biomechanik:projekte:ws2019:ps_biom1920_3
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biomechanik:projekte:ws2019:ps_biom1920_3 [16.01.2020 11:09] – [Wie funktioniert Wahrnehmung von Körper und Bewegungen?] Julian Karl | biomechanik:projekte:ws2019:ps_biom1920_3 [06.02.2020 11:15] – [Exkurs: Erstellen von Graphiken] Marco Fendrich | ||
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====== WP1908 Bewegungswahrnehmung ====== | ====== WP1908 Bewegungswahrnehmung ====== | ||
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- | Im Zentrum unseres gesamten Handelns und Erlebens als Lebewesen steht die physische Wahrnehmung, | + | Im Zentrum unseres gesamten Handelns und Erlebens als Lebewesen steht die physische Wahrnehmung, |
- | ===== Wie funktioniert Wahrnehmung von Körper | + | Wir können uns das ganze nochmal durch ein kurzes, einfaches Experiment verdeutlichen. Dazu stellen wir uns auf ein Bein und schließen, sobald wir uns stabil ausbalanciert, |
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+ | Die Meisten werden jetzt dabei gemerkt haben, dass sich die Wahrnehmung zum Balancehalten verschoben hat, sobald wir die Augen geschlossen haben. Plötzlich lag der Fokus viel mehr auf der Wahrnehmung des Fußgelenks und des Gleichgewichts, | ||
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+ | ===== Wie funktioniert Wahrnehmung von Pose und Bewegungen? ===== | ||
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Klassisch lässt sich die Wahrnehmung in drei Bereiche aufteilen, die Extero-, Intero- und Propriozeption, | Klassisch lässt sich die Wahrnehmung in drei Bereiche aufteilen, die Extero-, Intero- und Propriozeption, | ||
- | **Exterozeption: | + | >**Exterozeption: |
- | **Interozeption: | + | >**Interozeption: |
- | **Propriozeption: | + | >**Propriozeption: |
- | Für die Biomechanik, | + | Für die Biomechanik, |
- | Grundsätzlich | + | Dabei können wir die beteiligten Sinne grundsätzlich |
- | ==== Das Visuelle | + | Wer sich noch eingehender für Wahrnehmung interessiert, |
+ | ==== Das visuelle | ||
Das visuelle System lässt sich in seiner Gänze in diesem Rahmen natürlich nicht beschreiben, | Das visuelle System lässt sich in seiner Gänze in diesem Rahmen natürlich nicht beschreiben, | ||
- | === Tiefensehen: | + | === Tiefensehen: |
- | Der wahrscheinlich bekannteste Mechanismus des Räumlichen oder Tiefensehens | + | Der wahrscheinlich bekannteste Mechanismus des räumlichen Sehens |
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- | Daneben gibt es auch noch weitere Hinweise auf Tiefe („Depth Cues“) die sich aus dem Bild ergeben und auch mit einem Auge wahrgenommen werden können (vgl. [5] S. 2; vgl. [6] S.1306). Typische Beispiele hierfür sind die relative Größe von Objekten im Bild, Verdeckungen und die Konvergenz eigentlich paralleler Linien, es gibt aber noch viele weitere. Diese Form von Tiefendarstellung spielt | + | Daneben gibt es auch noch weitere Hinweise auf Tiefe („Depth Cues“), die sich aus dem Bild ergeben und auch mit einem Auge wahrgenommen werden können (vgl. [5] S. 2; vgl. [6] S.1306). Typische Beispiele hierfür sind die relative Größe von Objekten im Bild, Verdeckungen und die Konvergenz eigentlich paralleler Linien. Diese Form von Tiefendarstellung spielt beispielsweise bei Malerei oder Photographie |
- | {{ : | + | [{{ : |
+ | //Mod. nach Meindert Hobbema: Allee von Middelharnis (1689), https:// | ||
=== Bewegungssehen: | === Bewegungssehen: | ||
- | Eng verwandt | + | Eng verwandt |
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+ | [{{ http:// | ||
==== Mechanorezeptoren ==== | ==== Mechanorezeptoren ==== | ||
- | Mechanorezeptoren sind, wie eingangs bereits erwähnt, | + | Mechanorezeptoren sind Rezeptoren zur Wahrnehmung mechanischer Reize. Das können beispielsweise Kräfte oder Momente, aber auch Beschleunigungen oder Muskeldehnungen sein. Auch Vibrationen, Last und andere |
=== Vestibularorgan: | === Vestibularorgan: | ||
- | Das Vestibular- oder auch Gleichgewichtsorgan dient der Wahrnehmung von linearen und Winkelbeschleunigungen. Es besteht aus drei Sensoren für Winkelbeschleunigungen, | + | Das Vestibular- oder auch Gleichgewichtsorgan |
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=== Muskelspindel: | === Muskelspindel: | ||
- | Muskelspindeln sind Mechanorezeptoren | + | Muskelspindeln sind Mechanorezeptoren |
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==== Wahrnehmung von Körperpose und Eigenbewegung ==== | ==== Wahrnehmung von Körperpose und Eigenbewegung ==== | ||
Aus den Signalen dieser Sensoren setzt das Gehirn nun die Information über Pose und Bewegung zusammen. | Aus den Signalen dieser Sensoren setzt das Gehirn nun die Information über Pose und Bewegung zusammen. | ||
=== Posenwahrnehmung: | === Posenwahrnehmung: | ||
- | Die Wahrnehmung der Pose setzte | + | Die Wahrnehmung der Pose setzt sich nun für verschiedene Glieder, |
=== Bewegungswahrnehmung: | === Bewegungswahrnehmung: | ||
- | Bei der Wahrnehmung von Bewegung, also der Wahrnehmung einer Translation des Körpers, spielen vor allem das Vestibularorgan und das Visuelle System eine besondere Rolle. Für das Vestibuläre System | + | Bei der Wahrnehmung von Bewegung, also der Wahrnehmung einer Translation des Körpers, spielen vor allem das Vestibularorgan und das Visuelle System eine besondere Rolle. Für das Vestibuläre System |
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Diese Art der Bewegungswahrnehmung ist tatsächlich sogar dominant gegenüber dem vestibulären System und kann auch ohne mechanische Einwirkung das Gefühl von Beschleunigung vermitteln (vgl. [8] S. 1750). Ein typisches Beispiel hierfür ist die sogenannte Moving-Train-Illusion. Also das Gefühl sich zu bewegen, wenn man aus dem Zugfenster die Bahn auf dem Nachbargleis anfahren sieht. Solche Effekte sind z.B. für VR von besonderer Bedeutung. | Diese Art der Bewegungswahrnehmung ist tatsächlich sogar dominant gegenüber dem vestibulären System und kann auch ohne mechanische Einwirkung das Gefühl von Beschleunigung vermitteln (vgl. [8] S. 1750). Ein typisches Beispiel hierfür ist die sogenannte Moving-Train-Illusion. Also das Gefühl sich zu bewegen, wenn man aus dem Zugfenster die Bahn auf dem Nachbargleis anfahren sieht. Solche Effekte sind z.B. für VR von besonderer Bedeutung. | ||
- | < | + | == Exkurs: |
Die visuelle Wahrnehmung von Bewegungen ist inhärent uneindeutig, | Die visuelle Wahrnehmung von Bewegungen ist inhärent uneindeutig, | ||
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- | ===== Fehler und Grenzen der Wahrnehmung ===== | + | < |
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- | ==== Pathologische Fehler | + | ===== Störungen der Propriozeption===== |
+ | Nachdem eingangs die grundsätzliche Funktion der Bewegungswahrnehmung erläutert wurde, wollen wir im nächsten Abschnitt auf Fehler und Grenzen in der Propriozeption eingehen, um ein besseres Gefühl für das Thema zu bekommen. Wir werden im Folgenden hauptsächlich auf Störungen eingehen, die ihren Ursprung in Verletzungen oder Krankheiten haben. Zusätzlich werden noch kurz gängige Methoden zur Messung von Propriozeption erklärt.\\ | ||
+ | Es muss noch erwähnt werden, dass es auch noch andere Ursachen für Störungen der Propriozeption gibt, wie zum Beispiel Rauschmittel oder verschiedene Täuschungen der Wahrnehmung. Auf diese wird im Rahmen dieses Wikis jedoch nicht genauer eingegangen. | ||
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- | === Verletzungen | + | === Messung von Propriozeption |
- | \\ | + | Wenn man versucht propriozeptive Fehler zu erfassen, stellt sich als erstes die Frage, wie man Propriozeption messen kann. |
+ | Eine der am weitesten verbreiteten Methoden, um lokal Propriozeption zu messen, ist das //joint position matching// (vgl. [16]). Hierbei werden dem Probanden die Augen verbunden und das zu testende Körperteil (z.B. Unterarm) wird von einem Betreuer in eine neutrale Ausgangsposition bewegt. Je nachdem, was untersucht wird, wird hierfür auch eine Führung verwendet. Anschließend führt der Betreuer den Unterarm in eine gewünschte Zielposition und wieder zurück in die Ausgangsposition. Der Proband hat die Aufgabe, in einem festen Intervall die Zielposition und die Ausgangsposition abwechselnd mehrmals einzunehmen. Der Grad der Abweichung von den Positionen wird als Maß der Propriozeption verwendet.\\ | ||
+ | Alternativ gibt es auch sogenannte // | ||
- | === Genetische Defekte=== | ||
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- | === Amputationen | + | <div align=" |
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- | ==== Einfluss durch Rauschmittel ==== | ||
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- | === Alkohol | + | === Schleudertrauma |
+ | Die Propriozeption kann durch Verletzungen nachhaltig beeinträchtigt werden. Beispielsweise haben Studien an Patienten, die innerhalb der letzten zwei Jahre ein Schleudertrauma erlitten haben, gezeigt, dass die Patienten mit Trauma im Vergleich zu einer Kontrollgruppe die Position ihres Kopfes weniger präzise wahrnehmen. | ||
+ | In der Studie wurde per //joint position matching// die Propriozeption der Rotation des Nackens gemessen. Die Gruppe mit Schleudertrauma wich im Mittel um 5.01 Grad von den Positionen ab, während es bei der Kontrollgruppe nur 1.75 Grad waren.\\ | ||
+ | Der Grund für die schlechtere Leistung der Gruppe mit Schleudertrauma ist vermutlich, dass durch die Verletzung die Mechanorezeptoren in der Region in mitleidenschaft gezogen werden und Informationen über die Stellung des Gelenks nicht mehr zuverlässig an das Zentrale Nervensystem (ZNS) weitergeleitet werden (vgl. [18]). | ||
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- | === Mariuhana | + | === Amputationen |
+ | Ein weiterer durch eine Verletzung hervorgerufener Zustand ist das sogenannte //phantom limb syndrom// auch //phantom limb pain// genannt. Es tritt bei Menschen auf, denen eine Extremität oder ein Teil einer Extremität amputiert wurde. \\ | ||
+ | Patienten, die unter diesem Syndrom leiden, beklagen sich über Schmerzen an der Stelle der eigentlich amputierten Extremität. Außerdem berichten manche Patienten, dass sie das Gliedmaß noch sehr lebendig spüren können. Das geht sogar so weit, dass die Extremität noch sehr lebhaft in ihrer Position und sogar in ihrer Bewegung wahrgenommen wird. | ||
+ | Die Symptome können von kurz nach der Operation bis hin zu mehreren Jahren später auftreten. Einige Studien berichten von einem Anteil von 85% der Untersuchten, | ||
+ | Es wird vermutet, dass für das Auftreten von //phantom limb syndrom// verschiedene Aspekte relevant sind, welche in verschiedenen Regionen des Körpers auftreten. Es wird vermutet, dass erste Auslöser in der Umgebung des Stumpfes der Amputation vorkommen. Beispielsweise können anhaltender Schmerz des Stumpfes und externer Druck auf den Stumpf solche Auslöser sein. Aus der Umgebung breiten sich die Ursachen stufenartig über die zur Wirbelsäule bzw. dem ZNS zurücklaufenden | ||
+ | In einer anderen Studie wurden Patienten bis 3½ Jahren nach der Amputation regelmäßig zu Symptomen von //phantom limb syndrom// befragt. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass Frauen häufiger als Männer unter dem Syndrom leiden, sowie Patienten mit Amputationen der oberen Extremitäten öfter als Patienten mit Amputationen der unteren Extremitäten (vgl. [20]). | ||
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- | === Partydrogen | + | === Parkinson |
- | \\ | + | Eine Krankheit, die nach aktuellem Stand der Forschung auch mit einer starken Einschränkung der Propriozeption einhergeht, ist die Parkinson Krankheit ([[https:// |
+ | Studien legen nahe, dass die Ursache für die Einschränkungen der Propriozeption jedoch nicht, wie bei Verletzungen, | ||
- | === Medikamente === | + | {{ https:// |
- | \\ | + | |
- | ==== Fehlleistungen und Tricks ==== | ||
- | Wie wir bereits im Kapitel zum visuellen System gesehen haben, basiert unsere Wahrnehmung überwiegend auf mehreren Reizen, die in ihrer Gesamtheit von unserem Gehirn zum Bild unserer Realität zusammengesetzt werden. In den meisten Fällen liegen hierbei nicht alle möglichen Reize vor, so wird beispielsweise ein nah gelegenes Objekt keine Verdeckung oder Konvergenz paralleler Linien zeigen. Folglich benötigen wir immer nur eine gewisse Menge an Information, | ||
- | Eine häufige Ursache für Fehlleistungen sind hierbei widersprüchliche Sinneseindrücke, | ||
- | Ein naheliegendes Beispiel hierfür ist das Schwindelgefühl. Diskrepanz zwischen vestibulärem und visuellem System | + | Die Basalganglien sind unter Anderem für einen großen Teil der Verarbeitung von sensomotorischen Reizen verantwortlich. Einfach gesagt |
- | Gleichermaßen basieren auch Motion Sickness, Seekrankheit und die Cybersickness auf Widersprüchen in unserem sensorischen | + | Es wird vermutet, dass Parkinson Patienten (PP) diesen Mangel an Propriozeption hauptsächlich mit einer starken Abhängigkeit vom visuomotorischen |
- | + | Die bei PP durch die Einschränkung der Propriozeption auftretenden Probleme sind sehr vielfältig. In Studien zur Propriozeption von PP schneiden diese deutlich schlechter ab als Kontrollgruppen. Hierbei | |
- | Wie wir also sehen führen widersprüchliche Sinneswahrnehmungen zu Fehlleistungen. Ausreichend dafür ist jedoch teils bereits | + | Auch das präzise Wahrnehmen von Gewicht ist eingeschränkt. So waren Angehörige einer gesunden Kontrollgruppe |
- | Einschlafende Gliedmaßen sind meistens die Folge eingeklemmter Nerven, die zum Ausbleiben | + | Weitere Probleme treten beim Greifen nach und Halten von Gegenständen auf, sowie bei der muskulären Aktivierung wenn es um das Halten |
- | + | ||
- | + | ||
- | Abdriften der Propriozeption | + | |
- | https:// | ||
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- | Eine Verschiebung | + | === Fazit === |
+ | Die hier beschriebenen Einschränkungen | ||
+ | In Summe sind all die Defizite, die ausgelöst durch abnehmende Propriozeption auftreten, ein Indikator dafür, wie wichtig | ||
- | Verwendete Literatur | + | < |
- | Stangl, W. (2020). Stichwort: ' | + | |
- | WWW: https://lexikon.stangl.eu/ | + | |
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- | === Treppenstufen | + | ===== Propriozeptives Training? |
- | \\ | + | Wir stellen fest, dass Propriozeption essentiell für viele unserer Bewegungsabläufe ist. Dazu muss aber eine gewisse Differenzierung zwischen Bewegungen in einem open-loop und in einem closed-loop control System differenziert werden [22]; hierbei handelt es sich schlichtweg um die Differenzierung, |
+ | Hierfür lassen sich schnell zwei Beispiele finden; wer schon einmal auf Eis ausgerutscht ist, merkt, dass nur eine reflexartige Reaktion erfolgt. Hierbei besteht nicht genügend Zeit, um um die entstehende Bewegung im Verlauf nachzukorrigeren und so wird vom zentralen Nervensystem das efferente Signal gesendet, wodurch die Muskulatur die entsprechende Bewegung ausführt. Entweder das Bewegungsmuster war richtig: wir fangen uns auf. Oder es war falsch: wir fallen. Efferenz ohne Afferenz, entsprechend das open-loop control System. | ||
+ | Anders sieht es beispielsweise beim Balancieren auf einem Bein aus. Hierbei können wir das afferente Signal aus unserer Propriozeption verwenden und die Spannung in unserem Fuß nachkorrigieren um eine zu weite Auslagerung über unsere Basis - den einen Fuß - zu verhindern. Es findet eine beidseitige Kommunikation zwischen zentralem Nervensystem und Muskulatur statt, Afferenz und Efferenz. Folglich entspricht dies dem closed-loop control System. | ||
- | ===== Lernen | + | [{{ : |
- | \\ | + | Relevanter Akteur ist hierbei wie beschrieben das zentrale Nervensystem (englisch: //central nervous system//, kurz CNS) als Sender der Signale an die Muskulatur. Die Berücksichtigung des sensorischen System ist hierbei die optionale Komponente, die open- und closed-loop control System differenziert.}}] |
- | ==== Propriozeptives | + | Infolgedessen liegt auch der Verdacht nahe, dass da wir das einbeinige Stehen üben können und unsere Propriozeption etwas ist, dass sich verbessern lässt. In den Medien finden wir viele Quellen für ein solches sogenanntes propriozeptives |
- | Propriozeptives Training wird mit vielen Vorteilen beworben. Es erhöht die Stabilität der jeweiligen Gelenke, | + | |
- | Die meisten in der Populärkultur verwendeten Übungen beinhalten einbeiniges Balancieren (1)(2)(3) und geschlossene Augen um das visuelle Feedback als Hilfsmittel auszuschließen. Dies deckt sich in etwa mit den in der entsprechenden Forschung verwendeten Methoden (4) und zeigt klare Verbesserungen in Gangstabilität älterer Menschen (5) und Fußgelenktstabilität bei gesunden Probanden (6). Weiterhin zeigt derartiges Training auch in der Rehabilitation seine Wirkung (8). | + | |
- | Eine Meta Studie zu 51 Versuchen (7) zeigt sogar eine durchschnittliche Verbesserung von 52% in den jeweilig zugrundegelegten Messgrößen. | + | |
+ | [{{: | ||
+ | Die positiven Effekte eines solchen Trainings sind nicht von der Hand zu weisen; reines progressives Gleichgewichtstraining auf instabilem Untergrund erhöht die Gangstabilität in Senioren signifikant [26] und in gesunden Testsubjekten ließ sich das Fußgelenk merklich stabilisieren [27]. Eine Meta Studie zu 51 Versuchen [28] zeigt sogar eine durchschnittliche Verbesserung von 52% in den jeweilig zugrundegelegten Messgrößen - überwiegend Messformen von Stabilität. Die eigentlich Frage aber ist, ob es sich hierbei um eine Verbesserung der Propriozeption handelt und diese ist weitaus schwieriger zu beantworten. | ||
- | (1) https://www.youtube.com/ | + | Das Problem ist hierbei, dass bisher keinerlei Übungen vorliegen, die die Propriozeption tatsächlich isolieren. Wie bereits in |
- | (2) https:// | + | [[biomechanik:projekte:ws2019:ps_biom1920_3#Messung_von_Propriozeption|Messung von Propriozeption]] zu sehen ist, kann hierfür lediglich die Wahrnehmung von Positionsänderungen oder die Reproduzierbarkeit von Gelenkpositionen getestet werden. Diese messen in ihrer Konsequenz aber somit nur das zusammengesetzte Ergebnis aus Propriozeption, |
- | (3) https:// | + | |
- | (4) | + | |
- | (5) https:// | + | |
- | (6) https:// | + | |
- | (7) https:// | + | |
- | (8) http:// | + | |
- | (9) https:// | + | |
- | (10) https:// | + | |
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- | === Hintergrund | + | ===== Fehlleistungen |
- | \\ | + | Wie wir bereits im Kapitel zum visuellen System gesehen haben, basiert unsere Wahrnehmung überwiegend auf mehreren Reizen, die in ihrer Gesamtheit von unserem Gehirn zum Bild unserer Realität zusammengesetzt werden. In den meisten Fällen liegen hierbei nicht alle möglichen Reize vor, so wird beispielsweise ein nah gelegenes Objekt keine Verdeckung oder Konvergenz paralleler Linien zeigen. Folglich benötigen wir immer nur eine gewisse Menge an Information, |
+ | Eine häufige Ursache für Fehlleistungen sind hierbei widersprüchliche Sinneseindrücke, | ||
- | === Methoden === | + | Ein naheliegendes Beispiel hierfür ist das Schwindelgefühl. Diskrepanz zwischen vestibulärem und visuellem System sorgt dafür, dass das zentrale Nervensystem nicht dazu in der Lage ist, unsere Position eindeutig zu erfassen. Verursacht wird dies beispielsweise durch eine längere Rotationsphase, |
- | \\ | + | Gleichermaßen basieren auch Motion Sickness, Seekrankheit und die [[biomechanik: |
- | === Wirkung=== | + | Wie wir also sehen führen widersprüchliche Sinneswahrnehmungen zu Fehlleistungen. Ausreichend dafür ist jedoch teils bereits das Ausbleiben einzelner Reize. |
- | \\ | + | Einschlafende Gliedmaßen sind meistens die Folge eingeklemmter Nerven, die zum Ausbleiben |
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- | === Hand-Auge Koordination === | + | |
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- | === Eigeneinschätzung === | + | |
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- | ==== Austricksen | + | |
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- | === Auswahl der Schuhsohlen für Balance === | + | |
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- | === Deutschuss === | + | Manchem mag es bereits auch passiert sein, dass man nach längerem Liegen auf der Couch erstmals wieder seine Gliedmaßen bewegt |
- | Jemandem etwas in Reichweite zu zeigen funktioniert erstaunlich einfach: ohne darüber nachzudenken strekcne wir den Zeigefinger in die entsprechende Richtung und meinen "das da". Die Propriozeption ist hierbei so gut ausgeprägt, dass wir innerhalb kürzester Zeit ohne geistige Leistung überaus präzise zielen. | + | |
- | Im Gegensatz dazu erfordert es bewusstes Training mit Schusswaffen umzugehen | + | |
- | Quelle: https:// | + | Eine solche Verschiebung der Propriozeption, |
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===== Wahrnehmung in Virtual Reality ===== | ===== Wahrnehmung in Virtual Reality ===== | ||
- | Virtual Reality (VR) bezeichnet eine computergenerierte, | + | Virtual Reality (VR) bezeichnet eine computergenerierte, |
- | Seit den 1970er Jahren wird VR in Gebieten wie der Medizin, Flugsimulation und zu militärischen Trainingszwecken eingesetzt. Da sie es ermöglicht Situationen zu simulieren, die in der Realität zu teuer, gefährlich oder schwierig generierbar sind, können Nutzer mit der Hilfe von VR ihr Verhalten in diesen Situationen wiederholt trainieren. Schon in den 1990ern waren die ersten VR-Headsets für Videospiele verfügbar, jedoch dauerte es weitere 20 Jahre bis die Technik ausgereift genug war und erste kostengünstige Modelle auf dem Markt erschienen. Seither bietet die VR Technik auch ein wertvolles, kostengünstiges Instrument für die Forschung. | + | |
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- | === Überschrift === | + | Seit den 1970er Jahren wird VR in Gebieten wie der Medizin, Flugsimulation und zu militärischen Trainingszwecken eingesetzt. Sie ermöglicht Situationen |
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- | Da VR hauptsächlich die visuelle Wahrnehmung manipuliert, dient sie besonders gut der Erforschung dieser. Sie zeigt wie einfach es ist mit visuellen Reizen die Wahrnehmung eines Menschen | + | |
- | Um den 3D-Effekt zu erzeugen, werden | + | |
- | Aber auch auditive Reize sind wichtig um das “Gefühl der Präsenz” in einer virtuellen Realität zu erzeugen. Deshalb sind zur Verbesserung des VR Erlebnisses Audioaufnahmen nötig, welche die Lokalisierung von Geräuschquellen ermöglichen (Richtungshören) und sich abhängig von der Ausrichtung und Position im Raum anpassen[]. | + | |
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- | == Plank Experience | + | Da VR hauptsächlich die visuelle Wahrnehmung manipuliert, |
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- | === Anwendung in der Psychologie === | ||
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- | === Anwendung | + | |
+ | Aber wieso erscheint vielen die virtuelle Welt so real? Wie wir in dem Abschnitt über Tiefensehen schon erwähnt haben, liegt dem in VR erzeugten 3D-Effekt das stereoskopisches Sehen zugrunde. Die virtuellen Inhalte werden für jedes Auge individuell leicht versetzt auf einem // | ||
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- | === Anwendung im Sport === | + | Auch auditive Reize sind wichtig um das Gefühl der Präsenz in einer virtuellen Realität zu erzeugen. Deshalb sind zur Verbesserung des VR Erlebnisses Binaurale Audioaufnahmen nötig, welche die Lokalisierung von Geräuschquellen ermöglichen (Richtungshören) und sich abhängig von der Ausrichtung und Position im Raum verändern (vgl. [38]). Das folgende Video zeigt binaurale Aufnahmen. (Kopfhörer aufsetzen!) |
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+ | Der auditive und visuelle Sinn des Menschen lassen sich im Vergleich zu den anderen Sinnen einfach virtuell stimulieren. Dennoch sind einige Fortschritte in der Entwicklung von Technik, die es ermöglicht weitere Sinne wie den Geschmacks und haptischen Sinn kontrolliert zu stimulieren, | ||
+ | === Cybersickness === | ||
+ | Übelkeit, Kopfschmerz, | ||
+ | Auch wenn unsere Bewegungen in die virtuelle Realität übertragen werden, kann es zu Symptomen von Cybersickness kommen. Während der Bewegung lokalisieren Sensoren die Ausrichtung und Position des Kopfes. Diese Informationen müssen möglichst zeitgleich in Bilder der virtuellen Realität übersetzt werden. Das heißt, wenn wir unseren Kopf nach rechts drehen, sollte sich das Bild auf dem Display zeitgleich nach links bewegen. Zwischen der Bewegung des Kopfes und der Aktualisierung des Bildes sollten maximal 5 bis 10 Millisekunden liegen und eine Bildwiederholfrequenz von mindestens 90 fps wird empfohlen um sichtbare, wie unbewusst wahrgenommene Lags zu vermeiden (vgl. [41]). Darüber hinaus kann ein Referenzpunkt, | ||
+ | === Vergenz-Akkomodation-Konflikt === | ||
+ | Selbst wenn die Technik die genannten Anforderungen erfüllt, sind negative Begleiterscheinungen nicht ausgeschlossen und neben den beiden erwiesenen Hauptursachen für Cybersickness sind weitere Ursachen möglich. | ||
+ | Beim tragen eines HMDs befindet sich das Bild sehr nah am Auge während man glaubt ferne Objekte zu betrachten, diese jedoch nicht fokussieren kann. Dadurch kommt es zu einem Vergenz-Akkomodation-Konflikt, | ||
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+ | Da beide Mechanismen unter normalen Umständen gekoppelt verlaufen, strengt ihre Trennung die Augen sehr an und kann auf Dauer zu Kopfschmerzen oder anderen Symptomen führen. Hierfür suggeriert die Forschung Lösungen, die Symptome möglicherweise lindern können. Eine davon ist die Verwendung von Eye-Tracking, | ||
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+ | === Fazit === | ||
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+ | Wir sehen also, dass VR im Moment noch einige ungewollte Nebenwirkungen mit sich bringt, jedoch auch einen großen potenziellen Nutzen bergen kann. In der Rehabilitation zeigen sich große Vorteile bei der Behandlung von motorisch beeinträchtigten Patienten (vgl. [44][45]). Dies könnte nicht nur ein umfangreiches Training von zu Hause bedeuten, sondern auch eine objektive Beobachtung der Entwicklung ermöglichen. In der Psychotherapie wird VR bereits zur Behandlung von Angststörungen, | ||
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===== Zusammenfassung und Ausblick ===== | ===== Zusammenfassung und Ausblick ===== | ||
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+ | Das Thema Bewegungswahrnehmung ist sehr umfangreich und unsere Unterthemen bieten sich gut zur Vertiefung in einzelnen Wiki-Modulen an. Der Bereich des propriozeptiven Trainings kann noch vertieft werden, auch weil nach aktuellem Forschungsstand noch keine eindeutige Aussage zu machen ist. | ||
+ | Die Fehlleistungen der Propriozeption haben ebenfalls noch viel Raum für weitere Forschung. Gerade im Bezug auf Parkinson und Propriozeption bietet sich noch ein weiteres Wiki an. | ||
+ | Auch VR ist weder vollständig entwickelt noch in dem aktuellen Zustand gänzlich ausgeschöpft. Die Technologie entwickelt sich stetig weiter und hat viele Berührungspunkte mit anderen Themengebieten der Biomechanik. Auch hier gibt es noch sehr viele Möglichkeiten für aufbauende Module. | ||
+ | |||
- | ===== Eigener Standpunkt | + | ===== Exkurs: Erstellen von Graphiken |
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+ | Die Graphiken für unser Wiki-Modul wurden größtenteils in Eigenarbeit erstellt. Dabei haben wir im Wesentlichen auf drei Programme zurückgegriffen: | ||
+ | **GIMP**\\ | ||
+ | [[https:// | ||
+ | **Inkscape**\\ | ||
+ | [[https:// | ||
+ | **Sketchbook**\\ | ||
+ | [[https:// | ||
+ | \\ \\ | ||
+ | === Beispiele === | ||
+ | **Beispiel 1: Modul-Icon**\\ | ||
+ | Für unser Modul-Icon haben wir zunächst ein Foto von einem Gruppenmitglied vor einem möglichst einfarbigen Hintergrund gemacht. Anschließend haben wir mit dem Magnetische-Schere-Werkzeug die Silhouette ausgeschnitten und anschließend mit dem Füllen-Werkzeug schwarz eingefärbt. Zuletzt haben wir noch den Hintergrund weiß eingefärbt, | ||
+ | \\ | ||
- | < | + | **Beispiel 2: Bewegungsparallaxe-Animation**\\ |
+ | Hier haben wir zwei Programme zum Erstellen der Graphik genutzt. Zunächst haben wir die einzelnen Frames der Animation einzeln in Inkscape erstellt und als .png-Datei exportiert. Diese haben wir dann in GIMP als einzelne Ebenen importiert (einfach die Bilddatei ins Programmfenster ziehen) und dann schlussendlich das neue Bild aus GIMP als .GIF exportiert. Das geht ganz einfach, indem man beim Exportieren .GIF als Dateiendung angibt. | ||
+ | < | ||
===== Fragen ===== | ===== Fragen ===== | ||
- | - ... | + | - Welche Wahrnehmungsorgane sind an der Wahrnehmung der Kopfhaltung beteiligt und wie? < |
- | - ... | + | - Was sind drei Symptome des //phantom limb syndrome//? < |
- | \\ | + | - Ist propriozeptives Training als solches zielführend? |
+ | - Wie unterscheidet sich Cybersickness von Motion Sickness? < | ||
- | alternativ mit Show-Button: | ||
- | |||
- | <spoiler | 1. Frage 1 ?> | ||
- | Antwort zu Frage 1 | ||
- | </ | ||
===== Literatur ===== | ===== Literatur ===== | ||
+ | |||
+ | [1] D. N. Lee, E. Aronson (1974): Visual proprioceptive control of standing in human infants, Perception and Psychophysics Vol.15 No.3 \\ | ||
+ | [2] R. Schleip (2014): Interoception - Some Suggestions for Manual and Movement Therapies, Terra Rosa No. 15, 12/2014 \\ | ||
+ | [3] R. J. van Beers, A. C. Sittig, and J. J. Denier van der Gon (1999): Integration of Proprioceptive and Visual Position-Information: | ||
+ | [4] Fitzpatrick, | ||
+ | [5] Reichelt, Stephan & Haeussler, Ralf & Fütterer, Gerald & Leister, Norbert. (2010). Depth cues in human visual perception and their realization in 3D displays. Most 76900B. 7690. 10.1117/ | ||
+ | [6] Surdick, R. T. et al. (1994) ‘Relevant Cues for the Visual Perception of Depth: Is Where You See it Where it is?’, Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting, 38(19), pp. 1305–1309. doi: 10.1177/ | ||
+ | [7] Donaldson I.M.L. The functions of the proprioceptors of the eye muscles355Phil. Trans. R. Soc. Lond. B http:// | ||
+ | [8] T Brandt, P Bartenstein, | ||
+ | [9] Graziano, Michael S. A.. (1999): "Where is my arm? The relative role of vision and proprioception in the neuronal representation of limb position." | ||
+ | [10] Dunn, B. D., Galton, H. C., Morgan, R., Evans, D., Oliver, C., Meyer, M., … Dalgleish, T. (2010). Listening to Your Heart: How Interoception Shapes Emotion Experience and Intuitive Decision Making. Psychological Science, 21(12), 1835–1844. https:// | ||
+ | [11] A. Kitaoka (2006): Anomalous motion illusion and stereopsis \\ | ||
+ | [12] J.L. Taylor, D.I. McCloskey (1988): Proprioception in the neck, Experimental Brain Research 70 \\ | ||
+ | [13] Laura C.Trutoiu, Betty J. Mohler, Jörg Schulte-Pelkum , Heinrich H.Bülthoff | ||
+ | with floorprojection, | ||
+ | [14] teaching.thehumanbrain.info (Stand 21.01.20): | ||
+ | http:// | ||
+ | [15] Spektrum-Lexikon der Neurowissenschaften (Stand 21.01.20): Muskelspindeln https:// | ||
+ | ---- | ||
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