Training der Gleichgewichtsfähigkeit und Effekte auf die Propriozeption

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung und Problemstellung

2 Zielsetzung

3 Gegenwärtiger Kenntnisstand
3.1 Darstellung des Konstrukts Gleichgewichtsfähigkeit mit Bezug zu den sportmotorischen Fähigkeiten
3.1.1 Konstrukt der Gleichgewichtsfähigkeit
3.1.2 Gleichgewichtsfähigkeit im Zusammenhang mit Bezug zu den sportmotorischen Fähigkeiten
3.2 Analysatoren der Gleichgewichtsfähigkeit
3.2.1 Der staticodynamische Analysator in Bezug zum Vestibularapparat
3.2.2 Der kinästhetischer Analysator
3.2.3 Der taktile Analysator
3.2.4 Der optische Analysator
3.2.5 Der akustische Analysator
3.3 Bezug der Gleichgewichtsfähigkeit zur Propriozeption bzw. Sensomotorik
3.3.1 Propriozeption - Wahrnehmung der Körperstellung und – bewegung in Bezug zur Gleichgewichtsfähigkeit
3.3.2 Sensomotorik - Steuerung und Kontrolle von Bewegungen in Bezug zur Gleichgewichtsfähigkeit
3.4 Bedeutung der Gleichgewichtsfähigkeit im Alltag und in der Rehabilitation
3.4.1 Trainierbarkeit der Gleichgewichtsfähigkeit
3.4.2 Gleichgewichtsfähigkeit im Alltag
3.4.3 Gleichgewichtstraining in der Rehabilitation
3.5 Darstellung des aktuellen Kenntnisstandes zu propriozeptivem bzw. sensomotorischem Training
3.5.1 Allgemeine Übersicht zum aktuellen Kenntnisstand in Bezug zum propriozeptiven bzw. sensomotorischen Training
3.5.2 Studien zum propriozeptiven bzw. sensomotorischen Training bezogen auf den Gelenkstellungssinn

4 Methodik
4.1 Studiendesign
4.2 Untersuchungsablauf und Zeitplanung
4.2.1 Untersuchungsplan
4.2.2 Probandenkollektiv
4.2.3 Testverfahren - Diagnostik zur Ermittlung des Stellungssinns
4.2.4 Testdurchführung
4.2.5 Untersuchungszeit und – situation
4.2.6 Untersuchungsablauf
4.3 Untersuchungsdurchführung
4.3.1 Beschreibung der Interventionsphase
4.3.2 Trainingsaufbau inkl. Belastungsparameter
4.3.3 Trainingsgeräte
4.3.4 Grundregeln beim Durchführen des Trainings
4.4 Datenauswertung
4.4.1 Techniken der Datenerhebung
4.4.2 Techniken der Datenauswertung
4.5 Geräte/Hilfsmittel
4.6 Statistik

5 Ergebnisse
5.1 Deskriptive Statistik
5.2 Ergebnisse der statistischen Überprüfung

6 Diskussion

7 Zusammenfassung

8 Literaturverzeichnis

9 Abbildungs-, Tabellen-, Abkürzungsverzeichnis
9.1 Abbildungsverzeichnis
9.2 Tabellenverzeichnis
9.3 Abkürzungsverzeichnis

10 Glossar

Anhang

Anhang 1: Gleichgewichtstraining Stunde 1 bis 12

Hinweis

Begriffe, die aufgrund des fachspezifischen Gebrauchs nicht dem alltäglichen Sprachgebrauch entspringen, für das Verständnis der Arbeit jedoch elementar angesehen werden, werden entsprechend erklärt. Um eine bessere Lesbarkeit zu gewährleisten sind die Erklärungen im angehängten Glossar zu finden. Die Begriffe sind bei der ersten Erwähnung entsprechend (*) gekennzeichnet.

1 Einleitung und Problemstellung

Im Rahmen der Rehabilitation, speziell im Bereich der unteren Extremitäten sowie der Prävention von Verletzungen, stellt die Gleichgewichtsfähigkeit eine bedeutende Rolle in der Wiedererlangung und der Erhaltung einer adäquaten Alltagsmotorik dar. Häufig wird hier das Training der Propriozeption* angeführt. Die Propriozeptoren stellen anatomisch ein kinästhetisches System* von Rezeptoren dar, die die Gelenkstellung, die Bewegungsgeschwindigkeit sowie die Muskelkraft messen (Lehmann-Horn, 2010). Der Propriozeption wird ein erheblicher Teil zur Aufrechterhaltung der Gleichgewichtsfähigkeit zugesprochen. Beispielsweise kommt es durch Verletzungen am Bandapparat des Kniegelenks zu einer veränderten Wahrnehmung der Bewegung sowie zu einer verminderten Reproduzierbarkeit der Gelenkstellung, welche sich negativ auf die Erhaltung der Gelenkstabilität und auf die Gleichgewichtsfähigkeit auswirken kann (Wilke & Froböse, 2003; Wilke & Froböse, 2003). Von einigen Autoren wird beschrieben, dass Propriozeptoren in der Lage seien, den Zustand und die Veränderung von Gelenkwinkeln zu erfassen (Ashton-Miller, Wojtys, Huston, & Fry-Welch, 2001; Bosco & Poppele, 2001). Teilweise wird in der Literatur berichtet, dass der Begriff Propriozeption, bezogen auf komplexe koordinativ anspruchsvolle Bewegungsabläufe, die falsche Bezeichnung zu sein scheint. Hier wird sodann der Begriff des sensomotorischen Trainings vorgeschlagen (Haas & Schmidtbleicher, 2006; Haas, Schulze-Cleven, Turbanski, & Schmidtbleicher, 2007). Obwohl Lephart und Co. (1997) schon vor einigen Jahren herausgefunden haben, dass eine verbesserte Propriozeption zu optimalen Bewegungsmustern führt und Verletzungen vorgebeugt werden können gibt es bislang nur wenige Studien, die den Einfluss eines sensomotorischen Trainings (Gleichgewichtstraining) auf die propriozeptiven Leistungen in Gelenken, speziell in Kniegelenken testet (Cuğ, Ak, Ozdemir, Korkusuz, & Behm, 2012). Daraus resultierend ergibt sich folgende Zielsetzung, die in Kapitel 2 vorgestellt wird.

2 Zielsetzung

Die Studie umfasst ein sechswöchiges Gleichgewichtstraining, welches die Effektivität der Propriozeption untersucht. Mittels einer quantitativen Analyse wird die Propriozeption durch die Reproduzierbarkeit bestimmter Gelenkwinkel im Kniegelenk dargestellt. Um die Veränderungseffekte festzustellen und auszuwerten, gibt es zwei Erhebungszeitpunkte, bei denen die gleichen diagnostischen Verfahren durchgeführt werden. Ein Prä-Test (T1), der am Anfang absolviert wird und ein Post-Test (T2) nach sechs Wochen. Die gemessenen Daten werden innerhalb einer Interventionsgruppe (IG), die das Gleichgewichtstraining durchführt, mit einer parallel dazu laufenden passiven Kontrollgruppe (KG) verglichen. Ziel der Untersuchung ist es zu überprüfen, inwiefern ein Gleichgewichtstraining einen Einfluss auf die Propriozeption im Kniegelenk hat und diese Ergebnisse in Zahlen und Tabellen zu belegen.

Fragestellung: Kann durch ein regelmäßiges und gezieltes Gleichgewichtstraining eine Verbesserung der Propriozeption im Kniegelenk erzielt werden?

Das Gleichgewichtstraining in der IG beeinflusst die Propriozeption der Probanden, so dass nach Beendigung des Trainings (T2) eine Verbesserung im Vergleich zum Ausgangswert (T1) zu beobachten ist.

Für die KG wird keine Verbesserung der Propriozeption prognostiziert.

Nachstehend werden die zu überprüfenden Hypothesen präsentiert. Sie stellen Vermutungen über die wissenschaftlichen Ergebnisse der Studie dar, die sich auf die Basis des aktuellen Kenntnisstandes berufen (vgl. Kapitel 3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 1: Hypothesen

3 Gegenwärtiger Kenntnisstand

Dieses Kapitel stellt das theoretische Hintergrundwissen der vorliegenden Arbeit dar. Zunächst werden das Konstrukt der Gleichgewichtsfähigkeit in Bezug zu den sportmotorischen Fähigkeiten sowie die Analysatoren der Gleichgewichtsfähigkeit aufgeführt. Weiter wird der Bezug der Gleichgewichtsfähigkeit zur Propriozeption und Sensomotorik* darstellt und die Bedeutung der Gleichgewichtsfähigkeit in der Rehabilitation sowie im Alltag beschrieben. Zu Letzt erfolgt die Darstellung des aktuellen Kenntnisstandes, in dem zum Einen eine allgemeine Übersicht zum Anderen relevante Studien zu diesem Thema aufgeführt werden.

3.1 Darstellung des Konstrukts Gleichgewichtsfähigkeit mit Bezug zu den sportmotorischen Fähigkeiten

Folglich wird auf das Konstrukt der Gleichgewichtsfähigkeit eingegangen und der Bezug zu den sportmotorischen Fähigkeiten hergestellt.

3.1.1 Konstrukt der Gleichgewichtsfähigkeit

Der Begriff der Gleichgewichtsfähigkeit stammt ursprünglich aus dem Wissensgebiet der Sportmotorik, die mit dem Konstrukt der (Gleichgewichts-)Fähigkeit eine bestimmte Leistung des sensomotorischen Systems meint (Laube et. al., 2009, S. 181). Unter Gleichgewichtsfähigkeit wird die Fähigkeit verstanden, „den gesamten Körper im Gleichgewichtszustand zu halten oder während und nach umfangreichen Körperverlagerungen diesen Zustand beizubehalten beziehungsweise sicherzustellen“ (Meinel & Schnabel, 2007, S. 225). Nach Fleishman (1964), Fetz (1989) u.a. kann die motorische Gleichgewichtsfähigkeit in drei klassische Hauptformen unterteilt werden: die statische, die dynamische und die objektbezogene Gleichgewichtsfähigkeit.

Bei dem statischen Gleichgewicht, auch posturale Balance oder posturale Kontrolle genannt, handelt es sich um eine Fähigkeit, den menschlichen Körper ruhig in einer bestimmen Position oder bei langsamen Bewegungen im Gleichgewicht zu be- oder erhalten (Meinel & Schnabel, 2007, S. 226). Je länger eine Stellung oder eine Position aufrecht erhalten werden kann bzw. je weniger Ausgleichsbewegungen für den Erhalt des Körpergleichgewichts notwendig sind, desto stärker ist diese Fähigkeit ausgebildet (Neumaier, 2003; Heidemann, 2006, S. 58). Dies geschieht mit Hilfe des statico-dynamischen, des kinästhetischen, des taktilen und des optischen Analysators (vgl. Kapitel 3.2), wodurch Informationen erkannt und verarbeitet werden sowie Auskunft über das Lageempfinden des Körpers geben können. Aus diesem Grund wird die statische Gleichgewichtsfähigkeit auch „das Lageempfinden“ genannt. Sie bildet die Grundlage bei jeder motorischen Handlung, egal ob in aufrechter Haltung (z.B. Stehen, Gehen, Sitzen), in liegender Haltung (z.B. beim Schwimmen) oder in Haltung, bei der sich der Kopf unten befindet wie z.B. beim Geräteturnen (Meinel & Schnabel, 2007, S. 227).

Die dynamische Gleichgewichtsfähigkeit wird auch dynamische Balance oder dynamische Kontrolle genannt und bezieht sich auf die Fähigkeit, das Körpergleichgewicht bei komplexen und schnellen Lageveränderungen des Körpers zu erhalten oder wiederherzustellen. Ferner können die komplexen und schnellen Lageveränderungen in translatorische* und/ oder rotatorischen Bewegungen geteilt werden (Meinel & Schnabel, 2007, S. 226). „Diese Fähigkeit ist umso stärker ausgeprägt, je länger eine Bewegung ausgeführt werden kann und je weniger die Zahl der Ausgleichbewegungen ist“ (Heidemann, 2006, S. 58). Die Basis der dynamischen Gleichgewichtsfähigkeit bilden die Bogengänge, die sich im Innenohr des menschlichen Körpers befinden. Sie können Winkelbeschleunigungen wahrnehmen, wodurch Reize ausgelöst und registriert werden können (vgl. Kapitel 3.2.1). Beruhend auf diesem Hintergrund wird die dynamische Gleichgewichtsfähigkeit auch als „Beschleunigungsempfinden“ bezeichnet. Besonders bei Sportarten, wo mehrfach schnelle und große Lageveränderungen eintreffen, gewinnt die dynamische Gleichgewichtsfähigkeit an Bedeutung wie z.B. beim Eiskunstlaufen, bei Aus- und Abschwüngen beim Geräteturnen oder beim Skispringen (Meinel & Schnabel, 2007, S. 227).

Die dritte Form ist die objektbezogene Gleichgewichtsfähigkeit. Sie verfügt über die Fähigkeit, ein Objekt bzw. ein Gegenstand mit den Körper im Gleichgewicht zu halten, was ortsgebunden oder freibeweglich sein kann wie z.B. das Balancieren eines Balls auf dem Fuß oder eines Stabes auf der Hand (ebd.). Diese Sinnesleistungen werden hauptsächlich über den kinästhetischen und talken Analysator wahrgenommen und registriert (vgl. Kapitel 3.2).

Die klassische Einteilung der drei Gleichgewichtsarten von Fetz (1989) stellt die Basis des Gleichgewichts dar, allerdings verweisen Hirtz, Holz, & Ludwig (2000) auf das vielfältige Bewegungsrepertoire des Menschen, das einhergehend mit vielseitigen Gleichgewichtsanforderungen verbunden ist. Sie unterscheiden Gleichgewichtsanforderungen, die entweder von Zielen und motorischen Aufgaben oder von Bedingungen bzw. Situationen abhängig sind (vgl. Abbildung 1). Anforderungen an die motorische Gleichgewichtgewichtsfähigkeit werden gestellt, wenn das Körpergleichgewicht durch eine Verlagerung des Körperschwerpunktes gestört wird. Störungen von dieser Art können bei der Arbeit, bei der Bewältigung des Alltags oder bei sportlichen Handlungen auftreten (Hirtz, Holz, & Ludwig, 2000, S. 52).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Gleichgewichtanforderungen (Hirtz, Holz, & Ludwig, 2000, S. 53)

Aufgrund der oben genannten Gleichgewichtsanforderungen und der verschiedenen Forschungsergebnissen sehen Hirtz, Holz, & Ludwig (2000) das Körpergleichgewicht mannigfaltiger und mehrdimensionaler als das Modell von Fetz (1989). Sie unterteilen das Körpergleichgewicht in folgende Klassifikationen: Stand-, Balancier-, Dreh- und Fluggleichgewicht, die in Tabelle 2 zusammengeführt sind.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 2: Klassifikation von Stand-, Balancier-, Dreh-, und Fluggleichgewicht

Das Maß für die Gleichgewichtsfähigkeit wird zum Einen über die Dauer der Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtszustandes und zum Anderen über das Tempo und die Qualität, die zur Wiederherstellung des motorischen Gleichgewichts notwendig sind, gemessen. Dabei ist die Aufrechterhaltung der Gleichgewichtskontrolle abhängig von dem koordinativen Schwierigkeitsgrad einer Bewegungsaufgabe. Er wird erhöht, je komplexer die Bewegung ist und vom stabilen Zustand des Gleichgewichts differiert (Meinel & Schnabel, 2007, S. 226).

In der Medizin und der Physiotherapie wird die Gleichgewichtsfähigkeit mit dem Begriff des Gleichgewichtssinns oder der Balance gleichgesetzt, da sich diese Fachbereiche primär auf die physiologischen Grundlagen beziehen (Laube et. al., 2009, S. 181). Der Gleichgewichtssinn bzw. die vestibuläre Wahrnehmung setzt sich aus drei morphologischen* Bestandteilen zusammen: dem Vestibularorgan/ -apparat* (vgl. 3.2.1), der Propriozeption (vgl. 3.2.2 & 3.1.1) und der visuellen Wahrnehmung (vgl. 3.2.4). In der Medizin spricht man auch von einer anatomischen und funktionellen Dreifachsicherung (Laube, 2009, S. 181). In Kapitel 3.2 werden diese drei Elemente im Zusammenhang mit den Analysatoren des Gleichgewichts näher erläutert.

3.1.2 Gleichgewichtsfähigkeit im Zusammenhang mit Bezug zu den sportmotorischen Fähigkeiten

Unter dem Begriff „sportmotorischen Fähigkeiten“ wird „die Gesamtheit der jeweils im Komplex wirkenden Leistungsvoraussetzungen“ (Grosser, Starischka, & Zimmermann, 2012, S. 9) verstanden. Das Komplexe meint die Verbindung von koordinativen und konditionellen Fähigkeiten. Diese sind klar abzugrenzen von dem Begriff der „sportmotorischen Fertigkeiten“. Unter Letzterem sind ganz bestimmte, einmal erlernte und automatisierte Bewegungsabläufe gemeint. Folglich können diese Bewegungen ohne bewusste Aufmerksamkeit durchgeführt werden (Grosser, Starischka, & Zimmermann, 2012, S. 9).

Seit 1968 werden nach Grundlach die sportmotorischen Fähigkeiten in zwei Bereiche geteilt: konditionelle und koordinative Fähigkeiten. Während die konditionellen Fähigkeiten primär durch energische Prozesse und mechanische Strukturen bestimmt werden, beruhen koordinativen Fähigkeiten ausdrücklich auf Prozesse der Bewegungssteuerung und –regelung (Meinel & Schnabel, 2007, S. 212). Aufgrund der Komplexität und Vielseitigkeit, der sportmotorischen Fähigkeiten, wird hier lediglich ein kurzer Ausschnitt aller koordinativen Fähigkeiten gezeigt, da die Gleichgewichtsfähigkeit ein Bestandteil dieser Fähigkeiten ist. Der kurze Einblick dient als Grundlagenverständnis, der für die folgende Studie notwendig ist. Eine ausführliche Darstellung der konditionellen und koordinativen Fähigkeiten würde den Rahmen der vorliegenden Arbeit übertreffen¹.

Die weitverbreitetste Begriffsbestimmung der koordinativen Fähigkeiten wird als „Klasse motorischer Fähigkeiten, die vorrangig durch die Prozesse der Bewegungsregulation bedingt sind und relativ verfestigte und generalisierte Verlaufsqualitäten dieser Prozesse darstellen. Sie sind Leistungsvoraussetzungen zur Bewältigung dominant-koordinativer Anforderungen“ (Schnabel & Thiess, 1993, S. 281). Der Prozess der Bewegungsregulation gliedert sich in folgende Teilaspekte: der Informationsaufnahme (Sensorik = Gesamtheit aller Sinneswahrnehmungs-vorgänge), der Informationsverarbeitung (sensorische Informationsspeicher/ Ultrakurzspeicher = Aufnahme der Wahrnehmungen und Selektion der wichtigen Reize) der Informationsspeicherung (im Kurzzeit- oder Langzeitgedächtnis) sowie der Informationsumsetzung (Motorik = Gesamtheit aller Aktionen der Skelettmuskulatur). Aus der oben beschreibenden Definition werden die koordinativen Fähigkeiten als Leistungsvoraussetzung angesehen und haben einen direkten Einfluss auf Kraft, Schnelligkeit, Beweglichkeit und Ausdauer (Güllich & Krüger, 2013, S. 483). Generell setzten sich die koordinativen Fähigkeiten aus sieben fundamentalen Konstrukten zusammen, die auch als „Arbeitsmodell der Leipziger Koordinationsforscher für den Nachwuchsleistungssport“ nach Blume (1978a) und Hirtz (2000) bekannt und von Güllich & Krüger (2013, S. 484) modifiziert sind:

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Tab. 3: Koordinative Fähigkeiten (Güllich & Krüger, 2013, S. 484)

Das Fundament der koordinativen Fähigkeiten basiert auf der Fähigkeit des (senso-)motorischen Lernens. Letzteres umfasst folgende Lernstufen: Erwerben, Vertiefen, Festigen, Anwenden und variables Verfügen. Diese Prozesse laufen in erster Linie von sensorischen und motorischen, aber auch von emotionalen und kognitiven Strukturen und Funktionen ab. Somit schließt das motorische Lernen die Verarbeitung sensorischer Inputs, die motorische Kontrolle, die Gewinnung von Bewegungsfertigkeiten und –fähigkeiten sowie die Anwendung dieser Eigenschaften in verschiedenen Situationen und deren Speicherung ein (Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S. 161). Die Intention dieser Prozesse ist die Verbesserung der Bewegungskoordination sowohl in der Sportmotorik, als auch in der Alltags- und Arbeitsmotorik. In der Sportmotorik bedeutet dies, dass ein optimales Zusammenspiel zwischen der Muskulatur und dem Nervensystem während eines Bewegungsvollzugs herrscht. Das Lernen einer neuen Bewegung beruht auf der sensomotorischen Steuerung- und Regulationsfähigkeit, die zunächst in zwei Phasen geteilt werden können. Die erste Phase steht für die Entwicklung der Grobkoordination. Hierbei befindet sich der Bewegungsvollzug noch in einer Grobform, da das neuromuskuläre Zusammenspiel erst schwach ausgebildet ist. Die zweite Phase ist die Entwicklung der Feinkoordination. Der Bewegungsvollzug wird zunehmend ökonomischer, da mittlerweile zwischen der Muskulatur und dem Nervensystem ein fließender Prozess entstanden ist, der für die Bewegung notwendig ist.

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Abb. 2: Hierarchie koordinative Fähigkeiten (Laube et al., 2009, S. 187)

Daraus wird deutlich, dass sowohl die Bewegungssteuerung als auch die Bewegungsregulation integrale Bestandteile aller sensomotorischen Prozesse sind (vgl. Abb. 2). Gemeinsam bilden sie die Grundlage jeder koordinativen Fähigkeit, einschließlich der Gleichgewichtsfähigkeit.

Werden die koordinativen Fähigkeiten einer Hierarchie zugeordnet, nimmt die Gleichgewichtsfähigkeit eine besondere Stellung ein (vgl. Abb. 2). Sie stellt die Basis aller weiteren koordinativen Fähigkeiten dar, da eine Bewegung ohne Gleichgewicht nicht möglich ist (Laube et al., 2009, S. 187)².

Hervorzuheben ist, dass zwischen der Gleichgewichtsfähigkeit und der kinästhetischen Differenzierungs- sowie der räumlichen Orientierungsfähigkeit eine enge Beziehung besteht. Das Zusammenspiel dieser Fähigkeiten ist eine wesentliche Grundlage der Gleichgewichtsleistungen, da sie auf verschiedene Analysatoren der Gleichgewichtsfähigkeit (vgl. nächstes Kapitel) zurückgreifen, wodurch Informationen aufgenommen und verarbeitet werden können.

3.2 Analysatoren der Gleichgewichtsfähigkeit

Unter Analysatoren werden „jene Teilsysteme der Informationsaufnahme und –verarbeitung (Sensorik), die Informationen auf der Grundlage von Signalen (z.B. optisch, akustisch) empfangen, umkodieren, weiterleiten und aufbereitend verarbeiten“ (Albers & Reiß, 2012, S. 132), verstanden. Nachfolgend werden die fünf Analysatoren der Gleichgewichtsfähigkeit beschrieben.

3.2.1 Der staticodynamische Analysator in Bezug zum Vestibularapparat

Der staticodynamische Analysator gibt Auskunft über die Lage des Kopfes im Schwerefeld, d.h. er reguliert die richtige Raumlage des Körpers bei motorischen Bewegungen und Handlungen. Des Weiteren registriert und liefert er Informationen über die Richtungs- und Beschleunigungsveränderungen des Kopfes (Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S. 159). Die Informationen über die Bewegungsempfindung und Lageveränderung haben ihren Ursprung im Vestibularapparat, welcher sich im Labyrinth des Innenohrs befindet (Schmidt, Lang, & Heckmann, 2010, S. 337). Die Hauptaufgabe des Vestibularapparats ist die Regulierung des Körpergleichgewichts mit Hilfe der Informationsaufnahme und – verarbeitung aller Analysatoren.

Das Gleichgewichtsorgan setzt sich anatomisch aus fünf Bestandteilen zusammen. Es besteht aus zwei Makulaorganen* (Statoilthenorgane), dem Utriculus und dem Sacculus sowie drei Bogengängen. Der Utriculus und der Sacculus sind zwei eiförmige Strukturen, die für die Aufnahme von translatorischen Körperbewegungen im Raum zuständig sind. Dazu gehören z.B. Vorwärts-, und Rückwärtsbewegungen sowie Auf- und Abwärtsbewegungen. Die drei Bogengänge gliedern sich dagegen in einen hinteren, einen vorderen und einen horizontalen Bogengang. Sie stehen rechtwinklig zueinander und laufen gemeinsam in den Ultriculus. Ihre Hauptaufgabe ist die Wahrnehmung von Kopfbewegungen und die Registrierung von Drehbeschleunigungen bezogen auf alle drei Körperebenen. Dementsprechend ist jeder Bogengängen für eine der folgenden Ebenen verantwortlich: Frontal-, Sagittal- und Horizontalebne (Chwilkowski, 2006, S. 21). Alle fünf Organe besitzen Sinneszellen, die als Haarzellen bezeichnet werden. Sie werden so genannt da sie mit Flimmerhaaren (Cilien) überzogen sind. Die Sinneszellen der Makulaorganen verfügen über ein gelatinös bewegliches Membran*, auf der Kalkkristalle (Statolithen) abgelagert sind (Schmidt, Lang, & Heckmann, 2010, S. 338). „Je nach Stellung des Kopfes ändert sich der Druck, den diese Kalkkristalle über die Statolithen auf die Sinneszellen ausüben, welche diesen Reiz in elektrische Impulse umwandeln“ (Jecklin, 2008, S. 113). Diese Meldung gelangt über Nervenfasern und den Gleichgewichtsnerv in das Großhirn zum Gleichgewichtszentrum, wodurch die Lage bzw. die Richtung des Kopfes bestimmt werden kann. Die Bogengänge dagegen besitzen nicht nur die Sinneszellen, sondern verfügen auch über eine spezielle Flüssigkeit, die Endolymphe*. „Drehen wir den Kopf, bewegt sich die Endolymphe und überträgt über die Gallertmasse einen Reiz auf die Sinneshärchen- und Sinneszellen, welche den Reiz in elektrische Impulse umwandeln und über den VIII Hirnnerv in Hirn leiten“ (Jecklin, 2008, S. 114). Durch diesen Vorgang können Drehbewegungen bzw. Winkelbeschleunigung und Abbremsbewegungen wahrgenommen werden, die zu einer reflektorischen* Anpassung der Körperhaltung führen (Jecklin, 2008, S. 114). Kurz gefasst haben Reize, die aus den Makulaorganen gelangen, einen unmittelbaren Einfluss auf den gleichgewichtserhaltenden Muskeltonus der Streckmuskulatur. Hingegen sind die Reize der Bogengänge für die Kontrolle der Blickbewegungen und die damit verbundende Bewegung und Ansteuerung der Augenstellung zuständig (Chwilkowski, 2006, S. 21). Zusammen mit den ergänzenden Informationen aus dem visuellen und dem propriozeptiven System ist der staticodynamische Analysator an der reflektorischen Kontrolle beteiligt. Folglich gibt er die Auskunft über die Kopf-, Körper- und Augenstellung, wodurch die Erhaltung des menschlichen Körpergleichgewichts gewährleitet wird (Laube et al., 2009, S. 56).

3.2.2 Der kinästhetischer Analysator

Durch Rezeptoren in den Gelenken, Muskeln und Sehnen kann die Bewegung von einzelnen Körperteilen wahrgenommen werden und mit dem Begriff Kinästhesie beschrieben wird (Arnold, Eysenck, & Meili, 1971, S. 266). Kinästhetik* ist hingegen die Lehre von Kinästhesie und wird als „Bewegungsempfindung“ übersetzt (Meinel & Schnabel, 2007, S. 472). Infolgedessen verfügt der Analysator über bewegungsempfindliche Rezeptoren, sog. Propriozeptoren, die sich in Muskelspindeln, Sehnenorganen, Bänderstrukturen und Gelenkkapseln des menschlichen Körpers befinden. Sie werden Propriozeptoren oder auch Rezeptoren der Tiefensensibilität* genannt, da sie die Reize aus dem eigenen Körper dem aktiven und passiven Bewegungsapparat, wahrnehmen und nicht auf die Reize der Umwelt reagieren (Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S. 147). Die Art der Propriozeptoren, die für den kinästhetischen Analysator zuständig sind, nennen sich Mechano- und Notzirezeptoren. Sie registrieren nicht nur Spannungs-, Längen- und Gelenkswinkelveränderungen im Körper, sondern vermitteln auch Informationen von Raum- und Zeitverhältnissen, die ausschlaggebend für die menschliche Wahrnehmung sind (Chwilkowski, 2006, S. 17). Eine besondere Eigenschaft der Analysatoren ist die Ausprägung einer hohen Leistungsgeschwindigkeit und Differenzierungsfähigkeit, wodurch schnelle Bewegungsausführungen möglich sind. Zudem ist der kinästhetische Analysator als einziger Analysator direkt mit den Bewegungsorganen verbunden, auf welche Weise komplexe Bewegungsabläufe optimal kontrolliert und koordiniert werden können. Jede einzelne Bewegung löst dem zu Folge kinästhetische Signale aus, die für die reflektorische Haltungs- und Bewegungskontrolle wichtig sind (Meinel & Schnabel, 2007, S. 44). Fazit: „Der kinästhetische Analysator reguliert die Eigenbewegung des Körpers sowie die Entwicklung der Bewegungsvorstellung und des Bewegungsgedächtnisses“ (Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S.158).

3.2.3 Der taktile Analysator

Der taktile Analysator verfügt über Rezeptoren, die sich an der gesamten Körperoberfläche befinden. Ihre Lokalisierung liegt in der Haut, speziell in der Unterhaut, lat. Subkutis und in der Lederhaut, lat. Corium (Chwilkowski, 2006, S. 22). Durch diese Gegebenheit können die Rezeptoren auf äußere Reize reagieren und Informationen über die Form und Art der berührten Gegenstände an das zentrale Nervensystem* (ZNS) weiterleiten. Die Rezeptoren können nicht nur Gegenstände erfühlen, sondern gewinnen auch Informationen über Widerstände aus der Luft oder im Wasser (Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S. 159). Weiter kann die Wahrnehmung der verschiedenen Sinneseindrücke über den taktilen Analysator in mechanische und thermische Einflüsse gegliedert werden. Zu den mechanischen Einflüssen zählen u.a. die Wahrnehmung von Druckverhältnissen, Oberflächenbeschaffenheiten und Vibrationsreizen. Wärme, Kälte oder auch Schmerzempfinden werden hingegen den thermischen Einflüssen zugeordnet (Rebholz, 2010, S. 10). Kurz gefasst liefert der taktile Analysator “Informationen über die Verarbeitung der Druckverhältnisse auf der Hautoberfläche und die Orte der Berührung des Körpers mit anderen Objekten wie etwa der Unterlage“ (Gabel, 1984, S. 131). Je nach Körperregion schwankt die Anzahl der Hautrezeptoren. Besonders stark ausgeprägt sind die taktilen Rezeptoren in den Händen und den Füßen, da sie die Aufgabe der „sensorischen Erforschung“ besitzen (Leonard, 1998). In Bezug zur Gleichgewichtsfähigkeit sollte ein Augenmerk auf die Rezeptoren in der Fußsohle gelegt werden. Hierrüber wird gezielt die Stützmotorik (vgl. Kapitel 3.3.2) angesprochen, d.h. diese taktilen Rezeptoren sind für die Kontrolle der Körperschwankung und die Gleichgewichtsverteilung der Fußsohle zuständig (Bizzini, 2000). Allerdings ist es mitunter schwierig inwiefern die Empfindung über den taktilen oder den kinästhetischen Analysator wahrgenommen wird, da die Rezeptoren nahe beieinanderliegen und beide Prozesse fast gleichzeitig ablaufen. Aus diesem Grund werden diese beiden Analysatoren auch unter dem Begriff „somatosensorische Analysatoren“ zusammengefasst (Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S. 159).

3.2.4 Der optische Analysator

Der optische Analysator stellt einen wichtigen Aspekt in Bezug zur motorischen Gleichgewichtsregulation dar. Die dafür zuständigen Rezeptoren werden als Distanz- oder Telerezeptoren bezeichnet, da sie Signale aus der Distanz empfangen. Aufgrund von nicht vorhandenden Berührungspunkten zwischen dem Sender und den Rezeptoren, dienen Licht- und Schallwellen als Übertragungskanal für die Vermittlung der Signale (Chwilkowski, 2006, S. 14). „Durch Sensoren in der Netzhaut können Bewegungen registriert und über den Nervus opticus zu den entsprechenden Hirnzenteren weiter geleitet werden“ (Wolfburg, 2007, S. 14). Fixieren die Augen einen Gegenstand, verrechnet das Gehirn beide Bilder miteinander, wodurch das räumliche Sehen möglich wird (Chwilkowski, 2006, S. 14). Angesichts dieser Tatsache kann der optische Analysator nicht nur die eigenen Bewegungsvollzüge sichern, sondern auch Fremdbewegungen registrieren und Umweltbedingungen wahrnehmen. Weiter liefert der Analysator den optischen Bezugspunkt, der ausschlaggebend für die sichere Haltung des aufrechten Standes ist. Besonders bei komplexen Bewegungen unter schnell wechselnden Veränderungen stellt der optische Beziehungs- oder Orientierungspunkt eine wichtige Komponente für die Kontrolle des Gleichgewichts dar. Durch das Ausschalten des Sehvermögens entfällt der optische Bezugspunkt, wodurch es zu erheblichen Bewegungs- und Gleichgewichtsunsicherheiten kommen kann (Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S. 159). Das heißt, „visuelle Informationen über die Umgebung, Bewegungen von Gegenständen und Menschen können die erfolgreiche Organisation des Gleichgewichts dahingehend beeinflussen, daß sie Hindernisse, Neigungen u.ä. registrieren, wodurch antizipierend motorische Reaktion zur Gleichgewichtserhaltung ausgelöst werden“ (Hirtz, Hotz, & Ludwig, 2000, S.39). Besonders bei dem Erlernen von Bewegungen nimmt der optische Analysator eine wichtige Rolle ein, da durch ihn die visuell wahrgenommen Bilder als „Vorbildfunktion“ im Gehirn gespeichert werden können (Chwilkowski, 2006, S. 15). Das Zusammenwirken beider Prozesse, also das Lernen durch Zuschauen sowie das Bewegungslernen der visuellen Kontrolle der eigenen Bewegungen sind wichtige Funktionen des visuellen Analysators. Kurz gefasst, der optische Analysator, kontrolliert, überwacht und nimmt Umgebungsinformationen über das periphere Sehen auf (Woodum, 1987, S. 24).

3.2.5 Der akustische Analysator

Wie der optische Analysator, verfügt auch der akustische Analysator über Distanzrezeptoren. „Treffen akustische Reize in Form von Schallwellen auf das Trommelfell des Ohrs, werden deren Frequenzen von auditiven Rezeptoren (Cortische Organ) der Gehörschnecke im Innenohr registriert“ (Chwilkowski, 2006, S. 15). Ihre primäre Aufgabe ist es, die verbal erhaltenen Signale weiterzuleiten, damit eine Umkodierung oder Weiterarbeitung der Informationen stattfinden kann. Je nach Alter kann der akustische Analysator Schallfrequenzen von 20 bis 16.000 Hertz wahrnehmen. Durch das Messen der Zeitdifferenz, mit der die Schallwellen die Ohren erreichen, können Frequenzen lokalisiert und Entfernungen abgeschätzt werden (Chwilkowski, 2006, S. 15). In Bezug zur Erhaltung und Sicherung der Gleichgewichtsfähigkeit nimmt der akustische Analysator eher eine untergeordnete Rolle ein. So können während eines Bewegungsvollzuges nur begrenzte Signale aufgenommen und verarbeitet werden. Hingegen haben akustische Signale einen Einfluss auf dynamische Gleichgewichtsleistungen und können u.a. eine unterstützende Wirkung ausüben (Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S. 159). Daraus resultierend hat der Analysator die Aufgabe, akustische Signale weiterzuleiten, die mit einem Bewegungsvollzug, mit einer Bewegungsauswirkung oder mit Umwelt- und Sportgeräuschen einhergehen wie z.B. beim Tischtennis das Aufkommen des Balls, beim Joggen der Atemrhythmus oder beim Rudern der vorgegebene Bewegungsrhythmus. Fallen diese Rezeptoren aus, fehlen wichtige Informationen aus der Umwelt. So dass es zu einer gestörten akustischen Wahrnehmungsfähigkeit kommen kann, die meist mit einer reduzierten Rhythmisierungsfähigkeit verbunden ist (Woodum, 1987, S. 27).

3.3 Bezug der Gleichgewichtsfähigkeit zur Propriozeption bzw. Sensomotorik

In der englischsprachigen Literatur werden die Propriozeption und die Sensomotorik unter dem Begriff „Balancetraining“ zusammengefasst. Wird dieser Begriff wieder ins Deutsche übersetzt, werden also bei einem „Gleichgewichtstraining“ die gleichen Übungen beschrieben wie bei einem sensomotorischen oder propriozeptiven Training (Toole et al. 2000; Stehle, 2009, S. 6). Aus diesem Grund werden diese beiden Begriffe hinsichtlich der Gleichgewichtsfähigkeit in den nächsten zwei Kapiteln näher betrachtet.

3.3.1 Propriozeption - Wahrnehmung der Körperstellung und – bewegung in Bezug zur Gleichgewichtsfähigkeit

Erstmals wurde der Begriff „Propriozeption“ von dem Neurophysiologen und Nobelpreisträger Sir C.S. Sherrington (1859-1952) verwendet. Er beschreibt damit die Wahrnehmung einer Körperstelle oder – bewegung im Raum (Lephart, Riemann, & Fu, 2000). Heutzutage wird das Wort „Propriozeption“ aus dem lateinischen hergeleitet und wird als „Eigenempfindung“ übersetzt, resultierend aus den Wörtern „proprius“ = eigen und „recipere“= aufnehmen. In der Literatur gibt es keine eindeutige, exakte Definition von Propriozeption (Berad, Kyberd, Frequsson, & Dodd, 1994; Biedert et al. 1998). Die Begriffsbezeichnung von Quante und Hille ist die weitverbreitetste und am häufigsten angewandte Charaktersierung von Propriozeption, die wie folgt beschrieben wird: „Propriozeption ist ein Sinnessystem, das die bewusste und unbewusste Verarbeitung afferenter Information über Gelenkstellung, -bewegung und – kraft durch das Zentralnervensystem darstellt“ (1999, S. 306). Vor diesem Hintergrund ergeben sich die folgenden drei Komponenten der Propriozeption (Chwilkowski, 2006, S. 17; Stehle, 2009, S. 42; Froböse, Wilke, & Nellessen-Martens, 2010, S. 147):

Stellungssinn: gibt Auskunft über die Winkelstellung der Gelenke, hier speziell die unteren Extremitäten sowie die Winkelstellung einzelner Körperabschnitte bzw. Gelenke zueinander Bewegungssinn: gibt Aufschluss über Veränderungen eines Bewegungsvollzuges wie Ausmaß, Richtung und Geschwindigkeit von Gelenkbewegungen.

Kraftsinn: nimmt Spannungszustande der Muskulatur wahr und passt reflektorisch den Muskeltonus an, der für die gezielte Bewegung notwendig ist. Somit ist der Kraftsinn für die Stabilisierung der Gelenke verantwortlich. Unter Stabilisierung ist ein stabiles Gleichgewicht der Kräfte gemeint, wodurch der Mensch z.B. einen Rucksack tragen kann ohne aus dem Gleichgewicht zu kommen.

Aus den drei Komponenten wird ersichtlich, dass Propriozeption die Grundlage der motorischen Kontrolle des menschlichen Bewegungssystems bildet. Dabei ist an der Propriozeption nicht nur die Tiefensensibilität, also das Wahrnehmen von körpereigenen Reizen, sondern auch das Gleichgewichtsorgan beteiligt (vgl. Kapitel 3.2). Erst durch die Analysatoren der Gleichgewichtsfähigkeit können Informationen registriert werden, die zusammen mit der Tiefensensibilität und der Propriozeption für die Wahrnehmung und Lage des eigenen Körpers im Raum verantwortlich sind. (Birbaumer & Schmidt, 2005; Fröböse, Wilke, & Nellessens-Martens, 2010, S. 148). Hervorzuheben ist, dass die Propriozeption auf einem rein afferenten System basiert, d.h. es werden nur Informationen verarbeitet, die aus der Peripherie*, also von den Rezeptoren oder aus Sinnesorganen kommen, und zum ZNS geleitet werden. In Bezug zur Gleichgewichtsfähigkeit nehmen die speziellen somatischen Afferenzen* (SSA) einen hohen Stellenwert ein, da zu ihnen die Bahnen des Gesichts-, Gehör- und Gleichgewichtssinn zählen. Ausgeschlossen ist dabei eine motorische efferente Regulation des Gleichgewichts (Wolburg, 2007, S. 10). Aus diesem Grund steht nicht die Gleichgewichtsfähigkeit, sondern vielmehr das Gleichgewichtsorgan mit den Analysatoren der Gleichgewichtsfähigkeit in einem engen Verhältnis zur Propriozeption.

3.3.2 Sensomotorik - Steuerung und Kontrolle von Bewegungen in Bezug zur Gleichgewichtsfähigkeit

Der Begriff Sensomotorik setzt sich aus den Wörtern „Sensorik“ und „Motorik“ zusammen, die bereits in Kapitel 3.1.2 näher erläutert wurden. Summarisch wird Sensomotorik folgendermaßen definiert: „Die Leistung der Sensomotorik ist die Wahrnehmung von externen und internen Reizen sowie deren Weiterleitung zum zentralen Nervensystem und deren Integration in den efferenten motorischen Anteil“ (Meng & Amacker, 2011, S.14). Wird ein Bezug zu dem vorherigen Kapitel genommen wird deutlich, dass Sensomotorik nicht nur die afferenten sondern auch die efferenten motorischen Leistungen verbindet. Unter efferent bzw. Efferenzen* werden alle Nervenerregungen verstanden, die vom ZNS zu den Erfolgsorganen (z.B. Muskeln) geleitet werden (Chwilkowski, 2009, S. 120). Vielmehr sind damit die Steuerung und die Kontrolle einer Bewegung gemeint, die durch die Rückmeldung der Sinneswahrnehmung, hergeleitet von den Analysatoren des Gleichgewichts, hervorgerufen werden. Propriozeption bildet somit einen Teilaspekt der Sensomotorik.

Weiter kann die Sensomotorik in eine Ziel- und eine Stützsensomotorik gegliedert werden. Die Zielsensomotorik umfasst alle Bewegungsabläufe, die auf eine bestimmte Zielstellung einer Bewegungshandlung ausgerichtet ist (Laube et al., 2009). Hingegen ist die Stützsensomotorik „verantwortlich für die aktive statische und/ oder dynamische Sicherung und Stabilisierung von Haltung, Stellung und Gleichgewicht“ (Laube et al., 2009, S. 42). Das heißt die Muskulatur, die für eine Bewegung oder eine bestimmte Körperhaltung notwendig ist, ist gleichzeitig für die Aufrechterhaltung und Regulation von Haltung, Stellung und Gleichgewicht zuständig. Ein Beispiel: Beim Gehen ist zum Einen das Erreichen des Ziels wichtig, zum Anderen aber die Gangsicherheit, also die Vermeidung einer Sturzgefahr bedeutsam. In diesem Zusammenhang kann die Gleichgewichtsfähigkeit als elementarer Bestandteil der Stützsensomotorik gesehen werden und dient als Basisfähigkeit für die Steuerung und die Kontrolle jeder Bewegung.

3.4 Bedeutung der Gleichgewichtsfähigkeit im Alltag und in der Rehabilitation

Dieses Kapitel bezieht sich auf die Trainierbarkeit und die Bedeutsamkeit der Gleichgewichtsfähigkeit sowohl im Alltag als auch in der Rehabilitation.

3.4.1 Trainierbarkeit der Gleichgewichtsfähigkeit

In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurden bereits durch Studien von Belorusova (1965), Wintscheva (1966) und Charabuga (1967) belegt, dass eine gezielte Trainingsintervention zu einer Verbesserung der Gleichgewichtsfähigkeit führt. Allerdings liegen bis heute noch keine exakten und eindeutigen Trainings- bzw. Belastungsparameter vor, die als Normwerte für ein Gleichgewichtstraining gelten (vgl. Kapitel 4.3.2). Trotzdem sollte eine differenzierte Betrachtungsweise bei der Trainierbarkeit der Gleichgewichtsfähigkeit unter den folgenden Aspekten beachtet werden: das Alter, die Geschlechterdifferenz und die Sportaktivität. Das Alter nimmt einen hohen Einfluss auf die Trainierbarkeit und die Leistungsausprägung der Gleichgewichtsfähigkeit. Bereits ab der dritten bis fünften Lebensdekade kommt es je nach Trainingszustand sowie bei Nichtbeanspruchung der neurologischen Funktionen zu einer Abnahme des Gleichgewichtsvermögens (Fetz, 1990). Durch ein gezieltes Training kann die Leistungsabnahme innerhalb dieser Lebensdekaden noch kompensiert und hinausgezögert werden. Vor diesem Hintergrund wurde die Alterspanne des Probandenkollektivs auf 30-50 Jahre festgelegt (vgl. Kapitel 3.4.1), weil ab Mitte des fünften Lebensjahrzehnts auch durch ein gezieltes Training der Verlust des Gleichgewichtsvermögens nicht mehr aufgehalten werden kann (Ries, 1972; Heidemann, 2006, S. 63). Gründe dafür sind die Minderung der Perzeption (Gesamtheit der Wahrnehmung) sowie die Leistungsabnahme der Regulations- und Kontrollsysteme, die für den aufrechten Stand, den Gang sowie für die Bewegung zuständig sind (Kerschan-Schindl & Ebenbichter, 2010, S. 57). Die Folgen des resultierenden Gleichgewichtsverlusts sind ein unsicheres Gangbild und eine erhöhte Sturzgefahr (Pierobon & Funk, 2013, S. 78 f.).

Geschlechterdifferenziert ist bei Männern die Gleichgewichtsfähigkeit, speziell im Standgleichgewicht, stärker ausgeprägt als bei Frauen, welches auf eine höhere Muskelkraftentwicklung zurückzuführen ist. Des Weiteren tritt bei Frauen die Abnahme der Gleichgewichtsfähigkeit früher als bei Männern ein (Teipel, 1995). „Unklar ist, ob dies durch eine größeres Nachlassen des Vestibularapparates bedingt ist oder durch eine andere Bewegungskarriere als bei Männern“ (Heidemann, 2006, S. 62). Hervorzuheben ist, dass sportlich aktive Personen, egal ob Männer oder Frauen, bei Gleichgewichtstest signifikant bessere Werte aufzeigen, als Nichtaktive (Fetz, 1990; Rikli & Edwards, 1991; Kirchner & Schaller, 1996).

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¹ Weiterführung der Thematik: Meinel & Schnabel, 2007, Kapitel 5

² Weiterführung der Thematik: Laube et al., 2009, S. 187 ff.