VL Bewegungswissenschaft 7. Motor Control: Etablierte Theorien

Open-loop vs. closed loop-Steuerung Regelkreismodelle Die GMP-Theorie Themen Open-loop vs. closed loop-Steuerung Regelkreismodelle Die GMP-Theorie Kritik

Open- vs. closed loops

Closed-loop-Modell der Bewegung Steuerungs- zentrum Regelung Efferenzen: Ausgehende Signale Afferenzen: Eingehende Signale Re-Afferenzen: Afferenzen, die Reaktionen auf Efferenzen sind Bewegungskommandos Feedback Effektoren

Kritik am Closed-loop-Modell Umwelt? Alles unter Kontrolle? Speicherungsproblem! Killerargument: Zeitproblem, da Reizleitung und Informationsverarbeitung biologisch Zeit brauchen

„Stop-before-eight“ Durch Fingerheben Zeiger vor Durchlaufen einer Marke stoppen! Außer: Zeiger stoppt selbst vorher! Grafik: X: Zeigerstopp in Millisekunden vor Marke Y: Prozent der Fälle mit unterdrückter Reaktion Slater-Hammel (1960)

Open-loop-Modell der Bewegung Steuerungs- zentrum Steuerung Efferenzen: Ausgehende Signale Bei sehr kurzen Bewegungen, t < 150-200msec z.B. Würfe, Schläge, Sprünge, „ballistische“ Bewegungen Bewegungskommandos Effektoren

Closed: Open: Bilanz: Langsam, aufwändig Sicher, genau, änderungsfähig Bilanz open-closed Closed: Langsam, aufwändig Sicher, genau, änderungsfähig Open: Nicht änderbar, vorprogrammiert Schnell Bilanz: Feedback auf unterschiedlichen Hierarchien Gemischte Strategien wahrscheinlich Konsequenzen für die Vermittlung?

Regelkreismodelle

Regelkreis der Bewegungskoordination Handlungsziel Steuerung-Regelung (efferente Impulsgebung) Bewegungsausführung Programmierung Soll-Istwert-Vergleich Informationsaufbereitung (Afferenzsynthese) Störgrößen Umwelt (Boden, Geräte, Wasser, Schnee)

GMP-Theorie (generalisierte motorische Programme)

Zentrale Repräsentationen Wenn Bewegungen gesteuert und Efferenzen und Afferenzen verglichen werden können, dann muss es Zentrale Repräsentationen + Motorische Programme geben! Stimmt das? Wie sehen die aus?

Definition „motor program“ Motorische Programme Definition „motor program“ „... a set of muscle commands that are structured before a movement sequence begins, and that allows the sequence to be carried out uninfluenced by peripheral feedback“ Keele, 1968

Bewegungen auch ohne periphere Rückmeldungen möglich Existenzbeweise Bewegungen auch ohne periphere Rückmeldungen möglich Bewegungen auch ohne Üben erlernbar Schnelle Bewegungen ohne Reafferenzen Bewegungen mit unterschiedlichen Muskelgruppen ausführbar Automatisierte Bewegungen

GMP-Theorie nach R.A. Schmidt: Was wird gespeichert? GMP-Theorie nach R.A. Schmidt: 1 GMP pro Bewegungsklasse (z.B. Schlagwurf) Invariant sind: Sequencing: Reihenfolge der Muskeleinsätze Relative Timing: Relative Zeitpunkte und -dauer Relative forces: Relativer Krafteinsatz Variabel sind: Overall duration: Gesamtdauer Overall forces: Absoluter Krafteinsatz

Invarianten und Parameter B C D Parametrisierung: kurz, kräftig A B C D GMP A B C D Parametrisierung: lang, schwach

Zahlreiche Belege für Invarianzen, aber Empirische Evidenzen Roth, 1989: Programmentscheidungen brauchen länger als Parameterentscheidungen Zahlreiche Belege für Invarianzen, aber Methodische Probleme Immunisierung, d.h. immer gültige Erklärung für widerspruchliche Befunde Gegenbelege für viele Bewegungsklassen Bilanz: Relative Timing eher fakultativ als obligatorisch

Golfbeispiel

Gegen Programme und explizite zentrale Repräsentationen sprechen: Gegenargumente Gegen Programme und explizite zentrale Repräsentationen sprechen: Speicherproblem Erlernen von Bewegungen Physiologische Korrelate Modellbildung: Computer-Metapher Mehr beim nächsten Mal!