A8.05.1Motor program研究

动作在启动前被预先编排为运动程序

别名: 运动程序理论 · motor programming · feedforward control · 前馈控制

概念解释

一次点击、一次挥臂投掷、一段连续的手写笔画,在手指或手臂真正开始移动之前,大脑已经把这一整套时序、方向和力度参数打包成一份完整指令,这份指令称为运动程序(motor program)。运动程序理论主张:执行阶段做的事情是把这份提前编排好的指令按顺序释放出去,而不是一边移动一边现场决定下一步怎么走。这个说法常被误解成"动作是逐帧决策的结果"——恰好相反,动作越快速、越短促、越熟练,就越接近于把整条轨迹一次性交给编排完毕的程序去执行,执行阶段本身不再做决策。

机制

证据来自那些"来不及现场决策"的动作。视觉信息从眼睛传出,经过感觉处理、比较、再下达新的运动指令,这条链路本身有耗时下限;但很多快速动作——短促的敲击、投掷、快速的书写笔画——整个持续时间比这条链路走完一趟所需的时间还短。既然动作比反馈能起作用的时间还要短,唯一能解释其准确性的方式,就是执行前已经把方向、力度、时序这些参数一次性设定完毕,执行阶段只是照方案释放,不再依赖动作过程中传回的新信息。这也解释了为什么本体感觉输入被严重破坏的被试,在实验中仍能产生时序结构正确的动作:程序本身的运行不依赖持续的感觉输入,感觉输入的作用主要在程序运行之前帮助设定参数,或在程序运行之后核对结果,而不是在运行途中充当驾驶盘。

怎么研究

最常用的手段是给被试足够快、足够短的任务,短到理论上没有时间做在途修正,再用肌电图记录肌肉激活相对于肢体真正开始移动的起始时刻——如果一整串肌肉的激活顺序在运动可见地开始之前就已经按最终轨迹排定,说明整套指令是预先打包好释放的。另一类范式是人为切断或延迟被试的视觉反馈,观察动作准确度是否几乎不受影响:如果切断反馈后精度没有明显下降,说明这段动作原本就没有依赖执行中的反馈。常见的因变量包括动作起始前的准备潜伏期、肌电起始相对运动起始的提前量,以及有反馈和无反馈条件下的误差差异。

边界

这套解释针对的是短促、快速、已经熟练的动作,不适用于持续时间长、允许中途调整的缓慢动作——那类动作会掺入执行中的反馈修正,不是纯粹的预编排释放。另外,"预先编排"不等于"不可更改":程序在真正启动之前仍然可能被替换或取消,只是这需要额外的处理时间,预先编排本身只说明动作一旦进入执行阶段就不再现场决策,并不说明启动前这段窗口的可塑性有多大或能持续多久。

延伸

  • 同组A8.05.2 动作复杂度增加编排所需的准备时间 · A8.05.3 已启动的动作存在不可取消窗口 · A8.05.4 取消已编排动作本身需要时间与代价 · A8.05.5 界面在该窗口内改变目标会造成必然误击
  • 相邻A8.06 开环控制 · A8.23 运动学习的阶段
  • 站内检索motor program · feedforward control · motor programming

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