РАЗВИТИЕ УСИЛИЯ

При современной технологии не существует средств для надежного измерения in vivo величины сократительного усилия, развиваемого мышцей: не существует «датчика силы», который можно было бы поместить в мышцу или в место прикрепления ее сухожилия к кости, для прямого измерения развиваемой силы. Следовательно, необходимо измерять силу косвенно, т. е. как результат действия (неизвестной) мышечной силы М, тянущей при помощи рычага I и поворачивающей часть тела вокруг его ближайшего сустава против известного внешнего сопротивления. Это показано на рис. 2.2 на примере двуглавой мышцы, вращающей предплечье в локтевом суставе. Как показывает этот эскиз, даже при (неверном) допущении постоянства мышечного усилия величина развиваемого момента зависит от изменяющегося плеча рычага, соединяющего под прямым углом вектор силы и локтевой сустав. На рис. 2.3 иллюстрируются условия этой биомеханической задачи в деталях. Видно, что истинное направление вектора силы сокращения М составляет угол ji с его векторной компонентой S, перпендикулярной к плечу рычага I. Конечно, угол и величина силы сокращения мышцы М зависят от локтевого угла а. Величины S, М и (5 неизвестны и не могут быть измерены непосредственно. Даже плечо рычага I определить нелегко. Однако всем этим величинам противодействует внешняя, поддающаяся измерению сила Н, приложенная в данном случае у кисти. Эта сила Я действу
ет с известным плечом рычага f относительно локтевого сустава. Для равновесия верно следующее:

T=Sf, Г = Р/, (1), (2)

где

Р=М cos р. (3)

Отсюда

r=Sf = Pf. (4)

Выражение для силы кисти имеет вид

S=(M/f) cos§, (4а)

а для силы сокращения мышцы

M = Sf/(l cosp). (46)

Конечно, угол р зависит от существующих анатомических условий и локтевого угла а.

2. Геометрия приложения усилия двуглавой мышцы, определяющая плечо рычага в зависимости от

2. Геометрия приложения усилия двуглавой мышцы, определяющая плечо рычага в зависимости от

локтевого угла.

3. Мышечные и внешние мо-

Если результирующий момент мышц превышает внешний момент сопротивления, то эти мышцы укорачиваются, сокращаясь, и поэтому вращают данную часть тела, уменьшая угол действия этой мышцы. Это называют концентрическим движением. Очевидно, это движение, включающее в себя интервалы ускорения, равномерного движения и замедления мышцы, частей тела и
внешних масс, вовлеченных в этот процесс, является довольно сложным. Наоборот, если мышечный момент слабее, чем действующий извне момент, мышцы, сокращаясь, начинают растягиваться. Это называют эксцентричным движением. Это движение также может быть довольно сложным. Однако, если имеется равновесие между мышечным и внешним моментами, длина мышцы не изменяется. Этот случай называют изометрическим мышечным сокращением, причем условия равновесия между силами и моментами соответствуют довольно простой задаче статики.

Развиваемое усилие является функцией навыка человека расположить тело так, чтобы были использованы максимальные силовые возможности при наилучшем отношении рычагов, а выбранная опора такова, чтобы наибольшим развиваемым силам соответствовали подходящие силы реакции на данных поверхностях опоры. Кроме того, необходимо делать точный хрономет-

4. Модель генерации мышечного усилия [7, с изменениями]. (С разрешения общества Human Factors

4. Модель генерации мышечного усилия [7, с изменениями]. (С разрешения общества Human Factors

Society.)

раж использования мышечной кинетической и зависящей от положения статической энергии. На рис. 2.4 изображена простая модель регуляции мышечного усилия.

Чтобы развить усилие S (такое, которое прикладывается к рычагу управления или динамометру), запрашивается выученная или врожденная «программа исполнения» в центральной нервной системе (ЦНС). Чтобы приспособить ее к данной ситуации, для модификации этой общей программы применяются «подпрограммы» по эфферентным путям Е, затем посылаются импульсы возбуждения к соответствующим мышцам. (За этими импульсами можно следить, регистрируя электромиограмму — ЭМГ.) В данной мышце для сокращения возбуждаются иннервированные мышечные волокна. В зависимости от способности мышцы, механического выигрыша (как только что обсуждалось) и других переменных развивается соответствующая величина усилия 5 по отношению к внешнему объекту.

Результаты запрограммированных возбуждений контролируются с помощью нескольких систем афферентной обратной связи F, три из которых изображены на рис. 2.4. Наиболее короткой и прямой является петля рефлексного типа, которая использует первичные тельца Руфини в суставах тела, а также органы Гольджи и веретена в мышце, которые сообщают о положении, длине и напряжении, генерируемом при мышечном усилии. Вторая петля обратной связи использует экстерорецепторы. Они, являясь в основном кинестетическими, сообщают об ощущениях прикосновения и давления на поверхности тела со стороны внешних объектов. Третья петля обратной связи также использует сигналы экстерорецепторов, сообщающие о зрительных и звуковых сигналах. Любые отклонения афферентных сигналов, приходящих от этих рецепторов, сравниваются с хранящимися ожидаемыми значениями, и если они отличаются от этих значений, то проводится коррекция эфферентных сигналов, генерируемых в ЦНС.

Даже такая простая модель контроля за мышечным усилием дает информацию о том, как влиять на приложение усилия и контролировать его, показывает, что слежение (посредством ЭМГ) за сигналами, посылаемыми по эфферентным путям к мышце, не дает точной величины действительно развиваемого усилия, так как результирующая сила мышцы изменяется в зависимости от тренировки, утомления, длины и геометрии приложения усилия. Эта модель также показывает, что можно влиять на развиваемое усилие, манипулируя экстерорецепторной обратной связью. Например, человек, которому не давали зрительной и слуховой информации о его действительных результатах, обнаружил бы, что довольно трудно развивать ту же самую, близкую к максимуму силу повторно.

Все измерения мышечного усилия испытывают на себе влияние мотивации. Субъект решает сознательно или интуитивно, какой процент максимально возможного усилия будет составлять сила в данной ситуации. Этот факт нашел отражение в термине «максимальное произвольное сокращение» (МПС).Повышенная мотивация может приводить к экстраординарным проявлениям силы, таким, как у матери, поднявшей автомобиль, под которым находилось ее дитя. Чувство опасности или соревнование могут вести к очень высокой мотивации с возможностью повредить мышцы или сухожилия и их соединения с костями. Наоборот, другие экспериментальные ситуации могут заставлять субъекта показывать только часть возможной силы; в особой ситуации испытуемый может захотеть, чтобы экспериментатор поверил, что он может развивать сравнительно небольшое усилие, чтобы получить незаслуженную компенсацию за якобы произошедшую утрату физических способностей в результате перенапряжения. (Тестирование без обратной связи может раскрыть это — см. выше.) Главное — это то, что в настоящее время все способы измерения силы зависят от сознательного участия в них субъекта.

Январь 24, 2019 Психология труда, инженерная психология, эргономика
Еще по теме
6.9. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВИДЫ ВОЛЕВОГО УСИЛИЯ
6.7. ПРИРОДА ВОЛЕВОГО УСИЛИЯ
ОЦЕНКА СИЛЫ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВОЛЕВОГО УСИЛИЯ ПО А. Н. ШАДРИНУ
В. С. Ястребцев ВЛИЯНИЕ КОГНИТИВНОГО УСИЛИЯ НА СЕНСОМОТОРНОЕ НАУЧЕНИЕ
6.8. САМОСТИМУЛЯЦИЯ КАК МЕХАНИЗМ АКТУАЛИЗАЦИИ волевого усилия
Шебанова В. РАЗВИТИЕ ПСИХОМОТОРИКИ У ДЕТЕЙ С ЗАДЕРЖКОЙ ПСИХИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ КАК СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ФОРМА РАЗВИТИЯ ЛИЧНОСТИ
Уллубиева Наида Сююнчгереевна ОСОБЕННОСТИ ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ПОДРОСТКОВ С ДЕТСКИМ ЦЕРЕБРАЛЬНЫМ ПАРАЛИЧОМ И С ЗАДЕРЖКОЙ ПСИХИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ.
Лашманова Ольга Александровна КОРРЕКЦИОННАЯ ПРОГРАММА ФОЛЬКЛОРНЫХ ЗАНЯТИЙ, НАПРАВЛЕННАЯ НА РАЗВИТИЕ ЭМОЦИОНАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДЕТЕЙ СТАРШЕГО ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА С ЗАДЕРЖКОЙ ПСИХИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
11.6. НАРУШЕНИЯ В РАЗВИТИИ ВОЛЕВОЙ СФЕРЫ У УМСТВЕННО ОТСТАЛЫХ ДЕТЕЙ И ДЕТЕЙ С ЗАДЕРЖКАМИ ПСИХИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
НЕВРОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ
РАЗВИТИЕ Я
РАЗВИТИЕ
Г л а в а ПСИХОЛОГИЯ О РАЗВИТИИ
Нейрокогнитивное развитие
РАЗВИТИЕ ПСИХОЛОГИИ И ПСИХОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА СТЕПЕНИ РАЗВИТИЯ ТЕРПЕЛИВОСТИ.
Кризис и развитие
10.3 ОБУЧЕНИЕ И РАЗВИТИЕ
Добавить комментарий