Inwieweit können die aktuellen Theorien und Ansätze des motorischen Lernens in der Praxis umgesetzt werden?

Inhaltsverzeichnis

Verzeichnis der verwendeten Abbildungen

1 Einleitung

2 Das Problem der Bewegungssteuerung
2.1 Regelkreise und offene Steuerketten
2.2 Freiheitsgrade

3 Motorisches Lernen – eine Begriffsbestimmung

4 Aktuelle Theorien und Ansätze
4.1 RE-akzentuierte Ansätze am Beispiel der Closed-loop-Theorie von Adams
4.1.1 Möglichkeiten der praktischen Umsetzung
4.1.2 Grenzen und Probleme der Closed-loop-Theorie
4.2 SR-akzentuierte Ansätze am Beispiel der Schematheorie von Schmidt
4.2.1 Möglichkeiten der praktischen Umsetzung
4.2.2 Grenzen und Probleme der Schematheorie
4.3 S(R)E-akzentuierte Ansätze am Beispiel des Modells der antizipativen Verhaltenskontrolle nach Hoffmann
4.3.1 Möglichkeiten der praktischen Umsetzung
4.3.2 Grenzen und Probleme des Modells der antizipativen Verhaltenskontrolle

5 Zusammenfassung und Ausblick

6 Literatur

Verzeichnis der verwendeten Abbildungen

Abb. 1: Kombination von offener Steuerkette und Regelkreis bei der Bestimmung der Eingangsgröße x einer Transformation T für eine gewünschte Ausgangsgröße y*

Abb. 2: Schreiben mit (obere Zeile) und ohne (untere Zeile) Sehen der eigenen Hand

Abb. 3: Vereinfachte Darstellung eines Regelkreises

Abb. 4: Vereinfachte Darstellung einer Steuerkette

Abb. 5: Fluss-Diagramm, das die kritischen Elemente in einer
Bewegungsausführung aus der Sicht der Schema Theorie zeigt

Abb. 6: Das Modell der antizipativen Verhaltenskontrolle

1 Einleitung

Bewegungen werden meistens nicht auf Anhieb richtig ausgeführt. Sie müssen erst erlernt werden. Bei einfachen Bewegungen benötigt man oft nur eine kurze Übungsphase, doch bei sehr komplexen oder ungewohnten Bewegungen lässt sich erst nach einiger Zeit eine Verbesserung erkennen.

So verhält es sich auch im Sport. Sportliche Bewegungsabläufe müssen erst erlernt werden. Zu der Frage wie die motorische Steuerung von Bewegungen gelingt gibt es unterschiedliche theoretische Ansätze. Dementsprechend variieren auch die Forderungen für die praktische Umsetzung dieser Ansätze.

Im Verlauf dieser Arbeit wird zuerst auf das Problem der Bewegungssteuerung eingegangen. In diesem Zusammenhang werden Regelkreise und offene Steuerketten behandelt, bevor das Phänomen der Freiheitsgrade dargestellt wird. Anschließend wird der Versuch einer Begriffsbestimmung von motorischem Lernen unternommen. Es folgen Erläuterungen und Vorschläge der praktischen Umsetzung zu drei aktuellen Ansätzen in der Motorikforschung anhand der Closed-loop-Theorie von Adams, der Schematheorie von Schmidt und dem Modell der antizipativen Verhaltenskontrolle von Hoffmann, bevor es zu einem abschließenden Fazit kommt.

2 Das Problem der Bewegungssteuerung

Menschliche Bewegungen sind immer zielgerichtet, d.h. das die Eingangsgröße einer motorischen Transformation (eine Abfolge von Transformationen unterschiedlicher Art oder eine Teilmenge von Transformationen) so ausgewählt werden muss, dass die entstehende Bewegung (Ausgangsgröße) die gewünschten Eigenschaften aufweist. Dies bedeutet, dass eine Invertierung der Transformation stattfinden muss, um eine gewünschte Bewegung zu ermöglichen. Bei alltäglichen Bewegungen wie dem Gehen, dem Aufschrauben einer Flasche oder dem Greifen, treten bei der Invertierung der Bewegung fast nie Probleme auf. Erst bei eher ungewohnten Bewegungen, z.B. im Sport beim Werfen, Schwimmen oder gekoppelten Bewegungen stoßen wir auf Grenzen (vgl. Heuer & Konczak, 2003, S. 106-107).

Aus diesen Beobachtungen resultiert die Frage, wie die Invertierung bei menschlichen Bewegungen gelingen kann. Im folgenden Teil soll dieser Frage nachgegangen werden.

2.1 Regelkreise und offene Steuerketten

Die Invertierung bei menschlichen Bewegungen resultiert nach bisherigen Erkenntnissen wahrscheinlich aus der Kombination einer offenen Steuerkette (einschließlich eines Modells der inversen motorischen Transformation) und eines Regelkreises. Diese beiden Lösungen liefern eine Schätzung für die Eingangsgröße x, die zur Herstellung einer gewünschten Ausgangsgröße y* benötigt wird (vgl. Heuer & Konczak, 2003, S. 107). Ein Beispiel für eine solche kombinierte Steuerkette zeigt Abb. 1.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1 : Kombination von offener Steuerkette und Regelkreis bei der Bestimmung der
Eingangsgröße x einer Transformation T für eine gewünschte Ausgangsgröße y*. Die
offene Steuerkette schließt ein inneres Model der inversen Transformation Ť-1 ein;
C ist der Regler (Heuer & Konczak, 2003, S. 107).

Das innere Modell unterscheidet dabei verschiedene Teiltransformationen:

- Kinematisch-kinematische Transformationen (z.B. Transformationen von Gelenkwinkelen in räumlichen Positionen der Hand).
- Dynamisch-kinematische Transformationen (Transformationen von Kräften in Bewegung).
- Kinematisch-dynamische Transformationen (Umsetzung von geplanten Bewegungstrajektorien in Gelenkkräfte).

(vgl. Heuer & Konczak, 2003, S. 107).

Menschliche Bewegungen erfordern ein hohes Maß an Flexibilität von den Transformationen. Als Beispiel nennen Heuer und Konczak (2003, S. 108) den Gebrauch von Werkzeugen. Dabei muss sich das innere Modell der dynamischen Transformation sowohl an die mechanischen Eigenschaften der eigenen Gliedmaßen als auch an deren Veränderungen durch äußere Kräfte anpassen (vgl. Heuer & Konczak, 2003, S. 108). Diese Anpassungsvorgänge basieren auf sensorischen Rückmeldungen.

Werden Bewegungsrückmeldungen zum Teil ausgeschaltet, kann dies extreme Auswirkungen nach sich ziehen (vgl. Abb. 2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In Abb. 2 lassen sich deutliche Unterschiede beim Schreiben in Abhängigkeit von den Bewegungsrückmeldungen feststellen. In Abb. 2 (b) sieht man kaum Unterschiede zwischen dem Schreiben mit geöffneten Augen (obere Zeile) und dem Schreiben mit geschlossenen Augen (untere Zeile; Ausschaltung der optischen Bewegungsrückmeldung) bei einer gesunden Versuchsperson. In Beispiel 2 (a) leidet die Patientin unter Verlust der myelinisierten, afferenten Fasern, was zu einem Ausfall des „Bewegungsgefühls“ führt. Dort lassen sich deutliche Unterschiede erkennen: während in der oberen Zeile (ohne Ausschaltung der optischen Rückmeldung, lediglich mit Verlust des Bewegungsgefühls) keine Probleme auftreten, ist die untere Zeile, in der zusätzlich auch die optische Rückmeldung ausgeschaltet wurde, kaum noch lesbar. Daraus lassen sich Schlüsse ziehen, dass verzerrte Bewegungsrückmeldungen, solange sie nur eine Rückmeldung betreffen durchaus kompensiert werden können. Treten Störungen aber in Kombinationen auf, haben diese vor allem bei ungewohnten Bewegungen starke Auswirkungen
(vgl. Heuer & Konczak, 2003, S. 109).

2.2 Freiheitsgrade

Bei der Steuerung von Bewegungen treten immer wieder Abweichungen auf. Eine gewünschte Ausgangsgröße kann durch Kombination verschiedener Faktoren entstehen, die voneinander abhängig sind (vgl. Heuer & Konczak, 2003, S. 109). Ist die Ausgangsgröße z.B. eine gewisse Wurfweite, kann diese Weite durch eine unterschiedlich hohe Abfluggeschwindigkeit erzielt werden, solange der Abwurfwinkel dementsprechend angepasst wird. Diese Unterschiede z.B. in der Wurfweite und im Abflugwinkel werden als Freiheitsgrade bezeichnet.

Auf der einen Seite stellen Freiheitsgrade ein Problem bei der Bewegungssteuerung dar, weil das Steuerungsproblem keine eindeutige Lösung hat. Andererseits können aufgrund dieser Freiheitsgrade weitere Randbedingungen berücksichtigt werden, die die Lösung dann wieder eindeutig machen und weitere Vorteile entstehen lassen (vgl. Heuer & Konczak, 2003, S. 110).

Aufgrund der Freiheitsgrade können Randbedingungen, z.B. das Gewicht des Wurfgeräts oder aktuelle Gegebenheiten wie Windverhältnisse berücksichtigt werden, aber auch die Glattheit von Bewegungen, der sogenannte „minimum jerk“. Ein weiteres Beispiel betrifft die relative Zielgröße bei einer gezielten Bewegung mit Anpassung der Bewegungsdauer: je kleiner das Verhältnis von Zielgröße und Weite der Bewegung, desto langsamer ist die Ausführung der Bewegung. Auch die aktuelle Nutzbarkeit einzelner Freiheitsgrade wird den Randbedingungen zugeordnet. Dabei erlaubt die Existenz der einzelnen Freiheitsgrade ein und dasselbe Merkmal einer Bewegung auf unterschiedliche Arten zu erreichen. Dies wird auch als „motorische Äquivalenz“ bezeichnet (vgl. Heuer & Konczak, 2003, S. 110).

3 Motorisches Lernen – eine Begriffsbestimmung

Situativ geforderte Bewegungsmuster gelingen im Sport meistens nicht auf Anhieb. Sie erfordern Übungsphasen, die „auf die Veränderung der motorischen Kontrollmechanismen abzielen, die der Bewegungsausführung zugrunde liegen“ (Hossner & Künzell, 2003, S. 131). Definieren könnte man den Begriff des motorischen Lernens deshalb wie folgt: „Unter motorischem Lernen versteht man die erfahrungsabhängige und relativ überdauernde Veränderung der Kompetenz, in bestimmten Situationen durch bestimmtes Verhalten bestimmte Effekte zu erzielen“ (Hossner & Künzell, 2003, S.132).

Aus dieser Definition lassen sich sechs Konsequenzen ableiten:

- Vorübergehende Verhaltensänderungen werden nicht als motorisches Lernen bezeichnet. Ob es sich um überdauernde Änderungen handelt, kann erst nach einer Ruhepause festgestellt werden.
- Der Begriff „Veränderung“ ist neutral zu verstehen, d.h. sowohl im positiven (Lernzuwachs) als auch im negativen Sinn (Lernminderung).
- Motorisches Lernen ist laut der o.g. Definition erfahrungsabhängig, d.h., dass damit Veränderungen, die auf Reifungsprozesse oder Wachstumsprozesse beruhen oder durch physiologische Anpassungen an konditionelle Trainingsreize zustande kommen ausgeschlossen werden.
- Die Veränderung einer Kompetenz bedeutet, dass eine Verhaltensmöglichkeit besteht, diese aber nicht realisiert werden muss.
- Der Begriff „motorisch“ bedeutet, dass sich Veränderungen auf die internen Prozesse der Bewegungskontrolle beziehen müssen. Diese Kontrollprozesse betreffen Relationen von Situationen, Verhalten und Effekte; das beinhaltet gleichzeitig, dass auch veränderte sensorische Kompetenzen der Situationswahrnehmung die motorische Kontrolle beeinflussen, d.h., dass mit motorischem Lernen eigentlich sensomotorisches Lernen gemeint ist.
- Motorisches Lernen in der Sportwissenschaft meint die Veränderung eines spezifischen Verhaltens (Fertigkeiten). Die Veränderung der Fähigkeiten wird als „Training“ bezeichnet.

(vgl. Hossner & Künzell, 2003, S.132).

[...]