1、第四章 感覺系統對運動控制的作用第四章 感覺系統對運動控制的作用學習目標通過本章內容的學習，理解：1.各種感覺信息在動作控制中的作用及意義2.閉環控制系統的動作控制3.視覺在動作控制中的重要作用關鍵概念閉環控制系統 (closed-loop control system)反饋（feedback）動作視覺（vision for action）知覺視覺（vision for perception）觸前時間（time to contact,TC）前饋（feedforward）學習目標通過本章內容的學習，理解：第一節 感覺系統與閉環控制第一節 感覺系統與閉環控制一、感覺系統一、感覺系統一、感覺系統感覺

2、統合的腦機制一、感覺系統感覺統合的腦機制二、感覺信息與閉環系統閉環控制：又稱反饋控制執行系統是對誤差進行決策判斷。效應器系統是實施所作的決策。反饋與正確的參照值相比較來確定誤差。誤差信號是繼續被執行系統所使用的信息。二、感覺信息與閉環系統閉環控制：又稱反饋控制二、感覺信息與閉環系統運動中的閉環控制模型二、感覺信息與閉環系統運動中的閉環控制模型三、反射性閉環控制系統M1反應：單突觸反射30-50msM2反應：長環反射50-80ms觸發反應80-120msM3反應：反應時120-180ms三、反射性閉環控制系統M1反應：單突觸反射三、反射性閉環控制系統三、反射性閉環控制系統第二節 視覺與動作控制第

3、二節 視覺與動作控制視覺的兩個系統中央視覺（central vision, foveal or focal vision）外周視覺 (peripheral vision, ambient vision)一、視覺信息視覺的兩個系統一、視覺信息一、視覺信息腹側視覺系統：有意識分析的知覺。只限制在中央視覺需要聚焦和充足的光線。于人體注視聚焦的物體很敏感背側視覺系統為運動的視覺控制提供知覺信息全視野的（接近180度），不要求聚焦光線微弱的情況下也能工作。一、視覺信息腹側視覺系統：optical flow眼球移動目標固定目標optical flow眼球移動目標固定目標網球擊球時，何時開始動作，何時球拍與

4、球接觸，這些信息的獲得離不開視覺信息。當球接近人時，球距離越近，視網膜上的投影的變化率越大。通過這種信息可以判斷物體接觸到視網膜的時間，即觸前時間Tc.一、視覺信息網球擊球時，何時開始動作，何時球拍與球接觸，這些信息的獲得離一、視覺信息運動員運用視覺信息來準確起跳。接近40%的調整都發生在最后一步。一、視覺信息運動員運用視覺信息來準確起跳。二、視覺反饋時間虛線表示一直亮燈的控制組抓球前，被試看不到球的時間分別為300、250、200、150和100ms結果發現，抓球的成績隨著無視覺時間縮短而提高，即使在抓前無視覺時間為150與100ms也存在差異。說明即使只有不到100ms的視覺信息都可以對抓

5、住球起到積極性作用。二、視覺反饋時間虛線表示一直亮燈的控制組第三節 聽覺與動作控制第三節 聽覺與動作控制聽覺與動作控制跑步的腳步聲反映出跑步者的節奏；球棒撞擊聲為棒球運動員提供棒球被擊中程度的信息；高爾夫球手通過桿頭與球碰撞聲音判斷擊球情況聽覺與動作控制跑步的腳步聲反映出跑步者的節奏；一般來說，聽覺信息的傳遞速度比視覺信息要快，但視覺信息比聽覺信息要更為重要。有些研究者認為，兩種信息以相同的方式發揮作用。例如，蝙蝠在黑色的洞穴中飛行時，利用聲波信息進行方位定向，從物體反射回來（外部感受反饋）以及自身運動（本體感受反饋）的聲音為它們在洞穴中定位提供信息。聽覺與動作控制一般來說，聽覺信息的傳遞速度

6、比視覺信息要快，但視覺信息比聽覺 在運動技能學習過程中，技巧性的動作需要精確的空間與時間調控才能順利完成。研究表明，聽覺導引狀況下的節律性手指動作在目標信號與動作間出現的吻合度較高，而視覺導引狀況下的動作吻合度則較聽覺導引差。影像學研究也顯示：不同感覺導引狀況下的節律性手指動作所激發的腦部活動回路也不盡相同。但是，不同感覺信息是如何影響最終動作表現的目前還不清楚，聽覺在運動控制中的作用也還需要進一步探索。 在運動技能學習過程中，技巧性的動作需要精確的空間聽覺與動作的控制跑步的腳步聲反映出跑步者的節奏；球棒撞擊聲為棒球運動員提供棒球被擊中程度的信息；高爾夫球手通過桿頭與球碰撞聲音判斷擊球情況聽覺

7、與動作的控制跑步的腳步聲反映出跑步者的節奏；第四節 本體感覺與動作控制第四節 本體感覺與動作控制本體感覺：對肢體、軀干和頭部運動特征的感知；是由傳入神經通路傳送到中樞神經系統的關于如肢體活動方向、位置、空間定位和速度等特征的本體感覺信息。閉環模式：本體感覺反饋顯著作用本體感覺信息可以使對動作進行修正開環模式：不需要本體感覺反饋本體感覺存在，但因時間限制，動作來不及修正。如快速投擲動作。一、本體感受器本體感覺：一、本體感受器無本體感覺的表現去感覺神經動物手術：切斷神經傳導神經疾患者暫時的神經阻斷技術：捆扎人可以在肌肉和關節傳入感覺缺失的情況下完成手、臂空間定位肌腱振動技術：振動器本體感覺反饋失真

8、。無本體感覺的表現去感覺神經動物手術：切斷神經傳導精度明顯不如從前，但依然具有完成技能的能力動物手術：切斷神經傳導精度明顯不如從前，但依然具有完成技能的肌腱振動技術：肌腱振動技術：影響運動的準確性對肢體錯誤位置的反饋提供了糾錯的基礎。影響動作指令的開始時間例如，伸直食指同時提踵。肢體協調二、本體感覺的作用影響運動的準確性二、本體感覺的作用第五節 前饋對動作控制的影響第五節 前饋對動作控制的影響前饋在動作產生前，進行預測并采取措施，使可能出現的偏差可以事先解決的控制方法叫做前饋控制。前饋在動作產生前，進行預測并采取措施，使可能出現的偏差可以事 Brodie等（1985）指出，人體主動運動比被動運

9、動的動覺能力水平高。他做了個著名的實驗，任務是被試觸摸幾塊粗糙程度不同的砂紙，閉上眼睛根據食指感受的粗細程度對它們進行排列。首先，在砂紙上主動用手摸，隨后由其他人拿著你的手以相同的方式在紙上摸，即被試是被動的。你會發現在被動條件下手對砂紙的感知能力會下降很多。 思考一下為什么？一種解釋可能是在主動運動時，運動系統發送的運動開始命令的同時，也同時輸出復制到大腦的感覺區域，從而對反饋信息做出正確的評價。 Brodie等（1985）指出，人體主動運動比被動運掃視眼動 Saccade目光在注視點之間快速短暫的運動掃視眼動 Saccade目光在注視點之間快速短暫的運動視覺追蹤的方法追蹤一個步行的老人 需要眼動速度 40 -70 /s 慢速、平滑眼動追蹤排球扣球需要眼動速度500 /s