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Der Band gibt einen umfassenden Überblick zum Themenbereich Psychomotorik. Im ersten Teil des Bandes werden die allgemeinen Konzepte dieses Wissensgebietes vorgestellt, wie Programmierung von Bewegungsfolgen, Koordination, Bewegungssteuerung und motorisches Lernen, Variabilität und Abhängigkeit bei der zeitlichen Steuerung, Repräsentationen beim motorischen Lernen. Im zweiten Teil des Bandes werden spezielle Fertigkeiten besprochen wie Bewegungssteuerung beim Schreiben, Sprechen, Reichen und Greifen, Fangen aus der Sicht der Informationsverarbeitung und aus entwicklungspsychologischer Perspektive sowie Haltung und Fortbewegung. / AUS DEM INHALT: / / / Einleitung Von Steven W. Keele und Herbert Heuer XXI Allgemeine Konzepte 1. Kapitel: Vorbereitung von Bewegungen Von David A. Rosenbaum und Horst Krist 1 Einführung 3 2 Hinweise auf vorausgehende Repräsentationen 5 2.1 Antizipation 6 2.2 Fehler 8 2.3 Reaktionszeit 8 2.4 Wechselwirkungen zwischen Sensorik und Motorik 12 2.5 Korrekturen 15 2.6 Physiologische Veränderungen 17 3 Plan für den Rest des Kapitels 18 4 Bewegungen mit einem Freiheitsgrad 18 4.1 Steuerung der Gleichgewichtsposition 19 4.2 Steuerung isometrischer Kontraktionen 25 4.3 Steuerung isotonischer Kontraktionen 31 5 Diskrete Bewegungen mit mehreren Freiheitsgraden 38 5.1 Geschwindigkeits-Genauigkeits-Austausch 38 5.1.1 Die bahnbrechenden Arbeiten von Woodworth 39 5.1.2 Das Fittssche Gesetz 40 5.1.3 Das Modell iterativer Korrekturen 40 5.1.4 Impulsvariabilitäts-Modelle . 42 5.1.5 Das Modell optimierter Teilbewegungen 47 5.2 Auswahl kinematischer Hauptmerkmale von Zielbewegungen . . 51 5.3 Auswahl von Gliedsegment-Kombinationen 54 5.3.1 Das Modell der optimalen Auswahl 55 5.3.2 Das Wissensmodell 60 5.3.3 Erweiterungen des Wissensmodells 65 6 Bewegungssequenzen mit mehreren Freiheitsgraden 69 6.1 Bequemlichkeit des Endzustands 69 6.2 Werfen und verwandte Aufgaben 72 Literatur 74 2. Kapitel: Komputationale Aspekte der Bewegungssteuerung und des motorischen Lernens Von Michael I. Jordan 1 Einleitung . 87 2 Dynamische Systeme 88 2.1 Dynamik und Kinematik 90 3 Vorwärtsmodelle und inverse Modelle 92 4 Steuerung 95 4.1 Prädiktive Steuerung 96 4.1.1 Offene Steuerketten 100 4.1.2 Biologische Beispiele für Steuerketten 102 4.2 Fehlerkorrigierende Regelkreise 103 4.2.1 Regelkreise und Invertierung der Strecke 105 4.3 Zusammengesetzte Steuersysteme 107 5 Verzögerungen 108 5.1 Der Smith-Prädiktor 110 6 Beobachter 112 7 Lernalgorithmen 115 7.1 Das Perzeptron 116 7.2 Der LMS-Algorithmus 118 7.3 Nichtlineare Lernalgorithmen 121 8 Motorisches Lernen 124 8.1 Direkte inverse Modellierung 124 8.1.1 Das Problem der Nichtkonvexität 126 8.2 Regelabweichungs-Lernen 130 8.3 Distales überwachtes Lernen 131 8.3.1 Der nichtlineare Fall 133 9 Referenzmodelle 139 10 Schlußbetrachtung 142 Literatur 144 3. Kapitel: Koordination Von Herbert Heuer 1 Vorüberlegungen 147 1.1 Willkürliche und strukturelle Vorgaben 147 1.2 Der Ursprung struktureller Vorgaben 150 2 Willkürliche Vorgaben 153 2.1 Motorische Äquivalenz 153 2.2 Auswahl unter äquivalenten Bewegungen 157 3 Strukturelle Vorgaben 159 3.1 Zeitliche Kopplung 161 3.1.1 Einzelbewegungen 161 3.1.2 Oszillationen 162 3.1.3 Sequenzen diskreter Bewegungen 165 3.1.4 Die Universalität zeitlicher Kopplung 167 3.2 Phasenkopplung 168 3.2.1 Bevorzugte relative Phasen 170 3.2.2 Muskelkopplung 173 3.2.3 Räumliche Kopplung 177 3.3 Kraftkopplung 179 3.4 Strukturelle Vorgaben bei der Vorbereitung von Bewegungen . . 181 3.4.1 Zeitliche Kopplung 182 3.4.2 Homologe Kopplung 184 3.4.3 Kraftkopplung 186 4 Modelle der Koordination 186 4.1 Willkürliche Vorgaben 186 4.1.1 Koordination durch Aufgabenanforderungen 186 4.2.1 Auswahl unter äquivalenten Bewegungen 191 4.2 Strukturelle Vorgaben 193 4.2.1 Gemeinsame und spezifische Parameter 193 4.2.2 Gekoppelte Oszillatoren 195 4.2.2.1 Mechanische Analogien 196 4.2.2.2 Phasenübergangs- und Phasenantwortkurven . . . . 197 4.2.2.3 Synergetische Modelle 200 4.2.3 Gleichzeitige Prozesse der Vorbereitung 203 4.3 Unterschiede und Gemeinsamkeiten 205 5 Rechts-Links-Asymmetrien 207 6 Zielmotorik und Stützmotorik 210 Literatur 213 4. Kapitel: Modelle für Variabilität und Abhängigkeit bei der zeitlichen Steuerung Von Dirk Vorberg und Alan Wing 1 Einführung 223 2 Die zeitliche Steuerung repetitiver Bewegungen 226 2.1 Varianzquellen bei der zeitlichen Steuerung 228 2.2 Definition der Kovarianz 231 3 Das Zwei-Ebenen-Modell der zeitlichen Steuerung 232 3.1 Varianz von Zeitgeber und motorischen Verzögerungen 235 4 Statistische Probleme bei der Autokovarianzschätzung 237 4.1 Definition der Schätzfunktion 237 4.2 Systematische Fehler 239 4.3 Nicht-Stationarität 242 5 Fehlerkorrektur bei der Synchronisation 245 5.1 Synchronisation mit einem Metronom 247 5.2 Asymptotische Stationarität 251 5.3 Autokovarianzfunktionen 256 5.4 Optimale Fehlerkorrektur 259 5.5 Zusätzliche Überlegungen 261 6 Verallgemeinerte Zwei-Ebenen-Modelle der zeitlichen Steuerung . . . . 262 6.1 Serielle Kovarianzen für gruppierte Reaktionen 265 6.2 Ein Modell für die zeitliche Steuerung beim beidhändigen synchronen Tapping 266 6.3 Ergebnisse zum beidhändigen Tapping von Rhythmen 269 7 Zeitliche Steuerung bei Bewegungsprogrammen 271 7.1 Bedingte Erwartungswerte 273 7.2 Multiplikative Geschwindigkeitseinflüsse auf die Kovarianzstruktur 274 7.3 Statistische Aspekte der Geschwindigkeitsvariabilität 277 7.4 Modellierung invarianter relativer Zeitgebung 279 7.5 Parallele und serielle Modelle 284 8 Zeitliche Steuerung auf mehreren Ebenen 288 8.1 Hierarchische Zeitgeberstrukturen 289 8.2 Ergebnisse zur zeitlichen Steuerung bei der Rhythmusproduktion 294 8.3 Polyrhythmen 297 9 Die Rhythmusprogrammhypothese 303 9.1 Zielspezifikation und Intervallproduktion der Zeitgeber 305 9.2 Abhängigkeitsstruktur der Zielintervalle 307 9.3 Abhängigkeitsstruktur der Zeitgeberintervalle 309 9.4 Serialisierung der Zeitgeberintervalle 313 10 Schlußbetrachtung 315 Literatur 317 5. Kapitel: Repräsentationen beim motorischen Lernen: Phänomene und Theorien Von Richard Ivry 1 Einführung 321 2 Lernkurven 323 2.1 Theoretische Erklärungen des Potenzgesetzes der Übung 325 2.1.1 Das Modell der Methodenauswahl von Crossman 325 2.1.2 Das Modell der Chunk-Bildung von Newell und Rosenbloom 326 2.1.3 Das Modell des hierarchischen Priming von MacKay . . . . 327 2.1.4 Das Modell spezifischer Fälle von Logan 330 2.2 Lernkurven: Zusammenfassung 331 3 Hierarchien und Bewegungsprogramme als gelernte abstrakte Repräsentationen von Bewegungen 333 3.1 Belege für hierarchische Repräsentationen 335 3.1.1 Belege für Hierarchien aus Reaktionszeit-Experimenten . . 335 3.1.2 Belege für Hierarchien aus der Analyse von Intervallen zwischen Reaktionen 337 3.2 Lernen auf der Grundlage von Hierarchien 339 3.3 Belege für Hierarchien aus Transfer-Experimenten 340 3.4 Parameter von Hierarchien und generalisierten Bewegungsprogrammen 344 3.4.1 Invariante relative Zeitgebung 344 3.4.2 Zusätzliche Einschränkungen für Bewegungsprogramme . . 347 4 Aufmerksamkeit, Automatizität und Lernen 348 4.1 Die Methodik der Doppeltätigkeit 348 4.2 Kontrolle und Bewußtheit von gut entwickelten Fertigkeiten . . . 352 4.2.1 Automatisierung als Kontinuum des Fertigkeitenerwerbs . 354 4.2.2 Ist Aufmerksamkeit für Lernen notwendig? 355 4.2.3 Transfer nach Lernen ohne Bewußtheit 360 5 Theorien des Bewegungslernens 361 5.1 Psychologische Theorien des Bewegungslernens 362 5.1.1 Die Regelungstheorie von Adams 362 5.1.2 Die Schematheorie von Schmidt 367 5.2 Neuronale Modelle des Bewegungslernens 375 5.2.1 Das Marr/Albus-Modell des cerebellaren Lernens 376 5.2.2 Modifikation des vestibulo-okularen Reflexes 378 5.2.3 Andere Belege für eine Rolle des Kleinhirns beim motorischen Lernen 379 5.2.4 Zeitgebung beim motorischen Lernen 382 5.3 Komputationale Modelle des Bewegungslernens 384 5.3.1 Atkesons adaptives Modell des Effektorsystems 384 5.3.2 Jordans konnektionistisches Modell des Sequenzlernens . . 388 5.3.3 Vergleich der beiden komputationalen Modelle 394 6 Integration von Theorien und Phänomenen 396 Literatur 401 Spezielle Fertigkeiten 6. Kapitel: Haltung und Fortbewegung Von Marjorie Hines Woollacott und Jody L. Jensen 1 Einführung 413 1.1 Der neurophysiologische Ansatz 413 1.2 Der biomechanische Ansatz 415 1.3 Die dynamische Systemperspektive 417 2 Haltung 419 2.1 Das Synergiekonzept 419 2.2 Die Suche nach Muskelsynergien 420 2.3 Modulation von Strategien der Haltungssteuerung 425 2.4 Varianz und Invarianz bei Muskelsynergien 426 2.5 Alternative Ansätze zur Definition funktionaler Synergien . . . . 428 2.6 Ein hypothetisches Experiment unter dynamischer Perspektive . . 432 2.7 Andere Probleme der Haltungssteuerung 435 2.7.1 Wie modifizierbar sind Synergien? 436 2.7.2 Sind außer Bein- und Rumpfmuskeln noch andere Muskeln an den Synergien beteiligt? 437 2.7.3 Latenzzeiten von Haltungsreaktionen 438 2.7.4 Zur Haltungssteuerung beitragende sensorische Eingaben . 438 2.7.4.1 Der visuelle Beitrag zur Haltung 439 2.7.4.2 Somatosensibilität 440 2.7.4.3 Vestibularsystem 441 2.7.5 Haltungssteuerung unter sich verändernden sensorischen Bedingungen 442 2.7.6 Vorbereitende Haltungsanpassungen vor willkürlichen Bewegungen 443 2.7.7 Die Entwicklung der Gleichgewichtssteuerung 444 2.7.7.1 Haltungssteuerung beim Neugeborenen 445 2.7.7.2 Haltungssteuerung beim gerade sitzenden Kind . . . 445 2.7.7.3 Entwicklung der Haltung beim stehenden Kind . . 446 2.7.7A Gleichgewichtssteuerung beim älteren Erwachsenen 450 2.8 Zusammenfassung zur Haltung 452 3 Fortbewegung 453 3.1 Beschreibung des Gangzyklus 454 3.1.1 Zeitliche Merkmale der menschlichen Fortbewegung . . . . 454 3.1.2 Beschreibung der Gelenkbewegung 455 3.1.3 Muskelaktivitätsmuster während des Schrittzyklus 457 3.1.4 Gelenkkinetik 459 3.1.5 Änderung der Gangeigenschaften bei Änderungen der Geschwindigkeit 460 3.1.6 Die Entwicklung des reifen Gangs 463 3.1.7 Gangeigenschaften des älteren Menschen 467 3.2 Die Einleitung des Gangs 469 3.2.1 Der Übergang vom Stand zur Vorwärtsbewegung 469 3.2.2 Übergang zur gleichmäßigen Fortbewegungsgeschwindigkeit 471 3.2.3 Die Entwicklung der Einleitung des Gangs und des Übergangs zur gleichmäßigen Fortbewegungsgeschwindigkeit 473 3.3 Probleme der Steuerung der Fortbewegung 473 3.3.1 Mustererzeugung bei der Fortbewegung - die neurophysiologische Perspektive 474 3.3.2 Die Biomechanik der Mustererzeugung 478 3.3.3 Mustererzeugung bei Beinbewegungen von Menschen . . . 481 3.3.3.1 Die Dynamik des Schwungbeins bei der Fortbewegung des Erwachsenen 481 3.3.3.2 Das Schreiten beim Kleinkind und die Entwicklung der Fortbewegung - die neuronale Perspektive . . . 483 3.3.3.3 Das Schreiten beim Kleinkind und die Entwicklung lokomotorischer Muster - die dynamische Perspektive 486 3.3.3.4 Dynamische Mustererzeugung im zeitlichen Verlauf - Vergleich von gestützter und selbständiger Fortbewegung 489 3.3.3.5 Dynamische Mustererzeugung - Fortbewegung als Kopplung nichtlinearer Grenzzyklusoszillatoren . . 492 3.4 Zusammenfassung zur Fortbewegung 494 4 Schlußbemerkungen 496 Literatur 496 7. Kapitel: Reichen und Greifen Die parallele Spezifikation visumotorischer Kanäle Von Marc Jeannerod 1 Einleitung 509 2 Reichen 510 2.1 Neurophysiologische Mechanismen zur Richtungskodierung von Reichbewegungen 511 2.1.1 Mechanismen im parietalen Cortex 511 2.1.2 Mechanismen im motorischen und prämotorischen Cortex 515 2.2 Experimente zur Untersuchung von Mechanismen der Richtungssteuerung beim Reichen 516 2.2.1 Verhaltenseinflüsse von Störungen während der Reaktionszeit von Reichbewegungen 516 2.2.2 Verhaltenseinflüsse von Störungen während der Ausführung von Reichbewegungen 518 2.2.3 Die Wechselwirkung von Sehen und Propriozeption bei der visumotorischen Koordination 523 2.3 Die kinematische Kodierung von Reichbewegungen 526 3 Greifen 531 3.1 Neuronale Mechanismen zur Steuerung von Handbewegungen . . 531 3.1.1 Die Rolle des primären motorischen Cortex 531 3.1.2 Die Rolle kortikaler Areale außerhalb des primären motorischen Cortex 534 3.2 Die menschliche Hand als Greifapparat 535 3.2.1 Antizipatorische Fingerhaltung. Muster der Griffbildung . . 538 3.2.2 Die Genauigkeit des Greifens 541 3.2.2.1 Visumotorische Auflösung 541 3.2.2.2 Antizipatorische Steuerung der Kraft beim Greifen 544 4 Die Koordination von Reichen und Greifen 545 4.1 Spontane zeitliche Kovariation der beiden Komponenten 546 4.2 Effekte systematischer Manipulation der einen Komponente auf die Kinematik der anderen 547 4.3 Die Wirkung von Störeinflüssen auf eine der beiden Komponenten 548 4.3.1 Störung der Objektposition 549 4.3.2 Störung der Objektgröße 551 5 Die Entwicklung von Reichen und Greifen 553 6 Neurologie des Reichens und Greifens 557 6.1 Wirkungen pyramidaler Läsionen beim Menschen 557 6.2 Wirkungen der Läsion des anterioren Parietallappens 560 6.3 Wirkungen der Läsion posteriorer parietaler Areale 561 6.4 Cortico-corticale Unterbrechungen 564 Literatur 565 8. Kapitel: Fangen: Informationsverarbeitung, Lernen und Entwicklung Von Geert J. P. Savelsbergh und Harold T. A. Whiting 1 Einleitung 575 2 Fangen aus der Sicht der Informationsverarbeitung bzw. des motorischen Lernens 576 2.1 Der Informationsverarbeitungsansatz 577 2.2 Eine neue Forschungsrichtung: Propriozeptive Information und Sehen der Fanghand 586 2.3 Der ökologische Ansatz 597 2.3.1 Räumliche und zeitliche Information 597 2.3.2 Prädiktive zeitliche Information 597 2.3.3 Prädiktive räumliche Information 600 2.4 Übung des Fangens in einer visuell verarmten Umwelt 601 3 Fangen aus entwicklungspsychologischer Sicht 608 4 Folgerungen 614 4.1 Der Einfluß der Beobachtungsdauer 614 4.2 Einflüsse des Sehens der Fanghand auf räumliche Fehler 615 4.3 Umgebungseinflüsse auf räumliche und zeitliche Vorhersagen . . 615 ...