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Sensorische Bewegungskontrolle als Grundlage intermanuellen Transfers

Sensory movement control as basic mechanism of intermanual transfer

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-23879
  • Ziel dieser Arbeit war es aufzuzeigen, dass die hohe Adaptivität und Flexibilität menschlicher Bewegungskontrolle unter der Annahme erklärt werden kann, dass Bewegungen als wahrgenommene Ereignisse geplant, ausgeführt und gespeichert werden, ohne dass dabei ein direkter Zugriff auf efferente Muster erfolgt. Dafür trainierten Versuchspersonen in drei Experimenten jeweils mit einer Hand Zielbewegungen. Bei einem der Ziele war die visuelle Rückmeldung dabei so manipuliert, dass die Bewegungen kürzer erschienen als tatsächlich ausgeführt.Ziel dieser Arbeit war es aufzuzeigen, dass die hohe Adaptivität und Flexibilität menschlicher Bewegungskontrolle unter der Annahme erklärt werden kann, dass Bewegungen als wahrgenommene Ereignisse geplant, ausgeführt und gespeichert werden, ohne dass dabei ein direkter Zugriff auf efferente Muster erfolgt. Dafür trainierten Versuchspersonen in drei Experimenten jeweils mit einer Hand Zielbewegungen. Bei einem der Ziele war die visuelle Rückmeldung dabei so manipuliert, dass die Bewegungen kürzer erschienen als tatsächlich ausgeführt. Versuchspersonen adaptierten an diese visuomotorische Transformation. Darüber hinaus generalisierte die zielspezifische Adaptation auch auf Bewegungen der untrainierten Hand. Die Höhe des Transfers hing sowohl von der Händigkeit als auch vom Geschlecht der Versuchspersonen ab. Rechtshändige Männer zeigten mehr Transfer von der rechten auf die linke Hand als umgekehrt, während bei linkshändigen Männern und bei Frauen keine Asymmetrien zu beobachten waren. Ob die Versuchspersonen die Manipulation gemerkt hatten oder nicht, spielte für die Höhe des Transfers keine Rolle. Die Qualität des Transfer ließ darauf schließen, dass die motorische Adaptation nicht in Form efferenter Signale, sondern in Form sensorischer Repräsentationen gespeichert und abgerufen wurde. Die Ergebnisse wurden mit künstlichen neuronalen Netzen modelliert. Voraussetzung für die qualitative und quantitative Modellierung des Transfers war zum einen die Annahme einer effektorunabhängigen räumlichen Repräsentation, auf die beide Arme zugreifen, und zum anderen die wiederholte systematische Koaktivierung beider Arme vor der visuomotorischen Adaptation. In einem vierten Experiment trainierten Versuchspersonen die Ausübung einer konstanten Druckkraft mit dem Zeigefinger einer Hand. In einer Transferphase musste die Kraft mit dem Zeigefinger oder Mittelfinger der gleichen oder der anderen Hand reproduziert werden. Bei einigen der Versuchspersonen wurde die sensorische Rückmeldung während der Transferphase dadurch verändert, dass ein Fingerhut über den jeweils benutzten Finger gestülpt war. Es zeigte sich, dass die Genauigkeit der Kraftreproduktion nur unwesentlich davon abhing, welcher Finger benutzt wurde. Dagegen hing sie wesentlich davon ab, ob die sensorische Rückmeldung verändert war oder nicht. Auch dieses Experiment weist also darauf hin, dass im motorischen Gedächtnis keine effektorspezifischen efferenten Muster gespeichert werden. Vielmehr scheinen beim Bewegungslernen relevante sensorische Zielgrößen gespeichert zu werden, die später als Referenzwert für Bewegungen des trainierten Armes und anderer Körperglieder genutzt werden können.show moreshow less
  • The aim of the present study was to demonstrate that the enormous adaptivity and flexibility of human movement control can be explained under the assumption that movements are planned, executed and stored in terms of perceivable events and without direct access on efferent patterns. For this purpose, participants trained aiming movements to different targets with one hand. For one target visual feedback was manipulated so that movements to this target appeared shorter than they actually were. Participants adapted to that visuomotorThe aim of the present study was to demonstrate that the enormous adaptivity and flexibility of human movement control can be explained under the assumption that movements are planned, executed and stored in terms of perceivable events and without direct access on efferent patterns. For this purpose, participants trained aiming movements to different targets with one hand. For one target visual feedback was manipulated so that movements to this target appeared shorter than they actually were. Participants adapted to that visuomotor transformation. Furthermore, the target-specific adaptation also generalized to movements of the untrained hand. The amount of transfer depended both on handedness and sex. Right-handed males showed more transfer from the right to the left hand than vice versa, whereas there was no comparable asymmetry in left-handed males and in females. Whether the participants noticed the manipulation or not was not relevant with regard to the amount of transfer. The quality of transfer led us to conclude that the motor adaptation was not stored and recalled in terms of efferent signals but in terms of sensory representations. We modeled these results with artificial neural networks. Qualitative and quantitative replication of the human results could only be achieved if the networks included an effector-independent spatial representation and if the arms were coactivated repeatedly and systematically before the visuomotor adaptation. In another task that we have used to explore learning transfer participants learned to produce a constant force with the index finger of one hand. During a transfer phase they had to reproduce the force with the index or middle finger of the same or the other hand. For some of the participants we changed the sensory feedback during that phase by putting a thimble on the performing finger. Results revealed that changing the finger did not affect the accuracy of force reproduction significantly. By contrast, changing the sensory feedback considerably impaired the force reproduction. Therefore, the experiment also points to the fact that motor memory is not based on effector-specific efferent patterns. Rather, we believe that motor memory is primarily based on sensory representions of movement goals which subsequently can be used as reference value for movements of the trained arm as well as movements of other limbs.show moreshow less

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Metadaten
Author: Alexandra Lenhard
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-23879
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Philosophische Fakultät III (bis Sept. 2007)
Faculties:Philosophische Fakultät III (bis Sept. 2007) / Institut für Psychologie
Date of final exam:2007/07/20
Language:German
Year of Completion:2007
Dewey Decimal Classification:1 Philosophie und Psychologie / 15 Psychologie / 150 Psychologie
GND Keyword:Bewegungssteuerung; Transfer; Motorisches Lernen; Händigkeit; Hemisphärendominanz; Implizites Lernen; Bewusstheit
Tag:Geschlechtsunterschied; Ideomotorisches Prinzip; Kraftkontrolle; motorische Adaptation; neuronale Modellierung
brain asymmetry; force control; ideomotor principle; intermanual transfer; motor learning
Release Date:2007/08/29
Advisor:Prof. Dr. Joachim Hoffmann