Konstante Ausholbewegung ist entscheidend für schnellen Lernerfolg

Forschung

14.8.2017

Golf- oder Tennisspieler sollten sich auf ihre Ausholbewegung konzentrieren, um schneller ihre Technik zu perfektionieren. Wissenschaftler der Universität Plymouth und der Technischen Universität München (TUM) untersuchten die Geschwindigkeit, mit der sich Sportler grundlegende neue Fertigkeiten aneigneten. Wer die einleitenden Bewegungsabläufe vor einer neu zu erlernenden motorischen Fertigkeit besonders konstant durchführte, konnte die neue Fertigkeit doppelt so schnell erlernen wie diejenigen, die dazu nicht in der Lage waren.

Für die Studie wurden die Teilnehmer gebeten, zwei aufeinanderfolgende Bewegungen an einem Roboterarm auszuführen – auch zu sehen im Video, welches vom Team der Studienautoren aufgenommen wurde. (Foto: Ian S. Howard).

Die in der Fachzeitschrift "Scientific Reports" der Nature-Gruppe veröffentlichte Studie wurde von Professor Ian Howard vom Lehrstuhl für Computer-Neurowissenschaft am Institut für Robotik und Neuronale Systeme der Universität Plymouth koordiniert in Zusammenarbeit mit Professor David Franklin vom Lehrstuhl für Neuromuskuläre Diagnostik an der TUM. Im Rahmen früherer Forschungsarbeiten hat Howard bereits nachgewiesen, dass sich die Art des Durchschwungs entscheidend auf das Erlernen und Aneignen neuer Fertigkeiten auswirkt.

„Ein schnelles Erlernen neuer Fertigkeiten spielt in einer sich ständig verändernden Welt oder zur Wiedererlangung von grundlegenden Bewegungsmustern nach neuronalen Schäden eine große Bedeutung", sagt Professor Howard. Während das Erlernen einer neuen Fertigkeit wie im Golf oder Tennis erheblicher Übung bedürfe, spiele die Geschwindigkeit, mit der wir uns an unsere Umgebung anpassten und uns neue Fertigkeiten aneigneten, eine wichtige Rolle für unsere Leistungsfähigkeit. "Unsere Studie zeigt auf, dass die abschließende (oder Haupt-)Bewegung nur einen Teil des Lernprozesses darstellt. Es ist die gleichbleibende Ausführung einer einleitenden Bewegung, die uns neue Fertigkeiten weitaus schneller erlernen lässt.”

Ergebnis auch für Reha von Schlaganfallpatienten interessant

Die aktuellen Ergebnisse sind nicht nur auf den Bereich Sport übertragbar, sondern auch auf das erneute Erlernen von Fertigkeiten und die Bewegungsrehabilitation bei neurologischen Erkrankungen wie etwa nach einem Schlaganfall. "Mit dieser Studie weisen wir nach, dass unmittelbar vorausgehende Bewegungen einen schnellen Lernprozess nur dann begünstigen, wenn sie gleichbleibend ausgeführt werden", erklärt Professor Franklin von der Fakultät für Sport- und Gesundheitswissenschaften der TU München.

Studienaufbau mit Roboterarm und visueller Simulation

Im Rahmen der Studie wurden die Teilnehmer gebeten, zwei aufeinanderfolgende Bewegungen – was bedeutete, dass eine einleitende Bewegung unmittelbar vor der Hauptbewegung erfolgte – an einem Roboterarm auszuführen (siehe Foto unten und Video - Player im im Artikelbild oben starten). Beim zweiten Experiment wurde dann untersucht, ob das Betrachten einer computersimulierten einleitenden Bewegung vor der aktiven Ausführung der Hauptbewegung dieselbe Wirkung zeigt.

Die Wissenschaftler stellten bei beiden Experimenten fest, dass eine größere Variation bei der aktiv durchgeführten einleitenden Bewegung das Lerntempo stark verringerte. Dagegen hatte eine entsprechend größere Variation der einleitenden Bewegung bei der visuellen Simulation dies nicht zur Folge.

Das Team der Wissenschaftler konnte somit erstmals nachweisen, dass eine zunehmende Variation der aktiven einleitenden Bewegung die Fähigkeit zur Anpassung eines bereits bestehenden Bewegungsprogramms an neue Bedingungen (engl. „motor adaptation“) reduzierte. Nur wenig Einfluss nahmen größere Variationen der visuellen Simulation der einleitenden Bewegung.

Franklin folgert daraus, „diese Ergebnisse sollten bei der Schlaganfall-Rehabilitation berücksichtigt werden, wo ein schnelles Wiedererlernen und eine rasche Wiedererlangen von Bewegungsabläufen das Ziel ist. Dies muss aber mit Anwendungen auf Alltagsaufgaben in Einklang gebracht werden."

Publikation:

Ian S. Howard, Christopher Ford, Angelo Cangelosi and David W. Franklin: Active lead-in variability affects motor memory formation and slows motor learning, Scientific Reports, 10.8.2017.
doi:10.1038/s41598-017-05697-z