Hrubá motorika se zabývá hrubými pohybovými dovednostmi: chůzí, běháním, lezením, skákáním, plazením, zvedáním hlavy, sezením atd.
Koordinace jemné motoriky se zabývá jemnou motorikou, například schopností manipulovat s malými předměty pomocí malých svalových pohybů prstů, obvykle v koordinaci se zrakem. Významným typem jemné koordinace je používání hlasivek a dalších orgánů pro tvorbu řeči nebo zpěvu.
Prvky nervové soustavy, které se podílejí na koordinaci pohybu
Senzomotorická koordinace
K integraci smyslového vnímání a motorického výstupu dochází v mozečku. Mozeček je propojen mnoha nervovými drahami s motorickou kůrou, která vysílá informace do svalů a nutí je k pohybu, a spinocerebelárním traktem, který poskytuje zpětnou vazbu o poloze těla v prostoru (propriocepce). Mozeček tyto dráhy integruje a využívá neustálou zpětnou vazbu o poloze těla k vyladění motorických pohybů.
Pojem levopravá koordinace má dva hlavní významy.
První z nich se týká rytmického střídání pohybu levé a pravé končetiny např. při lokomoci savců nebo plavání vodních obratlovců. Základní neuronální okruhy, které vytvářejí tento typ koordinované aktivity, se nacházejí v míše.
Druhý se týká různých koordinovaných činností levou a pravou rukou, např. při hře na klavír, bubnování, signalizaci semaforu atd.
Motorickou koordinaci si můžeme představit jako každý fyziologický proces, který musí být proveden, aby bylo dosaženo pohybu. Jinými slovy, motorická koordinace je v podstatě komplexní soubor interakcí mezi nervovými procesy, které se podílejí na pohybu končetiny, a vlastní končetinou při pohybu.
Průkopnické teorie v oblasti motorické koordinace se zaměřovaly na rozdělení centrálního nervového systému (CNS) a periferního nervového systému (PNS) při volních a reflexních pohybech. Teorie rozdělily funkce CNS a PNS na získávání smyslových vjemů prostřednictvím PNS a na integraci a řízení rozvíjené v CNS. CNS pak předával informace pohybovému aparátu a příslušným efektorům.
Jakmile se ustálilo paradigma rozdělení rolí mezi CNS a PNS, dlouho přežívalo jako jediný výklad motorické koordinace. Tato teorie byla dále rozvíjena s cílem přiřadit určité oblasti nervové soustavy konkrétním svalům těla.
S rozvojem neurovědy a buněčné biologie se ukázalo, že ne všechny pohyby probíhají podle stejného biologického sledu událostí. Výzkumy s poškozenými pacienty umožnily lépe pochopit, jak jsou určité oblasti nervového systému životně důležité pro specifické typy mozkových funkcí, ale také poskytly důležité důkazy potřebné ke zrušení představy o lokalizaci v mozku. Experimenty se slavným pacientem HM otevřely různé otázky týkající se paměti, což umožnilo podobné otázky v oblasti tvorby vzpomínek na motorickou koordinaci. Experimenty mimo člověka poskytly cenné poznatky o rozmanitosti mechanismů, jimiž se dosahuje motorické koordinace.
Původně se vědci domnívali, že všechny pohyby jsou vysílány prostřednictvím komunikační smyčky zahrnující CNS. Tato teorie však byla vyvrácena poté, co experimenty prokázaly existenci centrálních generátorů vzorů (CPG) v míše. Tyto CPG umožňovaly z opakovaných nebo reflexních pohybů obejít obvody CNS a pracovat výhradně v míše. Nakonec se více cest informací spojilo do několika moderních teorií motorické koordinace.
V polovině 90. let 20. století se v teoriích koordinace motorů prosadil řídicí systém feed forward. Vědci se inspirovali fyziologickým významem systémů feed forward a vytvořili teorii, v níž se během pohybu ignoruje senzorická zpětná vazba od aktuálního pohybu končetiny. Místo toho systémy feed forward předpovídají potřebný korekční faktor, aby zohlednily určitou poruchu v optimálním stavu, a to ještě předtím, než k této poruše skutečně dojde. Běžným příkladem ve fyziologii je feed forward regulace při udržování homeostatického srdečního rytmu. V systémech s dopřednou vazbou lze úkoly plnit s větší rychlostí než u systémů se zpětnou vazbou, avšak hlavní problém spočívá v nedostatečné komunikaci mezi vstupní a výstupní proměnnou. Systémy s dopřednou vazbou se spoléhají na předem stanovenou reakci na poruchu, a proto postrádají schopnost vypořádat se s nejrůznějšími poruchami. Tento problém přiměl vědce k otázce, zda lze motorickou koordinaci sledovat výhradně pomocí mechanismů feed forward.
Nejnovější teorie, která si získala popularitu, využívala schéma servomechanismu, které bylo původně propagováno v 70. letech 20. století, ale v důsledku neschopnosti vysvětlit zpoždění, které je vlastní senzorické zpětné vazbě, se stalo neoblíbeným. Servomechanismy plní úkoly pomocí zpětné vazby, která upravuje příchozí informace. Tyto zpětnovazební signály interpretují chybové signály a aktualizují výstup tak, aby bylo úlohy dosaženo optimálním způsobem. Při aplikaci na koordinaci pohybu by servomechanismus využíval smyslové informace přijaté během pohybu k aktualizaci eferentních pohybových signálů s cílem udržet optimální stav a co nejefektivněji dosáhnout cíle. Ačkoli se jedná o užitečnou teorii, která konečně začleňuje principy zpětné vazby do motorické koordinace, teorie servomechanismů pro motorickou koordinaci se potýká s obtížemi při vysvětlování toho, jak rychle je pohybu dosaženo. Pokud by začlenění zpětné vazby vedlo k extrémně vysokým ziskům, výsledná zpoždění signálů by byla příliš velká pro koordinaci mezi nervovými obvody a pohyby končetin v reálném čase. Zpoždění signálů tedy nemůže být přítomno u organismů, jako je člověk, jehož pohyby jsou vysoce koordinované a také rychle prováděné. Vědci brzy začali hledat mechanismus, který by využíval zpětnovazební mechanismy a který by zároveň nabízel malé nebo žádné zpoždění signálu.
Teorie optimálního řízení se zpětnou vazbou
Optimální zpětnovazební řídicí systém je rozšířením teorie servomechanismu motorické koordinace, v němž eferentní kopírovací signály v rámci systému řeší problémy zpoždění zpětné vazby. Název optimální zpětná vazba vychází z neustálé interpretace senzorických vstupů a neustálého přenastavování výkonnostních ukazatelů s cílem přizpůsobit systém jeho optimálnímu stavu.
Optimální zpětnovazební řízení má několik důležitých součástí: