第四章 感觉系统对,运动控制的作用,第四章 感觉系统对运动控制的作用,学习目标,通过本章内容的学习，理解：,1.,各种感觉信息在动作控制中的作用及意义,2.,闭环控制系统的动作控制,3.,视觉在动作控制中的重要作用,关键概念,闭环控制系统,(closed-loop control system),反馈（,feedback,）,动作视觉（,vision for action,）,知觉视觉（,vision for perception,）,触前时间（,time to contact,TC,）,前馈（,feedforward,）,学习目标通过本章内容的学习，理解：,第一节 感觉系统与闭环控制,第一节 感觉系统与闭环控制,一、感觉系统,一、感觉系统,一、感觉系统,感觉统合的脑机制,一、感觉系统感觉统合的脑机制,二、感觉信息与闭环系统,闭环控制：又称反馈控制,执行系统是对误差进行决策判断。,效应器系统是实施所作的决策。,反馈与正确的参照值相比较来确定误差。,误差信号是继续被执行系统所使用的信息,。,二、感觉信息与闭环系统闭环控制：又称反馈控制,二、感觉信息与闭环系统,运动中的闭环控制模型,二、感觉信息与闭环系统运动中的闭环控制模型,三、反射性闭环控制系统,M1,反应：单突触反射,30-50ms,M2,反应：长环反射,50-80ms,触发反应,80-120ms,M3,反应：反应时,120-180ms,三、反射性闭环控制系统M1反应：单突触反射,三、反射性闭环控制系统,三、反射性闭环控制系统,第二节 视觉与动作控制,第二节 视觉与动作控制,视觉的两个系统,中央视觉（,central vision,foveal or focal vision,）,外周视觉,(peripheral vision,ambient vision),一、视觉信息,视觉的两个系统一、视觉信息,一、视觉信息,腹侧视觉系统：,有意识分析的知觉。,只限制在中央视觉,需要聚焦和充足的光线。,于人体注视聚焦的物体很敏感,背侧视觉系统,为运动的视觉控制提供知觉信息,全视野的（接近,180,度），,不要求聚焦,光线微弱的情况下也能工作。,一、视觉信息腹侧视觉系统：,optical flow,眼球,移動目標,固定目標,optical flow眼球移動目標固定目標,网球击球时，何时开始动作，何时球拍与球接触，这些信息的获得离不开视觉信息。,当球接近人时，球距离越近，视网膜上的投影的变化率越大。通过这种信息可以判断物体接触到视网膜的时间，即触前时间,Tc.,一、视觉信息,网球击球时，何时开始动作，何时球拍与球接触，这些信息的获得离,一、视觉信息,运动员运用视觉信息来准确起跳。,接近,40%,的调整都发生在最后一步。,一、视觉信息运动员运用视觉信息来准确起跳。,二、视觉反馈时间,虚线表示一直亮灯的控制组,抓球前，被试看不到球的时间分别为,300,、,250,、,200,、,150,和,100ms,结果发现，抓球的成绩随着无视觉时间缩短而提高，即使在抓前无视觉时间为,150,与,100ms,也存在差异。,说明即使只有不到,100ms,的视觉信息都可以对抓住球起到积极性作用。,二、视觉反馈时间虚线表示一直亮灯的控制组,第三节 听觉与动作控制,第三节 听觉与动作控制,听觉与动作控制,跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；,球棒撞击声为棒球运动员提供棒球被击中程度的信息；,高尔夫球手通过杆头与球碰撞声音判断击球情况,听觉与动作控制跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；,一般来说，听觉信息的传递速度比视觉信息要快，但视觉信息比听觉信息要更为重要。有些研究者认为，两种信息以相同的方式发挥作用。例如，蝙蝠在黑色的洞穴中飞行时，利用,声波信息,进行方位定向，从物体反射回来（外部感受反馈）以及自身运动（本体感受反馈）的声音为它们在洞穴中定位提供信息。,听觉与动作控制,一般来说，听觉信息的传递速度比视觉信息要快，但视觉信息比听觉,在运动技能学习过程中，技巧性的动作需要精确的空间与时间调控才能顺利完成。研究表明，听觉导引状况下的,节律性手指动作,在目标信号与动作间出现的吻合度较高，而视觉导引状况下的动作吻合度则较听觉导引差。影像学研究也显示：不同感觉导引状况下的节律性手指动作所激发的脑部活动回路也不尽相同。但是，不同感觉信息是如何影响最终动作表现的目前还不清楚，听觉在运动控制中的作用也还需要进一步探索。,在运动技能学习过程中，技巧性的动作需要精确的空间,听觉与动作的控制,跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；,球棒撞击声为棒球运动员提供棒球被击中程度的信息；,高尔夫球手通过杆头与球碰撞声音判断击球情况,听觉与动作的控制跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；,第四节 本体感觉与动作控制,第四节 本体感觉与动作控制,本体感觉：,对肢体、躯干和头部运动特征的感知；是由传入神经通路传送到中枢神经系统的关于如肢体活动方向、位置、空间定位和速度等特征的本体感觉信息。,闭环模式：,本体感觉反馈显著作用,本体感觉信息可以使对动作进行修正,开环模式：,不需要本体感觉反馈,本体感觉存在，但因时间限制，动作来不及修正。如快速投掷动作。,一、本体感受器,本体感觉：一、本体感受器,无本体感觉的表现,去感觉神经,动物手术：切断神经传导,神经疾患者,暂时的神经阻断技术：捆扎,人可以在肌肉和关节传入感觉缺失的情况下完成手、臂空间定位,肌腱振动技术：振动器,本体感觉反馈失真。,无本体感觉的表现去感觉神经,动物手术：切断神经传导,精度明显不如从前，但依然具有完成技能的能力,动物手术：切断神经传导精度明显不如从前，但依然具有完成技能的,肌腱振动技术：,肌腱振动技术：,影响运动的准确性,对肢体错误位置的反馈提供了纠错的基础。,影响动作指令的开始时间,例如，伸直食指同时提踵。,肢体协调,二、本体感觉的作用,影响运动的准确性二、本体感觉的作用,第五节 前馈对动作控制的影响,第五节 前馈对动作控制的影响,前馈,在动作产生前，进行预测并采取措施，使可能出现的偏差可以事先解决的控制方法叫做前馈控制。,前馈在动作产生前，进行预测并采取措施，使可能出现的偏差可以事,Brodie,等（,1985,）指出，人体主动运动比被动运动的动觉能力水平高。他做了个著名的实验，任务是被试触摸几块粗糙程度不同的砂纸，闭上眼睛根据食指感受的粗细程度对它们进行排列。首先，在砂纸上主动用手摸，随后由其他人拿着你的手以相同的方式在纸上摸，即被试是被动的。你会发现在被动条件下手对砂纸的感知能力会下降很多。,思考一下为什么？,一种解释可能是在主动运动时，运动系统发送的运动开始命令的同时，也同时输出复制到大脑的感觉区域，从而对反馈信息做出正确的评价。,Brodie等（1985）指出，人体主动运动比被动运,扫视眼动,Saccade,目光在注视点之间快速短暂的运动,扫视眼动 Saccade目光在注视点之间快速短暂的运动,视觉追踪的方法,追踪一个步行的老人,需要眼动速度,40-70/s,慢速、平滑眼动,追踪排球扣球,需要眼动速度,500/s,扫视眼动,Saccade,需要预判（前馈），若注视点错过了球的位置，人是看不清楚球的,视觉追踪的方法追踪一个步行的老人,什么是闭环控制系统？,中央视觉与周围视觉的区别？,什么是触前视觉信息？对于体育运动项目有什么用？,本体感觉在运动控制中的作用。,前馈和反馈的区别？,思考题,什么是闭环控制系统？思考题,