平衡的理論基礎與動作表現

從事各種活動中，平衡能力與維持身體姿勢穩定是主要的基本能力，人類從出 生開始學習坐姿、站姿，ㄧ直到長大後學習各項運動技能，都需要運用到平衡控制 的能力，Haywood(1993)指出平衡控制能力並非是ㄧ般的能力，而是與特定的平衡 動作有關，若在某一種平衡動作的表現上良好，並不代表在另外一個平衡控坐上也 可以有相同的表現。從動力系統的觀點來看，動作學習的發展不單只是神精成熟的 作用，而是受到環境、工作與個體三者所共同影響，平衡動作也是如此，當三角限 制的條件因素改變時，有可能也會產生平衡控制型態的不穩定的現象。

一、平衡的理論基礎

平衡是指人體重心保持在一定的身體基底(base of support)範圍內的能力，也就 是維持身體重力中心(COG)在一支撐面的能力(Nashner,1993)。De Oreo & Keoch (1980)將平衡分成姿勢平衡 ( postural balance)、靜態平衡( static balance)、動態平衡 ( dynamic balance)、技巧平衡( skilled balance) 四種，姿勢平衡指身體與地球上重力 平衡關係的能力，一個人要維持平衡，支撐點必須在重心線上，否則，不是跌倒就 是必須要有立即的補救動作；靜態平衡指身體不動時，維持身體某種姿勢一段時間 的能力，如站立、單足站立、倒立、站在平衡木上維持不動，或（雙手）倒立動作，

皆屬靜態平衡；動態平衡，指身體在空間移動時，維持控制身體姿勢的能力，動作

中重心會不斷地改變，是移動性及操作性動作的主要因素。如彈簧床、特技、溜冰 與游泳等都需要這種平衡能力；技巧平衡，如體操運動員所表現出來的技巧性絕技 及結合複雜動作之平衡能力。另外，平衡包含了三個要素：1.穩定性：靜止時，維 持身體最小的搖晃程度。2.對稱性：靜止時，肢體兩側重量均衡分布。3.動態穩定性：

動作時，維持姿勢的平衡而不跌倒。

二、平衡的姿勢控制機制

Shumway-cook (2007) 指出，在空間中，控制我們身體姿勢的能力是做一切事 情的根本，所有的任務都需要姿勢控制，其中，動作的穩定度和方向是姿勢控制的 重要因素，姿勢穩定也被稱為平衡，亦是指一種以支撐點控制身體中心穩定性的一 種 能 力 ， 而 穩 定 和 方 向 則 會 隨 著 每 個 任 務 而 改 變(Horak & Macpherson,1996;

Shurnway-Cook & McCollum,1990)姿勢控制會隨著工作任務與週遭環境的變化而改 變，例如：靜止的站立閱讀與站在移動的公車上閱讀，相對於坐在板凳上閱讀所需 要控制的穩定度就有所不同。此外，姿勢控制不是由單一的控制系統操控，而是由 許多系統相互影響的，個體的穩定及方向必須隨著任務和環境而變化，如下圖2-2-1 所示，以下將姿勢控制的影響分為生理機制與心理機制兩部份：

圖2-2-1 姿勢控制控制圖（修改自 Shumway-cook,2007）

（一）生理機制在姿勢控制影響 1. 神經系統：

人體的神經系統可分為中樞神經系統和周邊神經系統，而動作控制的形成就是 中樞神經系統和周邊神經系統互相整合的結果 (Vander,1998)，中樞神經系統可分

工作

個體 環境

PC

姿勢控制

為大腦、間腦、腦幹、小腦、脊髓等，當有外界干擾時，這些刺激會經由體感覺、

視覺和前庭覺得接收，由脊髓上傳到大腦的非動作皮質區，經判斷後，再分別傳給 動作皮質區、基底核和小腦。動作皮質區在此扮演非常重要的角色，必須在接收訊 號 之 後 ， 立 即 的 判 斷 要 做 哪 些 動 作 ， 並 且 安 排 這 些 即 將 發 生 動 作 的 順 序 (Shumway-Cook & Woollacott,1995)。小腦雖不會引起主動性的運動，但在運動的 整合和學習、身體姿勢及平衡的控制上是一個重要的中樞。小腦接受肌肉、關節及 皮膚等體感覺，還有視覺、前庭覺及大腦及他參予運動的區域傳來的訊息。兩者整 合後的訊號全部彙整至腦幹，再經由脊髓控制肌肉的收縮，換言之，當人體受到外 界干擾時，會先由體感覺得到身體各肢段的相對位置及身體和腳所接觸地面的相對 位置，同時，前庭覺感受頭的速度、傾斜度及方向，視覺則提供外界環境的變化的 訊息。這三種感覺所得到的訊息會傳到小腦做整合及判斷，決定要做哪些動作、動 作的順序，再經由運動神經將訊號傳至肌肉骨骼系統，藉由肌肉的收縮來調整肢段 以恢復平衡 (Shumway-Cook & Woollacott,1995)。如圖2-2-2。

圖2-2-2 運動控制的中樞神經系統(引自Shumway-Cook & Woollacott,1995) 基底核

小 腦

本體感覺 視覺 內耳前庭系統

非動作皮質區

動作皮質

腦 幹

脊髓網路

肢段肌群 非動作皮質區

2.感覺系統:

在感覺系統的部份，可 以精確的協助接收到來自視覺(vision)、內耳前庭 (vestinular sense)與本體感(proprioception)等受器所輸入相關的身體姿勢訊息，使中 樞神經能正確的察覺與辨認身體中心與支撐面、重心與週遭事物相對的位置與關係 (Nashner, 1993)。人類為了要維持平衡，必須隨時知道身體環境之間的相互關係，以 使身體受外界干擾時，可以應用適當的方式來維持的平衡，在人體中，有三個對平 衡非常重要的感覺系統：（一）本體感覺系統，提供身體相對於外在環境的空間位置 及相關活動資訊，包含：關節內的觸覺感覺器官，皮膚內感覺神經、肌梭等，這些 皆有助於關節位置感覺與關節動作的訊息。例如：坐在列車上，常常會因為交錯列 車而使視覺產生被動位移的現象，誤認為火車已經駛動，這時本體覺就會藉由相對 空間位置來修正錯覺。（二）迷路前庭系統，提供頭部得知重力及慣性的變化資訊，

當接收視覺的訊息被干擾或者身體感覺輸入的訊息被阻斷時，內耳前庭對於平衡便 會顯得非常重要。（三）視覺系統，提供頭部在環境中垂直與水平的參考座標。藉 由測量週遭物體的方位，提供自我與目標的動作訊息。

3.運動系統

運 動 系 統(motor system) 包 含 肌 力 (muscle strength) 與 神 經 肌 肉 控 制 (neuromuscular control)。運動系統通常是指肌肉協調與動作模組的策略(motor straegy)，當身體姿勢被外在干擾擾亂時，個體會依過去經驗與知覺訊息來產生適當 的身體姿勢控制，以平衡干擾的效果與影響，並恢復身體重心回到正常的平衡位置 與穩定性(Shumway-Cook, 1995)。

4.預期性姿勢：

在人體發生動作之前都會有姿勢的校正產生，此現象稱為預期(Massion,1992)。

姿勢校正分為正回饋（又稱為前饋式）和負回饋的姿勢校正。外來干擾造成肢體移 動而造成姿勢校正，此為正校正。人體因為正回饋做了反應後，再根據感知系統的 回饋做了其他肢體反應，此為負回饋。

預期性的姿勢校正的目的在於讓肢段在運動中保持穩定，使身體的重心落在穩 定極限範圍內。而在靜止或移動時，人必須將身體重心落在穩定極限範圍內才不會 跌倒(Goldie,1989)。人體穩定極限範圍會因每個人身高不同，重心(COG）的高度就 會不同，有學者指出正常人的穩定極限約為往前12度，往後4度，兩側各8度 (McCollum,1985)。

（二）心理機制在姿勢控制的影響 1.認知心理學：

認知心理學的概念，是將人體視為訊息處理器，不管是從外在獲得的訊息還是 從內在獲得的訊息，都必須經過大腦的處理加以編碼之後才產生動作，而動作產生 之後才會獲得回饋，進而對動作姿勢做進一步的修正。認知心理學的觀點認為，認 知處理在動作中扮演重要的角色，也就是說大腦處理一系列訊息的運作，如果沒有 大腦的各種編碼及計算，個體無法產生動作與調整姿勢，如果接收到訊息沒有經過 大腦的編碼及轉換，只是一堆抽象的符號，而沒有真正實質的意義。換言之，認知 心理學認為感官系統接收到的外在刺激並不具備任何的意義，個體知覺的產生都是 因為大腦的編碼、轉換之後，才成為真正察覺到的訊息，因此，大腦對於動作扮演 非常重要的角色，如下圖2-2-3。過去認知心理學的學習理論藉由輸入與輸出的運算 過程中得到許多有關學習的解答，認知心理學家支持知覺建構學說 (Williams, Davids, & Williams, 1992)，在十九世紀後結構主義學者認為知覺的形成是由許多單 獨無意義的刺激感覺所組成，而這些刺激感覺只是紀錄物理量的特徵，刺激本身是 無 意 義 的 ， 這 些 無 意 義 的 刺 激 必 須 經 由 與 組 合 之 後 才 有 意 義(Michaels ＆ Carello,1981)。如下圖2-2-4，左邊的循環中，代表的是知覺建構學說從刺激進入到 動作產生的過程，刺激對於知覺建構學說是沒有意義的符號，這些符號必須藉由內 在的詮釋與說明才會有意義，透過決策中心決定動作順序，最後由神經產生肌肉收 縮做出動作，其中，最終的動作，也只是由符號所轉換出來的一筆資料而已。

圖2-2-3 訊息處理概略圖（引自 Schmidt&Lee, 1999 p.42）

2. 生態心理學：

從生態心理學的觀點來看，人類藉由感官知覺接收許多的訊息並且產生出動 作，因此，知覺與動作之間息息相關，知覺會影響動作的產生。而動作也會影響知 覺，就像羽球擊高遠球時，當動作太慢導致擊球點太後面，或是動作太快使得擊球 點太前面，這兩種的擊球動作會影響動作知覺的產生，進而影響姿勢的控制，因此 兩者之間是相互牽絆影響的。在視覺的部份，Gibson(1961)提出視知覺理論，認為 人類可以藉由視知覺從環境中得到訊息的直接結果，這與過去理論認為知覺需要經 過一連串的計算編碼再對動作做出不同的調整觀點有所差異，Gibson認為當人類在 運動或移動時眼睛所接受的光流不斷變化，經時間及空間的相互作用後，使人類能 知覺所處環境中物體與本身的相對位置。例如：坐在行進的列車上向窗外看去，會 看到窗外的景色因距離的關係以不同速度向後移動，而有物體遠近之訊息產生。另 外，當飛機向前平飛時，只有遠處地平線上的一點不動，地面及雲層則隨前進速度

從生態心理學的觀點來看，人類藉由感官知覺接收許多的訊息並且產生出動 作，因此，知覺與動作之間息息相關，知覺會影響動作的產生。而動作也會影響知 覺，就像羽球擊高遠球時，當動作太慢導致擊球點太後面，或是動作太快使得擊球 點太前面，這兩種的擊球動作會影響動作知覺的產生，進而影響姿勢的控制，因此 兩者之間是相互牽絆影響的。在視覺的部份，Gibson(1961)提出視知覺理論，認為 人類可以藉由視知覺從環境中得到訊息的直接結果，這與過去理論認為知覺需要經 過一連串的計算編碼再對動作做出不同的調整觀點有所差異，Gibson認為當人類在 運動或移動時眼睛所接受的光流不斷變化，經時間及空間的相互作用後，使人類能 知覺所處環境中物體與本身的相對位置。例如：坐在行進的列車上向窗外看去，會 看到窗外的景色因距離的關係以不同速度向後移動，而有物體遠近之訊息產生。另 外，當飛機向前平飛時，只有遠處地平線上的一點不動，地面及雲層則隨前進速度