Bewegungskontrolle (Mark Latash: Progress in Motor Control I. Movement. Kinetics Publishers, Champaign, Illinois 1996. Einleitung) ist ein Begriff aus der Bewegungswissenschaft.
Die Bewegungskontrolle ist ein körperinterner Vorgang, bei dem bei Menschen und Tieren ihr Bewegungssystem so koordiniert wird, dass geplante und ungeplante Bewegungen so ablaufen, dass deren beabsichtigtes Ziel sicher erreicht wird. Keine körperliche Bewegung wird ohne Bewegungskontrolle ausgeführt. Sie garantiert dem Ausführenden die physiologische Sicherheit des Ablaufs und spielt eine wichtige Rolle bei der Ausführung und beim Lernen von Bewegungsabläufen. Dabei ist sie dem Ausführenden in der Regel nicht bewusst. Sie kann als Überwachung (Monitoring) der Bewegungsabläufe bezeichnet werden. Einbezogen in die Bewegungskontrolle werden Informationen sowohl aus der Umwelt als auch aus dem Körper selbst, die dann durch kooperative Interaktion zwischen dem peripheren und dem zentralen Nervensystem (ZNS) sowie dem Muskelsystem zielgerichtet verarbeitet werden.
In den vergangenen zehn Jahren haben sich die Vorstellungen über die Bewegungskontrolle aufgrund neuerer Erkenntnisse über die Hirnstrukturen stark geändert. Lange Zeit ging man davon aus, dass für Bewegungen Kommandos vom Gehirn ausgehen, und nur dann, wenn etwas den Ablauf stört oder behindert, eine Korrektur vorgenommen wird. Heute weiß man, dass durch diese Kommandos, die eine Bewegung auslösen, gleichzeitig ein ganzes Netzwerk der Bewegungskontrolle aktiviert wird. Das bedeutet, dass die ständig eintreffenden Informationen über die Umgebung und den inneren Zustand der Organismus auf die erfolgreiche Ausführung dieses Bewegungsablaufs ausgerichtet wird.Zum Beispiel: Paul S.G. Stein, Sten Grillner, Allen I. Selverston, Douglas G. Stuart; Neurons, Networks, and Motor Behavior. MIT Press, Cambridge Massachusetts. 1997, ISBN 0-262-19390-6. Das bedeutet, dass ein Bewegungsablauf während seiner Ausführung unter einer ständigen online Kontrolle steht.
Bei der Erforschung der Bewegungskontrolle arbeiten zahlreiche Disziplinen zusammen: von der Biomechanik, Mechanik, Physik und den Ingenieurwissenschaften bis zur Psychologie, den Verhaltens- und den Neurowissenschaften.
Begriffsgeschichte In Deutschland wurde Bewegungskontrolle lange Zeit so verstanden, dass der Lehrende die Ausführung des Lernenden kontrolliert in dem Sinne, dass Fehler, nicht gewünschte Komponenten oder Qualitäten einer Bewegungsausführung erkannt und genannt werden, die bei folgenden Ausführungen vermieden werden oder zusätzlich beachtet werden sollen. Das heißt, eine Kontrolle wurde als von außen gegeben verstanden.
Mit Bewegungskontrolle ist heute in der Bewegungswissenschaft die interne, vom Organismus selbst durchgeführte Kontrolle des Ablaufs gemeint. Sie entspricht dem in der Technik eingesetzten Verfahren der Regelung eines Prozesses – Das ist jedoch im menschlichen Organismus kein technischer, sondern ein biologischer Vorgang. Der Begriff ist unmittelbar mit dem der Rückmeldung beziehungsweise Rückkoppelung eines (Teil-)Ergebnisses des Ablaufs verbunden, denn durch die Rückmeldung kann eine Differenz zwischen der erfolgten und der beabsichtigten Durchführung festgestellt werden, die es dann zu verringern gilt.
Der Kontrollprozess mini|Einfache Kontrollschleife mit Zielangabe, Regelstrecke, Ergebnisbeurteilung und Rückmeldung
Bei einer Regelung (Kontrollprozess) wird ein Ziel für einen Prozess vorgegeben (input). Auf der sogenannten Regelstrecke soll durch vorgegebene oder konstruierte Abläufe dieses Ziel erarbeitet werden. Sind die Abläufe abgeschlossen, wird das Ergebnis (output) beurteilt (gemessen). Ist das Ziel erreicht, ist der Prozess abgeschlossen. Ist es nicht erreicht, kann durch Korrekturvorgaben und eine neue Eingabe an die Regelstrecke (veränderte Abläufe) der Versuch erfolgen, das Ziel in erneuten Ablauf zu erreichen. Dieser Kreislauf kann so lange wiederholt werden, bis das Ziel erreicht ist. Je früher in ihrem Ablauf eine Abweichung des geplanten Ablaufs entdeckt wird, desto größer ist die Chance, durch gezielte Korrekturmaßnahmen das Ziel dennoch sicher und in der geplanten Zeit zu erreichen. Für all diese Abläufe ist es wichtig, dass die notwendigen Informationen – über Ziel, aktuelle Zustände, Teilergebnisse – bereitgestellt und zur richtigen Zeit an den richtigen Orten zur Verfügung stehen. Insofern hat Bewegungskontrolle sehr viel mit Informationsaufnahme und Informationsverarbeitung im menschlichen Organismus zu tun. Diese Aufgaben werden durch das Nervensystem erfüllt.
Bei der Bewegungsregelung im menschlichen Organismus – wie sie lange Zeit verstanden wurde – wird das Ziel vom Ausführenden selbst oder von einem Lehrer (Trainer, Therapeuten) bestimmt. Die Regelstrecke ist das Bewegungssystem des Menschen. Die Abläufe sind die Ausführungen von motorischen (Teil-)Handlungen. Die Beurteilung, ob das Ziel erreicht ist oder nicht, erfolgt für den bewusst wahrnehmbaren Teil vom Ausführenden, Lehrer oder Trainer, für die internen Kontrollmechanismen wird auch dies intern vom Organismus geleistet (heutiges Wissen).
Warum ist Bewegungskontrolle notwendig? Bei den ersten Annahmen über die Ausführung von Bewegungsabläufen – noch bis etwa Mitte des 20. Jahrhunderts – fand man heraus, dass die vom Großhirn erteilten die Befehle unmittelbar an die Motoneurone im Rückenmark und von dort an die entsprechenden Muskeln geleitet (PyramidalsystemJoachim Haase, Hans Dieter Henatsch, Richard Jung, Piergiorgio Brescia, Uwe Toden; Sensomotorik in O.H.Gauer/K.Kramer/R. Jung (Hrsg.); Physiologie des Menschen. Urban und Schwarzenberg, München 1976. Bd. 14. S. 292 f.) und man nahm an, dass sie und dort genauso, wie geplant ausgeführt werden – wie bei einem früheren (wie damals üblich: starren) Computerprogramm. Dahinter stand auch die Beobachtung, dass ein Bewegungsablauf, wenn er beherrscht wird, die visuelle Wahrnehmung eines stereotypen, invarianten Ablaufs vermittelt (automatisierter Bewegungsablauf, der vermeintlich ohne Kontrolle abläuft). Dem Pyramidalsystem gegenüber stand das Extrapyramidalsystem, dem alle neuronalen Verbindungen zugeordnet wurden, die nicht zum Pyramidalsystem gehörtenJoachim Haase, Hans Dieter Henatsch, Richard Jung, Piergeorgio Brescia, Uwe Toden; Sensomotorik in O.H.Gauer/K.Kramer/R. Jung (Hrsg.); Physiologie des Menschen. Urban und Schwarzenberg München 1976. Bd. 14. S. 318 f.. Ihre Funktionsweise erfolgt „automatisch“. Das bedeutet, ohne bewusste Kontrolle. Es war aber klar, dass sie dazu beitragen, dass das Gesamtsystem der Bewegung sicher funktioniert. Heute sind viele im so genannten Extrapyramidalsystem vorhandenen Regelkreise erforscht und man weiß, welchen Anteil sie an der Bewegungskontrolle der Wirbeltiere (damit auch des Menschen) haben. Es handelt sich hauptsächlich um neuronale Netzwerke für grundlegende Bewegungen, die sich im Laufe der Evolution entwickelt haben. Sie werden als Zentrale Mustergeneratoren (Central Pattern Generator, CPGs) bezeichnet. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Bewegungskontrolle. Ihre Funktionen und ihr Zusammenwirken mit der Willkürmotorik sind Gegenstandsiehe zum Beispiel: Sten Grillner. Biological Pattern generation: The Cellular and Computational Logic of Networks in Motion in: Neuron 52 (2006) S. 751–766. intensiver Forschung.
Wenn man jedoch bedenkt, dass auch die Signal- beziehungsweise Informationsvermittlung im Organismus, ganz zu schweigen vom Auftreten und Erkennen der Signale aus der Umwelt mit Ungenauigkeiten, ja sogar mit Fehlern behaftet istzum Beispiel: Tyler Cluff, Fréderic Crevecoeur, Stephen H Scott: A perspective on multisensory integration an rapid perturbation. In: Vision Research. (2014), doi:10.1016/j.visres.2014.06.011, wird deutlich, dass für eine korrekte, vor allem aber eine sichere Ausführung Korrekturmaßnahmen notwendig sind. Die Bewegungskontrolle dient dazu, solche Fehler – vielleicht sogar nur möglicherweise auftretende Ungenauigkeiten und Fehler – rechtzeitig zu erkennen, ihre Korrektur einzuleiten und zu überwachen.
Gleichgewichtskontrolle Der Gleichgewichtssinn und vor allem eine Störung des Gleichgewichts gehört zu sehr frühen Interessen nicht nur der Neurophysiologie, sondern der Medizin generell. Ein Problem in der Medizin ist es deswegen, weil es die Gesundheit und damit die Lebensqualität (Körperliche Sicherheit) eines Menschen betrifft. Es wurde deswegen auch nicht unter dem Gesichtspunkt einer technisch/biologischen Kontrolle betrachtet und untersucht, sondern wegen des gesundheitlichen Risikos.
Das Problem der Gleichgewichtskontrolle ist sehr komplex. Untersuchungen zu diesem Komplex sind lange Zeit nicht im Sinne der Bewegungsforschung durchgeführt worden, sondern aus dem medizinischen Aspekt, herauszufinden, warum Menschen Gleichgewichtsstörungen haben und wie man ihnen helfen kann, die Folgen möglichst zu vermeiden (zum Beispiel Stürze) und mit den Folgen umzugehen. Die Erkenntnisse aus dieser Forschung haben inzwischen jedoch eine zentrale Bedeutung bei der Gesamtbetrachtung der Bewegungskontrolle, weil ihre Mechanismen grundlegend auch für die Kontrolle anderer Bewegungsabläufe ist.
Die beteiligten Forschungsdisziplinen Neurophysiologie, Neurowissenschaften Die Neurophysiologie beschäftigt sich mit der Anatomie und der Physiologie des zentralen und des peripheren Nervensystems. Das Zusammenwirken von Nerventätigkeit (Elektrizität) und Bewegung wurde bereits im 18. Jahrhundert von Luigi Galvani entdeckt.Luigi Galvani: De viribus electricitatis in motu musculari. Verlag Deutsch, Frankfurt am Main 1996, ISBN 3-8171-3052-X. Eine kontrollierte Erforschung dieser Phänomene fand damals noch nicht statt. Erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts begann man mit Experimenten über gezielte elektrische Reizung und Reflexantworten auf Reize einzelner Sinnesorgane.Richard Jung: Einführung in die Bewegungsphysiologie. In: J. Haase, H.-D. Henatsch, R. Jung, P. Strata, U. Thoden: Sensomotorik. In: O. H. Gauer, K. Kramer, R. Jung: Physiologie des Menschen. Band 14. Urban und Schwarzenberg, München 197. S. 2.
Durch neue Erkenntnisse zum Beispiel über die Färbung von bestimmten Nervenfasern wurde es zu Beginn des 20. Jahrhunderts möglich, den Verlauf von Nerven zu verfolgen. Damit gelang es Charles Scott Sherrington einzelne Nervenfasern zu verfolgen und auf diese Weise die spinalen Reflexe und auch ihre Bedeutung für eine Regelung von Bewegungen auf spinaler Ebene zu erkennen und zu beschreiben. Heute liefert die Technik zahlreiche Verfahren, mit deren Hilf nicht nur der Verlauf einzelner Nervenfasern verfolgt werden kann, sondern auch der Verlauf einer aktuellen Aktion.
Verhaltenswissenschaften In der Verhaltensforschung wird das Verhalten von Tieren erforscht, um von den Erkenntnissen bei Tieren auf das Verhalten von Menschen zu schließen. Sie wurde in Deutschland und den USA von unterschiedlichen Mutterdisziplinen aus und mit unterschiedlichen Methoden betrieben.
In Deutschland ist die Verhaltenswissenschaft ein Teilbereich der Tierphysiologie, die Wissenschaftler Biologen (Zoologen) oder Mediziner (Physiologen). Als Begründer gilt Konrad Lorenz. Dieser arbeitete vor allem mit dem Verfahren der reinen Beobachtung von Tieren – ähnlich dem Behaviorismus. Andere Forscher wie Erich von Holst und Bernard Hassenstein untersuchten die Nervensysteme der Tiere, um zum Beispiel herauszufinden, wie diese ihre Bewegungen koordinieren.
Der Begriff der Bewegungskontrolle war in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts nicht gebräuchlich. Man sprach von Bewegungskoordination oder Bewegungsregulation.