Gleichgewichtsleistungen im Handlungsbezug

Hauptbeiträge Sportwiss 2009 · 39:318–329 DOI 10.1007/s12662-009-0076-5 Online publiziert: 27. November 2009 © Springer Medizin Verlag 2009 Volker Lippens · Volker Nagel Fachbereich Bewegungswissenschaft, Fakultät für Erziehungswissenschaft, Psychologie und Bewegungswissenschaft, Universität Hamburg, Hamburg Gleichgewichtsleistungen im Handlungsbezug Entwurf einer Forschungsmethodik zur Bestimmung der Gleichgewichtsleistung Geschickte Gleichgewichtsleistungen beim Bewegen in Sport und Alltag wer­ den auch im Motoriklabor nicht zum Selbstzweck erbracht, sondern sind im­ mer in den aktuellen Handlungsbezug eingebunden. Sie sind weder das Ziel be­ wusster, zielgerichteter Handlungen noch das Ergebnis ungewussten, quasiautoma­ tisierten Verhaltens (Groeben & Scheele, 1993, S. 141–145; vgl. Lippens, 2002, S. 167)1. Auch eine Standwaage, z. B. auf dem Schwebebalken in einem olympischen Wettkampf oder als isolierte Gymnastik­ übung im täglichen Fitnessprogramm, wird aus einer handlungstheoretischen Sichtweise nur sinnvoll sein, wenn der je­ weilige Bedeutungszusammenhang mit­ gedacht wird. Derartige Bewegungsor­ ganisationen lassen sich angemessener als Affordanzextraktion konzeptionie­ ren (Riccio & Stoffregen, 1988; vgl. auch Nitsch & Munzert, 1997, S. 50–172) und un­ terliegen im jeweiligen Koordinationsmo­ dus den spezifischen Zwängen von Per­ son­, Aufgaben­ und Umgebungsbedin­ gungen (Newell, 1984, 1996; Newell & Jor­ dan, 2007; vgl auch Nitsch, 1985; Hossner, 1995, S. 230). Innerhalb der funktionalen Bedingungen spielt die Regulation des dynamischen Systemgleichgewichts (vgl. auch 1 Die von Groeben und Scheele 1992 vorgeschlagene Strukturierung der Bewusstseinsstufen in motorischen Lernprozessen halten wir gerade für diese – in der sportwissenschaftlichen Umgangssprache oft als automatisch bezeichneten – Kontrollprozesse für hilfreich (vgl. Lippens, 1997, S. 62–64). 318 | Sportwissenschaft 4 · 2009 Trousil & Dvir, 1983; Smart & Smith, 2004, S. 342) in gerätegebundenen Sportarten wie Roll­, Eis­und Schnee­ oder Wasser­ sport, aber auch in situativen Sportarten wie Ballsportarten oder im bewegten All­ tag eine besondere Rolle (vgl. Jendrusch & Brach, 2003, S. 184–189). 1 Grundannahmen eines modernen Konzepts der Gleichgewichtsleistung Derartige Bewegungsauf­ und ­anforde­ rungen2 hat Nitsch (2004, S. 15 f.) auf der Ebene der Handlung als situativen Prozess beschrieben und den Bewertungsas­ pekt der „jeweiligen Konstellationen von Person­, Umwelt­ und Aufgabenfaktoren“ als Handlungskompetenz bezeichnet (ebd., S. 16). Unter Verweis auf Olivier (1997) verstehen wir Gleichgewichtsleistungen nicht als Ausdruck einer koordinativen Fähigkeit (vgl. auch Bachman, 1961; Sin­ ger, 1968; Hasenberg, 1997; Büsch et al., 2003; Yaggie & Campbell, 2006; Olivier et al., 2008, S. 168–170; Lippens et al., 2008; 2 Mit dieser Umschreibung wollen wir der Komplexität des Konzeptes „affordances“ gerecht werden: „The affordances of the environment are what it offers the animal, what it provides or furnishes, either for good or ill“ (Gibson, 1979, S. 127). Die in der Literatur übliche Übersetzung von „affordance“ mit Handlungsangebot (z. B. Zimmer, 1991) soll hier angesichts der neueren „constraint-led“-Konzepte (Davids et al., 2008) modifiziert werden. Anforderungen sind die einschränkenden und Aufforderungen sind die erweiternden Angebote zum Bewegen. Mersmann et al., 2009; Voelcker­Rehage & Lippens, 2009). Stattdessen bevorzu­ gen wir das Konzept einer Strategie-Adaptation (Mechling, 2003; vgl. Mulder, 2005, S. 172–174). Dabei verfolgen wir weniger einen informationsverarbeitenden An­ satz wie Ackerman (1992) sowie Schunn und Reder (2001), die sich u. E. zu sehr auf eher kognitiv orientierte Experimente zur simulierten Luftverkehrskontrolle be­ schränken. Gut gelernte motorische Adap­ tationen sind als funktionale Teilsyste­ me in eine (aufgaben)spezifische Infor­ mations­Bewegungs­Kopplung integriert (Bootsma, 1998; vgl. auch Mitra, 2004, S. 28 f.). So kann die Gleichgewichts­ kontrolle das Lösen von wahrnehmungs­ abhängigen, übergeordneten Aufgaben in der aktuellen Handlungssituation erleich­ tern (vgl. Stoffregen et al., 2000, 2007; Smart & Smith, 2001, S. 341 f.). Die Über­ legungen von Riccio und Stoffregen (1988) unter einem systemdynamischen Ansatz zu den Grenzen eines Bewegungsmög­ lichkeitsraumes bei unterschiedlichen In­ tentionen erscheinen für unseren Gegen­ standsbereich angemessener (vgl. auch Mitra & Fraizer, 2004, S. 5). Die Arbeits­ gruppe konnte damit spezielle Toleranz­ und Grenzregionen von synergetischen Fußgelenks­ und Hüftgelenksstrategien je nach übergeordneten Handlungszie­ len aufzeigen (z. B. Vogel in der Luft be­ obachten bzw. über den Zaun gucken). Dies trifft sich mit den eher methodisch orientierten Überlegungen von Nagel (1997, S. 50–58) zu vermaschten Rekon­ struktionen von Wahrnehmungs-, Interaktions-, Denk-, Gefühls- und Bewegungsmustern im Situations­Intentions­Kon­ text beim Bewegen in Sport und All­ tag (vgl. auch Maki & MacIlroy, 2007, S. 1279: „central set“). Geschickte Gleich­ gewichtsleistungen als Indikator für an­ gemessene Bewegungskompetenz ver­ weisen dann auf Passungen zwischen mehr intern orientierten (Person­Umge­ bung; Person­Aufgabe) und mehr extern orientierten (Aufgabe­Umgebung) Bedin­ gungsfaktoren des Bewegens. Derartige Überlegungen sind unter Bezug auf Ne­ well (1984, 1996) auch in neueren Arbei­ ten zur ökologischen Analyse von Aufga­ ben und Bewegungen (vgl. Burton & Da­ vis, 1996; Davis & Broadhead, 2007) oder zur Dynamik des Fertigkeitserwerbs zu finden (vgl. Araújo et al., 2004; Davids et al., 2005, 2008). Aufgabe einer Vermittlung, die sich um eine motorische Schlagfertigkeit im Hand­ lungsbezug bemüht (Nagel, 1997, S. 6; Hir­ tz, 2007, S. 212; vgl. Handford et al., 1997), wäre dann das dialogische Provozieren von bedeutsamen Gleichgewichtserleb­ nissen im lernrelevanten, fehlerfreund­ lichen Grenzbereich der Stabilität (vgl. Adolph et al., 2000; Riach & Starkes, 1993; McCollum & Leen, 1989). Dazu gehen wir von einem aktiven, produktiv Reali­ tät verarbeitenden Subjekt im Sinne von Hurrelmann aus (1983, 2006; vgl. auch Lippens, 1992, S. 5–10). Dessen erlangte Bewegungskompetenz manifestiert sich auch in der Gleichgewichtsleistung. Das nachsinnende Aufarbeiten dieser Erleb­ nisse zu Erfahrungen (Nagel & Wulkop, 1992, S. 61; vgl. auch Lippens, 2002) soll­ te sich im entsprechenden Bewegungs­ gefühl3 beim gelungenen Bewegen, wenn alles im Lot ist, in der subjektiven Eigen­ sicht niederschlagen (z. B. Schnee­, Gleit­, Kantengefühl oder Wasser­ und Bootsge­ fühl; vgl. Roth, 1996; Lippens, 1995, 2004, 2009). Das manifeste Bewegungsverhal­ ten des realitätserzeugenden Subjektes (vgl. auch Beer, 2002, 2007, S. 93 ff.) kann nur aus einer Fremdsicht gemessen wer­ 3 Unter Bewegungsgefühl soll hier keine koordinative (Supra-)Fähigkeit, sondern ein übergeordnetes Konzept in der Eigensicht von Sportlern verstanden werden, das aus den Inhalten ihrer subjektiven Theorien, wenn alles stimmt, abgeleitet werden kann (Lippens, 1995, 2009). den. Dazu sind ökologische Versuchsan­ ordnungen notwendig, die die Vielfalt des jeweiligen Alltags­ und Handlungsbezugs angemessen berücksichtigen sollten (vgl. Geurts et al., 1991, S. 10 „multi­various na­ ture of daily life performance“; de Vreede et al., 2005, 2006; Taube et al., 2008a). 2 Traditionelle Untersuchungen der Gleichgewichtskontrolle Die Bedeutung einer gekonnten Gleichge­ wichtsleistung für das motorische Lernen und die motorische Kontrolle ist unbe­ stritten. Ayres (1984) vermutet sogar, dass die Schwerkraftsicherheit in der Kindesent­ wicklung mehr Bedeutung als die Mutter­ Kind­Beziehung hat: „Die Schwerkraftsi­ cherheit ist das Fundament, auf welchem wir unsere zwischenmenschlichen Bezie­ hungen aufbauen“ (S. 108). So bewirkt die Gleichgewichtsregulation keine posturale Kontrolle als Selbstzweck (vgl. Stoffregen et al., 2007, S. 135). Sie ist immer in ent­ sprechenden Handlungsmustern für das spezifische Bewältigen von Situationen eingebunden und interagiert mit über­ geordneten Aufgaben (vgl. Geurts et al., 1991). Auch innerhalb des Paradigmas einer traditionellen Gleichgewichtsfor­ schung (s. unten: „quietstance“) wäre das Sich­Nicht­Bewegen demnach schon ein übergeordnetes Ziel. Im Unterschied zum Ressourcen­ konzept (Woollacott & Shumway­Cook, 2002; vgl. auch Mitra & Fraizer, 2004, S. 17) müssen Zusatzaufgaben nach die­ ser Sichtweise die Gleichgewichtsleistung nicht zwangsläufig negativ beeinflussen, sondern können sie sogar positiv anregen (u. a. visuell: Stoffregen et al., 1999, 2000; akustisch: Deviterne et al., 2005; taktil: Ri­ ley et al., 1999; präzise: Balasubramaniam et al., 2000; vgl. auch Oullier et al., 2004, S. 176 f.). So lassen sich zu Recht Beden­ ken am Quiet­stance­Paradigma vorbrin­ gen, in dem die untersuchten Versuchs­ personen während der Messung mög­ lichst wenig schwanken sollen (vgl. Fea­ ring, 1925; Riley et al., 1999; Stoffregen et al., 2007, S. 135). Wir gehen davon aus, dass die Gleichgewichtsleistung nicht au­ tonom produziert, sondern als Teil eines spezifischen Bewegungs­Wahrnehmungs­ Systems aktuell modifiziert werden kann (vgl. auch Mitra, 2004, S. 28 f.). Unter die­ sem Gesichtspunkt wollen wir in der Lite­ ratur vorherrschende Forschungsansätze (Abschn. 2.1 „moving room“; 2.2 „moving platform“; 2.3 „multi­tasking“; 2.4 „mul­ tijoint“ resp. „-link“) vorstellen und an­ schließend darauf aufbauend eine eigene Forschungsstrategie entwickeln (Kap. 3 Ökologische Untersuchung der Gleichge­ wichtsleistung). 2.1 Ruhiger Stand im bewegten Raum? Lee hat in den siebziger Jahren mit sei­ nen Untersuchungen eines sich bewe­ genden Raums („swinging“ resp. „moving room“) den dominierenden Einfluss der visuellen Informationen auf die Gleichge­ wichtsleistung im ruhigen Stand nachge­ wiesen (Lishman & Lee, 1973; Lee & Aron­ son, 1974; Lee & Lishman, 1975; vgl. auch Bertenthal & Bai, 1989; Schöner, 1991). Versetzt man die Wände und Decke eines Raums in bewusst nicht wahrnehmbare Schwingungen, dann synchronisieren die Personen ihre Körperschwankungen mit der visuellen Umhüllung („swinging room“). Kinder (ab 9–14 Monaten). Auch Erwachsene werden in ihrer Wahrneh­ mung empfindlich gestört, wenn die vi­ suellen Informationen einen gewissen Schwellenwert überschreiten (vgl. auch Paulus et al., 1989). Vor allem Verände­ rungen in der Peripherie (Wände und Decke) interpretieren die Versuchsteil­ nehmer leicht als Eigenbewegung („mo­ ving room“), wie z. B. beim Stolpern, und beantworten sie mit einer gegenläufigen Ausgleichsbewegung, die zum erhöhten Schwanken bzw. zum Fallen führen kann. Die Abweichung von der vertikalen Kör­ perachse des ruhigen Stands wird als Feh­ ler bewertet, der den Einfluss der visu­ ellen Information auf die Gleichgewichts­ leistung eindrucksvoll demonstriert. Das in diesem Ansatz vorherrschende Prinzip des ruhigen Stands („quiet stance“) kritisieren u. a. Ehrenfried et al. (2003) und interpretieren die Befunde unter dem Konzept der Raum­ und Be­ wegungsdiskrepanz neu („space and mo­ tion discomfort“; vgl. auch Gatev et al, 1999, S. 926; van Emmerik & van Wegen, 2000; Schieppati et al., 2002; van Emme­ rick, 2007). Die Arbeitsgruppe bewer­ tet das Schwanken nicht als Fehler, son­ Sportwissenschaft 4 · 2009 | 319 Hauptbeiträge dern als exploratives Verhalten (vgl. auch Krishnamoorthy et al., 2005; Oullier et al., 2006, S. 35), das den aktuellen Zustand z. B. der Unterstützungsfläche prüfen soll (vgl. Fraizer & Mitra, 2008a, S. 439: „per­ formatory“ resp. „exploratory elements of sway“). Stimmen visuelle und vestibuläre bzw. somatosensorische Informationen4 nicht überein, wenn sich die Wände bewe­ gen, kann erhöhte Bewegung um die Ver­ tikale helfen, die Relevanz der jeweiligen Informationen innerhalb einer transmo­ dalen oder multisensorischen Integration zu evaluieren (vgl. Ivanenko et al., 1999; Blümle et al., 2006; Meredith, 2002; Clark & Riley, 2007). So konnten schon Larish und Andersen (1995) nachweisen, dass aktive Bewegung bei der räumlichen Ori­ entierung vorteilhaft ist (vgl. Clark et al., 1989). Die Arbeitsgruppe um Mergner (ders. et al., 1997, 2003; Maurer et al., 2001, 2006) postuliert mit Hilfe ihrer Simulationen und Modellrechnungen anhand eines einfachen inversen Pendels (vgl. Hsu et al., 2007, S. 3034) eine rückgekoppelte, doppelte Koordinationstransformation, die es ermöglicht, den Anteil der eigenen Bewegungen herauszufiltern. In einem abwärtsgerichteten Prozess wird anhand der vestibulären Informationen die Stel­ lung des Kopfes im Raum, der proprio­ zeptiven Informationen die Stellung des Kopfes zum Rumpf sowie die Stellung des Rumpfes zu den Extremitäten und letzt­ lich der taktilen Informationen die Stel­ lung der Füße zur Unterstützungsfläche verrechnet und ein entsprechendes Refe­ renzsystem aufgebaut („kinematic down­ channeling: body in space“). Umgekehrt erfolgt in einem aufwärtsgerichteten Pro­ zess anhand der exterozeptiven und pro­ priozeptiven Informationen über die Bo­ denreaktionskräfte die Berechnung der Körperbewegungen auf der Unterstüt­ zungsfläche („kinetic upchanneling: bo­ dy on support“). Mittels dieser Transfor­ mationen können „der kinematische Zu­ stand der visuellen Szene“ geprüft (vgl. auch Blümle, 2003, S. 4f.) und die geeig­ nete posturale Kontrollstrategie ausge­ 4 Wie diese unterschiedlichen sensorischen Informationen systematisch experimentell im Labor untersucht werden können, zeigen Rieman et al. (2003, S. 93–94). 320 | Sportwissenschaft 4 · 2009 wählt werden (Maurer et al., 2006). Die visuomotorische Perzeption im Sinne von Lee (vgl. Lee & Lishman, 1975) und die klassische vestibuläre Gravizeption nach Mittelstädt (1998) müssen um eine somatosensorische Gravizeption (Mau­ rer et al., 2000, 2001, 2006) erweitert wer­ den. Mit dem Konzept der Koordinaten­ transformation lassen sich auch unter­ schiedliche Befunde zur Gleichgewichts­ messung mit Berührungsaufgaben, die aufgrund der geringen Kräfte keine zu­ sätzliche mechanische Unterstützung er­ möglichen können, umfassender neu in­ terpretieren („light touch“: z. B. Holden et al., 1987; Jeka et al., 1997; Riley et al., 1999; Kiemel et al., 2002; Oie et al., 2002; Na­ gano et al., 2006): Die aufwärtsgerichte­ ten Prozesse der Informationen aus den Fußsohlen können mit taktilen Informa­ tionen aufgrund einer zusätzlichen Kon­ taktaufnahme mit der Umgebung, z. B. aus den Fingerspitzen, sinnvoll erweitert werden (vgl. Jeka, 1998; Hsu et al., 2007, S. 3034; Schieppati et al., 2002, S. 209). Dabei spielen die verschiedenen Angriffs­ punkte (Kopf, Rumpf, Extremitäten) für die taktilen Informationen eine besonde­ re Rolle (Jeka, 1997; Slijper & Latash, 2000; Nagano et al., 2006). Krishnamoorthy et al. (2002, S. 72) erklären die unterschied­ liche Wirksamkeit zusätzlicher taktiler Information an den unterschiedlichen Körperpunkten mit direktem (Kopf, Na­ cken) vs. indirektem (Finger) Bezug zur vertikalen Körperachse: Der sensorische Referenzpunkt der Fingerspitzen muss mit der Stellung der Hand im Verhältnis zum Rumpf abgeglichen werden (eben­ da, S. 77). Das „moving­room“­Paradigma er­ fährt in neueren Untersuchungen mit vom Computer generierten visuellen Displays eine Renaissance, um den spe­ zifischen Einfluss der unterschiedlichen Anteile an den sensorischen Informatio­ nen experimentell zu bestimmen. Auf der Grundlage von Kalman­Filtern ent­ wickeln u. a. Jeka, Oie und Kiemel (2008) adaptive Neugewichtungsmodelle („re­ weighting“) der multisensorischen Infor­ mationen, um internale und externale Stö­ rungen funktional kompensieren zu kön­ nen (vgl. auch Allison et al., 2006; Carver et al., 2005, 2006). Die Modelle haben auf der Ebene der posturalen Kontrolle eine starke Affinität zum Modell der antizipa­ tiven Verhaltenssteuerung von Hoffmann (1993; vgl. Kuo, 2005, S. S237: „direct feed­ back vs. indirect forward resp. Estimati­ on“). Die unterschiedlichen posturalen Rückmeldungen werden grundsätzlich in einem Vorwärts­ und einem inversen Modell verarbeitet (vgl. Hossner & Kün­ zell, 2003). 2.2 Externe Störungen auf einer bewegbaren Kraftmessplattform In den achtziger Jahren unternahm Nash­ ner in seiner Arbeitsgruppe mit dem Kon­ zept der bewegten Plattform („moving platform“) eine systematische experimen­ telle Untersuchung der posturalen Reak­ tionen auf unterschiedliche Bedingungen. Die Versuchsanordnung wurde geräte­ technisch zu einer computergestützten dynamischen Posturographie (SMART Balance Master; ® NeuroCom) weiterent­ wickelt. Sie erlaubt dann mit dem senso­ rischen Organisationstest (SOT; Shum­ way­Cook und Horak, 1986) die Anteile der jeweils an der Gleichgewichtsleistung beteiligten Sinnesinformationen (extero­ und interozeptiv) isoliert und in ihrer In­ teraktion sowie in ihrer Funktion für die posturale Kontrolle zu überprüfen (MCT: „motor control test“ bzw. ADT: „adapta­ tion test“). Zusammen mit Horak konn­ te Nashner auf der beweglichen Kraft­ messplatte (KMP) unterschiedliche Mus­ kelsynergien als Antwort auf externe Stö­ rungen nachweisen (Horak & Nashner, 1986). Dazu wurde einerseits die Unter­ stützungsfläche translatorisch bzw. rota­ torisch für die Versuchspersonen unvor­ hersehbar bewegt, andererseits die beglei­ tenden sensorischen Informationen durch die sich mitbewegende visuelle Einhül­ lung manipuliert. Anhand von Aufzeich­ nungen der Muskelpotenziale ließen sich so in EMG­Studien unterschiedliche Ak­ tivitätsmuster nachweisen, die die Auto­ ren aufgrund der zeitlichen Verhältnisse weder als einfache posturale Reflexe (>50– 60 ms) noch als komplexe bewusste Kor­ rekturen (<200 ms) interpretieren konn­ ten. In der Folge werden sie als posturale (reaktive) Synergien bzw. Strategien be­ zeichnet (vgl. Turvey & Carello, 1996). Bei kleinen Störungen bzw. ausreichend großen Unterstützungsflächen zeigen sich Zusammenfassung · Abstract Fußgelenksynergien, bei kleineren Un­ terstützungsflächen bzw. größeren Stö­ rungen Hüftgelenksynergien (vgl. Park et al., 2004). Zu Beginn der Anpassungs­ prozesse an die externen Störungen auf der bewegten Plattform konnten Ho­ rak und Nashner (1986) auch suspenso­ rische Synergien im Kniegelenk nachwei­ sen (vgl. Nijhuis et al., 2007; Alexandrov et al., 2005). Überschreiten die Störungen einen Schwellenwert, der das Halten des Körperschwerpunkts über der aktuellen Unterstützungsfläche („limits of stabili­ ty“) unmöglich macht, lassen sich kom­ plexere Strategien wie Schrittsynergien (Nashner, 1993; Maki & McIlroy, 1999; Ho­ rak & Kuo, 2000) beobachten. Diese ge­ hen letztlich in Abstützsynergien mit der Hand über, um die Unterstützungs­ bzw. Abstützfläche angemessen zu vergrößern (Maki & McIlroy, 2007). Barela, Jeka und Clark (1999) haben eindrucksvoll nachge­ wiesen, dass schon Kleinkinder diese In­ formation beim Einüben des aufrechten beidbeinigen Stands nutzen und im Laufe des Entwicklungsprozesses von einer Stra­ tegie der mechanischen Unterstützung zu der einer erweiterten sensorischen Inte­ gration in ihrem internen posturalen Mo­ dell wechseln (vgl. auch Metcalfe & Clark, 2000). Nashner und McCollum (1985) kon­ struieren aus den Bewegungsmöglich­ keiten im Fuß­, Hüft­ und Kniegelenk ei­ nen dreidimensionalen Möglichkeitsraum, der die potenziellen Kombinationen der Synergien beschreibt. Riccio und Stoffre­ gen (1988) erweitern diese Modellierung um die Dimension der individuellen In­ tention von Handlungszielen (z. B. Vo­ gel in der Luft beobachten bzw. über den Zaun gucken) und konnten damit spe­ zielle Toleranz­ und Grenzregionen der Gleichgewichtsleistung aufzeigen. Das Konzept der Synergien wurde in der Fol­ ge von Bardy für experimentelle Studien in seiner Arbeitsgruppe aufgenommen, um unterschiedliche Koordinationsmodi als emergente Phänomene bei der Gleich­ gewichtskontrolle unter sich ändernden Umgebungsbedingungen nachzuweisen (2004; vgl. Bardy et al., 1999, 2002, 2007). In neueren Arbeiten wird das Konzept der Gleichgewichtssynergien auch auf ru­ higes Stehen ohne Störungen erweitert (vgl. Gatev et al., 1999; Creath et al., 2005). Sportwiss 2009 · 39:318–329 DOI 10.1007/s12662-009-0076-5 © Springer Medizin Verlag 2009 Volker Lippens · Volker Nagel Gleichgewichtsleistungen im Handlungsbezug. Entwurf einer Forschungsmethodik zur Bestimmung der Gleichgewichtsleistung Zusammenfassung Dynamische Gleichgewichtsleistungen sind weder das Ziel bewusster Handlungen noch das Ergebnis ungewussten Verhaltens (vgl. Groeben & Scheele, 1993). Sie lassen sich angemessener als Affordanzextraktion konzeptionieren und unterliegen im jeweiligen Koordinationsmodus den spezifischen Zwängen von Person-, Aufgaben- und Umgebungsbedingungen (Newell, 1984, 1996; Nitsch, 1995). Eine geschickte Gleichgewichtsleistung wird so nie nur für sich erbracht, sondern ist in den funktionalen Zusammenhang der jeweiligen übergeordneten Ziele eingebunden. Im Unterschied zum Ressourcenkonzept müssen Zusatzaufgaben in dieser Sichtweise die Gleichgewichtsleistung nicht zwangsläufig negativ beeinflussen, sondern können diese sogar positiv anregen (Stoffregen et al., 1999– 2007). So lassen sich zu Recht Bedenken an einem Paradigma vorbringen, in dem die untersuchten Versuchspersonen während der Messung möglichst wenig schwanken sollen. Wir gehen davon aus, dass die posturale Kontrolle nicht autonom, sondern als Teil eines spezifischen Informations-Bewegungs-Systems integriert funktioniert (Bootsma, 1998). Vor diesen theoretischen Annahmen werden einige in der Literatur vorherrschende Forschungsansätze vorgestellt und eine eigene, ökologischere Forschungsstrategie entworfen. Schlüsselwörter Gleichgewichtsleistung · Supraposturale Aufgabe · Handlungsbezug · Strategie-Adaptation · Langevin-Modell Balance performance related to activity. Proposed research method to determine balance performance Abstract Dynamic balance performance is neither the objective of conscious actions nor the result of unwitting behavior (cf. Groeben & Scheele, 1993). It is more appropriately conceptualized as an affordance extraction and in each mode of coordination is subject to the specific demands of personal, task-related, and environmental conditions (Newell, 1984, 1996; Nitsch, 1995). Skilled balance performance is thus never achieved for its own sake but is rather integrated in the functional interrelationship of activity goals. Unlike the concept of resources, additional tasks as viewed from this perspective do not necessarily decrease balance performance, but can even serve as positive motivation. Therefore, it is justifiable to raise doubts about a paradigm where the test subjects are required to sway as little as possible during measurement. We assume that postural control is not autonomous, but rather functional as an integrated part of a specific system of motion information (Bootsma, 1998). With these theoretical assumptions in mind, some of the research approaches that abound in the literature are presented and our own research strategy that is intended to be more ecological is outlined. Keywords Balance performance · Suprapostural task · Activity-related · Strategy adaptation · Langevin model Sportwissenschaft 4 · 2009 | 321 Hauptbeiträge Zudem lassen sich komplexere Kontroll­ strategien („multijoint“ bzw. „multilink strategies“) als nur Fußgelenk­ bzw. Hüft­ gelenksynergien beobachten (Schieppati et al., 2002, S. 209; Hsu et al., 2007, S. 3033; Nijhuis et al., 2007; Danna­Dos­Santos et al., 2008; vgl. auch Latash, 2008, S. 170– 174). Park et al. (2004) thematisieren he­ terogene Rückkopplungsschleifen, die vi­ suelle, vestibuläre und propriozeptive In­ formationen enthalten und komplexere Kontrollstrategien aufgrund supraspinaler Anteile ermöglichen (S. 424; vgl. auch Ja­ cobs & Horak, 2007; Lockhart & Ting, 2007). Gatev et al. (1999) untersuchen „feedforward“­Strategien beim ungestör­ ten Stehen und schlagen ein zweistufiges Modell der adaptiven gleichzeitigen pos­ turalen Kontrolle vor (S. 926): Ein konti­ nuierlicher Prozessor hält Möglichkeiten zur Kompensation von Feedbackprozes­ sen (reaktive Synergien) vor. S­R­Prozes­ sor („stimulus response“) stellt aufgrund von sensorischen Anhaltspunkten und/ oder internen motorischen Befehlen vor­ programmierte Antworten (antizipative Synergien: „postural adjustments“) be­ reit (vgl. Jeka & Kiemel, 2004, S. 123–139; Krishnamoorthy & Latash, 2005). 2.3 Doppel- und Mehrfachaufgaben im komplexen Alltag Im Rahmen des Doppelaufgabenansatzes wurde in den 1990er Jahren eine Vielzahl von Experimenten durchgeführt, die das Phänomen der kognitiven Ressourcen bei der Lösung von Gleichgewichtsproble­ men thematisierten (vgl. Woollacott & Shumway­Cook, 2002; Barra et al., 2006; Fraizer & Mitra, 2008). Die Autoren ge­ hen davon aus, dass Mehrfachtätigkeiten insgesamt um einen begrenzten zentra­ len Ressourcenpool konkurrieren müssen (Kahneman, 1973; vgl. auch Navon & Go­ pher, 1979; Wickens, 2005) und daher die jeweiligen Einzelaufgaben nur schlechter gelöst werden können (Norman & Borow, 1975; Glass et al., 2000).5 Lundin­Olsson 5 Zu fragen bliebe, ob bei dieser Diskussion des Doppelaufgabenparadigmas nicht ein veraltetes Konzept zugrunde liegt, das in der Nachfolge von Allport (1980) eine wesentliche Erweiterung gefunden hat (vgl. z. B. Neumann, 1993; Manzey, 1993; Pellecchia, 2003, 2005). 322 | Sportwissenschaft 4 · 2009 et al. (1997) demonstrierten das Phäno­ men in einer einfachen Versuchsanord­ nung eindrucksvoll, indem sie Patienten auf dem Weg ins Behandlungszimmer in ein Gespräch verwickelten und feststell­ ten, wer beide Aufgaben nicht gleichzei­ tig lösen konnte („Stops walking when talking!“). Unterbrechungen der Gehtä­ tigkeit interpretieren sie als Indikator für ein erhöhtes Sturzrisiko (vgl. Alexander & Goldberg,, 2006, S. 24 f.; de Hoon et al., 2003; Snijders et al., 2007, S. 1318). Die Va­ lidität dieses einfachen Screening­Verfah­ rens wird allerdings in Folgestudien ange­ zweifelt (Bloem et al., 2000; Bootsma­van der Wiel et al., 2003). Stoffregen stellt das Doppelaufga­ benkonzept mit seinen Studien zu über­ geordneten Aufgaben („suprapostural tasks“) bei der Gleichgewichtsleistung erstmals 1999 in Frage und zeigt mit sei­ ner Arbeitsgruppe, dass sich nicht alle Zusatzaufgaben störend auf die Gleich­ gewichtsleistung auswirken müssen (ders. et al., 1999, 2000, 2007; vgl. auch Bloem et al., 2001, 2006). Erfordert der Handlungszusammenhang eine gewisse Gleichgewichtsleistung, um die überge­ ordnete Aufgabe besser lösen zu können, wird die Gleichgewichtsleistung funktio­ nal integriert und kann trotz Zusatzaufgabe besser werden. Dies wurde v. a. in den Arbeiten um Stoffregen u. a. für vi­ suelle (Stoffregen et al., 1999, 2000, 2007; Smart et al., 2004), akustische (Maylor et al., 2001; Stoffregen et al., 2006), taktile („motor­perception task“: Holden, Ven­ tura, & Lackner, 1987; Riley et al., 1999) und motorische Präzisionsaufgaben (Balasubramaniam, Riley & Turvey, 2000; vgl. auch Fraizer & Mitra, 2008, S. 275) nachgewiesen. In den ersten Untersu­ chungen der Auswirkungen von über­ geordneten Aufgaben auf die Gleichge­ wichtsleistung benutzte Stoffregen (1999, 2000) eine Versuchsanordnung, die zwei unterschiedliche Aufgaben (frontal po­ sitioniertes, unbeschriebenes Papier be­ trachten bzw. Buchstaben im Text su­ chen) in zwei verschiedenen Zielbedin­ gungen (nahe Entfernung: 40 cm bzw. weite Entfernung: 3 m) vorsah. Die Ver­ suchspersonen hatten entweder die Auf­ gabe, das jeweilige Ziel lediglich zu in­ spizieren oder verschiedene Buchstaben im Text zu suchen. Die Gleichgewichts­ leistung wurde mit dem Schwankungs­ maß verschiedener Körperpunkte (u. a. Kopf) in anterior­posteriorer und late­ ral­medialer Richtung mittels eines op­ toelektronischen Bewegungsanalysesys­ tems („flock of birds“) gemessen. Die un­ terschiedlichen Aufgaben und Ziele füh­ ren zu einer Verbesserung der Gleichge­ wichtsleistung in lateral­medialer Rich­ tung beim Suchen von Buchstaben im nahen Text. Als funktionale Erklärung führt Stoffregen an, dass die suchende Person v. a. am nah positionierten Text vorbeischwanken würde, wenn sie nicht ruhig stehen könnte: Die verbesserte Gleichgewichtsleistung erleichtert also die supraposturale Aufgabe des Buchsta­ bensuchens! Stoffregen et al. bezeichnen dies als funktionale Integration der Gleichgewichtsleistung in den überge­ ordneten Handlungszusammenhang (z. B. 2007, S. 127). In einem Folgeexpe­ riment wird das Ziel seitlich orthogo­ nal positioniert, so dass die Versuchs­ personen ihren Kopf um 90 Grad dre­ hen müssen, um das Ziel über die Schul­ ter ansehen zu können. In den Daten der Gleichgewichtsleistung verringert sich nun folgerichtig die Bewegung in ante­ rior­posteriorer Richtung. Bei der Un­ tersuchung einer Präzisionsaufgabe von Balasubramaniam et al. (2000) ist das Phänomen der funktionalen Integration der Gleichgewichtsleistung entsprechend zu finden. Sollen die Versuchspersonen auf ein frontal positioniertes Ziel mit einem Laserpointer zeigen, dann verrin­ gern sich die Schwankungen in medial­ lateraler Richtung. Wird das Ziel ortho­ gonal positioniert, schwanken die Per­ sonen weniger in anterior­posteriorer Richtung, um die Zielaufgabe präzise lö­ sen zu können. In einer neueren Arbeit schlugen Stoffregen et al. (2007) als Konsequenz vor, bei supraposturalen Aufgaben zwi­ schen vorrangig wahrnehmungsbezo­ genen motorischen und nichtwahrneh­ mungsbezogenen kognitiven Anforde­ rungen zu unterscheiden. In einer Re­ Analyse unterschiedlicher Experimente u. a. zum Doppelaufgabenkonzept konn­ te die Arbeitsgruppe indifferente Ergeb­ nisse neu interpretieren. Bei wahrneh­ mungsbezogenen (visuell, auditiv, kinäs­ thetisch, taktil) supraposturalen Aufga­ ben kann eine Verbesserung der Gleich­ gewichtsleistung beobachtet werden, um den übergeordneten Handlungszu­ sammenhang (Fixier­, Such­, oder Prä­ zisionsaufgabe) zu erleichtern. Bei aus­ schließlich kognitiven Aufgaben (z. B. Rückwärtszählen in unterschiedlichen Schritten) ist der Handlungszusammen­ hang nicht in dem Maße auf eine opti­ mierte Gleichgewichtsleistung angewie­ sen. Geschickte Gleichgewichtsleistun­ gen wären so Teil eines adaptierten Infor­ mations­Bewegungs­Systems (Bootsma, 1998), das die Interaktionen zwischen Akteur, Umwelt und Aufgabe im aktu­ ellen Koordinationsmodus widerspie­ gelt (vgl. Newell, 1984, 1996). Vor diesem Hintergrund müssen viele empirische Befunde, die im Rahmen des Doppelauf­ gabenparadigmas gefunden wurden und nicht zur Verschlechterung der Gleich­ gewichtsleistung geführt haben, neu in­ terpretiert werden (vgl. Übersichten bei Barra et al., 2006, S. 734–736; Swan et al., 2007, S. 470; Fraizer & Mitra, 2008, S. 272; Stoffregen et al., 2007, S. 126–127). Sieht man sich die jeweiligen Versuchs­ bedingungen an, dann lässt sich feststel­ len, dass die zusätzliche (zweite) Aufgabe im Sinne von Stoffregen einen perzeptiv­ motorischen Kontakt mit der Umgebung voraussetzt, indem insbesondere visuelle oder auditive Informationen verarbeitet werden müssen. Diese übergeordneten, aus dem Handlungsbezug abzuleitenden Wahrnehmungsaufgaben gelingen dann besser, wenn das Schwanken minimiert wird (z. B. Stoffregen et al., 2000, 2007; Smart et al., 2004). Unabhängig von der Frage, welche su­ praposturalen Aufgaben von der Gleich­ gewichtsleistung abhängig sind, kritisie­ ren Geurts et al. (1991) und auch Bloem et al. (2001) den geringen Alltagshandlungs­ bezug des Doppelaufgabenkonzeptes. Sie propagieren dagegen einen Mehrfachauf­ gabentest (MTT, „multiple task test“) für die Gleichgewichtskontrolle, in dem per­ zeptive (reduzierte Lichtverhältnisse), ko­ gnitive (Fragen beantworten), motorische (Hindernissen ausweichen) und mecha­ nische (rutschige Schuhe) Manipulati­ onen beim Überprüfen vorgesehen sind (Geurts et al., 1991, S. 10). Damit kann der Bezug zu den normalen Anforde­ rungen im Alltag besser hergestellt wer­ 2.4 Komplexere Koordinationsstrategien („multijoint/multilink coordination“) & Sternard, 2009, S. 450–452). Dazu ana­ lysieren die verschiedenen Autoren eine möglichst hohe Anzahl der daran beteili­ gten Körperglieder, um die zu starke Ver­ einfachung in einem Modell des inversen Pendels zu vermeiden (vgl. auch Kesh­ ner & Allum, 1990). Krishnamoorthy et al. (2005) und Hsu et al. (2007) untersu­ chen den Einfluss visueller Informationen auf den ungestörten, ruhigen Stand in der sagittalen Ebene. Für die Gleichgewichts­ regulation auf verkleinerter bzw. normaler Standfläche können sie eine Kontrollstra­ tegie nachweisen, die zwischen funktio­ naler, zielgerichteter („goal­equivalent“) und nichtfunktionaler („non­goal­equi­ valent“) Variabilität in den Gelenkstel­ lungen unterscheidet (vgl. auch Desmur­ get et al., 1995; Tseng et al., 2003). Unter den Bedingungen fehlender visueller In­ formationen, wenn die Versuchspersonen ihre Augen schließen, interpretieren sie die Zunahme funktionaler Variabilität als exploratives Schwanken (vgl. Ehrenfried et al., 2003; Haehl et al., 2000; Ko et al., 2003).6 So können die fehlenden visuellen Informationen mit erhöhter somatosenso­ rischer Information aufgrund der zusätz­ lichen Gelenkbewegungen kompensiert werden (vgl. Clark et al., 1989). Hsu et al. (2007) betonen für ihre Kontrollstrategie die grundsätzliche Bedeutung der doppel­ ten Koordinatentransformation von Mau­ rer et al. (2006), obwohl diese nur auf dem einfachen Modell eines inversen Pendels aufbaut (S. 3034). Mit einer UCM­Analy­ se der 6 Körpergelenke, Fuß­, Knie­, Hüft­ sowie 3 Wirbelgelenke (lumbosakral, zer­ vikal und atlanto­okzipital), können Hsu und Mitarbeiter eine Strategie der auf­ rechten Körperhaltung im ruhigen, unge­ störten Stand belegen. Um die räumliche Stabilität von Körperschwerpunkt (CM) und Kopfposition zu gewährleisten, wer­ den alle Gelenkbewegungen kompensato­ risch in einer Gesamtsynergie koordiniert. Dabei können einzelne Gelenke entlang der vertikalen Körperachse gleichzei­ tig relativ hoch variieren, ohne dass sich In neueren Ansätzen unter der Hypothese der unkontrollierten Vielfalt („uncontrol­ led manifold“) wird die Stabilität des Kör­ perschwerpunktes bzw. des Kopfes über der Unterstützungsfläche thematisiert (Scholz & Schöner, 1999; vgl. auch Müller 6 In diesem Zusammenhang sei auch auf die explorative Instanz in Neissers (1976) Wahrnehmungskreislauf verwiesen (Perzepte→modifizieren→Schemata→leiten an→Exploration→ sammelt→Perzepte→etc.; vgl. auch Dewey’s frühe Kritik (1896) am Konzept des ReflexBogens!). den. In einem Testverfahren für tägliche Aktivitäten (ADAP, „assessment of dai­ ly activities performance“) standardisiert de Vreede (2006) Aufgaben wie „gefüllte Einkaufstasche eine Busplattform hinauf­ und hinuntertragen“, „Treppensteigen“, „Wäsche aus der Waschmaschine in den Trockner umfüllen“, „Staubsaugen“ etc. aus dem Alltag. In derartigen Versuchsan­ ordnungen lässt sich die höhere Wirksam­ keit von Interventionsmaßnahmen, die das Üben funktionaler Alltagsaufgaben beinhalten, im Vergleich z. B. mit einem herkömmlichen Krafttraining nachwei­ sen (vgl. de Vreede et al., 2005). Die Arbeitsgruppe Gollhofer kann in ihren neurophysiologischen Unter­ suchungen des sensomotorischen Trai­ nings aufgabenspezifische Adaptationen auf der spinalen (H­Reflex) und supraspi­ nalen Ebene (kortikospinale Erregbarkeit) nachweisen (Taube et al., 2007, 2008a, b; Schubert et al., 2008). Die Autoren beto­ nen, dass die Effekte nur bei der Ausfüh­ rung der trainierten Aufgabe zu beobach­ ten sind (vgl. auch Beck et al., 2007). Sie postulieren daher eine Kongruenz von In­ terventions­ und Messsituationen (Taube et al., 2008a, S. 110). Mit einer geschick­ ten Versuchsanordnung werden diese auf­ gabenspezifischen Effekte im Vergleich von motorischen und perzeptiven Auf­ gaben („finger tapping“ bzw. „laser poin­ ting“) auf stabiler (KPM) und instabiler Unterstützungsfläche (KMP mit Thera­ piekreisel) eindrucksvoll belegt (Taube et al., 2008b). Diese Befunde bestätigen auf der neurophysiologischen Ebene die In­ teraktion von Eigenschaften des Organis­ mus, der Umgebungs­ und Aufgabenbe­ dingungen (Newell, 1984, 1996; vgl. auch Nitsch, 1985) und lassen sich auf der psy­ chologischen Ebene gut mit dem Konzept der funktionalen Integration im Sinne von Stoffregen et al. (1999, 2007) erklären. Sportwissenschaft 4 · 2009 | 323 Hauptbeiträge dies negativ auf den Körperschwerpunkt oder die Kopfposition auswirken muss (vgl. Latash, 2008, S. 171: „good vs. bad variables“). 3 Ökologische Untersuchung der Gleichgewichtsleistungen Mulder beschreibt die Kontrolle des Gleichgewichts als „eine Art Basisfertig­ keit“7, die „die Grundlage für viele ‚rich­ tige‘ Fertigkeiten bildet“ (2007, S. 174). Er empfiehlt in der Nachfolge von Geurts et al. (1991) und Bloem et al. (2001) ne­ ben einer Basismessung motorische, per­ zeptive und kognitive Manipulationen bei der Messung des Standgleichgewichts um „der Funktion des motorischen Sys­ tems gerecht (zu) werden“. Diese Vor­ schläge würden eine systematische For­ schungsstrategie konvergierender Evidenzen, die Hossner8 1995 vorgeschlagen hat, auf der methodischen Ebene erwei­ tern (S. 226–228; vgl. auch Roth & Hoss­ ner, 1999, S. 221). Unter Berücksichti­ gung der Überlegungen von Stoffregen et al. (2007) ließe sich dann eine ökolo­ gischere Untersuchungsanordnung ent­ werfen, die unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Anforderungen ver­ sucht, die Gleichgewichtsleistung im all­ täglichen Handlungsbezug zu thematisie­ ren (Nagel & Lippens, 2009). 3.1 Motorische Manipulationen der Gleichgewichtsleistung Eine grundsätzliche motorische Manipu­ lation wäre z. B. schon das Balancieren auf einem kippeligen Turnkreisel (Pa­ schen, 1980, S. 86–87). Im Unterschied zur gewohnten Gleichgewichtskontrolle auf stabiler Unterstützungsfläche ohne Störungen, z. B. unter quasi­statischen Bedingungen auf einer Kraftmessplatt­ 7 Hier soll aus Platzgründen nicht diskutiert werden, ob Mulder nicht eher eine Basisfähigkeit meinen könnte. Es sei aber auch auf die Einteilung von Nagel und Wulkop verwiesen, die Gleichgewichts- und Differenzierungsfähigkeit als zentrale Fähigkeiten (in der Sportart Hockey) klassifizieren (1992, S. 35). 8 Dass Hossner (1995) seine Forschungsperspektive zur Identifizierung von Motorikmodulen am Beispiel der Gleichgewichtsfähigkeit erläutert, sei der damaligen Zeit geschuldet (vgl. auch Neumeier & Mechling, 1994). 324 | Sportwissenschaft 4 · 2009 form, ist das Halten des dynamischen Systemgleichgewichts auf dem Mess­ kreisel (z. B. Lippens, Nagel & Wagner, 1999; Lippens et al., 2003) auch für ge­ übte Sportler nicht trivial. Das Verrin­ gern der Unterstützungsfläche beim Ste­ hen durch den Wechsel vom normalen parallelen zum Tandemstand entspricht einer speziellen motorischen Manipulati­ on (z. B. Dault et al., 2001). Jede Störung, die von einer Rotation bzw. Translation der Kraftmessplatte ausgeht, würde den motorischen Schwierigkeitsgrad des Ba­ lancierens erhöhen (z. B. Horak & Nash­ ner, 1986). Eine zusätzliche motorische Manipulation beim Balancieren könnte das Standgleichgewicht auch beeinträch­ tigen, wenn beispielsweise beim mono­ pedalen Stehen die Freiheitsgrade ein­ geschränkt werden, indem die Arme vor der Brust verschränkt und das freie Ba­ lancierbein festgelegt werden (z. B. Lip­ pens et al., 2009). Einfachere Handbe­ wegungen wie das Drücken einer Taste oder das Bewegen des Daumens über die Finger derselben Hand (z. B. Weeks et al., 2003; Marchese et al., 2003) oder kom­ plexere wie das Halten einer Kaffeetasse (z. B. Guardiera, Bock & Allmer, 2002) wären weitere motorische Manipulatio­ nen, die sich auf das Balancieren auswir­ ken können. 3.2 Kognitive Manipulationen der Gleichgewichtsleistung Ein Rückwärtszählen im Stehen ist ei­ ne ausschließlich kognitive Manipulation (z. B. Schäfer et al., 2008). Das Lösen von akustisch oder visuell dargebotenen Kopf­ rechenaufgaben wäre eine vorwiegend kognitive Aufgabe, die allerdings mit perzeptiven Anteilen bei der Informations­ aufnahme behaftet ist (vgl. z. B. Lippens, 2005). Um konfundierende Effekte der vi­ suellen Fixierung und auch der Artikula­ tion ausschließen zu können (vgl. S. 191), benutzen Riley et al. (2003) eine Kurzzeit­ gedächtnisaufgabe (S. 194: „short­term or working memory task“). 3.3 Perzeptive Manipulationen der Gleichgewichtsleistung Das Suchen von Buchstaben in einem Text während des Stehens auf stabilem Untergrund oder des Balancierens auf dem lagelabilen Turnkreisel muss als ei­ ne perzeptiv-orientierte kognitive Aufga­ be eingeschätzt werden (Stoffregen et al., 2000, 2007). Dies kann als Versuch ver­ standen werden, einen standardisierten alltäglichen Handlungszusammenhang bei der Messung der Gleichgewichtsleis­ tung einzubeziehen. Zusätzlich zur motorischen Leistung sollte dann auch die perzeptiv-kognitive Leistung in der suprapos­ turalen Aufgabe während der Gleichge­ wichtsmessungen geprüft werden (z. B. Lippens & Nagel, 2009). 3.4 Motorische Anforderungen und Buchstabensuchaufgaben: ein Beispiel Welchen Einfluss unterschiedliche su­ praposturale Aufgaben auf die Gleichge­ wichtsleistungen haben können, soll an einem Beispiel gezeigt werden (Lippens et al., 2009). Die Daten stammen aus ei­ ner Studie, die wir 2008 mit Hambur­ ger Sportstudierenden im Rahmen ei­ ner Lehrveranstaltung durchgeführt ha­ ben. Die Teilnehmer (n=12) wurden zu 3 Zeitpunkten (t1–3) in insgesamt 5 qua­ si­randomisierten Versuchen, mit und ohne supraposturale Aufgaben, auf dem Messkreisel untersucht. Am ersten Mess­ termin (t1) haben wir ohne Zusatzaufga­ be, am zweiten (t2) ohne und mit einer motorischen Aufgabe (Arme und Aus­ gleichsbein festgelegt) und am dritten (t3) ohne und mit einer visuell­orientierten Zusatzaufgabe (Buchstaben im Text su­ chen) gemessen. Als abhängige Variab­ le für die monopedale Gleichgewichts­ leistung dienten einerseits die traditio­ nelle Standardabweichung (SD), ande­ rerseits die Parameter von Drift und Dif­ fusion nach dem stochastischen Ansatz des Langevin­Prozesses (Gottschall et al., 2009a) für die Winkelgeschwindigkeit in beiden Richtungen (ωx: lateral, ωy: ante­ rior­posterior). Um beide Ansätze ver­ gleichen zu können, haben wir den Drift­ (D(1)(x)=a0+a1×x) und den Diffusionsko­ effizienten (D(2)(x)=b0+b1×x+b2×x2) di­ rekt aus den Messdaten mit der Metho­ de der kleinsten Quadrate rekonstruiert (Gottschall et al., 2009a, b). Die Para­ meter beider Ansätze wurden in Varianz­ analysen mit Messwiederholung auf dem lat.-med. lat.-med. ant-post. 12 p< .000 8 a1 (linearer Part des Drift-Koeffizient) -1.0 p< .000 10 SDemp. ant.-post. 0.0 14 -2.0 -3.0 6 -4.0 4 2 t2 motor. Aufg. t2 ohne Aufg. -5.0 0 t1 ohne Aufg. t2 ohne Aufg. t2 motor. Aufg. t3 ohne Ein.. t3 Buchst. suchen t1 ohne Aufg. -6.0 t3 ohne Aufg. t3 Buchst. Suchen p< .016 Zeit / Versuche Zeit / Versuche Abb. 1 8 Ergebnisse der Varianzanalyse für die Standardabweichung (links SD) und den linearen Part des Driftparameters nach dem Langevin-Prozess (rechts a1) in den Winkelgeschwindigkeiten (ωx, ωy) Faktor Bein geprüft (vgl. auch Lippens et al., 2009). Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse einen hochsignifikanten Haupteffekt für die visuell­orientierte, su­ praposturale Aufgabe des Buchstabensu­ chens (t3) in der Standardabweichung der Winkelgeschwindigkeit (. Abb. 1; links SD). Die Sportstudierenden schwanken deutlich weniger in beiden Richtungen, wenn sie Buchstaben in einem Text su­ chen. Dieses Resultat kann zusätzlich mit dem konstanten Teil des Diffusionspara­ meters (D(2): b0) belegt werden (vgl. Lip­ pens et al., 2008, 2009). Im Vergleich zur Messung mit der motorischen Aufgabe (t2) fällt die Gleichgewichtsleistung der Sportstudierenden in dieser Messung (t3) besser aus. Diese Ergebnisse bestätigen frühere Studien unter quasistatischen Bedin­ gungen (Stehen auf stabilem Untergrund) aus der Arbeitsgruppe von Stoffregen et al. (u. a. 1999, 2000, 2007) und unter dy­ namischen Bedingungen (Balancieren auf dem instabilen Messkreisel) aus unserer Arbeitsgruppe (u. a. Lippens, 2005; Lip­ pens & Nagel, 2006, 2008, 2009; Lippens et al., 2006, 2007, 2008, 2009). Die zusätz­ liche Einschränkung der Freiheitsgrade durch die motorische Aufgaben (t2) führt zu keiner signifikanten Veränderung der Standardabweichung (SD), aber zu einer Verringerung des deterministischen An­ teils in der Winkelgeschwindigkeit der la­ teralen Richtung (ωx) nach dem Lange­ vin­Modell (. Abb. 1; rechts a1). Werden die Bewegungsmöglichkeiten der Sport­ studierenden reduziert, kann mit dem li­ nearen Part des Driftkoeffizienten (D(1)) so eine Veränderung in der Struktur der Gleichgewichtsdaten nachgewiesen wer­ den,9 die allein mit der traditionellen Mit­ telwertstatistik in Form der Standardab­ weichung nicht zu erkennen wäre (Gott­ schall et al. 2009 b; vgl. auch Witte, 2002, S. 111–121). 4 Gleichgewichtsleistungen im Handlungsbezug Vergleicht man nun die unterschiedlichen motorischen, kognitiven und perzeptiven Einflüsse auf die Gleichgewichtsleistun­ gen, werden Rückschlüsse auf Affordanz­ extraktionen in den spezifischen Situatio­ nen der posturalen Kontrolle möglich (vgl. Nagel & Lippens, 2009). Die Verbes­ serung der Gleichgewichtsleistung durch ein transferorientiertes, gleichgewichtsre­ levantes Ergänzungstraining, z. B. beim Inlineskaten oder Skilanglaufen, ließe sich durch eine Strategieadaptation im Sinne von Mechling (2003) erklären (vgl. Lip­ pens & Nagel, 2008, S. 374). Offensicht­ lich können die untersuchten Sportler neu erworbene oder aktualisierte Bewe­ gungsmuster beim einbeinigen Gleiten auf dem Inlineskate oder Langlaufski auf die Bewegungsanforderungen des Turn­ kreisels übertragen. Auf den üblicher­ weise benutzten Gleichgewichtsmessplät­ 9 Im physikalischen Sprachspiel würde es heißen (vgl. Gottschall et al., 2009a, S. 811): Ein linearer Part des Driftkoeffizienten mit a1=–4,65 (t2: ohne Aufgabe) verursacht im Potenzialmodell eine stärkere Steigung als einer mit a1=–4,05 (t2: mit motorischer Aufgabe); d. h. die Bewegung einer Kugel in diesem Potenzial, die veranschaulichen soll, wie lange es dauert, bis ein stabiler Fixpunkt erreicht wäre, würde unter der Bedingung der motorischen Aufgabe mehr Zeit bis zur Relaxation benötigen. zen werden u. a. die Anpassungsleistun­ gen des posturalen Systems an artifizielle Störungen (z. B. Horak & Nashner, 1986: „moving platform“) gemessen (vgl. auch Maki et al., 1987). Dagegen erfordert die Bauweise des Messkreisels an sich schon eine geschickte Gleichgewichtsleistung als Bewältigung der relativ anspruchs­ vollen Balanceanforderungen. In Kombi­ nation mit einer supraposturalen Aufga­ be, z. B. Buchstabensuchen, kann dann so das dynamische Systemgleichgewicht im (vereinfachten) Handlungsbezug als Af­ fordanzextraktion unter den jeweiligen Einflüssen von Person­, Aufgaben­ und Umgebungsbedingungen im Sinne von Newell (1984, 1996) untersucht werden. Damit lassen sich Interventionseffekte im Rahmen von Trainingsmaßnahmen an­ gemessener in ökologischeren Versuchs­ anordnungen überprüfen, bei denen das Ziel einer motorischen Schlagfertigkeit als Strategieadaption im sportlichen Be­ wegen im Mittelpunkt steht (vgl. Lippens et al., 2009). Der besondere Einfluss der unterschiedlichen Bedingungen auf die Gleichgewichtsleistung kann mit neue­ ren Auswertemethoden zuverlässig nach­ gewiesen werden, wenn die Analyse, z. B. das stochastische Verfahren des Lange­ vin­Prozesses, in der Lage ist, die Anteile von deterministischer und stochastischer Variabilität in den Gleichgewichtsdaten auszudifferenzieren (vgl. Gottschall et al., 2009a, 2009b; Kutznesov, Riley, Gott­ schall & Lippens, 2009). So kann in derar­ tigen ökologischen Untersuchungsanord­ nungen die geschickte Gleichgewichts­ leistung als funktionaler Bestandteil ei­ ner Informations­Bewegungs­Kopplung (Bootsma, 1998, S. 58) im Alltag erforscht Sportwissenschaft 4 · 2009 | 325 Hauptbeiträge werden. Die Ergebnisse sollten Rück­ schlüsse auf das Bewältigen von vielfäl­ tigen Koordinationsanforderungen ver­ sprechen, wie eine allgemeine Adapti­ on im bewegten Straßenverkehr (Geurts et al., 1991, S. 10) oder eine spezifische in situativen Sportarten (vgl. Jendrusch & Brach, 2003, S. 184–189). Korrespondenzadresse Prof. Dr. Volker Lippens Fachbereich Bewegungswissenschaft, Fakultät für Erziehungswissenschaft, Psychologie und Bewegungswissenschaft, Universität Hamburg Mollerstr. 2, 20148 Hamburg [email protected] Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Literatur 1. Ackerman, P.L. (1992). Predicting Individual Differences in Complex Skill Acquisition: Dynamics of Ability Determinants. Journal of Applied Psychology, 77 (5), 598–614. 2. Adolph, K.E., Eppler, M.A., Marin, L., Weise, I.B. & Wechsler Clearfield, M. (2000). Exploration in the service of prospective control. Infant Behavior & Development, 23, 441–460. 3. Alexander, N.B. & Goldberg, A. (2006). Clinical gait and stepping performance measures in older adults. European Review of Aging and Physical Acivity, 3, 20–28. 4. Alexandrov, A.V., Frolov, A.A., Horak, F.B., CarlsonKuhta, P. & Park, S. (2005). Feedback equilibrium control during human standing. 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