Bewegungswissenschaft

die Spannung der Skelettmuskulatur werden durch spezielle Zentren des Hirns festgelegt und über die Pyramidenbahnen und die α-Motoneuronen auf die Muskeln übertragen ( vgl. Lektion 4, Kap. 4 ). Die Skelettmuskeln können aber auch durch die extrapyramidalen Fasern beeinflusst werden. Hierdurch erhöht sich die Frequenz der γ-Nervenfasern, die eine Verkürzung der kontraktilen Spindelendstücke und damit eine Dehnung des nichtkontraktilen, dehnungsempfindlichen Mittelbereichs der Muskelspindel hervorruft. Die Ia-Nervenfasern übertragen die veränderte Erregung auf das α-Motoneuron im Rückenmark, das den Skelettmuskel zur Kontraktion veranlasst.
    Beeinflusst eine äußere Störung die voreingestellte Muskellänge (z. B. Anhängen eines Gewichts; Störgröße, S1 ), dehnen sich mit dem Skelettmuskel auch die Muskelspindeln. Der neue Istwert ( x1 ) wird mit dem vorgegebenen Sollwert ( x2 ) verrechnet. Mögliche Differenzen (Regelabweichungen) gelten als Maß für die Erregung des α-Motoneurons (Stellgröße). Hierauf verkürzt sich der Muskel, um der äußeren Störung entgegenzuwirken. Die Muskelspindel übernimmt im biologischen Regelkreis der Kontrolle der Ellbogengelenkstellung drei verschiedene Aufgaben: den Messfühler für die Länge (Gelenkposition) und die Längenänderung des Muskels (Geschwindigkeit), die Vergleichsstelle und den Regler.
4 Welche sensorischen Mechanismen sind an der Bewegungskontrolle beteiligt?
    Im Verlauf der menschlichen Evolution bildeten sich auf bestimmte physikalische oder chemische Reize spezialisierte Sinnesorgane heraus (syn. Analysatoren, Sensoren, Rezeptoren), die für die Entwicklung der Bewegungsvorstellungen von entscheidender Bedeutung sind. Reizformen, auf die ein Sinnesorgan optimal reagiert, bezeichnet die Biologie als adäquate Reize . Für die Bewegungskontrolle von besonderer Bedeutung sind die fünf (re-)afferenten Sinnesmodalitäten: der visuelle Sinn, der akustische Sinn, der Linearsinn, der Drehsinn und der kinästhetische Sinn.
    (Re-)afferente Sinnessysteme bestehen aus drei funktionellen Komponenten:
den beteiligten Sinnesorganen zur Aufnahme und Umwandlung der physikalischen oder chemischen Reizsignale in bioelektrische Aktionspotenziale,
der Weiterleitung der Aktionspotenziale über die sensorischen Nervenbahnen zum Zentralnervensystem und
der Verarbeitung der physiologischen Wahrnehmung in bestimmten Hirnzentren zu subjektiven psychologischen Wahrnehmungen und Empfindungen.
    Die sensorischen Mechanismen ordnet die Biologie zwei Hauptgruppen von Sinnesorganen zu. Die Exterozeptoren – visueller und akustischer Sinn – informieren über die momentanen Umweltbedingungen (Kap. 4.1). Die Propriozeptoren – Linearsinn, Drehsinn und kinästhetischer Sinn – geben Auskunft über die Körperhaltung und die Bewegungsausführung (Kap. 4.2). Die nachfolgenden Darstellungen zum Aufbau und zur Funktionsweise der Exterozeptoren und der Propriozeptoren stützen sich auf die beiden Lehrbücher „Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen“ von T HEWS , M UTSCHLER und V AUPEL (1999) und „Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie“ von S CHMIDT , L ANG und T HEWS (2005).
4.1 Wie funktionieren exterozeptive Sinne?
    Über die Exterozeptoren – Augen und Ohren – nimmt der Mensch zahlreiche Informationen über die nahe Umwelt und die eigene Bewegung auf. Wesentliche Voraussetzung für die differenzierte Erfassung von Objekten, Fremd- und Eigenbewegungen ist ein leistungsfähiges Sensorensystem, dessen Aufmerksamkeit das Individuum bewusst auf die situativen Bedingungen ausrichten kann. Die nachfolgenden Abschnitte beschreiben das visuelle und das akustische Sinnessystem und deren spezielle Beiträge zur Bewegungskontrolle.
    Visuelles Sinnessystem
    Das visuelle Sinnessystem liefert dem Individuum vielfältige Eindrücke über die Fremdbewegungen von Personen und Objekten in der Umwelt (Richtung, Geschwindigkeit, Beobachtung der Gegenspieler, der Mitspieler oder des Balls in den Sportspielen usw.), die räumlichen Entfernungen (Anlauf-, Absprung-, Wurf-, Ziel-, Gegnerentfernung usw.) und die Bewegung des eigenen Körpers oder der Extremitäten (z. B. Ausgangsstellung und Bewegungsvollzug der Arme beim Schwimmen). Darüber hinaus besitzt der visuelle Analysator eine große Bedeutung für das dynamische Gleichgewicht.
    Die innerste Augenschicht, die bildaufbauende Retina (Netzhaut), besteht im hinteren Abschnitt aus ungefähr 120 Millionen, ungleichmäßig