DANKSAGUNG

Während des Studiums und der Erarbeitung der vorliegenden Diplomarbeit ha-

MeinenEltern, die mich während des gesamten Studiums unterstützt haben. Für das Verständnis und die Hilfe, die sie mir in diesen Jahren immer wieder entgegengebracht haben, ein herzliches Danke.

Meinem Betreuer, Herr Univ.-Prof. Mag. Dr. Werner Nachbauer für die freundliche Unterstützung, die mich bei der Ausarbeitung der Diplomarbeit immer wieder einen Schritt weiter gebracht hat.

Abschließend möchte ich mich noch bei Frau Ass.-Prof. Mag. Dr. Inge Werner, für ihre fachliche Unterstützung und beim Verein FC Wacker Innsbruck für die bereitgestellten Strukturen bedanken.

KURZFASSUNG

Um technische Fertigkeiten im Sport zu verbessern, wird oft empfohlen die gleiche Bewegung immer wieder zu wiederholen. Solche Lernstrategien nehmen an, dass es generalisierte Programme gibt, die durch ständiges Üben eingeschliffen werden können. Aufgrund der Individualität der Bewegung und dem Fakt, dass nie zwei gleiche Bewegungen hintereinander ausgeführt werden können, muss dieser Ansatz hinterfragt werden. Aus diesen Überlegungen heraus wurde der klassische Trainingsansatz mit dem differenziellen Trainingsansatz verglichen. Ein grundlegendes Element dieses Ansatzes ist die zentrale Bedeutung von Bewegungsdifferenzen und Bewegungsfehlern während des motorischen Lernens.

In einem Pre-Posttest Design wurden 28 talentierte Fußballspieler im Alter von 8 bis 9 Jahren in 2 Gruppen trainiert. Gruppe 1 trainierte den Torschuss nach dem klassischen Trainingsansatz mit methodischen Übungsreihen und Wiederholung der Übungen. Gruppe 2 trainierte nach dem differenziellen Ansatz, wobei keine Bewegung zweimal ausgeführt wurde. Die Ergebnisse bestätigen, dass durch differenzielles Training, auch bei jungen Athleten, ein größerer Lerneffekt im motorischen Lernen erzielt werden kann.

ABSTRACT

To improve technical skills in sports it is often recommended to repeat the same movement over and over again. Such learning strategies assume implicity that generalized prototypes exist and that these prototypes can be achieved by copying many times. Strong indications for the individuality of movement behaviour and a low probability for the repetition of two identical movements lead to question these assumptions. From these critical thoughts about the effectiveness of the classical training principles, the classical training approach was compared with the differential learning approach. A basic element of this approach is the theoretical derivation of the dynamic systems approach. One of the main issues is the fundamental meaning of differences and errors during the learning process.

In a pre-posttest design 28 skilled soccer players at the age of 8 and 9 years were trained in two groups. Group 1 trained the goal kicking movement with a traditional concept based on conventional methodical series of exercises. Group 2 trained according to the new conception differential learning were mainly no movement is repeated twice. The results indicate that, through differencial training even on younger athletes greater process in motor learning can be achieved.

Inhaltsverzeichnis

1  DIFFERENZIELLES TRAINING: MODEERSCHEINUNG ODER  

NOTWENDIGKEIT  ?  3

2  KONTROLLE UND STEUERUNG VON BEWEGUNGEN  6

2.1  Regelkreismodelle (Closed-Loop-Modelle, action approaches)  7

2.1.1  Feedbackmöglichkeiten  8

2.1.1  Ergänzung der Closed-Loop-Modelle: Servomechanismen  12

2.1.2  Reflexe in der unbewussten Closed-Loop Steuerung.  13

2.2  Programmtheorien (Open-Loop-Modelle, motor approaches)  15

2.2.1  Aufbau und Inhalt der Programmtheorien  15

2.2.2  Belege für motorische Programme.  16

2.2.3  Kritik an den Programmtheorien  18

2.2.4  Motorische Programme und Feedback (mixed approaches)  20

2.3  Generalisierte motorische Programme (GMP - Theorie)  23

2.3.1  Impuls-Timing Theorie  25

2.3.2  Gestalt-Konstanz-Hypothese  26

2.3.3  Kritikpunkte an der GMP-Theorie  27

2.4  Systemdynamische Modelle (action approaches)  29

2.4.1  Der Ansatz von Bernstein  30

2.4.2  Der ökologische Ansatz nach Gibson (ecological approach)  35

2.4.3  Synergetik - Die Lehre vom Zusammenwirken  39

3  MOTORISCHES LERNEN  48

3.1  Die klassischen Lerntheorien  48

3.1.1  Stufentheorie nach Meinel und Schnabel.  49

3.2  Differenzielles Lernen und Lehren  58

3.2.1  Physiologische Mechanismen im Bewegungslernen  60

3.2.2  Traditionelles und differenzielles Verständnis von Variation  65

3.2.3  Variationsmöglichkeiten  67

3.2.4  Kritik an den klassischen Lernmethoden  71

3.2.5  Andere Konzepte des variablen Übens  72

3.2.6  Methodische Leitlinien im differenziellen Training  73

3.3  Ausgewählte Studien zum differenziellem Lernen  74

3.3.1  Differenzielles Lernen im Kugelstoßen  74

3.3.2  Differenzielles Training der Sprungkraft im Nachwuchshandball  77

3.3.3  Differenzielles Training des Fußballtorschusses.  79

3.3.4  Differenzielles Training des Fußballpassspieles  82

4  DIFFERENZIELLES TORSCHUSSTRAINING IM FUßBALL  84

4.1  Zielsetzung  84

4.2  Untersuchungsmethodik  86

4.3  Ergebnisse  91

4.3.1  Ausgangsniveau der beiden Trainingsgruppen  91

4.3.2  Trainingseffekte  91

4.3.3  Personenbezogene Veränderungen.  94

4.3.4  Trainingseffekte in den einzelnen Schussarten  96

5  ZUSAMMENFASSUNG  101

6  LITERATURVERZEICHNIS  103

7  ABBILDUNGS- UND TABELLENVERZEICHNIS  107

Pircher Manuel: Differenzielles Training im Fußball

1 Differenzielles Training: Modeerscheinung oder Notwendigkeit?

Immer wieder wird die österreichische Form, Fußball zu spielen, mit der brasilianischen verglichen. Auf der einen Seite werden mehr mannschaftsdienliche, strukturierte und kämpferische Betonungen vermutet und auf der anderen Seite eher zusammengewürfelte Individualisten mit eher künstlerischem, kreativem Charakter entdeckt. Unter allen Anforderungen, die der moderne Fußball heutzutage an den Spieler stellt, ist die Beherrschung des Balles unter Raum, Zeit und Gegnerdruck eine der wesentlichsten, wenn nicht sogar die Wesentlichste. Individuallisten wie Christiano Ronaldo, Thierry Henry, Lionel Messi, Ronaldinho oder Kaka, um nur die aktuellsten zu nennen, die durch ihre individuelle Technik und Kreativität die Massen begeistern können, sind im Fußball das Salz in der Suppe und oft der Schlüssel zum Erfolg ihrer Teams. Betrachtet man die Mannschaften in Österreich und auch das österreichische Nationalteam unter diesem Aspekt, so fehlen oft solche Individualisten. Ein übergeordnetes Ziel in der Ausbildung von Fußballspielern muss es daher sein, die Individualität eines Spielers zu fördern und nicht jeden Spieler in das gleiche technisch, taktische Konzept zu pressen, wie es in den letzten Jahren, vor allem im deutschsprachigen Raum der Fall war. In unmittelbarer Verbindung hierzu sind die südamerikanische und österreichische Form der Fußballdarbietung wohl als Resultat unterschiedlicher Ausbildungssysteme zu betrachten. Bei den einen, spielerisches Lernen am Strand, in Hinterhöfen, auf Straßen, zum Teil barfuß und auf schlechten Rasenplätzen in Verbindung mit scheinbar unkontrolliert zusammengewürfelten Mannschaften, bei den anderen systematisches Training auf englischem Rasen und in gebohnerten Hallen, gepaart mit strukturierter Planung und Organisation von frühester Kindheit an (Schöllhorn, 2004). Beide Ausbildungssyste- me verfolgen das gleiche Ziel, nämlich am Ende der Ausbildungsschiene Spie-

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ler ausgebildet zu haben, die unter höchster Spielgeschwindigkeit und unter Gegnerdruck sich der jeweiligen Situation anpassen und die bestmögliche Lösungsmöglichkeit finden.

Da die Spieler sich in immer kürzeren Zeiten an neue Situationen anpassen müssen, sollte der Spieler von Beginn an resistent gegen Störungen der unterschiedlichsten Art gemacht werden. „Betrachten wir die Vielzahl an Störungen die während einer Aktion im modernen Fußball durch Ball, Gegner, Rasen und eigene Bewegungen auftreten können, so wird deutlich, dass eine identische Situation nahezu unmöglich ein zweites Mal auftreten wird (Schöllhorn, 2004).“

Abb1.: Störungen im Fußball bei Groß und Klein (Ball, Gegner, eigene Bewegungen).

Daher wird das Ziel des Einschleifens von Bewegungsabläufen (Martin/Carl/Lehnertz, 1991; Bisanz, 2000) grundlegend in Frage gestellt. Das klassische Training verfolgt den Gedanken eine vordefinierte idealisierte Zielbewegung einzuschleifen. Diese Bewegung soll auch unter veränderten Bedingungen stabil reproduziert werden (Sechelmann, 2002). Außerdem wird versucht mittels Lern- und Korrekturhilfen Fehler in den Bewegungsabläufen zu vermeiden (Bisanz, 2000).

„Trotz des Wissens um die Individualität und Nichtwiederholbarkeit von Bewegungen wird allzu häufig an traditionellen, vorbildorientierten Ansätzen, mit der Forderung Bewegungen einzuschleifen, festgehalten. Variabilität und Krea-

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tivität erhält im Training leider nur sporadisch ergänzenden Charakter. Ein neuer Ansatz, der beide Problembereiche nicht nur theoretisch erkennt, sondern in der Praxis aufgreift, ist das differenzielle Lernen und Lehren (Schöll-horn 2004).“

Unter differenziellem Lernen versteht man daher einen Ansatz im Bewegungslernen, der im Gegensatz zur methodischen Übungsreihe steht. Beim Ansatz des differentiellen Lernens und Lehrens (differential learning approach) wird die Offenheit, Dynamik und Komplexität des Systems Mensch für das Erlernen von Bewegungsmustern genutzt, um durch eine Vielzahl von Übungsdifferenzen einen selbstorganisierenden Prozess auszulösen und das finden des eigenen Bewegungsoptimum zu ermöglichen, ohne ein fremdes Vorbild kopieren zu müssen (Birklbauer, 2006).

Viele Studien belegen die Überlegenheit des differenziellen Ansatzes im Vergleich zum klassischen Trainingsansatz (Römer & Schöllhorn, 2003; Schöllhorn, Röber, Jaitner, Hellstern & Käubler, 2001; Beckmann & Schöllhorn, 2003; Sechelmann & Schöllhorn, 2003; Schöllhorn, Sechelmann, Trockel, Westers, 2004). Ziel der Arbeit ist es dem Leser die aktuellsten Untersuchungen zum differentiellen Lernen im Fußball näher zu bringen und ein grundlegendes Wissen über die Modelle der Bewegungsteuerung und des motorischen Lernens zu vermitteln.

Auf den folgenden Seiten werden im Hauptteil zunächst die wichtigsten Modelle der Bewegungssteuerung und des Bewegungslernens beschrieben, um den Ansatz des differenziellen Lernens, der genauer beleuchtet wird, besser beurteilen zu können. Im Anschluss daran werden Trainingsstudien vorgestellt, die den klassischen Trainingsansatz mit dem differenziellem vergleichen (allgemein und fußballspezifisch), um neue Anregungen für die Trainingspraxis zu geben. Danach folgt eine Untersuchung zur Effizienz des differenziellen Trainingsansatzes im Kindesalter. Am Ende der Arbeit steht eine Zusammenfassung, die die wichtigsten Punkte und Erkenntnisse dieser Diplomarbeit in kom- pakter Form wiedergibt.

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2 Kontrolle und Steuerung von Bewegungen

Die Bewegungswissenschaft umfasst also zwei große Teilbereiche, die sich in ihrer Theoriebildung zwingend ergänzen. Ihre zentralen Fragestellungen lauten:

Ohne die Kenntnis über die Bewegungssteuerung kann motorisches Lernen nicht begriffen werden, denn motorisches Lernen ist nichts anderes, als die erfahrungsbedingte Veränderung der Bewegungssteuerung im Lauf der Übungszeit (Birklbauer, 2006).

Aus diesem Grund werden in der vorliegenden Arbeit zuerst die verschiedenen Modelle der Bewegungssteuerung- und Kontrolle unter die Lupe genommen, um dem Leser die Grundlagen, für die im nächsten Abschnitt beschrieben Theorien des motorischen Lernens, besonders die des differenziellen Lernens, mit auf den Weg zu geben.

„… only by employing both, „information process“ and „movement process“ approaches, we are going to be able to gain fuller insights into the many parts of human behaviour (Kelso 1982).”

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2.1 Regelkreismodelle (Closed-Loop-Modelle, action approaches)

Betrachtet man die Entwicklung der Bewegungswissenschaften in den letzten Jahrzehnten und das Auftreten der verschiedenen Modelle der Bewegungssteuerung, so sind eindeutig unterschiedliche Epochen zu erkennen, in der jeweils eine Vorstellung der Bewegungssteuerung- und Kontrolle vorherrschte.

In den 70er Jahren waren dies vor allem kybernetische Regelkreismodelle mit Sollwerteinstellungen und Rückkoppelungsschleifen wie sie im technischen Bereich für die Funktion von trivialen Maschinen typisch waren. Kybernetische Modelle gehen also davon aus, dass sich Bewegungskontrolle als Regelkreis darstellen lässt, der sich entweder selbst oder mit Hilfe des Trainers regelt. „Kybernetisch orientierte Ansätze zur Kontrolle und Steuerung von Bewegungen beziehen sich auf Regelkreismodelle, in denen die sensorischen (afferenten) Rückmeldungen zur Bewegungssteuerung herangezogen werden. In einem Referenzmechanismus werden die Bewegungsziele als Input mit dem aus der Bewegung abgeleiteten Feedback verglichen. Die Abweichungen werden der Entscheidungsebene gemeldet, welche der Wirkungsebene entsprechende Instruktionen vermittelt. Der daraus folgende Output an die Umwelt ermöglicht die Bewegungskorrektur und damit die Kontrolle der Bewegung (Birklbauer, 2006).“

Schmidt und Lee (2005) bezeichnen solche Systeme als Closed-Loop-Systeme. Die Begründer dieser Modelle waren Adams (1976) und Bernstein (1967).

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Abb.2: Typisches Closed-Loop-Modell nach Schmidt & Lee (2005).

2.1.1 Feedbackmöglichkeiten

Das Feedback nimmt also eine sehr wesentliche Stellung innerhalb der Closed-Loop-Modelle ein. Ohne ein Feedback wäre die Bewegungskontrolle und Steuerung nicht vorstellbar, da nicht auf innere und äußere Reize reagiert werden kann. Es stellt sich daher die Frage, auf welche Arten das Feedback geliefert werden kann. In der Literatur werden folgende Möglichkeiten der Informati- onsaufnahme unterschieden:

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Visuelles Feedback

Gut geschützt liegt das Auge in seiner Höhle aus sechs miteinander verwachsenen Knochen. Sechs Muskeln sorgen für die Beweglichkeit des von robusten Häuten umgebenen, beim Erwachsenen im Durchmesser etwa 24 Millimeter großen Balles. Wie eine Kamera besitzt das Auge eine Blende, die Iris, deren Öffnung sich an die Helligkeit der Umgebung anpasst. Lichtstrahlen die diese Öffnung die Pupille passieren, sind zuvor bereits von der klaren Hornhaut stark gebrochen worden. Die Feinjustierung geschieht durch die Linse, deren Brechkraft über die Zirkularmuskeln verändert wird. Durch die Glaskörper gelangt das Licht auf die Netzhaut mit rund 120 Millionen lichtempfindlichen Stäbchen und sieben Millionen farbsensitiven Zapfen. Dort entsteht ein Kopf stehendes Bild, das erst vom Gehirn auf die Füße gestellt wird (Silbernagl 2001).

Rockmann-Rüger (1991) misst dem Sehapparat die größte Bedeutung in der Steuerung von Bewegungen bei. Der gleichen Meinung ist auch De Marees (2002): „90% aller Umwelteindrücke werden über die Augen aufgenommen. Das visuelle System ist somit das dominante Sinnessystem des Menschen.“ In vielen Sportarten ist die Wahrnehmung von Mitspielern, Gegner, Umweltsituationen oder das richtige Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit von Mensch und Sportgerät ein entscheidendes Kriterium im Handlungsvollzug. Grundsätzlich wird zwischen zentralem und peripherem Sehen unterschieden. Rockmann-Rüger (1991) beschreibt, dass das zentrale, scharfe Sehen für die Wahrnehmung von Details und das periphere Sehen für die Stellung des eigenen Körpers im Raum verantwortlich ist. Nöcker (1980) verweist auch auf eine Verbesserung der visuellen Informationsaufnahme nach sportlichem Training. Auch Daugs (1996) unterstreicht die Stellung des visuellen Feedbacks und ist der Meinung, dass die Herausbildung einer Bewegungsvorstellung vor allem an ein visuelles Feedback geknüpft ist.

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Akustisches Feedback

Das menschliche Ohr besteht aus Außen-, Mitten-, und Innenohr (mit Hör-, und Gleichgewichtsorgan) und dient der Wahrnehmung von akustischen Signalen in Form von Schallschwingungen.

Im Sport wird dem akustischen Feedback ein geringer Stellenwert beigemessen obwohl Eigen-, und Fremdgeräusche für die Bewegungssteuerung herangezogen werden (Birklbauer, 2006).

Vestibuläres Feedback

Der Vestibularapparat, ebenfalls im Innenohr lokalisiert, ist bei der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts von zentraler Bedeutung. Er besteht aus drei, mit Flüssigkeit gefüllten, Bogengängen und 2 ovalen Hohlräumen (Utrikulus, Sakkulus) und ist ungefähr erbsengroß. Die Bogengänge und die Hohlräume werden zusammen als Labyrinth bezeichnet. Die Bedeutung des Vestibularsystems für die Bewegungssteuerung lässt sich anhand der Vielzahl der Verschaltungen erkennen wie z.B.: - Afferente Bahnen der Propriozeption.

- Verbindungen zu Augenmuskeln, Hirnstamm, Hypothalamus, Kleinhirn und zur Großhirnrinde.

- Efferente Bahnen zu Motoneuronen des Hals-, und Rückenmarks (De Marees 2002).

Schon vor mehr als 50 Jahren (Groen, Jongkees 1948) konnte die gute Trainierbarkeit des Vestibularsystems beschrieben werden. „Es benötigt häufige, regelmäßige und überschwellige Trainingsreize um eine Verbesserung zu erreichen. Durch die Integration von sportartspezifischen Gleichgewichtsübungen in das tägliche Training kann diesem Ansatz entsprechen werden (De Marees 2002).“

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Kinästhetisches Feedback

Als Tiefensensibilität oder Propriozeption bezeichnet man diejenige Komponente der Wahrnehmung von Lebewesen, die Informationen nicht über die Außenwelt, sondern aus dem eigenen Körper bereitstellt. Die Rezeptoren der Propriozeption liegen in den Gelenken, Sehnen und Muskeln. In den Gelenken sitzen zum einen die Ruffini-Körperchen, sie signalisieren Ausmaß, Geschwindigkeit und Drückerhöhung einer Gelenksbewegung, und zum anderen die Pacini-Körperchen (Beschleunigung). In den Sehnen sitzt der Golgi Sehnenapparat, der Rückmeldungen über die Muskelspannung, bzw. die Spannung zwischen Knochen und Muskel, weitergibt. Schließlich befinden sich noch spindelförmige Rezeptoren zwischen unseren Muskelfasern, die parallel zum Muskel angeordnet sind. Diese Rezeptoren registrieren eine Dehnung des Muskels (Birklbauer, 2006). Bei einer sehr hohen Dehnungsgeschwindigkeit wird derselbe Muskel über die Alphamotoneurone zur Kontraktion innerviert, Schmidt und Lee (2005) beschreiben diesen Vorgang als Dehnungsreflex.

„Häufige Richtungswechsel, Drehbeschleunigungen, sowie unterschiedliche Trainingsunterlagen sensibilisieren die Kinästhetischen Analysatoren (Häfelinger, Schuba 2002)“.

Taktiles Feedback

Die Hautrezeptoren sind für die Registrierung der Berührungsreize zuständig (Birklbauer, 2006). Die Haut wird von afferenten sensiblen Nervenfasern und zugehörigen Rezeptoren sowie efferenten, vegetativen Nervenfasern versorgt. Die sensiblen Nervenfasern leiten zahlreiche unterschiedliche Sinnesempfindungen wie Druck Berührung, Wärme, Kälte, Schmerz und Vibration aus der Hautdecke nahezu aller Regionen. Im Detail sind dies: Mechanorezeptoren (Druck, Berührung, Vibration) Nozirezeptoren (Schmerz) und Thermorezeptoren (Kälte, Wärme) die uns Informationen für unsere Bewegungssteuerung lie- fern. (Häfelinger, Schuba 2002).

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2.1.1 Ergänzung der Closed-Loop-Modelle: Servomechanismen

Servomechanismen sind Abläufe in der Motorik die unsere Bewegungskontrolle Unterstützen. „Da es höchst unplausibel scheint, die für eine flüssige Bewegungskoordination notwendige Programmierung jedes einzelnen Muskels bereitzustellen, werden Mechanismen vermutet, die das Erreichen des mit dem motorischen Programm angestrebten Bewegungsresultates sicherstellen (Birklbauer, 2006)“. Ein anschauliches Beispiel dazu liefern Roth und Willimczik (1999): „Beschränkte sich nämlich ein Motorikprogramm auf die ausführungsrelevante Arm und Schultermuskulatur so würde die mit dem Ausstrecken der Arme verbundene Verlagerung des Körperschwerpunktes nach vorne unweigerlich zum Sturz führen.“

Birklbauer (2006) verweist auf eine Studie von Belen`kii et Al. (1967), in der die EMG Aktivität der Bein und Schultermuskulatur während des Anhebens der gestreckten Arme abgeleitet wurde. Der Beginn der für die Stabilisation dienenden M. bizeps femoris zeigt sich etwa 60ms vor der eigentlichen Bewegungsausführung. Die Innervation der Beinmuskulatur erfolgte noch länger vor dem einsetzen der Armmuskulatur. Roth/Willimczik (1999) und Schmidt/Lee (2005) bezeichnen dieses Vorbereiten einer Bewegung als Feedforwardkontrolle und sehen diese Mechanismen als eine Ergänzung der Closed-Loop- Systeme.

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2.1.2 Reflexe in der unbewussten Closed-Loop Steuerung

Das Modell der Closed-Loop Steuerung kann auch unter dem Aspekt von unbewussten, reflektorischen Bewegungen betrachtet werden. Schmidt & Lee (2005) verweisen auf ein Experiment von Dewhurst (1967): Ein Proband hatte die Aufgabe, seinen Ellbogenwinkel konstant bei 90° mit einem leichten Zusatzgewicht zu halten. Plötzlich wurde das Gewicht erhöht, worauf man am abgeleiteten EMG vier typische Reaktionen feststellen konnte.

Abb.3: Reaktionsmechanismen auf Umweltreize während der Bewegung (nach Birklbauer,

2006).

Monosynaptischer Reflex (Alpha-Gamma-Koaktivierung) Mit dem Aktivieren des Muskels wird auch gleichzeitig die Muskelspindel koaktiviert. Die Muskelspindel aktiviert über die 1a Faser das Alpha Motoneuron des jeweiligen Muskels. Dadurch kann eine schnelle Bewegungskorrektur und eine Kompensation von Bewegungsstörungen erreicht werden.

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Long-Loop-Reflex

Bei diesem Reflex werden höhere Zentren mit eingebunden und es kommt daher zu einer höheren Latenzzeit. Die EMG Aktivität ist beim Long-Loop-Reflex höher als beim monosynaptischen Reflex.

Triggered Reactions

Sind vorstrukturierte, koordinierte Bewegungen ausgelöst (triggered) durch verschiedene Rezeptoren. Diese Bewegungen beziehen sich auf dieselbe oder nahe derselben Muskulatur. Diese Reaktionsmechanismen sind wesentlich flexibler als kürzere Reflexe (Birklbauer, 2006).

Die Closed-Loop-Modelle haben sicher ihre Daseinsberechtigung, denn sie geben eine gute Erklärung für langsame Bewegungen, wie z.B. die aufrechte Haltung, oder das Stehen im Handstand. Diese Modelle versagen aber beim Versuch schnelle Bewegungen wie einen Wurf zu erklären. Eine schnelle Bewegung unter 200ms muss also ohne Feedback stattfinden können, da die Feedbackmechanismen hier zu langsam wären. Weitere Kritikpunkte an den Regelkreismodellen werden im nächsten Kapitel im Unterpunkt 2.2.2 „Belege für motorische Programme“ aufgezeigt. Diese Belege unterstreichen die Schwächen und Limitierungen der Closed-Loop Kontrolle ganz deutlich.

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2.2 Programmtheorien (Open-Loop-Modelle, motor approaches)

In der Sportwissenschaft wurde in den 80er Jahren der Ansatz der so genannten Programm bzw. Schematheorien begründet. Es begann auch die Etablierung einer Gegenposition, bei der die motorische Kontrolle als autonomes Koordinationsgeschehen in der systemischen Einheit von Mensch und Welt angesehen wird (ecological approaches, Gestalttheorie). Diese Ansätze werden später im Kapitel systemdynamische Theorien beleuchtet. Im Mittelpunkt dieses Abschnittes stehen die Programmtheorien, auch als Open-Loop-Modelle bezeichnet. Grundlagenarbeit dazu lieferten schon einige Autoren anfangs des zwanzigsten Jahrhunderts (Lashley, 1917).

2.2.1 Aufbau und Inhalt der Programmtheorien

Bei den Open-Loop-Modellen werden die Bewegungen nicht durch Feedbackmechanismen beeinflusst, wie dies bei den Closed-Loop-Modellen der Fall ist. Die Auswirkungen der Bewegung auf die Umwelt, und umgekehrt, bleiben daher unberücksichtigt.

Abb.4: Bestandteile typischer Open-Loop-Modelle nach Schmidt (2005).

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Die Entscheidungsebene leitet Instruktionen an die Wirkungsebene weiter, die die Informationen ohne die Möglichkeiten einer Veränderung weitergibt. Die Bewegungen werden in Form von motorischen Programmen gestartet. Loosch (1999) definiert motorische Programme als „ein zentral gespeichertes Engramm, das der Innervation von Muskeln und Muskelgruppen dient und die Bewegung ohne periphere Rückmeldung steuern kann.“

2.2.2 Belege für motorische Programme

Es gibt zahlreiche Beweise die die Existenz von motorischen Programmen belegen. Gleichzeitig können diese Belege auch als Kritikpunkte der Closed-Loop-Modelle angesehen werden. Die wichtigsten in der Literatur genannten sind:

- Bewegungen sind ohne periphere Rückmeldung möglich: (Deafferenzierungsstudien)

Closed-Loop-Modelle gehen davon aus, dass jede Kontraktion eines Muskels eine sensorische Information liefert. Dieses Feedback wird als Auslöser für die nächste Kontraktion angesehen. Schmidt und Lee (2005), Adams (1976) und viele andere Autoren konnten nach Durchtrennung der afferenten, sensorischen Nervenbahnen, keine negativen Auswirkungen auf die Fortbewegungssteuerung bei Insekten, Vögeln und Affen beschreiben. Deafferenzierungsstudien sind ein starkes Argument zur Existenz von motorischen Programmen. Nach Adams (1976) gibt es dennoch einen Kritikpunkt an diesen Studien. Er meint, dass andere Feedbacksysteme in der Lage sind die Steuerung der Bewegung zu übernehmen. So konnte in einer Studie mit Kriegsveteranen gezeigt werden, dass sie in der Lage sind ihren Arm mit offenen Augen um 7° höher zu Abduzieren als mit geschlossenen Augen.

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- Schnelle Bewegungen müssen ohne Afferenzen erfolgen: Um einen Fehler zu erkennen, diesen mittels Feedbackschleife afferent zu melden und die Bewegung zu korrigieren müssten mindestens 150-200ms zur Verfügung stehen. Viele Bewegungen laufen aber deutlich schneller ab, eine Fintierbewegung im Fußball dauert zum Beispiel 70ms und die Gerade eines Boxers benötigt ca. 40ms. Es müssen also Programme vorhanden sein, die solche Bewegungen schneller ausführen als dies unter Annahme eines Closed-Loop-Modells der Fall wäre.

- Programme können unterschiedliche Muskeln ansteuern. Das bekannteste Beispiel hierzu lieferte Raibert (1977), er konnten zeigen, dass beim Schreiben eines Palindroms mit der rechten Hand, der linken Hand, mit fixiertem Handgelenk, mit der Hand oder dem Fuß, markante Eigenschaften des Schriftbildes erhalten blieben. Dieses und ähnliche Experimente wurden lange als Beleg für die Existenz von motorischen Programmen angesehen. Kritik zu diesem Standpunkt bringt Schöllhorn (1998) ein, der meint motorische Äquivalenz sei kein Beweis für die Existenz von Programmen, sonder eine Unterordnung der Bewegung unter ein räumliches Vorstellungsbild vom Resultat.

- Blockieren von Bewegungen

Wadmann (1979) untersuchte die EMG Aktivitäten der wichtigsten Muskeln bei der Extension im Ellbogengelenk bei normaler und geblockter Bewegung. Er kam zu folgendem Ergebnis: Zu Beginn der Bewegung (während der ersten 100-120ms) zeigte sich ein ähnliches Bild beim EMG Ausschlag bei normaler und geblockter Bewegung. Er vertritt daher die Meinung, dass dieses Ergebnis die Existenz von motorischen Programmen bestätigt, Die Innervation der Muskeln wird also im voraus geplant, und innerhalb der ers- ten 100-120ms nicht durch Feedback gesteuert.

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- Verlängerung der physiologischen Reaktionszeit

Anhand von Untersuchungen (Henry, Rogers, 1960) konnte gezeigt werden, dass es zu einer Verlängerung der physiologischen Reaktionszeit kommt umso komplexer die anschließende Bewegung ist. Dies lässt darauf schließen, dass bei einer komplexeren Bewegung eine aufwändigere Vorprogrammierung stattfinden muss, was zu einer Verlängerung der Reaktionszeit führt.

2.2.3 Kritik an den Programmtheorien

Stelmach und Diggles (1982) führen fünf wesentliche Kriterien an, die eine Theorie der motorischen Kontrolle (des motorischen Lernens) erklären sollte:

Tab.1: Erklärungsmodell nach Stelmach und Diggles (1982).

Die ersten 2 Punkte könne mit Hilfe der Open-Loop-Modelle zumindest Teil-

weise erklärt werden:

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- Bei Open-Loop Modellen werden motorische Programme gelernt aber es gibt keine Aussagen wie motorische Programme gelernt werden, bzw. wie sie sich im Laufe der Zeit verändern. Das führt zum so genannten Novelity Problem (Neuigkeitsproblem)

- Die Kontrolle der Freiheitsgrade wird durch das motorische Programm und seine Subprogramme erklärt, jedoch würde eine 1:1 Speicherung jedes Programms zu einem Speicherproblem führen (Storage problem)

Erklärungsbedarf haben die Programmtheorien bei den nächsten drei Punkten:

- Die motorische Äquivalenz bleibt ungeklärt, da verschiedene Bewegungen auf verschiedenen Programmen aufbauen.

- Ebenso liefert das Modell keine Antwort bei der Frage nach dem Phänomen der motorischen Variabilität (eine Bewegung kann nicht 2mal hinter-einander identisch ausgeführt werden). Denn wenn immer das gleiche motorische Programm die Bewegung ausführt dann dürfte es keine Abweichungen geben.

- Und schließlich bleibt auch die motorische Flexibilität ungelöst, denn wenn immer die gleichen motorischen Programme ausgeführt werden, müssten schnelle, situative Anpassungen nicht möglich sein.