动作技能控制和学习”研究领域的背景与意义

 

　　

　　

人的动作控制的能力虽是与生俱来，但是想发展出更精细、准确的动作，同样需要学习，需要大脑“总司令”的控制。我们需要控制动作适应环境，增加存活概率。我们学会捕猎动物和耕种等技能以果腹。为了处理日益复杂的工作，我们学会了使用电脑和其他设备。动作控制和学习能力在满足我们的生存需求的同时，也使得我们能跟上社会步伐，应付日益繁重的任务。人类大脑有相当部分由于控制或学习动作，有些学者甚至认为整个大脑都与动作有着密不可分的关系。因此，研究和认识“动作控制与技能学习”有助我们了解人类是如何适应环境和大脑的神经机制，是探讨“脑适能”和“学适能”的前提。

　　

那么什么是“动作控制与技能学习”（Motor Control and Learning）的研究领域呢？

　　

动作控制，是指人或动物通过运用大脑来整合来自环境和机体的感觉信息，调用和协调肌肉、关节和肢体来完成某个动作或技能。“技能学习”这一词，是在行为主义心理学大背景下衍生出来的，如巴浦洛夫的狗（经典条件反射）、斯金纳的老鼠（操作性条件反射）以及桑代克的猫（尝试错误说和学习定律），尤其是桑代克学习三大定律，促进了技能学习理论的发展。

　　

下面我们简单介绍人类技能研究发展的历史和背景：

　　

关键词：Skill. 19世纪末，技能在行为主义的大背景下产生，技能研究大部分仅用于工业上，如通过训练来最大化工人的效率，细化并控制工人的工作技能并视他们为机器来使用（如卓别林在电影中负责拧某一颗螺丝），最终遭到工人的强烈。

　　

关键词：Motor Development. 20世纪30年代，研究者开始对动作技能的发展、成熟感兴趣，即动作发展，生理方面（如肌肉、关节等）的研究也得到迅速发展。研究者一般发现6月大的婴儿能开始坐着、12月大的婴儿能开始行走、24月大的婴儿能开始跳跃、36月大的婴儿能学会使用剪刀。这些能力与儿童的大脑和肢体发育状况有关，而且发展顺序基本是固定的。

　　

关键词：Motor Control. 20世纪20-30年代，与巴浦洛夫同时代的Nikolai·Bernstein发表了众多关于动作控制与协调的研究，他反对巴浦洛夫那套狗看到食物就流口水的被动条件反射，认为人比狗要高级，人的动作是主动的、灵活的和有目的的，我们可以有意识地去控制、调节自己的动作和行为，从而达到自己的意愿，像伸手拿咖啡的简单动作、以及挥动网球拍击球得分的复杂动作。

　　

关键词：Motor learningor Skill training.战后时期，人们意识到仅仅明白动作发展和控制的机制是不够的，战争的残酷促使动作技能更多应用到军人选拔和训练，如更快更精准操控战斗工具、抵抗恶劣自然环境等等；动作技能同时也应用在与人相关的工业设计方面，以达到降低操作难度和减少事故的目的，如简化飞机控制面板从而减少飞行事故。

　　

关键词：Neuroscience.近十年来，动作控制的研究倾向于将神经科学和动作整合起来，如研究大脑如何控制身体动作，跳出动作行为研究的局限，更加深入地揭示大脑和身体动作的关系和动作的脑机制。

　　

学术“大腕”

　　

　　

“动作控制与学习”领域之父Franklin Henry（法兰克林.亨利）原是美国加州大学伯克利工程系教授，在研究某些精细动作外，还会研究全身动作，尤其是在体育竞技中运动员全身动作的控制和学习。此外，他提出了“记忆鼓”理论”，认为越复杂的动作需要反应准备时间就越长。后期他将动作控制理论扩展到医疗、康复与训练方面，为这个领域的研究做出杰出贡献。亨利教授十几年前已经去世，但他的研究风格和理论，影响了一代又一代后来的学者。亨利教授是严进洪老师的博导(GeorgeE. Stelmach，史道玛教授；Jerry R . Thomas,托玛斯教授)的博导。严老师和他指导的“深大脑适能和技能学习”小组继承了亨利教授，托玛斯教授，和史道玛教授的研究传统和方向，努力为这个领域的研究和应用做贡献。

　　

　　

Paul·Fitts（保尔.菲尔兹）提出了speed and errortrade-off，即“速度和准确性的平衡理论”。若要提高准确性，就要放慢速度；若要提高速度，准确性必定会降低。同时他还提出了广泛应用于人类工效学的空间匹配理论。

　　

　　

Jack·Adams（杰克.阿德恩斯）提出了“动作控制理论”：开环控制系统（无反馈）和闭环控制系统（有反馈）。动作技能的学习是分三阶段完成的：第一阶段是认知阶段，学习者集中在我的胳膊应该怎么放、我的腿该抬多高之类的认知为主的问题上，这一阶段的练习中会出现大量的错误；第二阶段是联结阶段，这一阶段学习者犯错会越来越少，开始掌握发现错误的能力；第三阶段是自动化阶段，这一阶段技能几乎变成自动的、习惯化的。这三个阶段不是突然转变，而是连续的过程中的一部分。

　　

动作技能无不与我们的生活息息相关：

　　

从年龄发展来说，新生儿的眨眼、捉握，婴儿的坐爬站走，儿童的跑跑跳跳，青年的更精细动作，老人的老化与行动不便。

　　

　　

　　

　　

从职业类别来说，普通人的伸手及物，运动员的高水准动作掌控，教练的动作指导，物理治疗师的动作矫正和康复，以及工业上各种功效学设计。

　　

　　

　　

从接触到的工具来说，最普遍的手机系统界面安排，电脑鼠标键盘设计，办公室桌椅的适宜性，汽车、飞机等舱内操控系统，各种军事装备的改进，以及各种航天航空方面。

　　

　　

动作技能控制和学习研究是脑科学，心理学、体育学习和运动康复等领域的重要研究方向，与人们的健康生活息息相关。我们的理论研究，希望对这些领域有指导和借鉴意义。

　　

动作技能的研究有哪些“接地气”应用呢？下面只是一些例子：

　　

1、儿童。指导儿童各方面动作的科学健康发展，增强身体肌肉强度，矫正不良动作习惯，从小正确培养某些技能，如游泳，跑步。通过动作训练提高大脑功能（脑适能和学适能），有助缓解多动症、肥胖症以及提高注意力和学习能力。

　　

2、上班族。制定合适的运动计划，改善各种由久坐带来的肩颈疼痛，告别亚健康！

　　

3、老年人。提高正常老年人的认知功能和执行功能，减缓帕金森病、中风和老年痴呆，帮助运动障碍患者进行康复治疗。

　　

4、产品开发人员。根据使用者的习惯和生物力学特征，开发合适产品，减少使用者疲劳和受伤机会。

　　

5、运动员和教练。根据运动员的能力和生理条件，制定合适的训练计划，尽可能的提升竞技水平。

　　

6、物理康复。医师根据病者病情和生活需要，制定合适的康复方案，使得病者能独立生活和重返社会。

　　

7、软件程序员。开发易用有效的界面，适应用户的使用习惯，使得软件方便易用，以达到促进生产力的目标。

　　

8、体育老师。根据学生的年龄和发展状况，制定合适的课程和教材，使得学生在有效学习技能的同时能避免受伤。

　　

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