VL Bewegungswissenschaft 5. Motor Control: Wahrnehmung und Steuerung

Wahrnehmung Steuerung Programm Grundlagen der Sensorik Sinnesleistungen im Sport Visuelles System Gleichgewichtssystem Antizipation & Automatisation Steuerung Gehirn, Anatomie Bewegungssteuerung Gehirn und Rückenmark Motorische Einheiten Neuromuskuläre Kopplung Bilanz

Ein Bewegungs-Paradigma Motorik Sensorik Umwelt Bewegung ZNS

Anatomie

Wahrnehmung

1. Grundlagen der Sensorik

Sensorische Systeme Sensorik: Überblick Visuelles System Vestibuläres System Somatosensorik Mechanorezeption Propriozeption Thermorezeption Akustisches System Sonstige: Geschmackssinn, Geruchssinn, Durstempfindung, Hungerempfindung, Enterozeption

Somatosensorik

Organe der Somatosensorik Kälte- und Wärmerezeptoren (Haut) Druckrezeptoren (Haut) Schmerzrezeptoren Dehnungsrezeptoren (Golgi-Sehnenorgane) Spannungsrezeptoren (Muskelspindeln)

Haut mit Organellen

Mechanorezeptoren der Haut

2. Sinnesleistungen im Sport Visuelles System

Visuelles System Das Auge

Visuelles System Okulomotorik

Sinnesleistungen im Sport Visuelles System: Orientierung Antizipation Erfassung von Fremdbewegungen Kontrolle der Eigenbewegung Bewegungsbeurteilung

Sinnesleistungen im Sport Zentrales vs. peripheres Sehen Kontrolle von Mitspieler- und Gegenspieler Synchron-optische Sehanforderungen Räumliches Auflösungsvermögen Zeitliches Auflösungsvermögen

Sinnesleistungen im Sport Räumliches Sehen Entfernungsabschätzung zum Beobachter Abstandsabschätzung zwischen Objekten

Sinnesleistungen im Sport Bewegungssehen Visuelle Wahrnehmung von Bewegung Wahrnehmungsperspektive Dynamische Sehschärfe Afferente vs. Efferente Bewegungswahrnehmung

Sinnesleistungen im Sport A = afferente Bewegungswahrnehmung B = efferent-kontrollierte Bewegungswahrnehmung

2. Sinnesleistungen im Sport Gleichgewicht

Bogengänge Vorhof Sinneshärchen Gleichgewichtssinn Bogengänge Sinneshärchen Dreidimensionale Lage- und Bewegungserfassung Vorhof Statolithen-Körper Beschleunigungserfassung

Ohr, grob

Vestibularapparat

Sinnesleistungen im Sport „Gleichgewichtsfähigkeit“ Fähigkeit des Menschen, als mehrgliedriges lebendes System, bestimmte Gleichgewichtszustände zu erhalten oder zu erlangen. Physikalisch: Stabiles Gleichgewicht Labiles Gleichgewicht Indifferentes Gleichgewicht

Sinnesleistungen im Sport Unterscheidungsmöglichkeiten in der Mechanik Stabiles Gleichgewicht Labiles Gleichgewicht Indifferentes Gleichgewicht

Sinnesleistungen im Sport Gleichgewichtsanforderungen: Effizientes Verhalten im Alltag Labiler, begrenzter oder sich bewegender Untergrund Drehungen um Längs-, Breiten- und Tiefenachse Während und nach unterschiedlichsten Störungen Bei schnellen Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen In der stützlosen Flugphase

Sinnesleistungen im Sport Besonderheiten im Sport: Schwankungen werden in Kauf genommen (Beispiel Ski) Unzureichende Begriffsbestimmung der Mechanik Überschätzung der Analogie zwischen Bio- und Starrkörpermechanik Spezifische Gleichgewichtsregulation in verschiedenen Bewegungsaufgaben Fähigkeitseigenschaft nicht attestierbar (Olivier)

3. Antizipation & Automatisation

Sinnesleistungen im Sport Geschlossene Fertigkeiten Offene Fertigkeiten relativ konstante Umweltbedingungen (closed skills) variable Umweltbedingungen (open skills) Automatisierung Antizipation

Antizipation

Antizipation Begriffsbestimmung Explizite und implizite Vorwegnahme von Handlungsbedingungen in einer sich dynamisch verändernden Umwelt

Beispiel: Hochfrequenzaufnahmen Ball Antizipation Beispiel: Hochfrequenzaufnahmen Ball

Antizipation

Automatisation

Begriffsbestimmung Automatisation Verminderter kognitiver Aufwand bei der Bewegungsregulation, eine geringere Störanfälligkeit gegenüber Umwelteinflüssen und eine Festigung und Individualisierung des Bewegungsmusters im Zuge des Lernprozesses.

Primäre Automatisation Repertoire funktionaler Koordinationsleistungen, die nicht erlernt werden müssen. Automatismen in den neuronalen Verschaltungen von Muskeln, Sinnesorganen und Teilen des ZNS (Rückenmark, Hirnstamm) ohne Willenseinfluss Entlastung des Bewusstseins und des Arbeitsgedächtnisses durch Reizintensität bestimmt

Sekundäre Automatisation Expropriozeption und Bereitschaftsinnervation Direkte Parameterspezifikation Strukturelle Verlagerung

Automatisation Achtung! In der Psychologie wird Automatisation so definiert, dass ein Verhalten automatisiert ist, wenn es durch das gleichzeitige Ausführen eines anderen Verhaltens nicht gestört wird (Doppelaufgabenparadigma!) Dies trifft im Sport nicht zu!

Steuerung

1. Gehirn, Anatomie

Typisch: 10.000 Synapsen je Zelle Gehirn, Aufbau grob 1,3 kg schwer Ca. 1010 Nervenzellen Typisch: 10.000 Synapsen je Zelle Sitz von Bewußtsein und Persönlichkeit Leib-Seele-Problem

Gehirn, Aufbau Detail

Stammhirn

Nervenzellen und Synapsen

2. Bewegungssteuerung

Gehirn und Rückenmark

Bewegungssteuerung

Entstehung einer Bewegung Limbisches System Emotionen, Antrieb, Gedächtnis, Stimmung Hippocampus (Kortex) und Stammhirnstrukturen Assoziations- System Assoziationskortex (Wahr- nehmung, Entscheidung) Bewegungsentschluß, Auswahl Alternativen Obere Mittlere Untere Motorische Ebene Projektions- System Sensomotorischer Kortex, Kleinhirn, Basalganglien, subkortikale Kerne Rohbefehl, Efferenz-kopien, Programme Spinales System Absteigende Bahnen, Inter- und Motoneurone Zentrale Befehle und Verschaltungen Skelett- muskel Muskelfasern, Muskel-spindeln, Golgi-Organe Kontraktionen, Rückkopplungen

Pyramidenbahn Kortiko-spinale Neuronen 1 Million Stück 60% aus Motor-Kortex 40% aus Ass.-Kortex Einige aus limb. System Unterwegs: Verschaltungen, Efferenzkopien Leitungsgeschwindigkeit: 70-80 m/s

Rückenmark

Motorische Einheiten

Motorische Einheiten Mot. Einheit = Motoneuron + die von ihm innervierten Muskelfasern Motoneuron integriert Erregungen Feuert, wenn Schwelle überschritten Alles-oder-nichts-Prinzip Frequenzmoduliert

Motorische Endplatten

Skelettmuskeln

Neuromuskuläre Kopplung

g-Spindelneuronen efferent, langsam Muskelspindel Kernsackfaser g-Spindelneuronen efferent, langsam Kernkettenfaser II-Spindelneuron afferent, langsam Ia-Spindelneuron afferent, schnell

Neuromuskuläres Regelsystem g-Efferenz a-Efferenz Muskelfaser Muskelspindel Rückenmark a Ia-Afferenz Ib-Afferenz Golgi- Sehnenorgan

Bilanz

Ein Bewegungs-Paradigma Motorik Sensorik Umwelt Bewegung ZNS

Noch ein Bewegungs-Paradigma Umwelt Bewegung Einzelner Verhaltensakt Sensorik Motorik ZNS