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第五章 动作学习技巧干预
第一节 概述
动作学习相关的理论主要包括运动控制理论及运动学习理论，这些理论包含部分假说，需要进一步证实。但对这些理论的学习有助于我们总结和理解前人的经验，为进一步的学习和探索打下基础。在这一章的学习过程中，我们应该思考:儿童是如何学习动作并达到动作的精确控制的；如何发现并干预儿童的运动学习及运动控制障碍；如何有效地将动作目标融入作业治疗中并达到有效治疗的目的。
（一）运动控制理论
苏联科学家Ninolai Bernstein在其关于运动控制的著作里，提出运动控制的目标为获得“灵活性”。随着肌电图、脑电图、经颅磁刺激、功能磁共振等技术的运用，运动控制理论也逐渐发展深入。
1.运动控制相关概念
运动控制(motor control)指通过正常的神经系统进行协调性肌肉收缩，使肢体精确完成特定功能活动的能力，是人和动物基本的功能之一。
运动控制障碍(motor control deficit)是指神经、肌肉、骨骼、关节等与运动控制相关的系统，出现结构或功能性的障碍，是瘫痪、痉挛、震颤、协调障碍、失用的总称。比如，脑瘫儿童的运动控制障碍主要包括:主动肌与拮抗肌的共同收缩、痉挛、无力以及渐进的关节僵硬。
协调性(coordination)指感觉器官和神经肌肉骨骼系统共同参与，按照最优原则完成目标导向活动。在一个运动系统中，根据参与协调的身体部位的不同，可以把协调性分为手眼协调、手脚协调、双手协调和双脚协调等形式。
灵活性(dexterity)指在运动时不光具有协调性，还可以根据多变的环境和运动任务，及时准确地变换姿势及动作，保持稳定、并快速完成运动任务。
协调障碍(dyskinesia)是指当肌肉活动的激活、排序、时机掌握以及大小拿捏不佳时，产生的动作困难、不稳定、笨拙或不正确的症状。
发育性运动协调障碍(developmental motor coordination disorder)指在儿童发育过程中出现的，没有明显的神经、运动系统疾病等原发病的运动技能发育迟缓。发育早期即出现，表现为肌张力异常、姿势转换困难、精细或粗大运动的共济协调能力明显低于同龄儿童，常有视觉空间-运动功能的障碍。
运动发育迟缓(motor developmental delay)又称为精神运动发育落后，可合并语言、认知、社会等其他领域的落后。主要特征是运动功能障碍，表现为肌张力低下，运动迟缓，抬头、独坐、爬行、行走等动作均发育落后。
2.运动控制理论
运动控制理论认为运动是内在和外在多个系统互相作用的结果，个体、任务和环境决定了运动的控制方式；大部分的运动控制以神经反射为基础；中枢神经系统的控制水平有高、中、低级之分，不同级别的神经系统出现病变后会有特征性症状。
（1）系统理论：
20世纪中期，苏联科学家Ninolai Bernstein用一种全新的方式来观察神经系统和人体，他将个体看作一个有质量的机械系统，此系统会受外力和内力等的影响，同一个体在受到不同的外力时，产生的动作也会差别很大；另外，不同的命令也可能产生相同的动作。动作不仅仅是神经系统控制的输出来决定的，肌腱、肌梭输入感觉也起到很大的作用。人体有很多肌肉及关节，关节可以屈伸、旋转、滑动、可滚动。对有中枢神经系统损伤的患者，检查和治疗既要关注个体损伤对运动控制的影响，又要关注多系统的相互作用。
儿童-任务-环境理论是系统理论在儿童康复领域的拓展。该理论阐述了儿童个体、任务及环境三者之间的共同作用，个体内在因素包括知觉、认知和运动系统，环境带来的个体的感觉和知觉会引起运动控制的改变，同时任务对儿童的动作的产生和修正也起到了关键的作用。对于儿童运动发育的认识是逐渐形成的。1938年Stepham Weisz描述正常儿童平衡反射的个体发生学，1954年描述了婴儿成熟阶段的细节，增加了中枢神经系统的皮质化形成，从而创造出神经成熟理论。运动的节律可以追溯至发育初始阶段的胚胎运动:上下肢的分离运动在胚胎9周形成；运动模式在胎儿期已经有数月的发展，新生儿可以在特定的环境下引出步行动作；独立步行可能被视为相当简单而自然的能力但实际上是很复杂的动作任务，够物、抓握亦是如此。儿童学习够物时，需要激活身体多部位肌肉复杂的收缩模式而产生够物这一动作。
在儿童个体-任务-环境理论的指导下，儿童作业活动的设计要求应该是合理利用周围环境，调动儿童内在积极性，激发儿童各种感觉刺激，巧妙地组合适合同时治疗的儿童，让儿童们完成有目的性、有趣味性的作业活动。游戏活动即一种较好选择，治疗师可以将儿童的作业活动贯穿于游戏中。儿童早期的游戏经验在决定神经回路的形成上起重要作用。情绪刺激越频繁，神经回路就越容易建立，因此游戏被称为儿童情绪经验的“调节解码器”。
（2）反射理论：
20世纪早期，神经生理学家Charles Sherrington提出运动控制反射理论，他指出复杂的行为是建立在反射之上，且能通过一系列单个反射的复合行为来解释，他认为反射的基本结构包括受体、传导和效应器。他的反射理论被很多临床工作者认同，直到今天，反射理论对运动控制的理解仍有着重要的意义。
（3）等级理论：
在20世纪20年代，Rudolf Magnus开始研究不同等级神经系统的不同功能，之后很多研究者都认同了神经系统是按等级来组织的观点，并建立了等级控制模型，等级控制模型中，低一级的中心总是由高一级的中心负责。随意运动建立在姿势控制的基础上。上运动神经元损伤并遗留运动功能障碍的患者在康复时，应提高患者多种姿势的控制能力。
3.运动控制相关的传导束
图5-1 锥体系和锥体外系示意图
主要包括锥体系和锥体外系(图5-1)。锥体系指皮质脊髓束和皮质核束；锥体外系指锥体系以外所有控制脊髓运动神经元活动的上行或下行通路。锥体外系的纤维发自大脑皮质、脑干和小脑，通过调整最后通路的运动信号实现运动控制(表5-1)。
表5-1 锥体系和锥体外系
(1)皮质脊髓束:皮质脊髓侧束与皮质脊髓前束总称为皮质脊髓束，皮质脊髓束有90%～95%的纤维在延髓下端交叉形成皮质脊髓侧束，皮质脊髓侧束为主要的下行通路，60%的纤维起源于初级皮层4区、6区(图5-2)，20%的纤维起源于初级感觉3、1、2区，少量起源于感觉整合区5区、7区。皮质脊髓前束主要控制躯干及上下肢的近端。
图5-2 大脑皮层运动区
(2)红核脊髓束:从运动发出区投射于中脑顶盖的红核连结后形成交叉性的红核延髓束、红核脊髓束。红核脊髓束的主要作用是易化屈肌运动神经元。在猴子刚出生时表现最为明显，小猴子出生后就可以用爪子抓到母猴的背上不掉下来。而此功能在人身上已退化，偏瘫后可能被激活。
(3)前庭脊髓束:分为前庭脊髓内侧束和前庭脊髓外侧束。前庭脊髓外侧束起于前庭神经外侧核，在同侧前索外部下行止于灰质，主要兴奋躯干及肢体的伸肌，在调节身体平衡方面起重要作用，主要接受来自前庭器官和小脑传入的信息，刺激支配伸肌的神经元。
(4)其他神经传导束网状脊髓束负责全身张力的分布，与联带运动有关；顶盖脊髓束负责头颈部控制、视觉定向及躯干的翻正运动，其受损后，上肢够取物品时容易停滞、眼球与头部控制不协调。
（二）运动学习理论 1.运动学习相关概念 （1）运动学习：
运动学习(motor learning)是对运动获得和/或改善的学习。运动控制理论着重于对已经获得的运动控制的理解，而运动学习理论则着重于对运动的获得和改善的理解。
（2）运动技巧：
运动技巧(motor skill)是以一贯的最省力方式达成一个动作目标。执行某项动作的技巧并非是指使用一种特定的动作形式，有许多种可能的动作形式与策略能够被用来完成一项特定的任务。例如，我们不能认为用汤匙吃饭的儿童们使用的是同样的运动策略，他们的动作虽然看起来很相似，但这一动作可能是不同神经、肌肉、力量、速度的组合。并且，随着儿童动作技巧的提高，他们还会在不同环境中对不同任务使用不同的运动策略。
（3）运动记忆：
运动记忆(motor memory)是对过去所做过的动作、内容的记忆，它是形成熟练的运动技巧的基础，基本生理机制是动力定型的建立和保持，容易保持和恢复是运动记忆的特点。
（4）反馈：
反馈(feedback)包括所有可获得的感觉信息，分为内源性和外源性。
（5）镜像神经元：
镜像神经元(mirror neuron)指能直接在观察者大脑中映射出别人的动作、情绪、意图等的一类具有特殊映射功能的神经元，它广泛存在于多个脑区，参与动作的理解、模仿、共情、社会认知等活动。
（6）认知负荷：
认知负荷(cognitive load)是指完成任务过程中，记忆需要进行加工和保持的信息总量。认知负荷包括内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷。
2.运动学习的理论及神经学基础
运动学习理论是一组对运动获得和修正的控制和本质的观点，和运动控制理论一样，是以对神经系统结构和功能的现有知识为基础。有以下几个相关理论:
（1）Adams闭环理论：
这个理论假设在运动学习过程中，运动者会将运动中得到的感觉反馈与既往储存在大脑中的运动记忆进行比较。运动记忆有两种类型:第一个是记忆痕迹，它选择并启动运动；第二个是知觉痕迹，在运动过程中建立起来并成为运动矫正的内在参考。在记忆痕迹启动运动之后，知觉痕迹取代它执行运动并探测运动错误。在运动过程中，正确的知觉痕迹逐渐变强，错误的知觉痕迹逐渐减弱，使得动作越来越准确。
（2）Schmidt图式理论：
这一理论的重要基础是认知心理学的信息加工相关理论。包括了动作技能学习和控制过程两个成分，即一般动作程序和动作反应图式。在完成一个运动之后，信息被储存在短期记忆中，被抽象为两个图式，回忆图式(运动)和认知图式(感觉)。回忆图式用于决定特定的反应，认知图式常常用于衡量反应。图式理论认为，练习的多样性会改善运动学习，增强一般化运动程序规律。如果在之前的运动中建立起了相似的运动程序规律，即使没做过这个运动，个体也可以精确地完成这个特定运动。
（3）生态理论：
Newell提出运动学习是一个在任务和环境限制下增加知觉和动作协调性的过程。即在所给的任务限制条件里寻找出最佳的解决任务的方法，包括找出对任务来说最合适的运动反应和知觉提示。寻找最佳策略的关键是探索知觉/运动的工作空间，最佳解决办法就是将一件任务的相关的知觉提示和最佳动作策略结合起来。知觉信息与理解任务的目的和要学习的动作有关。这种运动学习的新方法，通过对知觉/运动工作空间的动态探索活动，进而创造出最佳的完成任务的策略。
（4）运动技能学习阶段相关理论 1）Fitts和Posner三阶段模型：
Fitts和Posner从心理学角度描述了学习一项新技能的不同阶段的运动学习理论。该理论提出在技巧学习中有三个主要的阶段。第一阶段是学习者主要理解任务的性质，制订能用于执行任务的策略，决定怎样对任务进行评估。第二阶段是获得技能的相关阶段，学习者选择了最有效的完成任务的策略，更多关注的是如何将一个特定的模式练习得更加精细。第三阶段是自主阶段，学习者以技能的自动性为主，开始将注意力转向一般技巧的其他方面，开始关注其次的任务，同时在节能方面也有所体现，因此他不会感到疲劳。
2）系统三阶段模型：
该模型强调的是对自由度的控制。Vereijken、Newell提出了一个运动学习阶段的模型，第一阶段是初学阶段，学习者为了减少自由度而简化了动作，在改变任务或环境要求时，会出现效率低下，灵活性降低的情况。第二阶段是进步阶段，学习者通过增加包含在任务中的更多关节的活动来增加自由度。在这一阶段，学习者能够根据任务要求，对关节进行独立控制。第三阶段是熟练阶段，学习者通过最有效和协调的方式释放所有必要的自由度。学会利用骨骼肌肉系统及环境的机制，来优化动作的效果，增加动作的特性，减少能量的消耗。
3）Gentile二阶段模型：
Gentile提出了运动技能学习的二阶段理论来描述学习者每一阶段的目标。第一阶段，学习者的目标是建立对任务动力学的理解。在这个阶段，他们只需获得对运动要求的了解，包括对运动目标的理解。要学习把相关的、起调控作用的环境特征和非调控特征区分开来。第二阶段，也叫固定化或多样化阶段，这个阶段的目标是对运动的提炼。包括建立相关的运动能力以适应任务和环境的变化，从而持续有效的完成任务。