Arbeitsblatt 2 - TBW - mit Lösungen PDF

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Spowi-Tutorium SoSe 2017 Arbeitsblatt 2 Trainings- & Bewegungswissenschaften 1 Arbeitsblatt 2 – Bewegungssteuerung 1. Was sind die vier konstituierenden Merkmale des geschlossenen Regelkreises? Erkläre sie am Beispiel des Aussortierens von schwarzen Kugeln aus einem Korb mit weiß...

Description

Spowi-Tutorium SoSe 2017

Arbeitsblatt 2

Trainings- & Bewegungswissenschaften

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Arbeitsblatt 2 – Bewegungssteuerung 1. Was sind die vier konstituierenden Merkmale des geschlossenen Regelkreises? Erkläre sie am Beispiel des Aussortierens von schwarzen Kugeln aus einem Korb mit weißen Kugeln! 1. Es gibt Instanzen für das Empfangen von Rückmeldungen (Feedback) - alle sensorischen Afferenzen (Auge, Golgi-Sehnen-Apparat, Muskelspindel, Hautrezeptoren etc.) 2. Die Rückmeldung wird mit einem Sollwert (Referenzmechanismus) verglichen - Referenzmechanismus im Kleinhirn (schwarze Kugeln = aussortieren, weiße Kugeln drin lassen) 3. Jede Diskrepanz führt zu einer Fehlermeldung - das Greifen keiner Kugel (Haut- & Muskelrezeptoren etc.) oder einer weißen Kugel (Auge) 4. Der Fehler wird nachfolgend korrigiert (Exekutivebene > Effektorebene) Abb. 1: Korb mit schwarzen & weißen Kugeln

- Greifen einer schwarzen Kugel bzw. Zurücklegen der weißen Kugel

2. Beschrifte die Abbildung „Vereinfachtes Model der Bewegungskoordination“ & erkläre stichpunktartig jeden Begriff am Beispiel eines Korbwurfs im Basketball! 1 Zielvorgabe – Basketball in Korb werden – (Assoziationsareale) 1 2 Programmierung – (einarmiger) Korbwurf – (u.a. Kleinhirn, Basalganglien, SMA, PM) 3 Steuerung/ Regelung

2 1

– Aktivierung der Motoneurone der benötigten Muskeln – (Rückenmark & MC) 7

4 Bewegungsausführung

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– Wurfbewegung der oberen Extremitäten – (Kontraktion in Arm- & Schultermuskeln) 5 Umwelt – Basketball wird geworfen, trifft oder trifft den Korb nicht

3

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6 Informationsaufbereitung/ Afferenzsynthese – Sehen des Bewegungsergebnisses – visuelle Sensoren (Auge) 7 Sollwert-Istwert-Vergleich – Korb getroffen oder nicht – (Kleinhirn)

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8 Speicherung Abb. 2: Vereinfachtes Model der Bewegungssteuerung – optimale Korbwurf-Technik wird abgespeichert & steht zukünftig zur Verfügung – (Kleinhirn)

3. Was ist der Unterschied zwischen der Open-Loop-Kontrolle und der Closed-Loop-Kontrolle? - fehlendes Feedback zu einem Referenzsystem (Soll-/Ist-Wert-Vergleich) - Feedback vorhanden, aber dient nicht der Fehlererkennung - Feedback einer Bewegungskomponente initiiert die nächste Komponente

4. Welche Aussagen zur Open-Loop-Kontrolle sind richtig? Korrigiere falsche Aussagen! a) Durch Studien, bei denen in Tierexperimenten die dorsale Wurzel des Rückenmarks durchtrennt wurde, fand man heraus, dass Feedback der Antriebsmotor für grundlegende Willkürmotorik zu sein scheint. Falsch (Feedback scheint nicht Antriebsmotor zu sein)

b) Bei der dezerebrierte Katze lösten die Stimulation auf spinaler sowie sensorischer Ebene koordinierte rhythmische Bewegungen aus. Man spricht von zentralen Mustergeneratoren. Richtig

c) Durch die Verarbeitung sensorischen Feedbacks auf supraspinaler Ebene generieren Interneuronennetzwerke zyklische Impulsmuster. Falsch (In Abwesenheit sensorischen Feedbacks)

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5. Welche Bewegungen lassen sich mit der Closed-Loop- bzw. der Open-Loop-Kontrolle erklären (Anwendbarkeit) und worin bestehen ihre Limitationen (Nicht-Anwendbarkeit)? - Closed-Loop-Kontrolle Anwendbarkeit:

- langsame Bewegungen mit hohem Präzisionsanspruch - bewusste & unbewusste (Reflexe) Bewegungsteuerung

Nicht-Anwendbarkeit:

- schnelle Bewegungen (Feedback-Verarbeitung benötigt Zeit)

- Open-Loop-Kontrolle Anwendbarkeit:

- ballistische Bewegungen - ohne Feedback-Kontrolle, Point-Of-No-Return

Nicht-Anwendbarkeit:

- langsame Bewegungen mit hohem Präzisionsanspruch

6. Welche Aussagen zu motorischen Programmen sind richtig? Korrigiere falsche Aussagen! a) Die Idee zu den motorischen Programmen entstand aus der These, dass es unvorstellbar sei, dass die Kontrolle aller Freiheitsgrade einer Bewegung auf höchster Ebene der Informationsverarbeitung geschehe. Richtig

b) Ein motorisches Programm ist eine abstrakte Repräsentation bzw. eine Gedächtnisstruktur einer Bewegung in der die räumliche Arbeitsweise der an der Bewegung beteiligten Muskeln abgespeichert ist. Falsch (gespeichert ist das zeitlich strukturierte Impulsmuster [Aktivierung] der an der Bewegung beteiligten Muskeln)

c) Die zwei Fehlertypen, die in Verbindung mit einem motorischen Programm auftreten können, sind Fehler in der Programmsegmentation oder in der Programmevaluation. Falsch (Programmselektion & Programmexekution)

d) Limitierend für die Theorie der motorischen Programme sind das Speicherproblem und das Neuheits-Problem. Richtig

d) In Bezug auf die Limitationen entstand die Idee der generierenden muskulären Planungsentwürfen (GMP) oder auch als „Schema-Theorie nach Schmidt“ bekannt. Falsch (generalisierte motorische Programme)

7. Nenne und erkläre die Grundzüge der GMPs (Schema-Theorie)? - zentral gespeichertes generalisiertes motorisches Programm ist für eine Bewegungsklasse verantwortlich - Bewegungsklassen eines GMP haben invariante & variante Merkmale - (angepasste) variante Parameter beeinflussen den motorischen Output des Programms, die Zielstellung sowie innere & äußere Bedingungen

8. Nenne die invarianten und varianten Merkmale der Impuls-Timing-Hypothese! - Invariante Merkmale:

1. Sequenzierung

(Programmierung)

2. Relatives Timing 3. Relative Kräfte

- Variante Merkmale:

1. Variation der absoluten Zeiten

(Parametrisierung)

2. Variation der absoluten Kräfte 3. Muskel-Selektion

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9. Was ist der Unterschied zwischen den systemdynamischen Ansätzen der Bewegungsregulation und den Kontroll- und Steuerungsmodellen? - Bewegungsregulation (Kontrolle & Steuerung) entsteht als Ergebnis der Wechselbeziehung zwischen den Teilelementen des Körpers und der Umwelt - keine zentrale Repräsentation einer Bewegung (kein Schema oder Programm) - selbstorganisierte Systeme

10. Die fundamentalen Kritikpunkte an dem Ansatz zur motorischen Kontrolle im 19. Jahrhundert waren das Problem der Freiheitsgrade und das Problem der kontextbezogenen Variabilität. Erkläre stichpunktartig diese Kritikpunkte! - Problem der Freiheitsgrade (Degrees-of-Freedom Problem) - zahlreiche Freiheitsgrade (Entfaltungsmöglichkeiten eines Systems) bestehen im menschlichen Körper - es gibt mehr Gelenke & Muskeln (Freiheitsgrade) als für eine motorische Aufgabe benötigt werden - Wie werden diese „überflüssigen“ Freiheitsgrade kontrolliert? - Problem der kontextbezogenen Variabilität - Muskelfunktion ist kontextabhängig - anatomisch – Abhängigkeit von Drehachse des Gelenks & auszuführender Bewegung - mechanisch – je nach Aktivierungsgrad und mechanischer Gegebenheit resultieren unterschiedliche Bewegungen - physiologisch – Integration sensorischer Informationen auf Rückenmarksebene (Bsp.: Windwiderstand)

11. Was bedeutet „Reduktion der Freiheitsgrade“ in Verbindung mit dem bewegungsphysiologischen Ansatz von Bernstein? - Reduktion der Freiheitsgrade durch Verlinkung zu funktionellen Einheiten ermöglicht die Steuerbarkeit des Systems - funktionelle Einheiten bzw. „koordinative Strukturen“ regulieren sich zum Teil selbst

12. Welche Aussagen zum ökologischen Ansatz der Bewegungsregulation sind richtig? Korrigiere falsche Aussagen! a) Bei der Verbindung von Wahrnehmung und Handlung („Perception-Action-Coupling“) gilt die Handlung als Einladung zur Wahrnehmung und die Handlung als wesentlicher Teil der Wahrnehmung. Falsch (Wahrnehmung als Einladung zur Handlung und Handlung als wesentlicher Teil der Wahrnehmung)

b) Das visuelle System spielt eine zentrale Rolle bei dem ökologischen Ansatz sowie bei dem optischen Flussfeld und der Time-to-Contact-Hypothese. Richtig

c) Bewegung wird als vereinfachtes, in sich geschlossenes und programmgesteuertes System verstanden. Falsch (Bewegung als komplexes, offenes biophysikalisches System)

d) Der ökologische Ansatz erklärt alle Facetten der Bewegungssteuerung und ist die anerkannteste Theorie der heutigen Wissenschaft. Falsch (alle Ansätze zur motorischen Kontrolle haben Kritikpunkte, aktuelle Ansätze versuchen beide Auffassungen zu verbinden)

Literaturverzeichnis Arampatzis, A. et al. (2016). Vorlesung Bewegungssteuerung und Belastungsgestaltung. Modelle der Bewegungskoordination I – Closed-Loop, Open-Loop und Schematheorie. Wintersemester 2016/2017. Humboldt-Universität zu Berlin. Arampatzis, A. et al. (2016). Vorlesung Bewegungssteuerung und Belastungsgestaltung . Modelle der Bewegungskoordination – Systemdynamische Ansätze zur Bewegungsregulation. Wintersemester 2016/2017. Humboldt-Universität zu Berlin. Abbildungsverzeichnis Abb. 1:

Korb mit schwarzen & weißen Kugeln: Koslowska, C. (2017).

Abb. 2:

Vereinfachtes Model der Bewegungssteuerung. (bearbeitet) aus: Arampatzis, A. et al. (2016). Vorlesung Bewegungssteuerung und Belastungsgestaltung. Modelle der Bewegungskoordination I – Closed-Loop, Open-Loop und Schematheorie. Wintersemester 2016/2017, Vorlesungsfolie 3. Humboldt-Universität zu Berlin....