VL Bewegungswissenschaft 7. Motor Control: Neue Theorien

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1 VL Bewegungswissenschaft 7. Motor Control: Neue Theorien

2 Paradigmenwechsel nach Kuhn Ökologische Ansätze
Programmpunkte Paradigmenwechsel nach Kuhn Ökologische Ansätze Direct Perception Natural physical approach System Dynamics Die „motor-action“ – Kontroverse Praktische Konsequenzen

3 T.S. Kuhn: „The Structure of Scientific Revolutions“, 1962
Paradigmen nach Kuhn T.S. Kuhn: „The Structure of Scientific Revolutions“, 1962 Wissenschaft schreitet in Paradigmenwechseln voran! Paradigma = Betrachtungsweise, Musterbeispiel PW nicht rational erklärbar, sondern eher wissenschaftssoziologisch Wissenschaft ist nicht die reine Suche nach der reinen Wahrheit!

4 Phasen der Wissenschaft nach Kuhn
Pre-science: Feld wird eher orientierungslos erforscht; Paradigmen werden importiert Normal science: Konsens über die Art, Probleme zu betrachten; breite empirische Aktivitäten Paradigm crisis: Widersprüche werden entdeckt, mit ad-hoc Revisionen zunächst erklärt oder ignoriert Revolutionary science: Etablierung eines alternativen Paradigmas in harter Auseinandersetzung mit normal science

5 Phasen der Wissenschaft nach Kuhn
Pre-Science Normal Science Revolutionary Science Ign. ad hoc Alt.

6 Paradigmen in der Psychologie
„Seelenpsychologie“, Wundt, 19. Jhdt. Tiefenpsychologie, Freud, Anfang 20. Jhdt. Behaviorismus, Skinner, bis 2. WK Kognitionspsychologie, bis 80er Ökologische Psychologie Komplexität, Dynamik, Systemansatz Umwelteinbindung Selbstorganisationsphänomene

7 Paradigmen in der Motorik

8 Zuordnung der Betrachtungsweisen
Ganzheitliche Betrachtungsweisen Morphologie Systemdynamischer Ansatz Konnektionismus Bewegungs- Wissenschaftliche Betrachtungs- weisen Biomechanische Betrachtungsweise Fähigkeitsorientierte Betrachtungsweise Funktionale Betrachtungsweisen Informationsverarbeitungstheorien Funktionsanalysen Modularitätshypothese Außenaspekt Innenaspekt

9 Ökologische Psychologie

10 Natural physical approach Systemdynamik
Überblick Nach Summers (1998): Direct perception Natural physical approach Systemdynamik

11 Direct Perception

12 Einheit von Bewegung und Umwelt Flow-fields von Gibson
Direct perception Einheit von Bewegung und Umwelt Flow-fields von Gibson Affordances: Handlungsmöglichkeiten, die sich aus den Eigenschaften der Umwelt ergeben Direct perception: keine symbolische Repräsentation, kein Gedächtnis/Wissen

13 Natural physical approach

14 Natural physical approach
Bewegungen werden durch ihre physikalischen Randbedingungen bestimmt Constraints: Randbedingungen, Einschränkungen Beispiel: Jonglieren Verwandtschaft/Überlappung mit Direct Perception

15 Systemdynamische Ansätze
Begriffe Das HKB-Experiment Golfbeispiel

16 Der systemdynamische Ansatz beschäftigt sich mit:
Definition Der systemdynamische Ansatz beschäftigt sich mit: komplexen Systemen (Bewegungen), die sich dynamisch verhalten System als ganzheitlicher Zusammenhang von Teilen Im Blickpunkt stehen Aspekte des Verhaltens, die nur durch die dynamische Interaktion zwischen Systemkomponenten auftreten Komplexe Leistung als Ganzes steht im Vordergrund

17 durch Interaktion der Systemkomponenten entsteht etwas
Grundannahmen Verhalten und seine zeitliche Veränderung als Resultat emergenter Prozesse durch Interaktion der Systemkomponenten entsteht etwas Selbstorganisierend

18 Wissenschaftszweig zum Studium komplexer Systeme (Motorik)
Dynamische Systeme Wissenschaftszweig zum Studium komplexer Systeme (Motorik) Ursprung Physik, dann aber in Medizin, Biologie, Wirtschaft, Soziologie, Psychologie, Sport System: abgrenzbare Elemente + deren Relationen untereinander Dynamisch: Veränderung in der Zeit

19 Systemdynamik: Bewegung des Systems durch den Zustandsraum in der Zeit
Begriffe Zustandsraum: alle möglichen Zustände des Systems definiert durch die Zustände der Teilsysteme Systemdynamik: Bewegung des Systems durch den Zustandsraum in der Zeit Konvergenz: Stabiler Zustand, auf den sich die Systemdynamik hin bewegt Attraktor: Verschiedene Zustände, die ein System einnehmen kann

20 Beispiel: Pendel v j Angetriebenes Pendel v j Gedämpftes Pendel

21 Zustandsraum und Systemdynamik zweier Tennisspielerinnen
Beispiel Tennis Zustandsraum und Systemdynamik zweier Tennisspielerinnen

22 Instabilitätsregionen
Beispiel: Fußball Start Attraktor 0-1 Attraktor 1-0 Instabilitätsregionen

23 Selbstorganisation Selbstorganisation: Einnahme eines Attraktors durch interne Wechselwirkungen im System Ohne Antrieb: nicht etwa durch Steuerung von außen oder durch Kontrolle durch ein Zentrum Bewegungen werden als Selbstorganisationsprozesse der Motorik interpretiert!!!

24 Merkmale dynamischer Systeme
Kritische Fluktuationen Hysterese Kritisches Slowing-down

25 Zustandsdynamik Fluktuationen Kontrollparameter Ordnungs- zustände Hysterese

26 Das „Kelso-Experiment“

27 Kelso‘s Fingerwackel-Experiment
Kelso Experiment Kelso‘s Fingerwackel-Experiment AntiPhase Transition InPhase

28 Zustandsdynamik Kelso
Stab. Koor. Muster 1 180° Relative Phase 0° Stab. Koor. Muster 2 Frequenz

29 Beispiel Tennis

30 Zustandsdynamik Kelso
Cross-Rallye Vorhand +4 -4 Zeit Meter A schlägt außen, B wartet in der Mitte Position A Position B B schlägt außen, A wartet in der Mitte Relative Phase: Anti-Phase 180°

31 Zustandsdynamik Kelso
Longline-Rallye +4 -4 Zeit Meter Position A Position B B schlägt VH außen, A wartet in der Mitte A schlägt RH außen, B wartet in der Mitte Relative Phase: In-Phase 0°

32 Zustandsdynamik Kelso

33 Beispiel Golf

34 Drive Pitch Chip 5 30 55 100 Zustandsdynamik Golf
Entfernung zur Fahne [m]

35 Kritische Fluktuationen
Übergänge Operationalisierung Fluktuationen: Laufende Standard- abweichungen der Abschwungzeit von vier aufeinander folgenden Schwüngen Entfernung zur Fahne 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Fluktuationen Chip Pitch Voller Schlag Attraktoren

36 Perturbationen im Tennis

37 Perturbationen Tennis
Potentiallandschaft „Ballwechsel im Rückschlagspiel“ Perturbation: Kritische Störung des relativen Gleichgewichts in einem Ballwechsel Ballwechsel Punkt für B Punkt für A Relative Stabilität Stabilität Instabilität Instabilität Stabilität Finaler Attraktor Finaler Attraktor

38 The motor-action-controversy

39 Motor-Action-Kontroverse
Ökologische Theorien Programm-Theorien Ökologische Einheit Mensch-Maschine Grundannahme Bottom-Up, heterarchisch Top-Down Hierarchisch Bewegungskontrolle Koordinationsmuster, selbstorganisierend GMPs, zentral gespeichert Bewegungsmuster Emergent programmiert Bewegungsverlauf Bewegungsgestalter Befehlsempfänger Rolle der Muskulatur

40 Praktische Konsequenzen

41 Ökologische Theorien Programm-Theorien Unterschiede Motorik Umwelt
Dynamisches System Computer Motorik Auslöser, Interaktion Störgröße Umwelt Fluktuation Fehler Variabilität Arrangeur Programmierer Rolle des Lehrers autonom passiv Rolle des Schülers