Нейробильярд. Как совершать идеально точные удары не задумываясь

Глава 1. Костно-мышечно-сухожильно-суставный аппарат

Строение опорно-двигательной системы человека вызывает восторг инженеров планеты. Сложность этого биологического механизма трудно осознать до конца: 639 мышц, 4000 сухожилий, 360 суставов, более 1000 связок, фасции и 206 костей в сложных схемах взаимодействия позволяют человеку плавать, бегать, крутить «Солнышко» на турнике, танцевать и играть на бильярде.

Сканируйте QR-код, переходите по ссылке на анимированную 3D-модель тела человека:

Мозг, как суперкомпьютер, управляет сложноорганизованной системой функций человеческого тела. ЦНС координирует взаимодействие всех элементов, поддерживает равновесие, статические позы, сообщает команды для движений, придающие высокую скорость спортивным снарядам, делает это с потрясающей точностью. Мозг способен предугадать последующее положение конечностей с учетом скорости перемещения, поэтому заранее дает команды мышцам сделать нужное движение.

Сканируйте QR-код, переходите по ссылке на интерактивную 3D-модель мозга человека:

Кости в опорно-двигательной системе имеют одну или две оси вращения, закрепленные в суставе, и несколько степеней свободы. Они могут вращаться вокруг оси, проходящей вдоль кости, вокруг точки вращения в суставе. Состыковка нескольких костей с помощью суставов увеличивает количество степеней свободы в геометрической прогрессии. И по мере приближения через плечо, предплечье, пястную кость, проксимальную и среднюю фалангу к третьей фаланге указательного пальца мы получаем практически неограниченную двигательную способность.

Высокая вариативность движений достигается за счет подвижности костей в суставах. В организме человека кости и мышцы связаны сухожилиями, кости с костями – связками, а мышцы с мышцами – фасциями. В суставах, связках, мышцах, фасциях и сухожилиях расположены миллионы «датчиков» – рецепторов, информирующих ЦНС о состоянии опорно-двигательной системы. Благодаря им мозг знает, в какой точке пространства находятся ваши конечности и в каком положении тело.

Мышцы приводят в движение весь сложный скелетно-суставно-сухожильный аппарат. Если говорить упрощенно, это своего рода «резинки», которые сокращаются при получении электрического сигнала и растягиваются в исходное состояние при его исчезновении. Упругость мышц меняется в процессе сокращения. Мозг, управляя движениями, учитывает и степени свободы, и изменение физических свойств мышц в результате сокращения. И это лишь мизерная часть огромного количества управляющих движениями операций, совершаемых ЦНС, которой подчиняется наше тело.

Ошибочна недооценка организации даже самых простых движений и поз, работы нецелевых мышц при совершении ударов.

Неправильно рассматривать удар как изолированное движение. ЦНС управляет телом, даже когда вы просто стоите. Постоянное переключение работающих мышц помогает человеку поддерживать равновесие.

Удар кием по битку выглядит очень простым. Но чтобы добиться идеальной точности, мы должны разобраться, как этот удар изучает нервная система, как он совершенствуется, где хранится информация о нем и как воспроизводится. Эти знания на порядок повысят эффективность тренировок и игр.

Глава 2. Устройство проприоцептивной системы

Рецепторы мышц бывают двух типов. Одни измеряют растяжение эталонных, маленьких мышц (интрафузальных мышечных волокон), другие – рабочей мышцы (экстрафузальной).

Мозг сравнивает разность в показаниях этих типов рецепторов и с учетом результатов усиливает или ослабляет сигнал, подаваемый основной мышце.

Рецепторы суставов и сухожилий фиксируют угол поворота сустава с точностью до 0,5 градуса, информируют о критических положениях и растяжениях с помощью специальных рецепторов боли. Вся система оповещения о состоянии опорно-двигательного аппарата человека называется проприоцептивной (то есть саму себя ощущающей).

Сигналы от рецепторов поступают в головной мозг по двум каналам: прямо в мозжечок и через таламус – в чувствительные зоны коры. Эти каналы используются разными системами управления движениями. Таламус выполняет роль «секретаря» коры головного мозга. Он принимает все чувственные сигналы, кроме обоняния. Болевая и кожная чувствительность, рецепторы мышц и сухожилий, зрительные и слуховые сигналы принимаются таламусом и направляются в соответствующие зоны головного мозга. Таламус приводит информацию в порядок: убирает шумы, делает ее контрастной и понятной. Кора головного мозга получает уже предварительно подготовленные данные. Мозжечок же самостоятельно расшифровывает сигналы рецепторов, быстрее коры обрабатывает их, используя свои вычислительные мощности.

Только представьте: более 50 % нейронов сосредоточены в мозжечке, при этом он занимает всего 10 % объема головного мозга. Плотность нейронов в нем в 10 раз выше, чем в среднем в головном мозге. Можно сказать, что это ультракомпактный сверхмощный процессор внутри компьютера. Движения, управляемые мозжечком, точнее организованных корой головного мозга.

Цель тренировок бильярдиста – передать мозжечку управление движениями для удара. Но как это сделать?

Содержание главы простыми словами: в ЦНС существуют два канала управления движениями – точный и неточный. Оба используют одни и те же датчики (рецепторы).

Глава 3. Схема управления ЦНС произвольными движениями

Человек способен сознательно генерировать произвольные движения, то есть новые движения в новых условиях.

В управлении произвольными движениями участвуют ассоциативная, премоторная и моторная кора.

Управляющая команда поступает в ассоциативную кору, которая подает в премоторную кору последовательность действий, распределенную по времени исполнения. В премоторной коре команда распадается на последовательность сокращений мышц, а в моторной коре формируются прямые команды мышцам.

Давайте разберемся, почему недостаточно иметь только один канал организации произвольных движений. Движения, организованные корой головного мозга, не отличаются точностью. Вычислительные возможности ее ограничены, и, когда коре приходится управлять движениями, она тормозит работу других высших функций (движение конкурирует с речью, мышлением и пр.). Сложный механизм тела человека, которым приходится управлять коре головного мозга, перегружает ее. При управлении произвольными движениями кора забирает существенную часть вычислительных мощностей высших видов деятельности. Игрок не представляет траектории битка и прицельного шара при совершении произвольного движения и не имеет достаточной точности движений для серийно точного достижения цели – забития шара в лузу и постановки битка (или прицельного шара) в заданную область стола. Эти функции затруднены организацией произвольных движений. Игрок, совершающий удар через канал управления произвольными движениями, блокирует высшие функции мозга – планирование и абстрактное мышление – из-за мобилизации вычислительных мощностей на управление произвольными движениями. Чтобы кора головного мозга могла выполнять высшие функции, в ЦНС организовано управление движениями другим способом.

Содержание главы простыми словами: для обучения новым движениям ЦНС использует кору головного мозга. Движения неточные, но можно выучить любое новое движение. Управление произвольными движениями блокирует речь, мышление, планирование и другие высшие функции коры.

Глава 4. Схема управления автоматическими движениями

Каждая команда произвольного движения от ассоциативной коры в премоторную копируется в виде сигнала, отправляемого в базальные ганглии. А копия сигнала из премоторной коры в моторную поступает в мозжечок.

Получив необходимый объем информации и запомнив ее, мозжечок говорит премоторной коре: я знаю это движение, беру управление на себя. Базальные ганглии подсказывают ассоциативной коре, а затем берут на себя управление последовательностью движений. Постепенно управление конкретными мышцами переходит к мозжечку, а последовательностью движений – к базальным ганглиям. В результате кора головного мозга переключает сознание на другие элементы игры.

В определенный момент премоторная и ассоциативная кора освобождаются от управления движениями. При получении команды базальные ганглии преобразуют программу движения в последовательности действий, направляя вычислительные мощности коры для решения других важных задач. А мозжечок завершает программу, раскладывая каждую последовательность действий на управляющие сигналы мышцам через моторную кору.

При автоматизации движения с помощью базальных ганглиев и мозжечка кора головного мозга освобождается от управления движениями. Более точные движения под контролем мозжечка и базальных ганглиев игрок делает легко и непринужденно.