VL VL BewegungswissenschaftBewegungswissenschaft

6. Motor Control: Traditionelle Theorien

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Zuordnung der BetrachtungsweisenZuordnung der Betrachtungsweisen

Bewegungs-Wissenschaftliche

Betrachtungs-weisen

Funktionale Betrachtungsweisen

Ganzheitliche Betrachtungsweisen

BiomechanischeBetrachtungsweise

FähigkeitsorientierteBetrachtungsweise

Außenaspekt Innenaspekt

Morphologie Systemdynamischer Ansatz

Konnektionismus

Funktionsanalysen

Informationsverarbeitungstheorien

Modularitätshypothese

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Ein Bewegungs-ParadigmaEin Bewegungs-Paradigma

Um

welt

Um

welt

Mot o

ri kS

en

sori

k

Bew

egu

ng

Bew

eg

un

g

ZNSZNS

MC: TraditionellesMC: Traditionelles InformationsverarbeitungsansätzeInformationsverarbeitungsansätze

In Informationsverarbeitungsansätzen wird der Mensch nach dem technischen Vorbild des Computers als Prozessor von Informationen aufgefasst. Im Mittelpunkt der Betrachtungen stehen Aspekte der Speicherung, Kodierung, Transformation und des Abrufs verhaltensrelevanter Informationen.

MC: TraditionellesMC: Traditionelles ProgrammpunkteProgrammpunkte

• Open-loop vs. closed loop-Steuerung

• Regelkreismodelle• Die GMP-Theorie• Kritik

Open- vs. closed loopsOpen- vs. closed loops

MC: TraditionellesMC: Traditionelles „„Closed-loop“ BewegungenClosed-loop“ Bewegungen

Closed-loop kontrollierte Bewegungen beruhen auf der Regelung durch sensorische Rückmeldungen während der Bewegung.

Beispiel: Zielvorgang beim Sportschießen

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Closed-loop-Modell der BewegungClosed-loop-Modell der Bewegung

Steuerungs-zentrum

Effektoren

Bew

egu

ngsk

om

mand

os

Feed

bac

k

Regelung

Efferenzen: Ausgehende Signale

Afferenzen:Eingehende Signale

Re-Afferenzen:Afferenzen, die Reaktionenauf Efferenzen sind

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Kritik am Closed-loop-ModellKritik am Closed-loop-Modell

• Umwelt?• Alles unter Kontrolle?• Speicherungsproblem!• Killerargument:

Zeitproblem, da Reizleitung und Informationsverarbeitung biologisch Zeit brauchen

MC: TraditionellesMC: Traditionelles „„Stop-before-eight“Stop-before-eight“

Durch Fingerheben Zeiger vor Durchlaufen einer Marke stoppen!

Außer: Zeiger stoppt selbst vorher!

Grafik:X: Zeigerstopp in Millisekunden vor MarkeY: Prozent der Fälle mit unterdrückter Reaktion

Slater-Hammel (1960)

"Stop-before-eight"-Experiment

0102030405060708090

100

50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250

Millisekunden

Pro

zent

rich

tig

MC: TraditionellesMC: Traditionelles „„Closed-loop“ BewegungenClosed-loop“ Bewegungen

Open-loop kontrollierte Bewegungen basieren auf Muskelinstruktionen, die vollständig vor Bewegungsbeginn festgelegt werden. Sensorische Rückmeldungen während der Bewegung werden nicht wirksam.

Beispiel: Schlagbewegung des Schlagarms beim Angriffsschlag im Volleyball

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Open-loop-Modell der BewegungOpen-loop-Modell der Bewegung

Steuerungs-zentrum

Effektoren

Bew

egu

ngsk

om

mand

os

Steuerung

Efferenzen: Ausgehende Signale

Bei sehr kurzen Bewegungen,t < 150-200msec

z.B. Würfe, Schläge, Sprünge,„ballistische“ Bewegungen

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Bilanz open-closedBilanz 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?

RegelkreismodelleRegelkreismodelle

MC: TraditionellesMC: Traditionelles

Handlungsziel

Steuerung-Regelung (efferente

Impulsgebung)

Bewegungsausführung

Programmierung

Regelkreis der BewegungskoordinationRegelkreis der Bewegungskoordination

Informationsaufbereitung (Afferenzsynthese)

Störgrößen

Umwelt (Boden, Geräte, Wasser, Schnee)

Soll-Istwert-Vergleich

GMP-TheorieGMP-Theorie(generalisierte motorische Programme)(generalisierte motorische Programme)

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Zentrale RepräsentationenZentrale 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?

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Motorische ProgrammeMotorische 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

MC: TraditionellesMC: Traditionelles ExistenzbeweiseExistenzbeweise

• Bewegungen auch ohne periphere Rückmeldungen möglich (Tierversuche)

• Bewegungen auch ohne Üben erlernbar (Lernen auf Anhieb)

• Schnelle Bewegungen ohne Reafferenzen (open loop)

• Bewegungen mit unterschiedlichen Muskelgruppen ausführbar (Schreiben mit links, mit Fuß, mit Mund)

• Automatisierte Bewegungen

MC: TraditionellesMC: Traditionelles DefinitionDefinition

Ein generalisiertes motorisches Programm (GMP) steuert eine ganze Klasse von Bewegungen und ist gekennzeichnet durch bewegungsübergreifende Merkmale (Invarianten) und bewegungsspezifische variable Merkmale (Parameter)

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Was wird gespeichert?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

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Invarianten und ParameterInvarianten und Parameter

A

B

C

D

GMP

A

B

C

D

Parametrisierung:kurz, kräftig

A

B

C

D

Parametrisierung:lang, schwach

MC: TraditionellesMC: Traditionelles BeispieleBeispiele

• Übergang vom Gehen zum Laufen

• Standwurf beim Basketball

MC: TraditionellesMC: Traditionelles ABC des TechniktrainingsABC des Techniktrainings

A

B

C

D

Prinzip der Programmverkürzung

Roth, 1990

MC: TraditionellesMC: Traditionelles ABC des TechniktrainingsABC des Techniktrainings

A

B

C

D

Prinzip der Programmverkürzung

Roth, 1990

MC: TraditionellesMC: Traditionelles ABC des TechniktrainingsABC des Techniktrainings

A

B

C

D

Prinzip der Programmveränderung

Roth, 1990

MC: TraditionellesMC: Traditionelles ABC des TechniktrainingsABC des Techniktrainings

A

B

C

D

Prinzip der Programmveränderung

Roth, 1990

MC: TraditionellesMC: Traditionelles Empirische EvidenzenEmpirische Evidenzen

Roth, 1989:Programmentscheidungen brauchen länger als Parameterentscheidungen

Zahlreiche Belege für Invarianzen, aber Methodische Probleme Immunisierung, d.h. immer gültige

Erklärung für widersprüchliche Befunde Gegenbelege für viele Bewegungsklassen

Bilanz: Relative Timing eher fakultativ als obligatorisch

MC: TraditionellesMC: Traditionelles GolfbeispielGolfbeispiel

Teilzeiten bei Golfschlägen

73,5%68,3%

26,5%31,7%

0

200

400

600

800

1000

50m-Pitch 100m-Pitch

ms

ec

Abschwung

Aufschwung

MC: TraditionellesMC: Traditionelles GegenargumenteGegenargumente

Gegen Programme und explizite zentrale Repräsentationen sprechen: Speicherproblem Erlernen von Bewegungen Physiologische Korrelate Modellbildung: Computer-Metapher

Es gibt in der Sportwissenschaft eine Falle, in die man tappen kann: Man leitet aus Theorien praktische Hinweise ab, die plausibel sind, aber dann wird die Theorie erschüttert!

Mehr beim nächsten Mal!

MC: TraditionellesMC: Traditionelles LiteraturhinweiseLiteraturhinweise

WIEMEYER, J. (1994). Motorische Kontrolle und motorisches Lernen im Sport. Grundlagen und Probleme der Theorie der generalisierten motorischen Programme I. Sportpsychologie, 6 (1), 2-11.

WIEMEYER, J. (1994). Motorische Kontrolle und motorisches Lernen im Sport. Grundlagen und Probleme der Theorie der generalisierten motorischen Programme II. Sportpsychologie, 6 (2), 5-12.

ROTH, K. (1990). Ein neues „ABC“ für das Techniktraining im Sport. Sportwissenschaft, 20, (1) 9-26.