Состав функциональной системы и взаимосвязь ее элементов 

Для решения любой двигательной задачи (удовлетворения определенной потребности посредством двигательных действий) в организме военнослужащего создается множество функциональных систем, которые находятся на разных уровнях иерархии (рис. 6). Каждая из систем избирательно вовлекает и объединяет элементы организма с целью получения конкретного результата на уровне как целостного поведенческого акта, так и на более низких уровнях иерархии [2]. Исходя из системного подхода к исследованию двигательной деятельности человека, каждый элемент организма, участвующий в решении двигательной задачи, должен пониматься как органическая часть большой совокупности элементов, где логика взаимодействия элементов и степень участия каждого из них в решении двигательной задачи определяется целью поведенческого акта, т. е. результатом, к которому организм стремится.

В каждую функциональную систему вовлекается огромное количество компонентов организма, и возможности их взаимодействия практически безграничны. Для проведения анализа деятельности функциональной системы необходимо упростить множество компонентов, что и было сделано в ходе разработки теории функциональных систем. Главным критерием упрощения стал результат, к которому система стремится. Такое упрощение позволило понять «…узловые специфические механизмы, представляющие собой внутреннюю архитектонику системы» [2, с. 46-47].

Рассмотрим состав функциональной системы, функционирование и взаимодействие ее специфических механизмов.

  

 

Рисунок 6 – Общая архитектоника функциональной системы [по 2]

 Афферентный синтез

 

Военнослужащий сам на основе своих внутренних процессов принимает решение о том, какой результат он хочет получить в тот или иной момент своей деятельности. Соответствующее решение принимается в результате афферентного синтеза (рис. 7). Стадия афферентного синтеза является универсальной для всех функциональных систем. Суть афферентного синтеза состоит в том, что разнородные возбуждения устанавливают между собой информативное взаимодействие. Выделено не менее четырех типов возбуждений, участие которых в афферентном синтезе является обязательным:возбуждения доминирующей в данный момент мотивации, информация об обстановке, в которой предстоит решать двигательную задачу в данный момент (обстановочная афферентация), пусковая афферентация и память. Стадия афферентного синтеза исследована как на уровне целого мозга, так и отдельных нейронов. Выявлено, что отдельный нейрон представляет собой сложное образование, функционирование которого напрямую влияет на деятельность всего мозга [2]. На уровне отдельного нейрона приход к нему тех или иных возбуждений в результате их обработки освобождает нейрон от избыточных степеней свободы, благодаря чему нервная клетка посылает через аксон единственное «решение» (рис. 7).

 

Рисунок 7 – Соотношение моментов работы нейрона, обеспечивающих формирование степеней свободы [по 2]

 

Применительно к пирамидным нейронам, перемена степени их свободы может быть выражена в соответствующем возбуждении мышечных групп (см.: рис. 8).

Рассмотрим различные типы возбуждений, участвующих в афферентном синтезе [1; 2].

Рисунок 8 – Схема, поясняющая смену степеней свободы нейрона и мышцы в процессе осуществления целенаправленного действия. В зависимости от фазы движения происходит перемена степени свободы на пирамидных нейронах коры, отражающаяся в возбуждении мышечных групп [по 2] 

Мотивационное возбуждение является необходимым компонентом формирования любого двигательного действия. Оно может создаваться как нутритивными и гормональными процессами организма, так и на более высоком уровне в форме социального поведения военнослужащего, где совершенствование двигательной деятельности является его потребностью. Применительно к специфической деятельности военнослужащих одни мотивационные возбуждения могут иметь длительный период формирования, другие же формируются практически мгновенно.

Обстановочная афферентация. В каждый момент деятельности органы чувств человека и центральная нервная система обладают способностью передавать огромное количество информации. Известно, например, что человеческий глаз обладает потенциальной возможностью передавать миллион бит информации за 0,1 секунды. В то же время в силу различных причин переработке подвергается за это время всего лишь около 4 бит [2, с. 221-222]. При огромном избытке внешней информации в процессе афферентного синтеза организму важно выбрать наиболее полезную для себя информацию в данный момент времени. Таким «фильтром», отбирающим для обработки внешнюю информацию, является доминирующая в данный момент мотивация. Более того, доминирующие возбуждения усиливают деятельность тех или иных органов чувств и в том направлении восприятия, которое в наибольшей степени необходимо для принятия решения осуществить те или иные действия, соответствующие доминирующей мотивации.

В двигательной деятельности благодаря обстановочной афферентации, которая непрерывно поступает в центральную нервную систему, военнослужащий контролирует изменение обстановки (перемещение соперников в спортивных играх, единоборствах и в других видах двигательной деятельности, внешние признаки состояния военнослужащего в той же спортивной деятельности и т. д.). Это дает возможность в каждом конкретном случае принимать решение выполнить те или иные действия, соответствующие сложившейся ситуации и мотивационным побуждениям человека. Несомненно, что важную роль в афферентном синтезе при решении двигательных задач играет информация о состоянии организма. Начало же осуществления двигательных действий связано с пусковой афферентацией.

Пусковая афферентация. Для успешного решения двигательной задачи важен момент начала осуществления двигательного действия. К этому времени организм определяется с тем, какой двигательный акт или их совокупность необходимо совершить. Причем приспособительная реакция, находясь в скрытой форме возбуждения, имеет динамический характер, т. е. изменяется в соответствии с доминирующей в данный момент мотивацией и обстановочной афферентацией. Например, в спорте пусковой афферентацией к действию легкоатлета-спринтера является звук выстрела стартового пистолета. В то же время повторный выстрел является пусковой афферентацией для прекращения выполнения двигательных действий (бега). Таким образом, после старта у спринтера в скрытой форме формируется приспособительная реакция, которая «срабатывает» только после повторного выстрела. С другой стороны, запоздалая реакция атлета на первый выстрел не позволит ему успешно решить двигательную задачу – преодолеть дистанцию за минимально возможное время. Еще большее значение приобретает пусковая афферентация в деятельности, к примеру, стрелков по движущимся мишеням.

Определиться с началом осуществления поведенческого акта (двигательного действия) совместно с пусковой афферентацией позволяет прошлый опыт человека, который хранится в аппаратах памяти.

Память. В процессе афферентного синтеза на уровне отдельного нейрона совокупность мотивационных, обстановочных и пусковых раздражений постоянно взаимодействует с той информацией, которую человек ранее накопил в ситуациях, связанных с удовлетворением «родственных» мотивационных побуждений в похожей внешней обстановке и при соответствующем состоянии организма. В двигательной деятельности военнослужащего вопрос извлечения информации из аппаратов памяти имеет важнейшее значение. Например, в спортивных играх и единоборствах в процессе игр и поединков соревнующиеся регулярно попадают в ситуации, в которых может быть несколько вариантов решения двигательной задачи. Эффективность ее решения будет зависеть в том числе и от того, какие варианты решения будут извлечены из аппаратов памяти для афферентного синтеза и как быстро будет осуществлен сам синтез.

В теории функциональных систем механизмы закрепления информации в аппаратах памяти и ее извлечение рассмотрены в свете интегративной деятельности нейрона [2, с. 347–440]. Исходя из того, что любая форма деятельности организма имеет системный характер, где задействованы миллионы нейронов с соответствующими степенями свободы, то запоминание – это фиксация переживаемых состояний в химических комплексах нервных клеток. На химические процессы запоминания главное воздействие оказывает успех в достижении результата, который формирует эмоциональные возбуждения, также поступающие в нервные клетки и фиксирующиеся в аппаратах памяти. Извлечение из аппаратов памяти находится в прямой зависимости от закрепленных в аппаратах памяти эмоциональных возбуждений. Главное, чтобы пришедшие к нейрону возбуждения были в том же составе, что и при запоминании, т. е. при фиксации в памяти [2, с. 425–429].

Афферентный синтез на уровне целого мозга в теории функциональных систем рассмотрен с учетом концепции П.К. Анохина о внутринейрональной обработке и интегрировании синаптических возбуждений [2, с. 347–440]. Нейроны, объединяясь в функциональную систему, взаимодействуют между собой. Нейродинамические процессы позволяют системе «перебрать» и оценить все возможные результаты деятельности, наиболее полно отвечающие доминирующей мотивации и обстановке, в которой предстоит совершить действие. Необходимо отметить, что в стадии афферентного синтеза происходит  «…целый ряд динамических процессов, обеспечивающих активный подбор дополнительной информации для принятия окончательного решения. Сюда относится общая активация корковой деятельности, облегчающая все виды необходимых взаимодействий в пространстве и времени» [2, с. 350]. Выявлено также, что мотивационные возбуждения распространяются по коре головного мозга «…не беспорядочно, а крайне избирательно, именно по тем же синаптическим образованиям, которые были связаны в прошлом с удовлетворением подобной же мотивации» [2, с. 350].

На рисунке 8 представлен теоретический пример взятия чашки с чаем и поднесения ее ко рту на нейронном уровне: символически показаны конвергенции различных возбуждений (черные кружки – возбужденные синапсы, пустые кружки – невозбужденные синапсы). Как видно на рисунке, «…один и тот же пирамидный нейрон в зависимости от того, какое распределение возбуждений по синапсу к нему приходит, может дать различные степени свободы, обеспечивающие своеобразное распределение возбуждений по мышцам. Так осуществляется динамическая перемена степеней свободы пирамидного нейрона» [2, с. 432].

 «Принятие решения»

 Между афферентным синтезом и началом осуществления поведенческого акта в физиологии выделяют промежуточный критический момент – «принятие решения» [1]. Суть «принятия решения» в двигательной деятельности состоит в том, что военнослужащий из всех бесконечно возможных двигательных актов, которые он в состоянии выполнить в данной ситуации в данный момент, выбирает только один конкретный двигательный акт. Применительно к мышечной системе «принятие решения» получило название «устранение избыточных степеней свободы» (Ухтомский, 1945).

Любая двигательная задача решается, в конечном счете, посредством мышечных сокращений. Для выполнения двигательного действия необходимо зафиксировать посредством соответствующих мышечных сокращений звенья тела в одних сочленениях, а в других – выполнить соответствующие целенаправленные движения. Моторные нейроны, которые посылают команды на соответствующее сокращение мышц, должны функционировать очень слаженно. Механизмы координации вегетативных функций для эффективного решения двигательных задач также должны иметь высокую степень координации с соответствующими мышечными сокращениями. Установлено [2], что решение о том, какой совершить двигательный акт, принимается в какой-то момент афферентного синтеза в виде целостного комплекса высококоординируемых возбуждений, направляемых как к мотонейронам и далее к мышцам, так и к вегетативным компонентам, обеспечивающим соответствующее сокращение. Отмечается значительная разница между огромным количеством афферентных возбуждений, используемых организмом в афферентном синтезе, и ограниченным количеством эфферентных возбуждений, которые включаются в деятельность мозга при формировании двигательного акта. «Принятие решения» может осуществляться практически моментально или со значительной задержкой во времени. Как отмечалось (см.: «Афферентный синтез»), это связано с тем, были ли в жизни конкретного человека подобные ситуации в двигательной деятельности при соответствующей мотивации и состоянии организма, как успешно он их разрешал и закрепились ли такие ситуации (со способами их разрешения) в аппаратах его памяти. Если проблемные ситуации у конкретного человека уже складывались и он успешно их разрешал в подобной обстановке, при схожем мотивационном возбуждении и соответствующем состоянии своего организма, то «решение» в соответствующих проблемных ситуациях будет принято практически моментально.

Итак, физиологический смысл «принятия решения», по мнению П.К. Анохина [1, с. 232-233], заключается в следующих важнейших эффектах:

1) «принятие решения» – это результат афферентного синтеза, производимого организмом на основе ведущей мотивации;

2) «принятие решения» освобождает организм от большого количества степеней свободы, способствуя тем самым формированию интеграла эфферентных возбуждений, необходимых и имеющих приспособительный смысл для организации именно в данный момент и именно в данной ситуации;

3) «принятие решения» является переходным моментом, после которого все комбинации возбуждений приобретают исполнительный, эффекторный характер.

 Акцептор результатов действия 

В работе мозга установлена универсальная закономерность, которая может относиться как к целостным поведенческим актам, так и к отдельным физиологическим актам организма: «…во всех случаях посылки мозгом возбуждений через конечные нейроны к периферическим рабочим аппаратам одновременно с эфферентной «командой» формируется некоторая афферентная модель, способная предвосхитить параметры будущих результатов и сличить в конце действия это предсказание с параметрами истинных результатов» [1, с. 248]. Механизм, воспринимающий информацию о полученных результатах действия и сравнивающий их с предсказанными афферентными результатами, был назван акцептором результатов действия [1, с. 243].

Обратная афферентация, т. е. афферентация о параметрах полученных результатов, поступая в акцептор действия, завершает логическую модель поведенческого акта человека. Физиологический смысл обратной афферентации состоит в том, что она информирует о результатах совершенного действия, давая возможность организму в целом оценить выполненное действие и на основе такой оценки сформировать последующие поведенческие акты. Так как в двигательном акте различают обратную афферентацию, направляющую движения и результативную афферентацию, то в теории функциональных систем именно последней отводится роль афферентации, влияющей на формирование последующих актов поведения человека.

В двигательной деятельности военнослужащего, осуществляемой им в процессе физической подготовки, можно выделить цепь поведенческих актов, приводящих к определенной цели и позволяющих удовлетворить определенную потребность. Например, в футболе можно говорить о цепи событий, приводящих к победе в матче, в турнире и т. д. В то же время в том же футболе победа в матче может быть выражена через определенные результаты двигательной деятельности, например, «забить мяч» и «не пропустить мяч». В цепи двигательных актов, направленных на достижение цели («забить мяч»), различают поэтапную обратную афферентацию и санкционирующую обратную афферентацию. Раньше отмечалось, что в мозге человека формируется несколько программ решения двигательных задач, но при поступлении пусковых возбуждений система принимает единственное решение. Такая же закономерность может быть отмечена и в цепи последовательных двигательных актов, приводящих к цели. Например, в футболе в какой-то игровой ситуации перед командой в целом и перед каждым игроком может стоять цель – «забить мяч». У конкретного игрока для достижения цели образуется функциональная система, в которой в акцепторе результатов действия динамически формируется ряд промежуточных этапов (различные перемещения с мячом и без мяча, передача и прием мяча и др.), приводящих к цели. По окончании каждого из промежуточных этапов в акцептор результатов действия поступает поэтапная обратная афферентация, которая сличается с афферентной моделью, имеющейся в акцепторе. В зависимости от результатов сличения футболист из имеющихся у него вариантов участия в игре выбирает наиболее подходящий и совершает следующий поведенческий акт, ведущий к цели – к забиванию мяча. Если действия команды в целом и игрока в частности позволили забить мяч в ворота соперников, то в акцептор результатов действия поступает санкционирующая обратная афферентация, свидетельствующая о достижении цели. Такая афферентация «…закрепляет наиболее успешную интеграцию афферентных возбуждений и завершает логическую функциональную единицу поведения» [1, с. 241], например, «хочу забить мяч» – «забил мяч».

В физической подготовке военнослужащих различают двигательные задачи, где заранее известно, какие двигательные акты составят цепь последовательных событий и приведут к их решению, а также известна очередность соответствующих актов. Это так называемые физические упражнения со строго постоянным составом [19, с. 120]: легкоатлетические, гимнастические упражнения и др. В то же время в спортивных играх и единоборствах предсказать заранее, какие двигательные акты будут использованы атлетами, их количество и последовательность в цепи событий практически невозможно, что значительно усложняет подготовку к решению двигательных задач, приводящих к соответствующим целям. Таким образом, предсказание результатов действий и их сличение с реально полученными результатами позволяет оптимизировать деятельность человека, в том числе и двигательную деятельность, осуществляемую в процессе физической подготовки военнослужащих.