Diskutieren Sie, wie die Begriffe “Handlungen” und “Bewegungen” mit “motorischen Fertigkeiten” zusammenhängen.
Handlungen
Müssen erlernt werden
Sind zielgerichtet
Willkürlich
Beinhalten Bewegung & Ziel
Fertigkeiten
Werden auch dafür verwendet, Leistung zu beschreiben
Gleiche Charakterisrika wie Handlungen, werden synonym verwendet zu Handlungen
Handlung: Klavier spielen; Bewegung: tasten schlagen; motorische Fertigkeit: richtige Tasten im richtigen Rhythmus schlagen
Bei Handlung ist Intention noch wichtiger, also das Ziel / Bei Fertigkeiten eher die Ausführung / Bewegung in welchem Gliedmaß die Bewegung stattfindet
Welche drei Gründe gibt es für die Unterscheidung zwischen “Fertigkeiten”, “Bewegungen” und “Neuro-Motor-Prozessen”?
Fertigkeiten, Bewegungen und dann Neuro-Motor-Prozesse repräsentieren die Reihenfolge in der motorische Kontrolle und Lernen priorisiert werden und heben hervor, was in verschiedenen Lernphasen betont werden sollte
Nicht jeder kommt mit der gleichen Bewegung zum gleichen Handlungsziel oder mit dem gleichen neuromotorischen Prozess zur gleichen Bewegung
Verschiedene Bewegungen führen zum gleichen Handlungsziel (many to one)
Eine gleiche Bewegung kann je nach Umweltbedingungen zu einem anderen Handlungsziel führen (one to many)
Die Erhebung und Evaluation sowie Messung der verschiedenen Prozesse unterscheidet sich
Auf Bewegungsebene: wie ist Kniewinkel, wie ist die Geschwindigkeit des Fußes
Auf Neuro-Motor-Prozessebene: wie spannt Muskel an, welche Muskeln spannen wie an
Auf Fertigkeitsebene: wurde das Tor getroffen
Definieren Sie “diskrete, serielle und kontinuierliche” Fertigkeiten und nenne jeweils ein (eigenes) Beispiel.
diskrete Fertigkeiten
Eine Fertigkeit mit klar definiertem Beginn und Ende der Bewegung und meist eine einfache, in sich abgeschlossene Bewegung
Darfst-Wurf, Feuerzeug anmachen
Serielle Fertigkeiten
Eine Fertigkeit, welche eine kontinuierliche Abfolge von diskreten Fertigkeiten beinhaltet
Gang-Schalten im Auto, Klavierstück spielen
Kontinuierliche Fertigkeiten
Eine Fertigkeit mit willkürlichem Beginn (Startpunkt) und Ende (Endpunkt) der Bewegung (ich kann entscheiden, an welcher Stelle ich beginne und ende) und häufig wiederholenden Bewegungen
Gehen, Schwimmen
Definieren Sie “offene” und “geschlossene” Fertigkeiten und nennen Sie drei Beispiele entlang des Kontinuums.
Offen
eine Fertigkeit in einer sich verändernden Umgebung, welche den Beginn der Handlung bestimmt
Zeit, andere Personen, starker Wind, sich verändernder Untergrund (kann geschlossene Fertigkeiten zu offenen machen, da Umwelt entscheidet)
Surfen im Meer, geworfenen Ball fangen, Fußball
Geschlossen
eine Fertigkeit in einer statischen Umgebung in der der Handelnde entscheidet, wann die Handlung beginnt
Sitzend eine Tasse heben, Pfeil auf eine Zielscheibe schießen, Basketball-Freiwurf, Gehen - sobald es Hindernisse gibt, mir jemand in den Weg kommt etc handelt es sich um offene Fertigkeiten
Wie unterscheiden sich Ergebnismaße von Produktionsmaßen?
Ergebnismaße
Leistungsmessung und geben das Ergebnis der Ausführung einer motorischen Fertigkeit an, bspw Zurückgelegte Distanz, Geschwindigkeitsangaben
Produktionsmaße
Leistungsmaße motorischer Fertigkeiten, geben an, wie das Nerven-, Muskel- und Skelettsystem während der Ausführung einer motorischen Fertigkeit funktionieren, bspw Kraft, EMG, EEG, Muskelaktivität, Gelenkwinkel
Wie verhalten sich die Leistungsmaße zu den Definitionen von Fertigkeiten, Bewegungen und Neuro-Motor-Prozessen?
Nennen Sie pro Definition ein Beispielmaß
Geben an, wie fähig eine Person ist und definieren ein Ziel
Trefferquote beim Basketball
Fertigkeit kann auch über die Bewegung beschrieben werden; Bewegungsausführung ist entscheidende bei ästhetischen Fertigkeiten zB beim Tanzen
Bewegungen
Zusammenspiel von Körpersegmenten
Gelenkwinkel bei Würfen
Neuro-Motor-Prozesse
Mechanismen des Körpers für die Bewegung (EMG)
Werden unterschiedliche Leistungsmaße für unterschiedliche Fertigkeitsklassen benötigt? Begründen Sie die Antwort und nennen Sie je ein eigenes Beispiel für die unten genannten Aufgabenklassen. Geben Sie dabei auch an, ob es sich bei den Leistungsmaßen um ein Ergebnis- oder Produktionsmaß handelt.
a) Wie lassen sich diskrete, serielle und kontinuierliche Fertigkeiten messen?
B) Wie lässt sich die Leistung von offenen und geschlossenen Fertigkeiten bestimmen?
ja es werden unterschiedliche Leistungsmaße für unterschiedliche Fertigkeitsklassen benötigt
Diskrete
Dart-Wurf, Messung der Treffer (Ergebnismaße)
Darf-Wurf Beschleunigung des Pfeils, Handwinkel (Produktionsmaße)
Serielle
Bsp Standardtanz, Turnen, Messung durch Punktesystem (Fehleranzahl pro Element: Ergebnismaß oder Bewegung: Produktionsmaße)
Kontinuierliche
Bsp Laufen, Schwimmen, Messung der Geschwindigkeit oder der zurückgelegten Distanz (Ergebnismaße)
Schrittlänge/Kniewinkel, Gleichgewicht (Produktionsmaße)
B)
offen
Bsp Fußballspiel und Messung der Tore (Ergebnismaße)
Skispringen Ausgleichen des Winds, Haltung in der Luft und bei Landung (Produktionsmaß)
Umgebung muss mit beschrieben werden und hat Einfluss auf die Leistung; muss mit einbezogen werden
Darf-Wurf, Basketball-Korbwurf und Messung der Treffer (Ergebnismaß)
Turnübung auf dem Barren (Produktionsmaß)
Grundvoraussetzungen werden am Beginn beschrieben (Korbhöhe, Entfernung) - Treffer zählen
Wie unterscheiden sich einfache Reaktionszeiten, Auswahl-Reaktionszeiten und Unterscheidungs-Reaktionszeiten? Geben Sie je ein eigenes Beispiel aus einer Sportart an.
einfache
Die Reaktionszeit, wenn die Situation nur ein Signal (Stimulus) beinhaltet, das nur eine Reaktion erfordert
Startschuss beim Sprint
Auswahl
Die Reaktionszeit, wenn die Situation mehr als ein Signal beinhaltet und jedes Signal eine eigene spezifische Reaktion erfordert
Kampfsport: je nach Schlag meines Gegners, muss ich eine andere Abwehrhaltung einnehmen bzw einen anderen Schlag dagegen setzen
Handball-Torwurfübung: Je nachdem, wie Mitspieler die Arme hält, muss verschiedene Wurftechnik angewandt werden
Unterscheidung
Die Reaktionszeit, wenn die Situation mehr als ein Signal beinhaltet, aber nur eine Reaktion auf eines der Signale stattfindet
Reaktion des Torwarts (bei Antäuschungen nicht reagieren, sondern erst bei wirklichem Schuss)
Tischtennis: Ball annehmen oder nicht, geht er ins Aus, dann bleibe ich weg, kommt er noch auf die Platte, nehme ich ihn an
Wie unterscheiden sich Reaktionszeiten von Bewegungsdauer?
Reaktionszeit
Das Zeitintervall zwischen dem Einsetzen eines Signals (Stimulus) und dem Auslösen einer sichtbaren Reaktion (Zeit zwischen Startschuss und Loslaufen)
Bewegungsdauer
Das Zeitintervall zwischen dem Beginn einer Bewegung und dem Ende der Bewegung
Reaktionszeit + Bewegungszeit = Antwortzeit
Welche Informationen kann man mit Hilfe von Elektromyografie erhalten? Skizzieren Sie auch die nötige Technik
EMG
Messverfahren, das die elektrische Aktivität (Frequenz und Amplitude) eines Muskels oder einer Muskelgruppe erfasst, zeigt die Muskelaktivität an
Technik
Oberflächenelektroden werden an der Haut über den Muskeln angebracht oder feine Drahtelektroden in einen Muskel eingeführt, diese erfassen die elektrische Aktivität der Muskeln, welche am Computer oder Polygraph aufgezeichnet werden
Was bedeutet es, eine Reaktionszeit zu fraktionieren, und was ist die Interpretation?
Reaktionszeit in 2 Teile aufteilen
Premotorische Zeit
Ruhige Zeit zwischen dem Stimulus und Beginn der Muskelaktivität
Interpretation: Informationsverarbeitung und -Weiterleitung vom Nervensystem zum Muskel
Indikator für Wahrnehmungs- und Entscheidungszeit einer Person
Motorische Zeit
Zeitintervall von der Steigerung der Muskelaktivität bis zur sichtbaren Muskelbewegung
Interpretation: Zeitverzögerung im Muskel zwischen Informationsempfängnis und Beginn der Kontraktion
Welche unterschiedlichen Informationen kann man durch Berechnung von absolutem Fehler, konstantem Fehler und variablem Fehler erhalten? Wie werden Sie im eindimensionalen Fall berechnet?
Absoluter Fehler
Absolute Differenz zwischen der tatsächlichen Leistung bei jeder Wiederholung und der Zielleistung, Vorzeichen wird weggelassen zB Wurf zu lang oder zu kurz; Richtung nicht entscheidend
Berechnung: Differenzen summieren und durch die Anzahl der Wiederholungen teilen
Konstanter Fehler
Die vorzeichenbehaftete (+/-) Abweichung vom Ziel oder Kriterium; Repräsentation des Betrags und der Richtung des Fehlers
Maß für Leistungsverzerrung
Berechnung: Wie Absoluter Fehler, außer dass die algebraischen Zeichen für die Leistung für jede Wiederholung verwendet werden
Variabler Fehler
Stellt die Variabilität oder die Konsistenz der Leistung dar
Berechnung: Standardabweichung der Werte des konstanten Fehlers der Person für die Wiederholungsserie - Streuungsmaße
Stellen Sie sich vor, eine Dartspielerin ist mit ihrer Leistung unzufrieden und fragt Sie um Rat. Wie würden Sie ihre Leistung analysieren und welchen Rat würden Sie geben?
viele Wiederholungen - Bewegungsmuster und -Treffer genau analysieren
Regelmäßige Abweichungen erkennen
Konstanten und variablen Fehler berechnen - testen, ob Leistungsfehler oder Leistungsvariabilität
Großer variabler Fehler - Stabilisierung der Bewegung verbessern
Großer konstanter Fehler - Änderung am zentralen Bewegungsablauf
Wie unterscheiden sich Kinematik von Kinetik im Kontext von Messung menschlicher Bewegungen?
Beschreiben Sie 3 Messtechniken und erklären Sie, was sie über die Bewegung aussagen. Beziehen Sie dabei eine kinematische und eine kinetische Technik ein, und eine, die etwas über die Koordination zweier Gliedmaße oder Segmente aussagt. Umreißen Sie möglichst die nötigen Aufbauten und geben Sie auch die Maßeinheiten der Techniken an.
Kinematik
Beschreibung der Bewegung ohne Rücksicht auf die Kraft oder Masse
Umfasst Verschiebung, Geschwindigkeit, Beschleunigung
Kinetik
Untersuchung der Rolle der Kraft als Ursache der Bewegung
Kraftmessplatten; Winkel; Dehnungsmessstreifen
Bsp Drop-Jump, messen der Bodenreaktionskraft
Maßeinheit Newton für Kräfte und Kilogramm für Massen
Technik der Kinetik
Bewegungsaufnahme
Aufzeichnung bestimmter Körpersegmente während eine Person bestimmte Tätigkeiten ausübt
Vorgehen: die mit den Körpersegmenten verbundenen Gelenke mit Klebeband, Markierungsstift oder Markern markieren
Bewegung auf spezifischen Kameras aufzeichnen
Computersoftware analysiert, Maßeinheiten je nach Messung: Grad/Radient für Winkel, Zentimeter für Längen, Sekunden für Zeit
Technik der Kinematik
Winkel-Winkel-Diagramm
2 Winkel zwischen 2 benachbarten Körpersegmenten werden miteinander verglichen (Verhältnis dieser in der Bewegung)
Beschreiben Sie drei Techniken zur Messung von Gehirnaktivität während der Ausführung einer motorischen Fertigkeit.
a) Worin unterscheiden sich die gewählten Techniken und wo überschneiden sie sich?
B) Was sind die jeweiligen Grenzen in Bezug auf die Arten motorischer Fertigkeiten, die untersucht werden können?
Elektroenzephalographie
Misst elektrische Aktivität des Gehirns nicht-invasiv und schmerzfrei
Elektroden werden an standardisierte Stellen der Kopfhaut angebracht
Erfasst rhythmische Gehirnaktivität, die in Alpha-, Beta-, Theta- und Deltawellen unterschieden werden
Ungeeignet für präzise Lokalisation tiefer oder kleiner motorischer Zentren; Störanfällig bei Bewegung; komplexe oder grobmotorische Bewegungen nur eingeschränkt analysierbar
(Funktionelle) Magnetresonanztomographie
Gehirnaktivität während einer Aufgabe wird durch Messung des Blutflusses sichtbar gemacht
Erzeugung farbiger, quantitativer Bilder aktiver Hinregionen
Nicht-invasives Diagnoseverfahren, arbeitet mit starken Magnetfeldern
Ungeeignet für dynamische oder sportartspezifische Bewegungen, da Bewegungen präzise kontrolliert werden müssen
Transkranielle Magnetstimulation
Stimulierung oder Hemmung bestimmter Hirnareale durch Magnetimpulse - führt zu einer vorübergehenden Unterbrechung der Funktion
Magnetimpuls wird auf die Schädeloberfläche über dem interessierenden Hirnbereich platziert und ein kurzer Puls wird abgegeben
Keine kontinuierliche Bewegungserfassung, meist nur für isolierte Bewegungen geeignet; keine Echtzeit-Bewegungsanalyse möglich
Stellen Sie einen Bezug zwischen dem Fähigkeitskonzept und den individuellen Differenzen her.
Wie unterscheiden sich Fähigkeiten und Fertigkeiten
Wie könnte man motorische Fähigkeiten erfassen
Fähigkeiten
Eine allgemeine Eigenschaft eines Individuums, die eine Determinante seines Potenzials für die Ausübung spezifischer Fertigkeiten darstellt
Recht stabil, übergeordnet, nicht messbar
Eine Aktivität oder eine Aufgabe mit einem spezifischen Ziel
Ein Indikator der Qualität einer Leistung
Werden erlernt und sind messbar
Nicht messbar, aber man kann die dazugehörigen Fertigkeiten erfassen und Schlussfolgerungen ziehen
Edwin Fleishman = Taxonomie of abilities - Möglichkeiten für Testverfahren; Problem: Pro Test teste ich nur eine Fertigkeit (Balancieren) und nicht die übergeordnete Fähigkeit (Gleichgewichtssinn)
Erfassung mit Hilfe von motorischen Tests
Bsp: Deutsche Motorik Test; Vorhersage von zukünftigen Leistungen, bspw. Talent-Selektion im Sport
Wie unterscheidet sich die General Motor Ability Hypothese von der Specificity of Motor Ability Hypothese? Welche Evidenzen liegen vor?
GMAH
Die verschiedenen Fähigkeiten eines Individuums hängen miteinander zusammen - Fähigkeitsansatz: Bsp gute Gleichgewichtsfähigkeit in einer Aufgabe setzt auch eine gute Gleichgewichtsfähigkeit in einer anderen Aufgabe voraus: Es gibt eine große Fähigkeit des Menschen
Sehr wenige bis keine wissenschaftliche Evidenz
SOMAH
Die verschiedenen Fähigkeiten eines Individuums sind unabhängig voneinander - in der Wissenschaft eher etabliert: Der Mensch hat viele verschiedene Fähigkeiten
Franklin Henry untersuchte den Zusammenhang zwischen Reaktionszeit und der Geschwindigkeit der Armbewegung - keine Korrelation; spricht dafür, dass die beiden Fähigkeiten unabhängig voneinander sind
Wie lassen sich die Ergebnisse von Drowatzky und Zuccato zusammenfassen?
Ergeben sich Belege für die beiden angesprochenen Hypothesen?
6 verschiedene Gleichgewichts-Aufgaben; statisch und dynamisch
Ergebnisse
Die Gleichgewichtsfähigkeit teilt sich nochmal auf in statisches und dynamisches Gleichgewicht
Aber auch innerhalb dieser Unterscheidung setzt eine gute Leistung im dynamischen Gleichgewicht in einer Aufgabe keine gute Leistung in einer anderen dynamischen Aufgabe voraus
Es gibt nicht die eine Aufgabe, mit der man die Gleichgewichtsfähigkeit testen kann
Belege für die SOMAH
Erklären Sie die Ergenisse der Studie von Tseng und Chow und die Interpretationen der Autoren! Warum könnten die Folgerungen der Autoren fragwürdig sein?
Fähigkeiten, die eine langsame Handschrift vorhersagen
Geschwindigkeit des Arms und Geschicklichkeit der Hand
Fokussierung und Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit
Visuelles Gedächtnis
Visuell-motorische Integration
Visuelles-sequenzielles Gedächtnis
Interpretation der Autoren
als Intervention für eine langsame Handschrift sollte man nicht das Feinmotorische trainieren, sondern visuelles Prozessieren/Verarbeiten vereinfachen und Gedächtnis + visuell-motorische Integration verbessern
Fragwürdig:
Es gibt eine Korrelation, aber gibt es auch eine Kausalität?
Man müsste erstmal Studie durchführen, um dies zu überprüfen
Transferabilität testen
Erklären Sie das Konzept “coordination” nach Turvey am Beispiel des Fangens eines Balls
Koordination
Abstimmung von Kopf-, Körper- und/oder Gliedmaßen-Bewegungen auf Umgebungsobjekte oder Ereignisse
2-Faktoren: Koordination des Körpers mit äußeren Faktoren (bspw. Timing, räumliche Koordination) + Abstimmung des Bewegungsmuster
Unabhängig vom Fertigkeitsniveau zu sehen, wie gut oder schlecht diese ausgeprägt und ausgeführt ist
Beispiel
Ich muss meine Bewegung an den Ball-Flug anpassen - ich muss mich dort hinbewegen, wo er hinfliegt, eventuell springen usw und auch wie breit ich meine Handflächen mache, hängt von der Größe des Balles ab
Erklären Sie das Freiheitsgrade-Problem nach Bernstein an einem selbstgewählten Beispiel.
Freiheitsgrade
Anzahl unabhängiger Komponenten in einem Steuersytem und die Anzahl der Möglichkeiten, wie jede Komponente variieren kann
Problem
Ein Steuerungsproblem, das beim Entwerfen eines komplexen Systems auftritt, das ein bestimmtes Ergebnis erzeugen muss - Designproblem besteht darin, zu bestimmen, wie die vielen Freiheitsgrade des Systems eingeschränkt werden können, damit es das spezifische Ergebnis erzielen kann
Die Freiheitsgrade, bspw Gelenke müssen gleichzeitig kontrolliert und aufeinander abgestimmt werden (nicht jedes einzeln für sich nacheinander) - sehr hoher Steuerungs- und Kontrollaufwand
Wie Nervensystem Muskeln kontrollieren kann, um Bewegung durchzuführen
Nervensystem kontrolliert Bewegung im Hürdenlauf: Arm- und Beinbewegung um die Hürde zu überwinden
Fangen: 2 Freiheitsgrade im Schultergelenk, 2 im Ellebogen, 2 in Handgelenken, 14 in Fingergelenken usw. - Nervensystem muss diese alle kontrollieren, ohne Bewegung jedes mal neu zu erlernen, wenn Ball in anderem Winkel auf uns zu fliegt
Wie unterscheiden sich closed Loop Regelungssysteme von Open Loop Systemen?
Nennen Sie Beispiele für Fertigkeiten, die typisch für Open oder closed Loop Kontrolle sind.
closed-Loop Control System
Kontrollsystem, bei dem im Verlauf einer Handlung Rückmeldungen mit einem Standard oder einer Referenz verglichen werden, um planmäßige Durchführung einer Handlung zu ermöglichen / Autofahren, Partnertanz
Open-Loop Control System
Steuerungssystem, in dem alle Informationen, die zum Einleiten und Ausführen einer Aktion wie geplant erforderlich sind, in den ersten Anweisungen an die Effektoren enthalten sind, aber ohne Feedback bzw Korrektur / Dart-Wurf, Schlagen eines Golfballs
Erklären Sie die Grundgedanken von Schmidts Schema-Theorie. Wie löst dieses Konzept das Freiheitsgrade-Problem?
Beschreibung zweier Steuerungskomponenten, die am Lernen und der Steuerung von Fähigkeiten beteiligt sind
Generalisiertes Motorisches Programm
Der Kontrollmechanismus, der für die Kontrolle der Bewegungskoordinationsmuster von Aktionsklassen wie Werfen, Treten und Gehen verantwortlich ist
Motorisches Reaktionsschema
Für die Bereitstellung der spezifischen Regeln für die Ausübung einer Fertigkeit in einer bestimmten Situation verantwortlich (wie weit, hoch möchte ich einen Ball werfen)
Theorie erklärt, wie Personen sich an neue Situationen oder Umweltkontexte anpassen:
Regeln aus dem Motor-Reaktions-Schema werden verwendet, um geeignete Parametereigenschaften zu generieren
Diese werden dem GMP hinzugefügt, um Fertigkeiten auszuführen
Wir müssen nicht immer wieder neu lernen
Lösung des Freiheitsgrade-Problems
Durch das exekutive Kontrollsystem, das motorische Programme und Schemata organisiert
GMP und das motorische Reaktionsschema arbeiten zusammen, um die spezifischen Bewegungsmerkmale bereitzustellen, die erforderlich sind, um eine Aktion in einer bestimmten Situation einzuleiten
Bewegungs-Gedächtnis und Schema ermöglichen ähnliche Bewegungen ohne erneutes Erlernen
Abgespeichert Muster ermöglichen die Vereinfachung des Freiheitsgrade-Problems
Gemeinsame Kontrolle mehrerer Komponenten einer Bewegung, weil diese in einem motorischen Programm drinnenstecken und internalisiert sind
Wie kann eine zielgerichtete Bewegung in sensomotorische Transformationen zerlegt werden? Beschreiben Sie die nötigen Schritte und Transformationen für das Beispiel einer einfachen Handbewegung
Räumliche Orientierung
Um nach einem Objekt greifen zu können, stellen wir uns das Objekt und unsere Hand in einem Koordinatensystem relativ zum Kopf vor (egozentrische Koordination)
Bewegungs-Planung
Die Richtung und der Abstand, wohin sich die Hand bewegen muss, um das Objekt zu erreichen, werden durch visuelle und propriozeptive Informationen über die aktuellen Standorte des Arms und des Objekts bestimmt
Inverse kinematische Transformation
Die benötigten Gelenke für die Armbewegung werden bestimmt
Die Transformation der gewünschten Handbewegung in die Gelenke hängt von den kinematischen Eigenschaften des Arms ab zB Länge
Inverse dynamische Transformation
Die notwendigen Muskelaktivitäten, um die Gelenke zu bewegen, werden bestimmt. Der notwendige Gelenkdrehmoment für eine Änderung der Gelenkwinkel hängt von den dynamischen Eigenschaften des Arms ab zB Masse
Wie kann das Gehirn Bewegungen mithilfe interner Modelle kontrollieren? Welche Verkettung interner Modellen ist dazu sinnvoll?
das zentrale Nervensystem erhält interne Darstellungen der verschiedenen sensorischen Rezeptor-Anordnung und der Muskulatur
Somit kann das zentrale Nervensystem bspw die Handposition schätzen, wenn es die Gelenkwinkel und Segmentlängen des Arms kennt
Verkettung von inversen und Vorwärtsmodellen
Wenn Vorwärts- als auch Inversmodelle genau sind, dann ist die Aufgabe des Vorwärtsmodells (das vorhergesagte Verhalten) die gleiche wie die Eingabe des inversen Modells (das gewünschte Verhalten)
Wie unterscheiden sich Inverse Modelle von Vorwärtsmodellen?
für beide Prozesse werden interne Modelle verwendet
Inverses Modell
Eingabe: das gewünschte Verhalten
Ausgabe: Motorischer Befehl für ein bestimmtes Verhaltensziel
Ist-Soll-Wert: wie komme ich zu meinem Ziel?
Vorwärtsmodell
Eingabe: eine Kopie des Motorbefehls
Ausgabe: das vorhergesagte Verhalten
Simuliert eine Bewegung / die Interaktion des motorischen Systems und der Welt
Welche Quellen für Ungenauigkeiten / Fehler gibt es?
die Geschwindigkeit beeinflusst die Genauigkeit der Bewegung
Je schneller, umso ungenauer
Bewegungen sind immer variabel und können somit nicht immer perfekt vorhergesagt werden
Ungenauigkeit kann entweder durch Variabilität der sensorischen Ein- und motorischen Ausgänge oder durch Fehler in den internen Darstellungen dieser Informationen entstehen
Sensomotorische Variabilität = intrinsische Variabilität unserer Sensoren und Motorneuronen aufgrund von Schwankungen ihres Membranpotenzials
Eingabe: Neuronales Rauschen begrenzt die Genauigkeit von Schätzungen der Lage eines Ziels oder Gliedes und deren Genauigkeit
Ausgabe: Neuronales Rauschen begrenzt die Genauigkeit und Präzision, mit der wir unsere Muskeln zusammenziehen / kontrahieren
Die dynamische Beziehung zwischen Segmenten der Gliedmaßen erschwert die sensomotorische Transformationen zusätzlich
Wie lassen sich Ungenauigkeiten / Fehler während der Bewegungsausführung kompensieren?
Feedforward-Kontrolle (Open-Loop-Kontrolle)
Bei der Open-Loop Kontrolle generiert man einen Motorbefehl basierend auf einem gewünschten Ziel
Fehler während der Bewegung werden nicht überwacht
Feedback-Kontrolle (Closed-Loop-Kontrolle)
Einfachste Form: das Kontrollsystem erzeugt eine feste Antwort, wenn der Fehler einen bestimmten Schwellenwert überschreitet
Bessere Kontrolle: der gewünschte und der erfasste Zustand werden miteinander verglichen und somit ein Fehlersignal erzeugt, welches dann den Motorbefehl formt (je stärker die Abweichung / der Fehler, desto stärker wird gegengelenkt)
Meist eine Mischung aus beidem
Welche Art von Regelkreis eignet sich zur Fehlerkorrektur? Was ist der Informationsfluss im Regelkreis?
Regelkreis: Feedforward-Kontrolle + Feedback-Kontrolle
Beispiel: Objekt anheben
Feedforward Steuerung - vorherige Einstellung der Griffkraft und der Hubkraft in Übereinstimmung mit der erwarteten Rutschigkeit und dem Gewicht des Objektes
Wenn kutante Rezeptoren das Rutschen des Objektes wahrnehmen, wird die Griffkraft durch eine schnelle Feedback-Kontrolle sofort erhöht
Welche Probleme / Abwägungen ergeben sich bezüglich Verzögerungen in der Sensorik und dem Verstärkungsfaktor zwischen Fehlersignal und Motorkommando?
Verzögerungen beim Feedback können während einer Bewegung zu Problemen führen, da die verzögerten Informationen nicht den gegenwärtigen Zustand des Körpers und der Welt widerspiegeln
Zeitliche Verzögerung der Ist-Info führt zu zeitlicher Verzögerung der Fehler-Korrektur der Reaktion
Strategien
Intermittenz der Bewegung = die Bewegung wird kurz unterbrochen
Vorhersage von Veränderungen des Körpers aufgrund der Bewegung = wenn der aktuelle Zustand des Körpers und der Motorbefehl bekannt sind, kann der nächste Zustand des Körpers geschätzt werden - Verzögerungen werden ausgeglichen
Wie können interne Modelle zu einem Beobachtermodell verschaltet werden, und welche Vorteile ergeben sich daraus?
vorherige Schätzung bspw der Fingerposition
Neue Schätzung der aktuellen Fingerposition - verwendet eine Referenzkopie des Motorbefehls - das Modell prognostiziert / schätzt das sensorische Feedback und verwendet den Fehler zwischen dem vorhergesagten und dem tatsächlichen sensorischen Feedback, um die Schätzung zu korrigieren - Vorwärtsmodell
Endgültige Schätzung der aktuellen Fingerposition - wird zur neuen vorherigen Schätzung für die nächste Bewegung
Vorteile
Unterschiede in der Objektmanipulation unter verschiedenen Bedingungen
Verhalten des Objektes unvorhersehbar - sensorisches Feedback für die Schätzung der Last
Stabile Eigenschaft des Objektes - Vorhersagende Kontrollmechanismen
Fehlererkennung und -Korrektur
Anpassungsfähigkeit
Last changed5 days ago