Произвольные движения — любые движения управляемые нашим волевым контролем, еще не перешедшие в автоматизм. Дающие все богатство и гибкость произвольного поведения.

Здесь, лобные доли из уже известных алгоритмов собирают новую, еще не заученную двигательную программу.

Эта сборка проходит по стандартным этапам:

1. Восприятие (информация об окружающем мире и теле) — сенсорные отделы.
2. Обработка сигналов (оценка, сценарии) — теменная ассоциативная кора. Но помогают и другие отделы, особенно мозжечок.
3. Формирование намерения — префронтальная кора. Здесь возникает “я хочу это сделать”. В формировании намерений участвует не только сенсорная информация, но и эмоции, опыт, мотивации и прочие нюансы, за которые отвечают разные отделы мозга.
4. Двигательное планирование движения, выбор конкретных мышц и их последовательности - премоторная кора (обычно делится на 5-6 функциональных областей, которые в основном отвечают за различные аспекты планирования и контроля движения) и дополнительная моторная область (SMA — часть премоторной коры, специализируется на координации и последовательности движений).
5. Формирование непосредственно моторной команды — конкретные указания для мышечных групп. Первичная моторная кора (М1), отсюда формируются импульсы от коры к верхним моторным нейронам.
6. С верхних мотонейронов, в основном через вставочный нейроны, сигнал передается уже на нижние мотонейроны, которые активируют сами мышцы.

Таким образом, двигательная программа развертывается внутри лобной доли, захватывая все большее количество нейронов. Связи между ними, как правило — результат предыдущего обучения (формирование ассоциаций). Такие связи начинают возникать в первые дни и недели после рождения и продолжают образовываться в течении всей жизни. И чем их больше — тем лучше мы управляем своим движением.

И наоборот, чем их меньше, тем сложнее управлять движением. Наглядный пример, малыши которые только учатся ходить. Совершение каждого движения не точно и требует большого количества попыток.

Для точности движений, для постоянных корректировок возможных ошибок, крайне важна обратная сенсорная связь (двигательная, тактильная, мышечная).
Также важно и разнообразие сенсорных каналов. Например, точность положения руки относительно “лево-право” лучше определяет зрение. А относительно “ближе-дальше” — проприорецепция.

Но также важен и сам факт реализации движения, и прогноз его результатов.
Например, если у официанта в руках блюдо с посудой, и он опустит его сам — то движение будет плавным. А если это блюдо с руки снимет кто-то посторонний — то руку официанта может трясти. Точно также с щекоткой — когда щекочут другие, ощущение будет заметно сильнее. Все это показывает, что для восприятия также важен моторный вклад, сам факт совершения движения.

Еще одной важной особенностью организации моторных путей является их нелинейность. Практически всегда есть избыточность вариантов исполнения — один и тот же движения можно запустить разными нейронными путями.

Для спортивной практики такие нюансы несущественны, но они хорошо подчеркивают сложность системы. И это становится особенно заметным при попытках программировать роботов.

При обучении новым движениям, соответствующая движению зона моторной коры увеличивается. Мозг выделяет больше ресурсов контролю мышц, которые теперь важны для задачи.

В основе этого лежит, прежде всего, модификация синапсов на многих уровнях сети.

Существует множество врожденных связей, базовый каркас. Обучение движению модифицирует их, усиливая или ослабляя или даже удаляя (синаптический прунинг) существующие связи. А также формирует новые, через образование новых синапсов.

Также важную роль играет и улучшение миелинизации нейронов, увеличивающая скорость и надежность проведения сигналов. ​