Bewegungssteuerung bei abrupten Veränderungen dynamischer Transformationen
Creators: name: Rapp, Katrin
Publisher: name: Technische Universität Dortmund
Year: 2010
Subjects: subject: Bewegungssteuerung
subject: Dynamische Transformationen
subject: 610
subject: Bewegungssteuerung

description: Die Kernfrage der vorliegenden Arbeit ist die nach der zentralen Modulierbarkeit der Bewegungssteuerung unter abrupten dynamischen Transformationen. Angelehnt ist die experimentelle Aufgabe an neue Herausforderungen in der minimalinvasiven Chirurgie und ingenieurswissenschaftliche Bestrebungen diese mit Hilfe von Roboterunterstützung für den Operateur beherrschbarer zu machen. Unabhängig von der Anwendung interessiert die Bewegungssteuerung im Rahmen abrupter dynamischer Transformationen, das heißt, wie sich das zentrale Nervensystem an die Anforderungen der Aufgabe anpasst. Dabei bestand die Aufgabe der Versuchspersonen im Wesentlichen darin, auf eine abrupte dynamische Transformation mit dem Stoppen einer Bewegung, beziehungsweise dem Halten einer Position zu reagieren. Die ersten beiden Experimente sollten die Einflüsse der Eigenschaften von dynamischen Transformationen auf die nachfolgende Stoppbewegung aufdecken und das Ausmaß der Beteiligung antizipativer Prozesse sowie möglicher weiterer strategischer Prozesse klären. Dabei dient Experiment 2 auch der Replikation der Ergebnisse aus Experiment 1. In den nachfolgenden beiden Experimenten wird neben den Einflüssen der Eigenschaften der dynamischen Transformationen und den antizipativen Prozessen insbesondere die Rolle der Impedanzkontrolle untersucht. Während in Experiment 1 und 2 aus einer Bewegung heraus gestoppt wird, untersuchen Experiment 3 und 4 das Halten einer Position gegen eine Entlastung, wobei Experiment 4 eine Erweiterung von Experiment 3 darstellt. Die zentrale Frage aller Experimente ist die nach dem Zusammenspiel mechanicher, reflektorischer und kognitiver Prozesse beim Stoppen nach abrupten dynamischen Transformationen. Letztendlich umfasst das auch die Frage nach dem Ausmaß der willkürlichen Beeinflussbarkeit der Bewegungssteuerung im Rahmen dieser Aufgabe. Zentrale Erkenntnisse dieser Arbeit umfassen die Nutzung unterschiedlicher Strategien in Abhängigkeit der Randbedingungen. Dabei wirkt sich neben den Eigenschaften der dynamischen Transformation wie ihre Stärke, ihre räumliche und zeitliche Ausdehnung und ihre Richtung auch die Vorhersagbarkeit dieser Eigenschaften modulierend auf die verwendeten Strategien aus. Während die Reaktionszeit vermutlich keiner Modulation unterliegt, wurden andere antizipative Strategien wie die Anpassung der Geschwindigkeit, die Impedanzkontrolle mittels Kokontraktion und die optimale Positionierung von Hand und Arm identifiziert. Es muss angenommen werden, dass diese Strategien nicht in Reinform angewandt werden, sondern mehrere dieser Strategien, etwa die Impedanzkontrolle mittels Kokontraktion und das Ausformen innerer Modelle, gleichzeitig verwendet werden. Darüber hinaus wurde in Experiment 4 für die linke Hand ein Strategiewechsel während des Lernprozess nachgewiesen. Schlussendlich ergibt sich aus den Erkenntnissen, welche die vorliegenden Experimente liefern, ein in hohem Maße flexibles Bild der menschlichen Bewegungssteuerung unter abrupten dynamischen Transformationen.