Механизмы формирования и закрепления навыков у детей в норме и при патологии -

Введение: от теории навыка к практике развития

В предыдущей статье мы рассмотрели комплексный подход к реабилитации детей с задержкой психомоторного развития и подчеркнули центральную роль поэтапного обучения навыкам в процессе восстановления утраченных активностей, или их приобретение. Однако для полного понимания того, почему этот подход столь эффективен, необходимо рассмотреть физиологические механизмы, лежащие в основе формирования, закрепления и автоматизации навыков. В этой статье мы разберёмся, почему регулярное повторение действий превращает неумелые попытки в автоматические навыки.

Структуры нервной системы, влияющие на закрепление навыка

Анатомо-физиологические основы управления движениями и обучения навыкам

Движения человека и животных контролируются иерархически организованной системой, в которой высокоуровневые структуры головного мозга определяют общую стратегию действия, а более низкоуровневые структуры позволяют реализовать необходимые моторные программы. Эта иерархия включает несколько ключевых уровней:На высшем уровне находятся кора головного мозга, мозжечок и базальные ганглии, которые обеспечивают произвольный контроль движений, планирование деятельности и когнитивное управление моторными программами. Именно благодаря этим структурам человек может осознанно выбирать, как, когда и с какой силой выполнять движения.

1. На высшем уровне находятся кора головного мозга, мозжечок и базальные ганглии, которые обеспечивают произвольный контроль движений, планирование деятельности и когнитивное управление моторными программами. Именно благодаря этим структурам человек может осознанно выбирать, как, когда и с какой силой выполнять движения.

2. На среднем уровне находятся структуры ствола мозга, обеспечивающие автоматические программы поддержания осанки и ходьбы, интегрируя информацию от органов равновесия и других сенсорных систем.

Схема строения головного мозга. Навык. — Схема строения головного мозга

3. На самом низком уровне находятся спинномозговые рефлексы и примитивные рефлекторные дуги, которые обеспечивают быструю реактивную защиту организма. Например, рефлекс отдёргивания руки при соприкосновении с горячим предметом реализуется без участия коры головного мозга, благодаря наличию синапсов в спинном мозге.

Важнейший принцип, сформулированный выдающимся отечественным физиологом Николаем Александровичем Бернштейном, заключается в том, что процесс обучения движениям происходит путём постепенной децентрализации контроля. На начальных этапах обучения новому навыку высокоуровневые корковые структуры осуществляют жёсткий осознанный контроль над каждым элементом движения. По мере повторения и закрепления навыка контроль постепенно передаётся на более низкие уровни нервной системы, где движение становится менее зависимым от коры головного мозга.

Роль коры головного мозга в произвольных движениях

Первичная моторная кора, расположенная в предцентральной извилине, содержит пирамидальные нейроны Беца. Эти нейроны посылают длинные отростки (аксоны) через спинной мозг и образуют связи (синапсы) с мотонейронами (нейронами ответственными за движение), обеспечивая произвольный контроль над скелетными мышцами. Премоторная кора содержит нейроны, которые активируются до начала движения и участвуют в планировании и программировании сложных последовательностей действий. Дополнительная моторная область участвует в планировании и инициации движений, особенно в контексте выполнения последовательности действий. Важно отметить, что все эти моторные области получают большой объём информации от постцентральной коры (сенсорная кора), которая обрабатывает информацию (проприоцептивную и тактильную). Эта информация критически важна для коррекции движений во время их выполнения и для обучения новым навыкам.

Схематическое расположение зон в коре головного мозга человека. Навык. — Схематическое расположение зон в коре головного мозга человека

Мозжечок: орган обучения движениям и коррекции ошибок

Мозжечок исторически называют «органом обучения двигательным навыкам» — и это не просто образное выражение. Хотя мозжечок не генерирует моторные команды и не участвует в произвольном инициировании движений, он играет важную роль в обучении, автоматизации и совершенствовании навыков. Физиологически мозжечок осуществляет сравнение ожидаемых и реальных результатов движений. Мозжечок постепенно «обучается» за счёт механизмов нейропластичности, на основании сигналов от корковых структур соответствующих ошибкам и корректным движениям. За счёт такому научению, становится возможным предотвращать ошибки в будущем.

Базальные ганглии: отбор действий и процедурное обучение

Базальные ганглии, включающие полосатое тело, бледный шар, чёрную субстанцию и субталамическое ядро, играют центральную роль в процедурном обучении — формировании автоматизированных привычек и навыков. Это происходит за счёт выработки нейромедиаторов. Когда навык выполняется правильно, происходит выброс дофамина — это укрепляет мозговые связи, ответственные за этот навык. Поэтому положительное подкрепление (похвала, награда) так эффективно при обучении.

Дофамин, нейротрансмиттер, выделяемый нейронами чёрной субстанции, играет ключевую роль в процедурном обучении. Когда ребёнок выполняет действие и получает позитивный результат, срабатывает допаминергическая система награды, которая укрепляет синаптические. Это объясняет, почему игровая форма обучения, с включением положительного подкрепления, столь эффективна: она активирует системы награды и способствует более прочному закреплению навыков.

Концепция нейропластичности

Нейропластичность — это способность нервной системы изменять свою структуру и функции в ответ на требования окружающей среды и опыт. Нейропластичность продолжается на протяжении всей жизни, особенно у детей, мозг которых находится в стадии активного развития и наиболее пластичен.

На системном уровне нейропластичность проявляется в изменении объёма и активности различных областей мозга в ответ на обучение и опыт. При обучении новому навыку происходит перестройка функциональной организации коры, когда области мозга, не участвовавшие ранее в контроле над данным движением, начинают активироваться и вносить вклад в его выполнение.

Наиболее пластичен мозг в раннем детском возрасте, особенно до 5-7 лет. В этот период происходит максимальное количество образования новых синапсов и миелинизации. Это объясняет, почему ранняя диагностика и интенсивная реабилитация детей с задержкой психомоторного развития дают наилучшие результаты. Однако нейропластичность не прекращается после периода раннего детства: даже у взрослых при достаточно интенсивной и продолжительной тренировке могут происходить значительные изменения.

Этапы формирования и развития навыков на нейрофизиологическом уровне

Фаза когнитивного научения (осознанное выучение) – обычно длится от нескольких дней до нескольких недель.Ребёнок сознательно обучается выполнению нового навыка. На этом этапе новый навык требует постоянного внимания и активной работы лобных долей коры. Происходит быстрое усиление синаптических соединений в сетях, участвующих в выполнении навыка. Однако на этом этапе синаптические изменения ещё недостаточно устойчивы и легко забываются при отсутствии повторения.

Ассоциативная фаза (постепенная автоматизация) – может длиться от нескольких недель до нескольких месяцев, частотность ошибок снижается, движения становятся более гладкими и скоординированными. На уровне мозга происходит перераспределение активности: лобные доли становятся менее активными, основная активность сосредотачивается в первичной моторной коре, премоторной коре и мозжечке. Базальные ганглии начинают активно участвовать, став центром процедурного обучения. Происходит консолидация долгосрочной памяти: синаптические изменения, возникшие на когнитивной фазе, стабилизируются и становятся более устойчивыми.

Автоматизированная фаза (переход к подсознательному контролю) – развивается после месяцев интенсивной практики. Навык становится почти полностью автоматизированным. На нейрофизиологическом уровне происходит дальнейшая специализация нейронных сетей. Активность в коре снижается, в то время как активность базальных ганглиев и подкорковых структур возрастает. Наиболее важным изменением на этой фазе является усиление проприоцептивного контроля над движениями. Если на ранних фазах обучения ребёнок полагался в основном на зрительный контроль, то на автоматизированной фазе контроль осуществляется преимущественно за счёт обратной информации от мышц, суставов и сухожилий. Впоследствии происходить дальнейшая автоматизация навыка, вплоть до полной, такой навык будет считаться зрелым.

Особенности формирования навыков у детей с задержкой психомоторного развития

У детей с задержкой психомоторного развития часто наблюдается снижение способности к синаптической пластичности. У детей с детским церебральным параличом (ДЦП), часто выявляется недостаточное образование синаптических контактов в областях моторной коры. При расстройствах аутистического спектра (РАС) нередко обнаруживается дисбаланс между возбуждением и торможением в коре головного мозга. Для детей с такими нарушениями требуется более интенсивное и систематическое повторение.

Формирование двигательных навыков невозможно без постоянной обратной сенсорной информации. У детей с задержкой развития часто выявляются нарушения проприоцепции и дискриминативной чувствительности. В таких случаях необходимо компенсировать дефицит проприоцепции за счёт усиления других сенсорных модальностей. Например, если проприоцепция нарушена, может быть использована зрительная обратная связь.

У многих детей с задержкой развития наблюдается задержка процесса формирования миелиновой оболочки вокруг нервных волокон (миелинизации), особенно в проводящих путях, соединяющих корковые моторные области со спинным мозгом. Миелинизация продолжается и может быть улучшена интенсивной тренировкой. Активное использование нейронных путей, кодирующих нужный навык, стимулирует их миелинизацию.

У детей с некоторыми формами задержки развития наблюдаются нарушения развития или функции мозжечка. Важным признаком поражения мозжечка является нарушение координации движений (Атаксия). При нарушениях функции мозжечка приобретает особое значение внешняя обратная связь. Если ребёнок не может эффективно отслеживать свои ошибки, необходимо предоставлять эту информацию через внешние сигналы.

При нарушении со стороны базальных ганглиев, при РАС часто наблюдается дисбаланс дофаминергической системы (дефицит дофамина в префронтальной коре). Детям особенно важно создавать сильные позитивные подкрепления при успешном выполнении навыков.

Практические рекомендации

Используйте критический период: ранняя диагностика и начало реабилитации дают наиболее эффективные результаты.
Обеспечивайте интенсивность и систематичность: регулярное, частое повторение активирует механизмы синаптической пластичности.
Удостоверьтесь в понимании: Ребёнок, если его развитие позволяет, должен понимать зачем ему здесь и сейчас навык, который он изучает.
Включайте положительное подкрепление: любой успех должен быть замечен, поощрён и оценен. Важно учитывать эффект самоподкрепления, когда само успешно выполненное действие создает удовольствие
Прагматизм: важно избегать избыточных упражнений и своевременно включить действие в повседневную жизнь.
Варьируйте условия обучения: тренируйте навыки в различных условиях для выработки гибких навыков.
Компенсируйте сенсорные нарушения: усиливайте другие сенсорные модальности при нарушении одной.
Вовлекайте семью: закрепление навыков в повседневной жизни критично для формирования устойчивых навыков.
Поддерживайте мотивацию: игровая форма, позитивная атмосфера, избежание слёз и фрустрации.

Информация о произведении

Авторы:

Кашаев И. Х. — врач-ординатор кафедры лечебной физкультуры спортивной медицины и физиотерапии СГМУ им. В. И.Разумовского.

к.м.н. доцент Софьин Василий Станиславович — преподаватель Саратовского областного базового медицинского колледжа.

к.м.н. Букреева Елена Геннадьевна – ассистент кафедры неврологии СГМУ им. В. И. Разумовского.

к.м.н. Архипова Людмила Юрьевна — доцент кафедры лечебной физкультуры спортивной медицины и физиотерапии СГМУ им. В. И. Разумовского.

Кирсанова Ирина Сергеевна — ассистент кафедры лечебной физкультуры, спортивной медицины и физиотерапии СГМУ им. В.И.Разумовского

Редактор: Сабуров Даниил

Условия использования: свободное некоммерческое использование при условии указания автора и ссылки на первоисточник.

Для коммерческого использования — обращаться на почту: buildxxvek@gmail.com