摘要：本文以身體活動和體育運(yùn)動的視角為出發(fā)點，深入探討了運(yùn)動協(xié)調(diào)的相關(guān)定義，并從外部表現(xiàn)形式和內(nèi)部發(fā)生機(jī)制進(jìn)行分析。通過結(jié)合現(xiàn)象學(xué)、醫(yī)學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的研究成果，探析運(yùn)動協(xié)調(diào)定義的演進(jìn)過程。最初，運(yùn)動協(xié)調(diào)被描述為身體各部分在時間和順序上的協(xié)同。隨后的研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動協(xié)調(diào)涉及到更多方面，包括神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控、感覺信息的處理和學(xué)習(xí)等，使得運(yùn)動協(xié)調(diào)成為一個復(fù)雜的系統(tǒng)。通過進(jìn)一步闡述有關(guān)運(yùn)動協(xié)調(diào)的核心--運(yùn)動控制的三大理論：協(xié)同作用理論（強(qiáng)調(diào)身體部分之間的協(xié)同調(diào)節(jié)），最佳反饋控制理論（強(qiáng)調(diào)感知反饋和神經(jīng)控制的重要性），和自組織理論（強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的自組織性和適應(yīng)性）來更全面地理解運(yùn)動協(xié)調(diào)的本質(zhì)和機(jī)制。通過對運(yùn)動協(xié)調(diào)的研究總結(jié)，為進(jìn)一步促進(jìn)運(yùn)動領(lǐng)域的發(fā)展和運(yùn)動技能的訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動協(xié)調(diào)；運(yùn)動控制；協(xié)調(diào)機(jī)制；自組織

Research on the Evolution of the Definition and Mechanisms of Motor Coordination DENG Libo，WU Hua*，RUAN Hui

（Institute of Physical Education， Hainan Normal University， Haikou， China）

Abstract： This study took a perspective from physical activity and sports to explore the definition of motor coordination and analyzed its external manifestations and internal mechanisms. By integrating research findings from disciplines such as phenomenology， medicine， and mechanics， the authors observed the evolution of the definition of motor coordination. Initially， motor coordination was described as the temporal and sequential coordination of different body parts. Subsequent research revealed that motor coordination involves various aspects， including the regulation of the nervous system， processing of sensory information， and learning， making it a complex system. By further elaborating on three core theories of motor control - the synergy theory （emphasizing the coordination between body parts）， the optimal feedback control theory （emphasizing the importance of perceptual feedback and neural control）， and the self-organization theory （emphasizing the self-organizing and adaptive nature of the system） - we can comprehensively understand the essence and mechanisms of motor coordination. Summarizing the research on motor coordination can further promote the development of the field of movement and the training of motor skills.

Key words：motor coordination; motor control; coordination mechanisms；self-organization

協(xié)調(diào)是任何技術(shù)動作的組成分子[1]， 在鑒評復(fù)雜技術(shù)動作的準(zhǔn)確性、流暢度之中起著主觀的技術(shù)鑒定和視覺效果。協(xié)調(diào)（Coordination）在國外文章中普遍被冠以運(yùn)動協(xié)調(diào)（Movement Coordination）或動作協(xié)調(diào)（Motor Coordination）對其進(jìn)行更精準(zhǔn)的修飾[1-2]，以區(qū)分非體育類的自然界協(xié)調(diào)、社會發(fā)展協(xié)調(diào)等，因此，在下文中將以運(yùn)動協(xié)調(diào)對其進(jìn)行統(tǒng)一命名。作為一種復(fù)雜的協(xié)作過程，運(yùn)動協(xié)調(diào)的核心反映了對身體控制的程度[3-5]，是學(xué)習(xí)和掌握運(yùn)動技術(shù)的基礎(chǔ)[6]，并會隨著技術(shù)動作掌握水平推移而被放大[7]。運(yùn)動協(xié)調(diào)在田徑類[8-9]項目、球類[10-11]項目、泳類[12-13]項目和表演類[14-17]項目之中被當(dāng)作選材和訓(xùn)練的核心方面。另外，運(yùn)動協(xié)調(diào)與社交能力有關(guān)，較差運(yùn)動協(xié)調(diào)的兒童普遍表現(xiàn)自我價值認(rèn)可度低、焦慮程度高、獲得社會支持更少和實現(xiàn)自身價值能力差等問題[18]。

相比國外的大量研究成果，在我國運(yùn)動協(xié)調(diào)的關(guān)注度和深入研究十分有限。本文以運(yùn)動協(xié)調(diào)、動作協(xié)調(diào)、協(xié)調(diào)能力、協(xié)調(diào)性為關(guān)鍵詞展開檢索，以達(dá)全面覆蓋運(yùn)動協(xié)調(diào)相關(guān)詞和相似詞，經(jīng)查中國知網(wǎng)核心數(shù)據(jù)庫中：截止2022年5月，運(yùn)動協(xié)調(diào)相關(guān)的核心文章共計64篇，近十年的文獻(xiàn)僅14篇，概念歸屬類研究共計4篇，近十五年0篇。由此可見國內(nèi)關(guān)于運(yùn)動協(xié)調(diào)的研討寥寥可數(shù)，尤其在運(yùn)動協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)性概念研究。這帶給后續(xù)理論研究和實踐研究諸多問題，如：運(yùn)動靈敏與運(yùn)動協(xié)調(diào)混為一談[19]、協(xié)調(diào)相關(guān)詞、術(shù)語混淆使用等研究困境，本文通過大量整理國內(nèi)、國際關(guān)于運(yùn)動協(xié)調(diào)的先進(jìn)研究，旨在為更進(jìn)一步推衍出運(yùn)動協(xié)調(diào)科學(xué)的定義，希望能為后續(xù)特征研究、訓(xùn)練研究、發(fā)展研究等壘就基石。

1 定義的趨向

以身體活動和體育運(yùn)動的角度出發(fā)，關(guān)于運(yùn)動協(xié)調(diào)的認(rèn)識大致可以分為兩類，即外部表現(xiàn)形式和內(nèi)部發(fā)生機(jī)制，通過分析建立在不同學(xué)科群理論之上的知識體系，可以進(jìn)一步探究和接近運(yùn)動協(xié)調(diào)的核心，如：從現(xiàn)象學(xué)解釋運(yùn)動協(xié)調(diào)時更多的表現(xiàn)為直觀認(rèn)識，也稱為功能性描述，其特征是在形容運(yùn)動協(xié)調(diào)時帶有精準(zhǔn)、流暢、省時省力、合理等此類的限制性名詞[20]。從神經(jīng)-肌肉生理學(xué)的層次研求運(yùn)動協(xié)調(diào)定義時，表達(dá)大多被冠以大腦、神經(jīng)、肌肉等系統(tǒng)或器官之間融洽運(yùn)行的過程，這屬于典型的結(jié)構(gòu)性描述。而從力學(xué)方向思考運(yùn)動協(xié)調(diào)的概念，其對運(yùn)動協(xié)調(diào)表述都是借助模型和運(yùn)動軌跡圖以及與之相對應(yīng)的公式和規(guī)律分析[21]，這也稱作數(shù)學(xué)描述。此外還有自然物理學(xué)、技能發(fā)展學(xué)等都對運(yùn)動協(xié)調(diào)發(fā)展有著卓越的貢獻(xiàn)。即便如此，雖然運(yùn)動協(xié)調(diào)的概念研究范圍深廣，但由于彼此并沒有互相融匯，導(dǎo)致在國際上并沒有一致認(rèn)同的準(zhǔn)確定義，且因為體育類學(xué)科理論性基礎(chǔ)研究較為緩慢，對運(yùn)動協(xié)調(diào)的研究定義還停留為爭鳴的階段，因此運(yùn)動協(xié)調(diào)比起力量、速度等其他核心素質(zhì)研究進(jìn)展和數(shù)量顯得十分緩慢和稀少，使用更科學(xué)的概念解釋其作為核心素質(zhì)之一的問題愈發(fā)重要，這可以明顯加快體育學(xué)科的發(fā)展。

1.1 外部的表現(xiàn)定義演化

人類對于異常的運(yùn)動行為是非常敏銳的，因此可以很容易的判斷出運(yùn)動或動作的發(fā)生過程是否笨拙，普拉托若夫通過大量的觀察經(jīng)驗總結(jié)出：“運(yùn)動協(xié)調(diào)即人體在已知或未知的情況下，快速、合理、省力、靈巧地、或者說最好地完成運(yùn)動任務(wù)[22]?！边@是我國運(yùn)動協(xié)調(diào)流傳最廣的定義之一，普拉托若夫運(yùn)用最原始的直覺定義法，將外在的時間（快速）、空間（靈巧）、效率（省力）、邏輯（合理）融合，再尋求完成目標(biāo)的平衡點，通過高度抽象的形容詞，把運(yùn)動協(xié)調(diào)發(fā)生情景限制在某種狀態(tài)之下，其中不足的地方也非常明顯，這種定義對于觀察或測試者顯得較為含糊，而且過于宏觀的描述也可能是造成混淆和誤解的源頭。按照Allan Chak在一項國際性肥胖與運(yùn)動協(xié)調(diào)關(guān)系的最新研究，其將“肢體控制”加入運(yùn)動協(xié)調(diào)概念之中，指出運(yùn)動協(xié)調(diào)：是控制肢體廣泛自由度并保持技能、動作的時間和空間關(guān)系[23]。這可以理解為是通過肢體、環(huán)境和事件之間在時間和空間上的關(guān)系，構(gòu)成實現(xiàn)目標(biāo)的運(yùn)動，其保留了對時間和空間的綴述，將獨立整體的人細(xì)化為肢體之間的關(guān)系，將伯恩斯坦“自由度”[24]觀點和普拉托若夫觀點總結(jié)和簡化。在最新的研究中，我國學(xué)者周嘉琳看來，運(yùn)動協(xié)調(diào)除前述以外還應(yīng)包含肌肉運(yùn)動的“順序”和“強(qiáng)度”，其認(rèn)為運(yùn)動器官或肢體發(fā)力的順序（時間）、方向（空間）、強(qiáng)度等方面合理編序以達(dá)到目的的過程是運(yùn)動協(xié)調(diào)的表現(xiàn)[25]，這就意味著運(yùn)動協(xié)調(diào)成為了連續(xù)的過程，而不是靜止的片段。雖然透過現(xiàn)象有眾多專家、學(xué)者都對運(yùn)動協(xié)調(diào)進(jìn)行了深入的研究并發(fā)表自己的觀點，例如：“掌握運(yùn)動體多余自由度的能力[24]”、“運(yùn)動協(xié)調(diào)是指不同物理系統(tǒng)、身體部位和器官之間相互作用的時機(jī)，以實現(xiàn)統(tǒng)一的動作[5]”但由于相比于真實定義（對物定義），語詞定義更偏向研究者的主觀感受[26]，因此，語詞定義僅僅只可以代表該名學(xué)者的觀點，這就導(dǎo)致如果只通過現(xiàn)象對語詞定義可能會陷入無限的定義循環(huán)之中，但在動力學(xué)的加入后通過數(shù)學(xué)模型，出現(xiàn)了打破這層屏障的契機(jī)，如果可以量化運(yùn)動協(xié)調(diào)過程，這可能可以更準(zhǔn)確的辨識運(yùn)動協(xié)調(diào)的本質(zhì)。

1.2 內(nèi)部發(fā)生機(jī)制的進(jìn)程

近現(xiàn)代“物理世界”的進(jìn)步，極大的推動了其他學(xué)科的發(fā)展，從人們拿起象征著先進(jìn)工具的柳葉刀到如今的超級計算機(jī)，更精密的儀器意味著愈加科學(xué)的觀察和算數(shù)能力，運(yùn)動協(xié)調(diào)也從現(xiàn)象衍化到機(jī)制研究，多學(xué)科交互現(xiàn)象愈發(fā)熱門，其在發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域的同時也助推了原始學(xué)科的進(jìn)步，例如：體醫(yī)結(jié)合。并且，在過去30年里，科學(xué)家們基于非線性動力系統(tǒng)的理論建立的運(yùn)動協(xié)調(diào)的定量模型，逐漸開始量化部分運(yùn)動協(xié)調(diào)過程。

（1）醫(yī)學(xué)的發(fā)展和加入對體育科學(xué)的進(jìn)步是有目共睹的，反之，無論是康復(fù)醫(yī)學(xué)、神經(jīng)肌肉學(xué)、人體科學(xué)等前沿醫(yī)學(xué)也都離不開人體運(yùn)動協(xié)調(diào)問題的研究[27]。在其他學(xué)科把協(xié)調(diào)行為看作是由多個事物組成的事件時，醫(yī)學(xué)卻把它看作是一種可以用關(guān)系來分析的關(guān)系[28]。因此，醫(yī)學(xué)偏向于從事物之間配合的角度來考慮協(xié)調(diào)問題，也就是在協(xié)調(diào)中確定協(xié)調(diào)的單位，如反射和基底神經(jīng)控制等。早期的部分研究者認(rèn)為：運(yùn)動協(xié)調(diào)即關(guān)節(jié)和肌肉的行為相互關(guān)系[29]，這種定義初步從過程性描述過渡到生理結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，將肢體細(xì)化成關(guān)節(jié)與肌肉，從協(xié)調(diào)的現(xiàn)象來到深層次的探析，之后，Arbib在蟾蜍動作實驗中將運(yùn)動協(xié)調(diào)定義為：神經(jīng)對關(guān)節(jié)的控制[30]。這類定義新插入了“控制者”，將協(xié)調(diào)看做是上級系統(tǒng)對下級系統(tǒng)的支配，以及同等系統(tǒng)之間的協(xié)作關(guān)系，由此組成的龐大“運(yùn)作”體系。此階段的大部分科研人員認(rèn)為運(yùn)動協(xié)調(diào)在生理結(jié)構(gòu)層次上是屬于開環(huán)模式的體系，但新的研究不認(rèn)為僅有神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控其他系統(tǒng)使人體做出協(xié)調(diào)的動作，Meltzoff通過研究最原始的協(xié)調(diào)運(yùn)動（嬰兒自發(fā)蹬腿運(yùn)動）認(rèn)為：運(yùn)動協(xié)調(diào)是大腦在感知覺的反饋下對肌肉的組織[31]。觀點指出和證明了在很多情景中，都表現(xiàn)出跨領(lǐng)域的感知系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)的交接，比如視覺上引起伸手，聲音引導(dǎo)頭部轉(zhuǎn)動，所以運(yùn)動協(xié)調(diào)本質(zhì)是一種“跨感覺運(yùn)動”，而感知覺的加入將運(yùn)動協(xié)調(diào)又引入閉環(huán)的模式，即神經(jīng)系統(tǒng)控制肌肉和骨骼系統(tǒng)的同時，肌肉和骨骼系統(tǒng)收集到的有效信息會反饋給神經(jīng)系統(tǒng)，形成閉環(huán)模式，這一研究試圖推翻之前的開環(huán)理論，使運(yùn)動協(xié)調(diào)的機(jī)制研究又產(chǎn)生爭議。

（2）Kelso等以物理生物學(xué)和生態(tài)心理學(xué)這兩分支學(xué)科為底基，通過非線性動力系統(tǒng)理論建立的運(yùn)動協(xié)調(diào)定量模型，已經(jīng)成為了一個新興學(xué)科——協(xié)調(diào)動力學(xué)，其中，物理生物學(xué)的研究方法是將生命（整體、部分）系統(tǒng)視為普通的物理系統(tǒng)，而生態(tài)心理學(xué)主要強(qiáng)調(diào)生物和環(huán)境的相互性，在此前提下，協(xié)調(diào)動力學(xué)經(jīng)過數(shù)代的研究，幾乎成為目前最好的測試定量理論[1]，其科學(xué)水平遠(yuǎn)超之前的生物力學(xué)和自然力學(xué)[32]。在生物力學(xué)里，運(yùn)動協(xié)調(diào)通常是指實現(xiàn)運(yùn)動任務(wù)的元素之間的關(guān)系[33]。在此基礎(chǔ)上，Beek在推導(dǎo)運(yùn)動協(xié)調(diào)動態(tài)模型時表示：“運(yùn)動協(xié)調(diào)是涉及到大量不同的子系統(tǒng)（如血管、神經(jīng)、肌肉、骨骼）一個混合生物組織的有序產(chǎn)物[32-34]”。之后，Novak在構(gòu)建運(yùn)動協(xié)調(diào)模型時提到：“運(yùn)動協(xié)調(diào)是將多個子運(yùn)動組合成一個整體運(yùn)動的過程[35]”，在上述中的“元素”或“子系統(tǒng)”，都可能是代指感覺反饋和運(yùn)動輸出或不同關(guān)節(jié)的運(yùn)動和不同肌肉的爆發(fā)性活動[36]，拿Novak的定義舉例，除大家都能直觀感受到的子運(yùn)動和整體運(yùn)動外，筆者認(rèn)為定義的關(guān)鍵詞在“組合”之上，子運(yùn)動與整體運(yùn)動是運(yùn)動協(xié)調(diào)的兩個基本屬性，通過控制和切換銜接，子運(yùn)動才能化零為整，因此運(yùn)動協(xié)調(diào)的核心應(yīng)是身體控制，這可能涉及到大腦對軀干的控制或者神經(jīng)對肌肉的控制，協(xié)調(diào)動力學(xué)認(rèn)為協(xié)調(diào)不是具體靜止的某個片段，而是建立在一組動作之中，是進(jìn)行動作變換時合理、流暢的切換銜接的過程。

僅對運(yùn)動協(xié)調(diào)做現(xiàn)象學(xué)解釋，容易造成實踐指導(dǎo)上的錯誤[20]，僅關(guān)注本質(zhì)研究以數(shù)學(xué)論科學(xué)又墜入了胡塞爾設(shè)定的“脫離生活世界”（detach from die lebenswelt）[37]，即研究缺乏作為“人”的考量，只以科技和數(shù)學(xué)探索世界。因而，只有兼顧事物發(fā)生現(xiàn)象和實質(zhì)的定義才能更清晰的描繪出運(yùn)動協(xié)調(diào)的本義。首先，我們已經(jīng)得知運(yùn)動協(xié)調(diào)的“啟動”機(jī)制離不開感覺反饋下影響的神經(jīng)判斷，其次，運(yùn)動協(xié)調(diào)的目的是完成和達(dá)到某個目標(biāo)或某個效果[25]，再次，運(yùn)動協(xié)調(diào)是一個過程存在時間、空間、強(qiáng)度的順序相關(guān)性[38]，最后，運(yùn)動協(xié)調(diào)的過程是一個整體，不能孤立成某個片段，因為復(fù)雜的運(yùn)動不能從簡單的運(yùn)動活動的總和中重構(gòu)出來[34]。因此，我們可以將運(yùn)動協(xié)調(diào)定義為：神經(jīng)系統(tǒng)根據(jù)反饋信息（環(huán)境）進(jìn)行判斷后，通過銜接各器官、部位形成的子運(yùn)動在時間、空間、強(qiáng)度的關(guān)系，以完成和達(dá)到某個目標(biāo)或效果的過程。

2 運(yùn)動控制理論

上述說明了運(yùn)動協(xié)調(diào)的核心問題是運(yùn)動控制。在這之上，學(xué)界普遍認(rèn)同：運(yùn)動控制的主要矛盾是人體中大量的自由度如何變得有條不紊的觀點[24]，由于不同學(xué)科對其研究的角度大相徑庭，這也可能是導(dǎo)致運(yùn)動協(xié)調(diào)定義的方向各不相同的原因之一，例如：協(xié)調(diào)動力學(xué)（計算機(jī)科學(xué)）試圖通過理解中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）如何處理信息來形成動作，完成消除運(yùn)動冗余的過程[39-40]。生物學(xué)嘗試從人體與其周圍環(huán)境、情況和背景之間的相互作用來理解協(xié)調(diào)運(yùn)動，以此達(dá)到減少多余自由度的問題[41-42]。智能機(jī)械學(xué)在突破人工智能機(jī)械技術(shù)中，信息集成和子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)是一項關(guān)鍵性技術(shù)，它直接關(guān)系到機(jī)器人的性能和智能化程度[43]，而探索人體運(yùn)動控制的實質(zhì)成為突破類人類機(jī)器人難題核心手段之一。由此可見，運(yùn)動控制是多學(xué)科研究的焦點之一，其多樣性的發(fā)展趨勢決定了運(yùn)動協(xié)調(diào)多重定義身份，理清術(shù)語的含義對于避免個學(xué)科之間混淆是非常有必要的。

2.1 協(xié)同作用理論

該理論認(rèn)為：中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）不單獨控制肌肉，而是通過協(xié)同作用來控制它們，因此協(xié)同作用是一種同時激活多塊肌肉的神經(jīng)模塊[44-45]，該理論是“運(yùn)動冗余問題”被普遍認(rèn)可的答案之一。在研究界幾乎都接受：人體擁有遠(yuǎn)超完成運(yùn)動任務(wù)時所需要的自由度[24]，這表示：中樞神經(jīng)系統(tǒng)總是面臨著從無限多的可能性中選擇某個組合，所以協(xié)調(diào)動力學(xué)圍繞CNS如何減少這龐大的計算量設(shè)計了該理論。最初的協(xié)同作用理論認(rèn)為：一塊肌肉可以是多個肌肉協(xié)同的一部分，一個協(xié)同作用下的肌肉可以激活多塊肌肉。因此這種控制策略允許CNS減少需要控制的自由度數(shù)量，從而達(dá)到減少計算量的目的。然而，隨著計算神經(jīng)學(xué)的發(fā)展，基礎(chǔ)的協(xié)同作用理論被指出缺乏神經(jīng)控制的直接證據(jù)[46]，為完善協(xié)同作用理論，latash團(tuán)隊經(jīng)過大量的動作模擬實驗，Bizzi通過歸納總結(jié)仿生和肌肉刺激模擬實驗，提出了相似的新協(xié)同作用理論，即減少CNS的計算頻率[47-48]。他們都認(rèn)為問題的答案就是問題本身，latash小組指出：如果CNS從無限多的可能性中確定一個僅有的解決方案，就需要大量的計算，然而，如果CNS儲存一個可以實現(xiàn)運(yùn)動任務(wù)的組合系列，所需的計算頻率就會銳減[49]，Bizzi也認(rèn)可CNS提供組合的觀點，并進(jìn)一步提出協(xié)同作用下共享和特定任務(wù)的肌肉是神經(jīng)生理實體，而且組合集可能是由運(yùn)動皮層區(qū)域傳入?yún)f(xié)調(diào)系統(tǒng)。通過國內(nèi)外研究者不斷地完善，新協(xié)同理論對于協(xié)調(diào)動力學(xué)發(fā)展起著至關(guān)重要的角色，也為揭示運(yùn)動協(xié)調(diào)機(jī)制做出了偉大貢獻(xiàn)。

2.2 最佳反饋控制理論

該理論是有關(guān)運(yùn)動控制在計算層面的理論之一，其理論核心在于獲得最佳任務(wù)表現(xiàn)[49]，最佳反饋控制理論提出是為了解答：“為什么某些運(yùn)動（方式）比其他運(yùn)動更受歡迎的問題，即在龐雜自由度中的大腦選取問題[50]?！崩碚撻_創(chuàng)者Todorov認(rèn)為運(yùn)動控制系統(tǒng)是進(jìn)化、發(fā)展、學(xué)習(xí)和適應(yīng)的產(chǎn)物[51]，其通過最優(yōu)控制原則和最小干擾原則建立的動力系統(tǒng)模型將運(yùn)動協(xié)調(diào)與反饋系統(tǒng)（感知反饋、神經(jīng)反饋）聯(lián)合，將運(yùn)動協(xié)調(diào)的本質(zhì)描述為：利用反饋糾正干擾任務(wù)目標(biāo)的偏差，他的理論主張冗余動作是反饋的基礎(chǔ)，認(rèn)為多余的動作可以對動作偏差不斷反饋糾正，直至到達(dá)動作要求或者任務(wù)目的，所以冗余動作的出現(xiàn)是合理并且必要的[48]。該理論面世時注重“控制方式”（神經(jīng)、肌肉募集等），這是最佳反饋控制和最佳軌跡規(guī)劃之間的本質(zhì)區(qū)別，在后續(xù)理論完善的中，Diedrichsen研究團(tuán)隊肯定了前人對冗余問題的觀點即：冗余動作不是運(yùn)動控制的能量耗損，相反，它是更好的執(zhí)行任務(wù)及解決方案的一部分，但其新觀點認(rèn)為：協(xié)調(diào)控制過程可以被理解為生物體所面臨任務(wù)的優(yōu)化過程的解決方案，而不是關(guān)注控制系統(tǒng)的內(nèi)部約束[52]。因此，運(yùn)動控制的特點是由任務(wù)和身體的結(jié)構(gòu)決定的，而不是由神經(jīng)系統(tǒng)的內(nèi)部約束決定的。新觀點否定了“控制法”作為最佳反饋控制的核心，把任務(wù)的屬性和身體結(jié)構(gòu)作為反饋控制的關(guān)鍵。目前，最佳反饋控制理論在計算機(jī)科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)方面是仍屬于前沿研究，特別是對仿生機(jī)器人的運(yùn)動協(xié)調(diào)方面貢獻(xiàn)巨大，也同樣為運(yùn)動行為和運(yùn)動控制的神經(jīng)基礎(chǔ)提供了重要橋梁作用[53]。

2.3 自組織理論

該理論基于生物力學(xué)中最迫切解決的問題之一，人體如何協(xié)同控制冗余自由度問題提出，從生物力學(xué)的視角看，Turvey認(rèn)為運(yùn)動控制可以排除中樞神經(jīng)系統(tǒng)的需要，盡管它與自由度的減少可能是有關(guān)的[55]，由此他提出：元素之間的協(xié)調(diào)不是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的，而是在沒有控制器輸入的情況下通過自組織將出現(xiàn)的元素通過臨時功能進(jìn)行分組[56]。該理論最著名的驗證便是HKB模型[57]（Haken-KelsoBunz）和kelso進(jìn)行的手指、手部協(xié)調(diào)實驗[58-59]，這些實驗說明：一個單一的參數(shù)就成為相變產(chǎn)生的原因，即吸引子（Attractor），比如頻率，可以促使兩個手指運(yùn)動產(chǎn)生相位轉(zhuǎn)換。而且，相位模式的不穩(wěn)定性或可變性促進(jìn)了自發(fā)的相位轉(zhuǎn)換。這意味著動作變異性可能是有信息的，而不是無意義的。與此同時，Haken在研究中也同意自組織的觀點，并提出：運(yùn)動或組織的快速自發(fā)轉(zhuǎn)變，如步態(tài)的轉(zhuǎn)換（行走到小跑）是最簡單的自組織形式[60]。在分析中，引入了秩序參數(shù)（秩序轉(zhuǎn)換）的概念，即把基本變量的形式看做一個宏觀數(shù)量，此概念的提出簡化了對過渡的描述，因為它是由數(shù)量很少的最相關(guān)的量組成，而且它表達(dá)了過渡期間系統(tǒng)的有序程度，同時，秩序參數(shù)的出現(xiàn)也驗證了絕對協(xié)調(diào)的變化是一種典型的非平衡系統(tǒng)的相變，指出絕對協(xié)調(diào)相位關(guān)系量的典型特質(zhì)--突變型、滯后性。其后Schmidt和Turvey通過巧妙的雙人擺動腿實驗進(jìn)一步論證了自組織的嚴(yán)謹(jǐn)性[61]，在實驗中，兩個坐著的人各自擺動一條腿，目的是隨著運(yùn)動頻率的增加，使兩條腿的協(xié)調(diào)失調(diào)或同調(diào)。為了滿足這個目標(biāo)，這兩個人密切注視著對方。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果兩個人開始時動作不一致，并以相同的速度同步增加肢體頻率而不看對方，那么就沒有發(fā)生過渡。此實驗的相位轉(zhuǎn)換取決于觀察，這個實驗證明神經(jīng)元群體差異并不是影響相位轉(zhuǎn)換現(xiàn)象的主要特征。

3 總結(jié)和展望

運(yùn)動協(xié)調(diào)意味著多個系統(tǒng)或部位同時或先后被恰當(dāng)?shù)膭訂T起來，這要求大腦的“計算和控制”能力缺一不可，因此，協(xié)調(diào)的運(yùn)動都是復(fù)雜的運(yùn)動。認(rèn)識是分析和運(yùn)用的前提，關(guān)于運(yùn)動協(xié)調(diào)的認(rèn)識研究，就如同居住在黃河兩岸的百姓，一邊是全面卻“含糊”的現(xiàn)象學(xué)，另一邊是可度量卻“片面”的力學(xué)，但毋容置疑，每一位研究者都站在科學(xué)的偉岸上！

（1）全面卻“含糊”的現(xiàn)象學(xué)：現(xiàn)象學(xué)理解運(yùn)動協(xié)調(diào)是立足于豐富全面又合乎實際的感性材料上，因此描述通?？梢阅依ㄋ羞\(yùn)動協(xié)調(diào)已知的模式（種類），但由于知識或詞匯的認(rèn)識理解層次不同，以及使用者的主觀臆斷，導(dǎo)致現(xiàn)象學(xué)描述缺乏客觀的評判標(biāo)準(zhǔn)，因此僅能作為解釋運(yùn)動協(xié)調(diào)認(rèn)識的一個方向。

（2）可度量卻“片面”的力學(xué)：無論是生物力學(xué)或協(xié)調(diào)動力學(xué)，其標(biāo)志都是將觀察到的現(xiàn)象數(shù)學(xué)化，以數(shù)據(jù)定標(biāo)準(zhǔn)往往讓人覺得更科學(xué)且可靠，這也是近些年該學(xué)科得到追捧的原因，然而，事不可盡其美，力學(xué)方法定義運(yùn)動協(xié)調(diào)同樣存在難以逾越的山岳，即使是當(dāng)前最精巧的方程式，仍然只可以代表某個具體動作的協(xié)調(diào)過程（軌跡、時間、動能），但就像自由度一樣，協(xié)調(diào)動作的模式是接近無限的，這意味著力學(xué)研究將永無止境，這也是協(xié)調(diào)動力學(xué)致命的局限性之一。

運(yùn)動控制作為所有運(yùn)動活動的基礎(chǔ)，不僅是研究運(yùn)動協(xié)調(diào)的核心問題，同時也是未來智能機(jī)器迫切需要攻關(guān)的難題。關(guān)于人體如何控制身體各部位進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動，科研人員從“動作自由度”、“運(yùn)動變異性”、“感知反饋”、“臨界狀態(tài)--吸引子”、“運(yùn)動冗余”等幾個角度推導(dǎo)，都得到了較為合理的結(jié)論（理論）。這些理論的推導(dǎo)過程整體上是完美且合理的，然而遺憾的是，所有運(yùn)動控制理論論證過程中，雖然借助了大量當(dāng)時醫(yī)學(xué)和力學(xué)最新研究進(jìn)展，但這些作為驗證的一部分有時只能間接的說明存在的可能性，缺乏直接證據(jù)對其進(jìn)行肯定，因此當(dāng)下主流的運(yùn)動控制理論還僅停留在無法證偽的階段，這就是當(dāng)前運(yùn)動控制理論需要走出的困境。

為了獲得解決運(yùn)動協(xié)調(diào)和運(yùn)動控制難題的直接證據(jù)，未來關(guān)于運(yùn)動協(xié)調(diào)和運(yùn)動控制的研究可以嘗試幾種方法1）研究向合作化與綜合化方向繼續(xù)深化。當(dāng)前的研究思考或推導(dǎo)過程較狹窄，雖然科研人員在研究中借鑒了其他學(xué)科的前沿成果，但缺少多學(xué)科精英直接參與到實驗中共同分析，多角度、廣思維的知識體系直接碰撞或許會讓實驗過程和理論構(gòu)造無懈可擊或產(chǎn)生嶄新的學(xué)科。2）積極開發(fā)專業(yè)體育科研設(shè)備，如體育醫(yī)學(xué)設(shè)備、體育動力學(xué)設(shè)備等，越是深入的體育科學(xué)研究，對儀器設(shè)備的依賴程度就越高，抓住復(fù)雜運(yùn)動的本質(zhì)還需先進(jìn)的儀器協(xié)助。

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