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biomechanik:projekte:ws2019:ps_biom1920_3 [16.01.2020 11:09]
Julian Karl [Wie funktioniert Wahrnehmung von Körper und Bewegungen?]
biomechanik:projekte:ws2019:ps_biom1920_3 [15.03.2020 17:18] (aktuell)
Julian Karl [Exkurs: Erstellen von Graphiken]
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 ====== WP1908 Bewegungswahrnehmung ====== ====== WP1908 Bewegungswahrnehmung ======
  
-^ Modul-Icon ​          | ...                                                               |+^ Modul-Icon ​          ​| ​{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​icon_wahrnehmung_v3.jpg?150 }}    ​|
 ^ Veranstaltung ​       | PS Biomechanik ​                                                   | ^ Veranstaltung ​       | PS Biomechanik ​                                                   |
-^ Autoren ​             | Katharina Faller, Julian Kerl, Moritz Kolvenbach, Marco Fendrich ​ |+^ Autoren ​             | Katharina Faller, Marco Fendrich, Julian Kerl, Moritz Kolvenbach ​ |
 ^ Bearbeitungsdauer ​   | 60 min                                                            | ^ Bearbeitungsdauer ​   | 60 min                                                            |
 ^ Präsentationstermin ​ | 27.01.2020 ​                                                       | ^ Präsentationstermin ​ | 27.01.2020 ​                                                       |
 ^ Status ​              | In Bearbeitung ​                                                   | ^ Status ​              | In Bearbeitung ​                                                   |
-^ Zuletzt geändert am  | 16.01.2020                                                        |+^ Zuletzt geändert am  | 06.02.2020                                                        |
  
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-Im Zentrum unseres gesamten Handelns und Erlebens als Lebewesen steht die physische Wahrnehmung,​ also die Fähigkeit Reize zu detektieren und zu verarbeiten. Sie fungiert dabei sowohl als „Fenster zur Außenwelt“,​ durch das wir Informationen aus und über unsere Umwelt zu erhalten, als auch als „Fenster zur Innenwelt“,​ das uns Informationen über uns selbst, bzw. über unseren Körper, seinen Zustand, seine Lage im Raum etc. zeigt. +Im Zentrum unseres gesamten Handelns und Erlebens als Lebewesen steht die physische Wahrnehmung,​ also die Fähigkeit Reize zu detektieren und zu verarbeiten. Sie fungiert dabei sowohl als „Fenster zur Außenwelt“,​ durch das wir Informationen aus und über unsere Umwelt zu erhalten, als auch als „Fenster zur Innenwelt“,​ das uns Informationen über uns selbst, bzw. über unseren Körper, seinen Zustand, seine Lage im Raum etc. zeigt.All diese Mechanismen laufen zwar meist unbewusst ab, sind aber offensichtlich zentral wichtig für unser Alltagsleben. Man stelle sich zum Beispiel vor, wir hätten kein instinktives Bewusstsein über die Position und Stellung unserer Füße, Laufen wäre ein enorm komplexer und anstrengender Prozess. Tatsächlich ist es die Wahrnehmung unserer Körperposition,​ der wahrscheinlich am wenigsten bewusste Aufmerksamkeiten zuteilwird. \\ 
-===== Wie funktioniert Wahrnehmung von Körper ​und Bewegungen? =====+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,​ haben die Augen. \\ 
 +[{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​icon_wahrnehmung_v3.jpg?​250 | Ein einfaches Experiment zur Wahrnehmung ist es, mit geschlossenen Augen auf einem Bein zu stehen.}}] 
 +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,​ auch wenn beide Dinge vielleicht vorher gar keine bewusste Rolle gespielt haben. Tatsächlich entstammt diese Übung dem [[biomechanik:​projekte:​ws2019:​ps_biom1920_3#​propriozeptives_training|propriozeptiven Training]], auf das wir später noch eingehen werden. Zunächst wollen wir uns aber mit den beteiligten Wahrnehmungssystemen beschäftigen. 
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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,​ wobei die Grenzen zwischen diesen aber fließend sein können (vgl. [1] S. 529). Zum besseren Verständnis wollen wir diese Begriffe kurz definieren: \\ Klassisch lässt sich die Wahrnehmung in drei Bereiche aufteilen, die Extero-, Intero- und Propriozeption,​ wobei die Grenzen zwischen diesen aber fließend sein können (vgl. [1] S. 529). Zum besseren Verständnis wollen wir diese Begriffe kurz definieren: \\
-**Exterozeption:​** Exterozeption beschreibt die Gesamtheit der „von außen kommenden“ Sinneseindrücke. Also die Wahrnehmung jener Reize, die Informationen über die Umgebung des Körpers, nicht aber den Körper selbst vermitteln. Geruch ist zum Beispiel ein exterozeptiver Reiz.\\ +>**Exterozeption:​** Exterozeption beschreibt die Gesamtheit der „von außen kommenden“ Sinneseindrücke. Also die Wahrnehmung jener Reize, die Informationen über die Umgebung des Körpers, nicht aber den Körper selbst vermitteln. Geruch ist zum Beispiel ein exterozeptiver Reiz.\\ 
-**Interozeption:​** Als Interozeption bezeichnet man die Fähigkeit ​ Veränderungen in den körpereigenen Systemen wahrzunehmen. Dies beinhaltet unter anderem Muskeln, Haut, Gelenke und die inneren Organe (vgl. [10] S. 1835). Hunger ist somit ein typischer interozeptiver Reiz.\\ +>**Interozeption:​** Als Interozeption bezeichnet man die Fähigkeit ​ Veränderungen in den körpereigenen Systemen wahrzunehmen. Dies beinhaltet unter anderem Muskeln, Haut, Gelenke und die inneren Organe (vgl. [10] S. 1835). Hunger ist somit ein typischer interozeptiver Reiz.\\ 
-**Propriozeption:​** Die Fähigkeit des Körpers, seine relative Position, Lage und Bewegung im Raum, Kräfte und Beschleunigungen und seine Pose, also die Lage der Gliedmaßen zueinander, zu bestimmen ​bzw. wahrzunehmen,​ bezeichnen wir als Propriozeption (vgl. [2] S. 10). Ein typisches Beispiel für Propriozeption ist das Bewusstsein über unsere Kopfhaltung oder Armstellung. Da propriozeptive Reize auch aus dem Körperinneren kommen, wird die Propriozeption gelegentlich auch der Interozeption untergeordnet. \\ +>**Propriozeption:​** Die Fähigkeit des Körpers, seine relative Position, Lage und Bewegung im Raum, Kräfte und Beschleunigungen und seine Pose, also die Lage der Gliedmaßen zueinander, zu bestimmen ​beziehungsweise (mechanisch) ​wahrzunehmen,​ bezeichnen wir als Propriozeption (vgl. [2] S. 10). Ein typisches Beispiel für Propriozeption ist das Bewusstsein über unsere Kopfhaltung oder Armstellung. Da propriozeptive Reize auch aus dem Körperinneren kommen, wird die Propriozeption gelegentlich auch der Interozeption untergeordnet. \\ 
-Für die Biomechanik,​ und unser Thema im Besonderen, spielt die Wahrnehmung von Körperpose und –bewegung und damit die Propriozeption ​offensichtlich ​eine herausragende Rolle. Wir wollen uns also im Folgenden noch ein bisschen genauer mit den beteiligten Wahrnehmungsorganen, ​bzw. Rezeptoren und Mechanismen befassen.  +Für die Biomechanik,​ und unser Thema im Besonderen, spielt die Wahrnehmung von Körperpose und –bewegung und damit die Propriozeption eine herausragende Rolle. Wir wollen uns also im Folgenden noch ein bisschen genauer mit den beteiligten Wahrnehmungsorganen, ​beziehungsweise ​Rezeptoren und Mechanismen befassen.  
-Grundsätzlich ​können wir die beteiligten Sinne in zwei große Klassen aufteilen. ​ Die Wahrnehmung visueller Reize durch die Augen und zugehörige ​Informationsverarbeitende ​Systeme, sowie die Wahrnehmung mechanischer Reize durch sogenannte Mechanorezeptoren. ​Je nach Veröffentlichung wird das visuelle System ​auch separat gefasst und mit Propriozeption nur die Mechanorezeption bezeichnet.\\ +Dabei können wir die beteiligten Sinne grundsätzlich ​in zwei große Klassen aufteilen. ​ Die Wahrnehmung visueller Reize durch die Augen und zugehörige ​informationsverarbeitende ​Systeme, sowie die Wahrnehmung mechanischer Reize durch sogenannte Mechanorezeptoren. ​Obwohl ​das visuelle System ​eine wichtige Rolle bei der Bewegungs- und Posenwahrnehmung spielt, wird es in vielen Veröffentlichung ​separat gefasst und mit Propriozeption nur die Mechanorezeption bezeichnet((In [3] werden beispielsweise visuelle Wahrnehmung und Propriozeption getrennt, wohingegen [1] explizit von visueller Propriozeption spricht.)).\\ 
-==== Das Visuelle ​System ====+Wer sich noch eingehender für Wahrnehmung interessiert,​ findet im Wiki-Modul [[biomechanik:​projekte:​ws2012:​koerperwahrnehmung|WP1215 Körperwahrnehmung]] noch mehr zu diesem Thema. 
 +==== Das visuelle ​System ====
  
 Das visuelle System lässt sich in seiner Gänze in diesem Rahmen natürlich nicht beschreiben,​ daher beschränken wir uns hier auf das Tiefen- und das Bewegungssehen als wichtigste Mechanismen der visuellen Bewegungswahrnehmung.\\ Das visuelle System lässt sich in seiner Gänze in diesem Rahmen natürlich nicht beschreiben,​ daher beschränken wir uns hier auf das Tiefen- und das Bewegungssehen als wichtigste Mechanismen der visuellen Bewegungswahrnehmung.\\
  
-=== Tiefensehen:​ === + === Tiefensehen:​ === 
- Der wahrscheinlich bekannteste Mechanismus des Räumlichen oder Tiefensehens ​ist das Stereoskopische ​Sehen auch Stereopsis (vgl. [5] S. 2-4; vgl. [6] S.1306). Also die Wahrnehmung von Tiefe durch das Sehen mit zwei Augen. Der Abstand eines Objekts wird hier durch die unterschiedliche Abbildung auf die Netzhaut beider Augen wahrgenommen. Dieser Mechanismus liegt z.B. der Funktion von VR-Brillen zugrunde. \\+ Der wahrscheinlich bekannteste Mechanismus des räumlichen Sehens ​ist das sogenannte stereoskopische ​Sehen auch Stereopsis (vgl. [5] S. 2-4; vgl. [6] S.1306). Also die Wahrnehmung von Tiefe durch das Sehen mit zwei Augen. Der Abstand eines Objekts wird hier durch die unterschiedliche Abbildung auf die Netzhaut beider Augen wahrgenommen. Dieser Mechanismus liegt z.B. der Funktion von VR-Brillen zugrunde. \\
  
-{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​stereo.png?​600 |Schematische Darstellung des Stereosehens}}+[{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​stereo.png?​700 | Schematische Darstellung des Stereosehens }}]
    
-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 ​vor beispielsweise bei Bildern ​eine große Rolle. \\+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 ​eine große Rolle und ist im folgenden Bild nochmal hervorgehoben. \\
  
-{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​depth_cues.png?​400 |Drei typische Beispiele für optische Tiefenhinweise}}+[{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​depth_cues.png?​500 |Drei typische Beispiele für optische Tiefenhinweise. \\ 
 +//Mod. nach Meindert Hobbema: Allee von Middelharnis (1689), https://​commons.wikimedia.org/​wiki/​File:​Meindert_Hobbema_001.jpg?​uselang=de //}}]
  
 === Bewegungssehen:​ === === Bewegungssehen:​ ===
- Eng verwandt ​damit ist das Bewegungssehen, auch hier wird aus optischen Hinweisen im Sichtbereich („Motion Cues“) auf die eigentliche Information,​ also Bewegung, geschlossen. Verändern sich zum Beispiel die wahrgenommene Tiefe oder Position eines Objekts im Sichtbereich, ​so kann daraus ​gefolgert werden, dass eine Bewegung stattgefunden hat. Dieser Mechanismus erlaubt es uns beispielsweise Filme als bewegt wahrzunehmen. Hier spielt auch die sogenannte Bewegungsparallaxe eine Rolle, also der Effekt der sich bei Bewegungen ergibt, wenn zwei Objekte unterschiedlich weit entfernt sind. Hier scheint sich das weiter entfernte Objekt langsamer zu bewegen. Auch bestimmte Anordnungen von Farben und Farbverläufen können den Eindruck von Bewegung hervorrufen (vgl. [11]). \\ + Eng verwandt ​mit dem Tiefensehen ​ist das Bewegungssehen. Auch hier wird aus optischen Hinweisen im Sichtbereich („Motion Cues“) auf die eigentliche Information,​ also Bewegung, geschlossen. Verändern sich zum Beispiel die wahrgenommene Tiefe oder Position eines Objekts im Sichtbereich, ​folgt daraus, dass eine Bewegung stattgefunden hat. Dieser Mechanismus erlaubt es uns beispielsweise Filme als bewegt wahrzunehmen. Hier spielt auch die sogenannte Bewegungsparallaxe eine Rolle, also der Effekt der sich bei Bewegungen ergibt, wenn zwei Objekte unterschiedlich weit entfernt sind. Hier scheint sich das weiter entfernte Objekt langsamer zu bewegen. Auch bestimmte Anordnungen von Farben und Farbverläufen können den Eindruck von Bewegung hervorrufen (vgl. [11]). \\ 
-{{ :​biomechanik:projekte:ws2019:parallaxe_v2.gif?​400 |Ein Beispiel für Bewegungsparallaxe:​ Die Bäume im Hintergrund bewegen sich langsamer als das Auto}}+ 
 +[{{ http://​wiki.ifs-tud.de/​_media/​biomechanik/projekte/ws2019/parallaxe_v2.gif?​400 |Ein Beispiel für Bewegungsparallaxe:​ Die Bäume im Hintergrund bewegen sich langsamer als das Auto}}]
 ==== Mechanorezeptoren ==== ==== Mechanorezeptoren ====
-Mechanorezeptoren sind, wie eingangs bereits erwähnt, ​Rezeptoren zur Wahrnehmung mechanischer Reize. Das können beispielsweise Kräfte oder Momente, aber auch Beschleunigungen oder Muskeldehnungsowie viele weiter ​Reize sein. Wir wollen also im Folgenden eine Auswahl wichtiger Mechanorezeptoren betrachten. ​+Mechanorezeptoren sind Rezeptoren zur Wahrnehmung mechanischer Reize. Das können beispielsweise Kräfte oder Momente, aber auch Beschleunigungen oder Muskeldehnungen sein. Auch VibrationenLast und andere ​Reize werden durch Mechanorezeptoren wahrgenommen. Wir wollen also im Folgenden eine Auswahl wichtiger Mechanorezeptoren betrachten. ​
 === Vestibularorgan:​ === === Vestibularorgan:​ ===
-Das Vestibular- oder auch Gleichgewichtsorgan dient der Wahrnehmung von linearen und Winkelbeschleunigungen. Es besteht aus drei Sensoren für Winkelbeschleunigungen,​ den Bogengängen,​ und Sensoren für Linearbeschleunigungen,​ den Makularorganen. Die Bogengänge sind dabei in drei Ebenen angeordnet, die nahezu orthogonal zueinander stehen und jeweils in dieser Ebene Winkelbeschleunigungen wahrnehmen. Die Makularorgane sind ebenfalls grob orthogonal zueinander angeordnet und nehmen jeweils lineare Beschleunigungen in vertikaler Richtung, ​bzw. in horizontaler Richtung wahr. Die Wahrnehmung in vertikaler Richtung umfasst dabei auch die Erdbeschleunigung. (vgl. [14]).\\+Das Vestibular- oder auch Gleichgewichtsorgan ​sitzt auf beiden Seiten des Kopfes hinter dem Ohr und dient der Wahrnehmung von [[biomechanik:​kinematik:​kin01|linearen]] und [[biomechanik:​kinematik:​kin02|Winkelbeschleunigungen]]. Es besteht aus drei Sensoren für Winkelbeschleunigungen,​ den Bogengängen,​ und zwei Sensoren für Linearbeschleunigungen,​ den Makularorganen. Die Bogengänge sind dabei in drei Ebenen angeordnet, die nahezu orthogonal zueinander stehen und jeweils in dieser Ebene Winkelbeschleunigungen wahrnehmen. Die Makularorgane sind ebenfalls grob orthogonal zueinander angeordnet und nehmen jeweils lineare Beschleunigungen in vertikaler Richtung, ​beziehungsweise ​in horizontaler Richtung wahr. Die Wahrnehmung in vertikaler Richtung umfasst dabei auch die Erdbeschleunigung. \\
    
-{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​vestibularorgan_v2.png?​600 |Das Vestibularorgan nimmt Winkel- und Linearbeschleunigungen wahr}}+[{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​vestibularorgan_v2.png?​600 |Aufbau des Vestibularorgans. ​Das Vestibularorgan nimmt Winkel- und Linearbeschleunigungen wahr}}]
  
 === Muskelspindel:​ === === Muskelspindel:​ ===
-Muskelspindeln sind Mechanorezeptoren ​ in den Skelettmuskeln,​ welche zur Wahrnehmung der Streckung dieser Muskeln dienen. Sie bestehen aus einem in den Muskel eingebetteten Faserbündel,​ den Intrafusalen ​Fasern, um welche spiralförmig ein Nerv liegt. Das von diesem Nerv ausgesandte Signal ändert sich, je nachdem wie stark diese Fasern gedehnt werden. (vgl. [15]). Je mehr Muskelspindeln ein Muskel enthält, umso genauer kann ihre Ausrichtung bestimmt und gesteuert werden, so enthält beim Menschen die Muskulatur zur Steuerung der Augen die im Verhältnis zum Gewicht meisten Muskelspindeln ([11] S. 1694).\\+Muskelspindeln sind Mechanorezeptoren ​ in den Skelettmuskeln,​ welche zur Wahrnehmung der Streckung dieser Muskeln dienen. Sie bestehen aus einem in den Muskel eingebetteten Faserbündel,​ den intrafusalen ​Fasern, um welche spiralförmig ein Nerv liegt. Das von diesem Nerv ausgesandte Signal ändert sich, je nachdem wie stark diese Fasern gedehnt werden. (vgl. [15]). Je mehr Muskelspindeln ein Muskel enthält, umso genauer kann ihre Ausrichtung bestimmt und gesteuert werden. So enthält beim Menschen die Muskulatur zur Steuerung der Augen die im Verhältnis zum Gewicht meisten Muskelspindeln ([7] S. 1694).\\
    
-{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​muskelspindel_v4.png?​400 |Die Muskelspindeln dienen der Wahrnehmung der Muskelstreckung}}+[{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​muskelspindel_v4.png?​400 |Schematischer Aufbau einer Muskelspindel. ​Die Muskelspindeln dienen der Wahrnehmung der Muskelstreckung.}}]
  
 ==== 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 ​sich nun aus für verschiedene Glieder, ​bzw. den ganzen Körper unterschiedlich zusammen, je nachdem welche Sensoren zur Verfügung stehen. So gehen in die Wahrnehmung der  Pose und Lage des Kopfes beispielsweise alle betrachteten Sensoren ein, da hier sowohl ​ aus dem Informationen des Vestibulären Systems, z.B. die Erdbeschleunigung, ​die Information der Muskelspindeln, z.B. die Streckung der Nackenmuskulatur, als auch die Informationen ​aus dem Visuellen System, z.B. die Ausrichtung von Objekten im Sichtfeld(vgl. [12] und vgl. [1]). Die Informationen werden dann im Gehirn abhängig von der zur Verfügung stehenden Information ​gewichtet und kombiniert (vgl. [4] S. 1355, vgl. [9] S. 10418-10420). Dabei dominiert immer der schärfste Sinn (vgl. [4] S. 183), wobei auch jeder Sinn für sich ausreicht, um die Pose eines Körperteils zu bestimmen (vgl. [9] S10420).\\+Die Wahrnehmung der Pose setzt sich nun für verschiedene Glieder, ​beziehungsweise ​den ganzen Körper unterschiedlich zusammen, je nachdem welche Sensoren zur Verfügung stehen. So gehen in die Wahrnehmung der Pose des Kopfes beispielsweise alle betrachteten Sensoren ein. Hier lässt sich die Pose sowohl über die Informationen aus den Vestibularorganen, z.B. über die Richtung des Schwerkraftvektors, als auch über die unterschiedliche Streckung verschiedener Halsmuskeln bestimmen. Auch aus optische Informationen, z.B. der Ausrichtung von Objekten im Sichtfeld, kann auf die Kopfhaltung geschlossen werden ​(vgl. [12] und vgl. [1]). Die zur Verfügung stehenden ​Informationen werden dann im Gehirn abhängig von ihrere Qualität ​gewichtet und kombiniert (vgl. [4] S. 1355, vgl. [9] S. 10418-10420). Dabei dominiert immer der schärfste Sinn (vgl. [4] S. 183), wobei auch jeder Sinn für sich ausreicht, um die Pose eines Körperteils zu bestimmen (vgl. [9] S. 10420).\\
  
 === 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 ​ist das leicht zu erkennen, ​Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen werden von den Bogengängen und Makularorganen als Beschleunigungen registriert und vermitteln damit Informationen über die Translation des Körpers ​im Raum. Diese Informationen sind aber beschränkt,​ bewegt sich der Körper mit gleichbleibender Geschwindigkeit,​ kann das Vestibularorgan dies nicht mehr feststellen. Hier greift das Visuelle System als zweiter großer und oft auch dominanter Teil der Translationswahrnehmung. Wir hatten ​bereits festgestellt,​ dass das Bewegungssehen über optische Hinweise funktioniert und auch die Bewegung des eigenen Körpers wird über einen solchen Hinweis, den Optischen Fluss, detektiert (vgl. [13]). Unter dem Optischen Fluss versteht man die Positionsänderung von Bildpunkten zwischen zwei (zeitlich aufeinanderfolgenden) Bildern. Die Bewegung des Körpers lässt sich nun über Art und Umfang dieser Änderung des wahrgenommen Bildes zwischen zwei Zeitpunkten schlussfolgern, macht man beispielsweise einen Schritt nach rechts, bewegen sich alle wahrgenommenen Bildpunkte entsprechend nach links. Dieses Phänomen ist beispielsweise dafür verantwortlich,​ dass man beim Autofahren auch bei gleichbleibender Geschwindigkeit das Gefühl ​hat sich zu bewegen. \\+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 ​sind Bewegungen direkt erkennbar. ​Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen werden von den Bogengängen und Makularorganen als Beschleunigungen registriert und vermitteln damit Informationen über die Translation des Körpers. Diese Informationen sind aber beschränkt,​ bewegt sich der Körper mit gleichbleibender Geschwindigkeit,​ kann das Vestibularorgan dies nicht mehr wahrnehmen. Hier greift das Visuelle System als zweiter großer und oft auch dominanter Teil der Translationswahrnehmung. Wir haben bereits festgestellt,​ dass das Bewegungssehen über optische Hinweise funktioniert und auch die Bewegung des eigenen Körpers wird über einen solchen Hinweis, den Optischen Fluss, detektiert (vgl. [13]). Unter dem Optischen Fluss versteht man die Positionsänderung von Bildpunkten zwischen zwei (zeitlich aufeinanderfolgenden) Bildern. Die Bewegung des Körpers lässt sich nun über Art und Umfang dieser Änderung des wahrgenommen Bildes zwischen zwei Zeitpunkten schlussfolgern. Macht man beispielsweise einen Schritt nach rechts, bewegen sich alle wahrgenommenen Bildpunkte entsprechend nach links. Dieses Phänomen ist beispielsweise dafür verantwortlich,​ dass man beim Autofahren auch bei gleichbleibender Geschwindigkeit das Gefühl ​behält ​sich zu bewegen. \\
  
-{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​flow_directions.png?400 |Verschiedene Bewegungsrichtungen können am Optischen Fluss erkannt werden}}+[{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​flow_directions_v2.png?400 |Verschiedene Bewegungsrichtungen können am Optischen Fluss erkannt werden}}]
  
 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.
  
-<​spoiler| ​Wie unterscheidet man Objektbewegung von Eigenbewegung>+== Exkurs: ​Wie unterscheidet man Objektbewegung von Eigenbewegung? ==
 Die visuelle Wahrnehmung von Bewegungen ist inhärent uneindeutig,​ schließlich kann Bewegung im Sichtfeld sowohl von Eigenbewegung als auch von der Bewegung anderer Objekt herrühren. Auch hier hilft der Optische Fluss weiter, bewegt man sich nämlich selbst, führt dies dazu, dass sich //alle wahrgenommen Bildpunkte//​ bewegen. Bewegt sich dagegen nur das Objekt, bewegen sich //nur die zu diesem Objekt gehörenden Bildpunkte//​. Die visuelle Wahrnehmung von Bewegungen ist inhärent uneindeutig,​ schließlich kann Bewegung im Sichtfeld sowohl von Eigenbewegung als auch von der Bewegung anderer Objekt herrühren. Auch hier hilft der Optische Fluss weiter, bewegt man sich nämlich selbst, führt dies dazu, dass sich //alle wahrgenommen Bildpunkte//​ bewegen. Bewegt sich dagegen nur das Objekt, bewegen sich //nur die zu diesem Objekt gehörenden Bildpunkte//​.
-{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​optischer_fluss_v1.png?400 |Bei Eigenbewegung ändern sich alle Bildpunkte, bei Objektbewegung nur die zum Objekt gehörenden.}} +[{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​optischer_fluss_v2.png?500 |Bei Eigenbewegung ändern sich alle Bildpunkte, bei Objektbewegung nur die zum Objekt gehörenden.}}]
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-===== Fehler und Grenzen der Wahrnehmung ===== +<​html><​p align="​right">​ verfasst von Julian Christopher Kerl </​p></​html> ​
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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 //​psychophysical threshhold hunting methods//. Für diese Methoden wird meist eine Maschine benutzt, die eine Extremität des Probanden bewegt, ohne dass er selbst Energie aufwenden muss. Im Video unten sieht man ein Beispiel für ein vergleichbares Gerät. Das Gerät in dem Video stammt zwar aus der Therapie und nicht aus der Forschung, die Grundfunktion wird hier jedoch gut deutlich gemacht. Über //​two-alternative-forced-choice-tasks//​ wird erfasst wie feine Unterschiede in der Position der Extremität der Proband wahrnehmen kann. Diese Methode verspricht zuverlässigere Ergebnisse zu liefern als das //joint position matching//, wird allerdings noch nicht so weitgehend eingesetzt (vgl. [17]).\\
  
-=== Genetische Defekte=== 
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- +<​html>​ 
-=== Amputationen ​===+<div align="​center">​ 
 +<iframe width="​560"​ height="​315"​ src="​https://​www.youtube.com/​embed/​RzAWxZwba7M"​ frameborder="​0"​ allow="​accelerometer;​ autoplay; encrypted-media;​ gyroscope; picture-in-picture"​ allowfullscreen></​iframe>​ 
 +</​div>​ 
 +</​html>​
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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,​ die unter dem Syndrom leiden. Wobei der Anteil von Studie zu Studie deutlichen Schwankungen unterliegt, jedoch nicht unter 49% sinkt (vgl. [19]). \\ 
 +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 ​ (afferenten) Nerven der Wirbelsäule bis hin zum Gehirn aus. Die Beteiligung des Gehirns könnte ein Grund dafür sein, dass Betroffene von einer so lebendigen Wahrnehmung der verlorenen Gliedmaße berichten (vgl. [19]).\\ 
 +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://​www.netdoktor.at/​krankheit/​parkinson-7658|Definition Parkinson]]).\\  
 +Studien legen nahe, dass die Ursache für die Einschränkungen der Propriozeption jedoch nicht, wie bei Verletzungen,​ durch eine Schädigung der afferenten Nerven bzw. der Mechanorezeptoren der Betroffenen ausgelöst wird. Es wird hier davon ausgegangen,​ dass die Defizite in der Propriozeption ihren Ursprung größtenteils in den Basalganglien im Gehirn haben. Die Basalganglien sind eine Zusammenfassung von verschiedenen Kerngebieten des Endhirns unterhalb der Großhirnrinde. Im Bild unten sind es die violett und pink eingefärbten Bereiche.\\
  
-=== Medikamente === +{{ https://​upload.wikimedia.org/​wikipedia/​commons/​1/​1b/​Basal_Ganglia_and_Related_Structures.svg }}
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-==== 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,​ um daraus Rückschlüsse ziehen zu können. 
-Eine häufige Ursache für Fehlleistungen sind hierbei widersprüchliche Sinneseindrücke,​ die vom zentralen Nervensystem nicht in eine sinnvolle Information umgesetzt werden können. 
  
-Ein naheliegendes Beispiel hierfür ist das SchwindelgefühlDiskrepanz 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,​ nach der sich die Flüssigkeit in den Bogengängen weiterhin in Bewegung befindetwir unsere Bewegung allerdings bereits gestoppt haben. Das entstehende Gefühl ist eine Rotation entgegengesetzt ​der bisherigen, zu der unsere visuelle, statische Wahrnehmung im Kontrast stehtUnsere visuelle Wahrnehmung mag eine ausbleibende vestibuläre Wahrnehmung überschreiben können (siehe Moving-Train-Illusion), sie vermag es jedoch nicht, einen vorhandenen Reiz zu negieren und so empfinden wir Schwindel+Die Basalganglien sind unter Anderem für einen großen Teil der Verarbeitung von sensomotorischen Reizen verantwortlichEinfach gesagt ​sorgt die Krankheit ​dafür, dass die von den Basalganglien im Gehirn weitergeleiteten Signale mit einem höheren Anteil an Rauschen behaftet sindweswegen das genaue interpretieren ​der Reize immer schwerer wird (vgl[21]).\\ 
-Gleichermaßen basieren auch Motion SicknessSeekrankheit und die Cybersickness auf Widersprüchen in unserem sensorischen ​System. ​In allen Fällen handelt ​es sich um einen Widerspruch in vestibulärem und visuellem System, die Richtung unterscheidet sich hierbei jedoch. Im Falle von Seekrankheit erhalten wir keinen ​oder einen unzureichenden visuellen Reiz einer Bewegung, während unser vestibuläres System wiederholt Beschleunigungen und Rotationsbewegungen wahrnimmt. Motion Sickness und Cybersickness sind letztlich zwei Seiten derselben Medaille ​(https://www.sciencedaily.com/​releases/​2018/​10/​181023085654.htm), da die Ursache die gleiche ist. Hierbei ​wird visuell eine Bewegung ​wahrgenommendie jedoch vom Körper ​nicht empfunden wird da ja de facto auch keine stattfindet. In allen drei Fällen führt die Inkonsistenz ​der Reize zu einem nicht eindeutigen Ergebnis bezüglich der eigenen Körperposition seitens des zentralen Nervensystems.  +Es wird vermutetdass Parkinson Patienten (PP) diesen Mangel an Propriozeption hauptsächlich mit einer starken Abhängigkeit vom visuomotorischen ​System ​kompensierenEine Reihe von Studien deutet auf einen starken Rückgriff von visuellen Hinweisen bei PP wenn es um Greifbewegungen, die Koordination ​von Arm- und Oberkörperbewegungen,​ sequentielle Armbewegungen,​ Laufen ​oder das Kompensieren von mechanischen Störeinflüssen geht (vgl[21]).\\ 
- +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 ​wurden vorwiegend Methoden mit passiver ​Bewegung ​der Extremitäten zum Messen verwendetum ein Defizit in der Propriozeption der PP nicht mit dem ebenfalls mit der Krankheit einhergehenden Verlust von Bewegungskontrolle ​zu konfundieren
-Wie wir also sehen führen widersprüchliche Sinneswahrnehmungen zu FehlleistungenAusreichend dafür ist jedoch teils bereits ​das Ausbleiben einzelner Reize+Auch das präzise Wahrnehmen von Gewicht ist eingeschränktSo waren Angehörige einer gesunden Kontrollgruppe ​bereits ​bei 31 - 33 g in der Lage ein Gewicht, welches am Zeigefinger ausgeübt wurde, zu spüren, während PP es erst bei 48 - 52 g einen Druck gespürt haben (vgl[21]). \\ 
-Einschlafende Gliedmaßen sind meistens die Folge eingeklemmter Nervendie zum Ausbleiben ​der Informationen aus den betroffenen Bereichen führen. Infolgedessen erhalten wir keine Informationen seitens der intrafusalen Fasern ​und unsere propriozeptive Wahrnehmung wird gehemmt bis hin zur TaubheitEin Wechsel ​in eine günstigere ​Position ​genügt zumeist bereitsum die Wahrnehmung wiederherzustellen. In den übrigen Fällen kann die Fehlleistung auf "​große Kälte, einen leichten Schock und starken psychischen Stress"​ zurückgeführt werden, sofern ​nicht ein krankhafter Grund vorliegt ​(https://​medlexi.de/​Eingeschlafene_Gliedma%C3%9Fen). +Weitere Probleme treten beim Greifen nach und Halten von Gegenständen aufsowie bei der muskulären Aktivierung wenn es um das Halten ​und vor allem das Wechseln zwischen verschiedenen Körperhaltungen gehtWenn es zum Beispiel darum geht von einer stehenden ​in eine aufgestützte beziehungsweise sitzende ​Position ​zu wechselnentlasten PP die durch den Wechsel der Position ​nicht mehr so stark beanspruchten Muskeln erst deutlich später im Vergleich zu einer gesunden Kontrollgruppe ​(vgl[21]).
- +
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-Abdriften der Propriozeption+
  
-https://​link.springer.com/​article/​10.1007/​BF00230024 
 \\ \\
  
-Eine Verschiebung ​der Propriozeption ​wie wir sie oben gesehen habenkann auch bewusst herbeigeführt werdenHierbei ​ist die Rubber Hand Illusion (https://​www.nature.com/​articles/​35784) innerhalb ​des Psychologie ein bekanntes Beispiel"Dabei legt eine Versuchsperson ihre rechte Hand auf einen Tisch und die Wissenschaftler verdecken diese Hand und legen eine künstliche Hand daneben, die allerdings echt wirktAnschließend streicheln sie mit einem Pinsel oder einer Bürste im gleichen Rhythmus sowohl ​die verdeckteechte Hand als auch die sichtbareunechte und schon nach kurzer Zeit haben die Probanden das Gefühl, die künstliche Hand sei Teil ihres Körpers." (Stangl2020). Mit diesem Effekt geht auch eine Verschiebung der Propriozeption der jeweiligen Hand in Richtung der künstlichen einher+=== Fazit ===  
 +Die hier beschriebenen Einschränkungen ​der Propriozeption ​stellen nur einen kleinen Teil des gesamten Spektrums der möglichen Schäden dar. Sie bilden jedoch eine Basisum verschiedenen Bereiche in denen Probleme auftreten können, zu beleuchtenInteressant ​ist die Erkenntnis, dass Schäden ​des propriozeptiven Systems ihren Ursprung an sehr unterschiedlichen Stellen haben könnenVon geschädigten Mechanorezeptoren über das gänzliche Fehlen der Rezeptoren bis hin zu Problemen in der Verarbeitung im Gehirn ​und dem ZNS\\ 
 +In Summe sind all die Defizite, die ausgelöst durch abnehmende Propriozeption auftretenein Indikator dafürwie wichtig ​die Propriozeption in unserem täglichen Leben istUnd es zeigt wie viele Bereiche, in denen man die Propriozeption vielleicht nicht bewusst wahrnimmt, trotzdem von ihr abhängen oder gegebenenfalls darunter leiden, wenn sie beschädigt oder aus einem anderen Grund eingeschränkt ist
  
-Verwendete Literatur +<​html><​p align="​right">​ verfasst von Moritz Kolvenbach </p></html> ​
-Stangl, W. (2020). Stichwort: '​Rubber-Hand-Illusion'​. Online Lexikon für Psychologie und Pädagogik. +
-WWW: https://lexikon.stangl.eu/​14042/​rubber-hand-illusion/​ (2020-01-13)+
  
 \\ \\
  
-=== 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,​ ob das zentrale Nervensystem nur efferent arbeitet (soll heißen nur empfängt) oder auch Afferenz (sensorische Rückmeldung,​ beispielsweise eben Propriozeption) berücksichtigt. 
 +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 ​und Umlernen von Wahrnehmung ===== +[{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​loops.png?​700 |Unterscheidung zwischen open- und closed-loop control System: ​\\ 
-\\+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 ​Training ​==== +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 ​Training ​[23][24][25]. Diese werden unter anderem beworben ​mit Erhöhung der Stabilität der jeweiligen Gelenke, ​Verletzungs-VorbeugungVerbesserung des Gleichgewichtssinns ​und je nach Quelle sogar der Erhöhung der körperlichen ​Kraft. Die Methoden, wie dies erreicht werden soll, variieren hierbeiDas dabei jedoch am häufigsten auftretende Element sind Gleichgewichtsübungen auf einem instabilen Untergrund, die zum Teil mit geschlossenen Augen durchgeführt werden.
-Propriozeptives Training wird mit vielen Vorteilen beworben. Es erhöht die Stabilität der jeweiligen Gelenke, ​es beugt Verletzungen vores verbessert den Gleichgewichtssinn ​und je nach Quelle sogar die körperliche ​Kraft. ​Was genau bezeichnet man also als solches? +
-Die meisten in der Populärkultur verwendeten Übungen beinhalten einbeiniges Balancieren (1)(2)(3) und geschlossene Augen um das visuelle Feedback als Hilfsmittel auszuschließenDies 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+
  
 +[{{:​biomechanik:​projekte:​ws2019:​icon_wahrnehmung_v3.jpg?​250|Gleichgewichtsübungen auf einem Bein}}]
  
 +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/​watch?​v=JWp_uCFebk0 +Das Problem ist hierbei, dass bisher keinerlei Übungen vorliegen, die die Propriozeption tatsächlich isolierenWie bereits in  
-(2) https://​draxe.com/​fitness/​proprioception +[[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 werdenDiese messen in ihrer Konsequenz aber somit nur das zusammengesetzte Ergebnis aus Propriozeption,​ Kinesthäsie und mit hineinspielender oberflächlicher Wahrnehmung von Spannungen auf der HautUm tatsächlich die Afferenz der Muskelspindeln zu testen wären invasive Messverfahren vonnöten, die bisher nicht in der Erforschung der Propriozeption zum Einsatz gekommen sindFür weitergehende Informationen zu diesem Thema, siehe [22].
-(3) https://​www.youtube.com/​watch?​v=R0xD_-YDORE +
-(4) +
-(5) https://​journals.lww.com/​nsca-jscr/​Fulltext/​2013/​08000/​Effects_of_12_Week_Proprioception_Training_Program.18.aspx?​casa_token=u3zUXBpbv8EAAAAA:​eB-HRL__dqj6RUQ5mxl362a_ATbJCLFGnJrjYLdGFab8x2e0DzsPrIWyqCCzatQe7onQsFMsNuKdL53-4akzyFy3HeOjbglXJvbDEg +
-(6) https://​www.jospt.org/​doi/​abs/​10.2519/​jospt.1995.21.2.90 +
-(7) https://​www.ncbi.nlm.nih.gov/​pmc/​articles/​PMC4309156/​#!po=3.57143 +
-(8) http://​www.pitt.edu/​~neurolab/​publications/​1992-1996/​Articles/​LephartSM_1995_SportsExerInj_The%20role%20of%20proprioception%20in%20the%20treatment%20of%20sports%20injuries.pdf +
-(9) https://​go.galegroup.com/​ps/​anonymous?​id=GALE%7CA251535505&​sid=googleScholar&​v=2.1&​it=r&​linkaccess=abs&​issn=08969620&​p=AONE&​sw=w +
-(10) https://​link.springer.com/​content/​pdf/​10.1007/​s001670100208.pdf+
  
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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,​ um daraus Rückschlüsse ziehen zu können. 
 +Eine häufige Ursache für Fehlleistungen sind hierbei widersprüchliche Sinneseindrücke,​ die vom zentralen Nervensystem nicht in eine sinnvolle Information umgesetzt werden können.
  
-=== 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,​ nach der sich die Flüssigkeit in den Bogengängen weiterhin in Bewegung befindet, wir unsere Bewegung allerdings bereits gestoppt haben. Das entstehende Gefühl ist eine Rotation entgegengesetzt der bisherigen, zu der unsere visuelle, statische Wahrnehmung im Kontrast steht. Unsere visuelle Wahrnehmung mag eine ausbleibende vestibuläre Wahrnehmung überschreiben können (siehe Moving-Train-Illusion),​ sie vermag es jedoch nicht, einen vorhandenen Reiz zu negieren und so empfinden wir Schwindel. 
-\\+Gleichermaßen basieren auch Motion Sickness, Seekrankheit und die [[biomechanik:​projekte:​ws2019:​ps_biom1920_3#​Cybersickness|Cybersickness]] - Übelkeit durch Computerspiele/​Virtual Reality - auf Widersprüchen in unserem sensorischen System. In allen Fällen handelt es sich um einen Widerspruch zwischen vestibulärem und visuellem System, die Richtung unterscheidet sich hierbei jedoch. Im Falle von Seekrankheit erhalten wir keinen oder einen unzureichenden visuellen Reiz einer Bewegung, während unser vestibuläres System wiederholt Beschleunigungen und Rotationsbewegungen wahrnimmt. Motion Sickness und Cybersickness sind letztlich zwei Seiten derselben Medaille [29], da die Ursache die gleiche ist. Hierbei wird visuell eine Bewegung wahrgenommen,​ die jedoch vom Körper nicht empfunden wird da ja de facto auch keine stattfindet. In allen drei Fällen führt die Inkonsistenz der Reize zu einem nicht eindeutigen Ergebnis bezüglich der eigenen Körperposition seitens des zentralen Nervensystems. ​
  
-=== 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 ​der Informationen aus den betroffenen Bereichen führen. Infolgedessen erhalten wir keine Informationen seitens der intrafusalen Fasern und unsere propriozeptive ​Wahrnehmung ​wird gehemmt bis hin zur Taubheit. Ein Wechsel in eine günstigere Position genügt zumeist bereits, um die Wahrnehmung wiederherzustellen. In den übrigen Fällen kann die Fehlleistung auf "​große Kälte, einen leichten Schock und starken psychischen Stress"​ zurückgeführt werden, sofern nicht ein krankhafter Grund vorliegt [30].
- +
-=== Hand-Auge Koordination === +
-\\ +
- +
-=== Eigeneinschätzung === +
-\\ +
- +
-==== Austricksen ​der Wahrnehmung ​==== +
-\\ +
- +
-=== Auswahl der Schuhsohlen für Balance === +
-\\+
  
-=== Deutschuss === +Manchem mag es bereits auch passiert sein, dass man nach längerem Liegen auf der Couch erstmals wieder seine Gliedmaßen bewegt ​und sich diese in einer unerwarteten Position befindenDieser Effekt nennt sich proprioceptive driftUnter Ausbleiben sekundärer Kontrollinformationen zur Propriozeption ​wird die gefühlte Position ​der Gliedmaßen zunehmen zur Körpermitte hin abdriften. Zum Zurücksetzen zur tatsächlichen Position reicht ein kurzer Blick auf den jeweiligen Körperteil oder kinesthätische Wahrnehmung - das dynamische Gegenstück zur Propriozeptionalso anstelle der Positionswahrnehmung ​die Bewegungswahrnehmung ​des Körpers[31]
-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 ​und selbst mit diesem benötigt das Anlegen und Zielen seine ZeitIn dieser Kombination hat sich das Konzept des Deutschusses entwickeltDer Abzug wird hierbei mit dem Mittelfinger bedient während ​der Zeigefinger entlang des Laufs der Waffe liegt und auf das Ziel deutet. Die Bewegung ist weitaus intuitiver und in kürzerer Zeit durchfuhrbarschafft aber natürlich nicht die gleiche Präzision ​des Zielens über Kimme und Korn.+
  
-Quelle: https://​books.google.de/​books?​id=SHACAAAAYAAJ&​pg=PA238&​redir_esc=y&​hl=de#​v=onepage&​q&​f=false+Eine solche Verschiebung der Propriozeption,​ kann auch bewusst herbeigeführt werdenHierbei ist die Rubber Hand Illusion [32] innerhalb des Psychologie ein bekanntes Beispiel. "Dabei legt eine Versuchsperson ihre rechte Hand auf einen Tisch und die Wissenschaftler verdecken diese Hand und legen eine künstliche Hand daneben, die allerdings echt wirkt. Anschließend streicheln sie mit einem Pinsel oder einer Bürste im gleichen Rhythmus sowohl die verdeckte, echte Hand als auch die sichtbare, unechte und schon nach kurzer Zeit haben die Probanden das Gefühl, die künstliche Hand sei Teil ihres Körpers."​ [33]. Mit diesem Effekt geht auch eine Verschiebung der Propriozeption der jeweiligen Hand in Richtung der künstlichen einher
  
 +<​html><​p align="​right">​ verfasst von Marco Fendrich </​p></​html> ​
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 ===== Wahrnehmung in Virtual Reality ===== ===== Wahrnehmung in Virtual Reality =====
  
-Virtual Reality (VR) bezeichnet eine computergenerierte,​ interaktive,​ virtuelle Umgebung. Im Gegensatz zu anderen Benutzeroberflächen wird der Nutzer in der Umgebung mit dem Ziel dargestellt, ​ihn in diese eintauchen” zu lassen. Diese Umgebung kann der wirklichen Welt entsprechen,​ aber auch stark von ihr abweichen. VR unterscheidet sich von Augmented Reality (AR) in der Hinsicht, dass AR die tatsächliche Welt nur visuell ergänzt. ​Dieser ​Text wird sich im Weiteren ausschließlich mit VR befassen.\\ +Virtual Reality (VR) bezeichnet eine computergenerierte,​ interaktive,​ virtuelle Umgebung. Im Gegensatz zu anderen Benutzeroberflächen wird der Nutzer in der Umgebung ​dargestellt ​mit dem Ziel ihn in diese eintauchen zu lassen. Diese Umgebung kann der wirklichen Welt entsprechen,​ aber auch stark von ihr abweichen. VR unterscheidet sich von Augmented Reality (AR) in der Hinsicht, dass AR die tatsächliche Welt nur visuell ergänzt ​(vgl. [34])In diesem ​Text werden wir uns im Weiteren ausschließlich mit VR befassen.
-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 MedizinFlugsimulation und zu militärischen Trainingszwecken eingesetzt. Sie ermöglicht Situationen ​zu simulierendie in der Realität ​zu teuer, gefährlich oder schwierig generierbar sindDadurch kann der Nutzer mit der Hilfe von VR spezielle Situationen wiederholt trainierenSchon in den 1990ern waren die ersten VR-Headsets für Videospiele verfügbarjedoch dauerte es weitere 20 Jahre bis die Technik ausgereift genug war und erste günstige Modelle ​auf dem Markt erschienenSeither bietet VR Unterhaltung für alle, wird in der Ausbildung von Fachkräften eingesetzt ​und gilt als wertvollesgünstiges Instrument ​für die Forschung ​und TherapieEs fällt einem schwerein Gebiet ​zu finden, ​in dem VR keinen möglichen Nutzen haben könnte.
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-Da VR hauptsächlich die visuelle Wahrnehmung manipuliertdient sie besonders gut der Erforschung dieser. Sie zeigt wie einfach es ist mit visuellen Reizen die Wahrnehmung eines Menschen ​zu kontrollierenum ihn in eine andere Umgebung ​zu versetzenDafür müssen jedoch einige technische Anforderungen erfüllt sein.\\ +
-Um den 3D-Effekt zu erzeugenwerden ​die virtuellen Inhalte für jedes Auge individuell leicht versetzt ​auf einem kopfmontierten Display angezeigtDie Disparität ​der gezeigten Objekte wird im Gehirn zu Tiefeninformationen verarbeitet ​und die beiden Bilder zu einem 3D-Bild kombiniert. Dabei gilt: je größer die Disparitätumso näher ist das Objekt und umgekehrt. Deshalb erscheinen weit entfernte Objekte im vergleich zu nahen sehr flach. Das binokulare Blickfeld welches unter anderem ​für die Wahrnehmung von Tiefe verantwortlich ist, umfasst etwa 110° bei einem gesunden Menschen ​und sollte von dem Display abgedeckt werden [].\\ Zudem ist eine Bildfrequenz von mindesten 90 Hz notwendig damit der Gleichgewichtssinn und propriozeptive Reize des Körpers mit den visuell wahrgenommen Reizen übereinstimmen. Wenn dies nicht der Fall istkann es zu Kopfschmerzen oder Übelkeit (Cybersickness) kommen [1].\\ Um die Bewegung des Nutzers zu simulieren werden mit Hilfe von Sensoren die Position und Rotation der Augen lokalisiert und in die virtuelle Realität übersetzt.\\  +
-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,​ dient sie besonders gut der Erforschung dieser. Sie zeigt uns unter anderem, dass es möglich ist mit der Hilfe von visuellen Reizen die Wahrnehmung eines Menschen zu kontrollieren,​ ihn in eine andere Umgebung zu versetzen und sogar Emotionen hervorzurufen. Wie gut das bei manchen Menschen funktioniert,​ sehen wir am Beispiel von //​Richie’s ​Plank Experience//. Dabei wird der Spieler mit einem Aufzug in den 80 Stock eines Hochhauses gefahren und tritt dort hinaus auf eine frei schwebende Planke. Um den Effekt zu verstärken,​ kann eine Planke in der realen Welt unter den Füßen des Spielers befestigt werden (vgl. [35]). ​
  
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-=== Anwendung in der Psychologie === 
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 \\ \\
-=== Anwendung ​in der Medizin ===+ 
 +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 //​Head-Mounted Display// (HMD) angezeigt. Die Disparität der gezeigten Objekte wird im Gehirn zu Tiefeninformationen verarbeitet und die beiden Bilder zu einem 3D-Bild kombiniert. Dabei gilt: je größer die Disparität,​ umso näher wirkt das Objekt und umgekehrt (vgl. [36]). Deshalb erscheinen weit entfernte Objekte im Vergleich zu nahen sehr flach. Damit dem Nutzer die virtuelle Realität grenzenlos erscheint, muss nach Möglichkeit das gesamte Blickfeld abgedeckt werden. Da dies mit einem größeren HMD einhergehen würde, decken zumindest neuere Modelle (Stand Januar 2020) das binokulare Blickfeld (der Bereich, der mit beiden Augen gesehen werden kann) ab, welches unter anderem für die Wahrnehmung von Tiefe wichtig ist. Dieses umfasst etwa 110° bei einem gesunden Menschen, während die monokularen Blickfelder (inkludiert das binokulare Feld, wie auch den Bereich, ​der nur nur mit einem Auge gesehen werden kann. Zum Beispiel ganz weit außen links) zusammen etwa 200° bis 220° umfassen. (vgl. [37]).
  
 \\ \\
-=== 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!) 
 +\\ 
 +<​html>​ 
 +<div align="​center">​ 
 +<iframe width="​560"​ height="​315"​ src="​https://​www.youtube.com/​embed/​2Gpl99s02Aw"​ frameborder="​0"​ allow="​accelerometer;​ autoplay; encrypted-media;​ gyroscope; picture-in-picture"​ allowfullscreen></​iframe>​ 
 +</​div>​ 
 +</​html>​ 
 +\\ 
 +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,​ beobachtbar. Ultraschall ermöglicht es 3D-Objekte in der Luft greifbar zu machen und haptisches Feedback zu geben ohne das Vorhandensein eines physischen Objekts (vgl. [39]) und ein //digitaler Lollipop// kann mit der Hilfe von elektrischen Reizen und Wärme auf der Zunge die Geschmacksrichtungen:​ süß, sauer salzig und bitter simulieren (vgl. [40]). ​
  
 +=== Cybersickness ===
 +Übelkeit, Kopfschmerz,​ Schwindelgefühl,​ Müdigkeit und Erbrechen, das sind Symptome, die manche Menschen mit Motion Sickness kennen aber auch dieselben, die bei der sogenannten Cybersickness auftreten können. Wie wir erwähnt haben, sind Cybersickness und Motion Sickness zwei Seiten derselben Medaille mit dem Unterschied,​ dass Cybersickness durch rein visuell wahrgenommene Eigenbewegung in VR verursacht werden kann. Wir laufen durch eine virtuelle Welt und nehmen dies visuell wahr aber unser Körper sagt uns, dass wir eigentlich sitzen. ​
 +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,​ wie zum Beispiel eine virtuelle Nase, sich positiv auf das Wohlergehen des Nutzers auswirken (vgl. [42]).
 +=== 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,​ welcher auch von anderen 3D Medien bekannt ist. Die Linse des Auges versucht den Display scharf zu stellen (Akkomodation),​ während die Augenmuskeln die Sichtachse den visuellen Inhalte auf dem Display anpassen (Vergenz) (vgl. [43]).
  
 +{{ :​biomechanik:​projekte:​ws2019:​vergenz-akkomodation-konflikt.jpg?​600 |}}
 +
 +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,​ mit dessen Hilfe die Blickrichtung der Augen erfasst und der fokussierte Inhalt auf dem Display schärfer dargestellt werden kann als der Rest (vgl. [43]).
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 +=== Fazit ===
 +
 +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,​ insbesondere von Phobien, im Rahmen einer Expositionstherapie,​ eingesetzt (vgl. [46][47]). Auch im Leistungssport wird VR bereits zu Trainingszwecken eingesetzt, wie man im Wiki-Modul [[biomechanik:​projekte:​ws2019:​ps_biom1920_4|WP1909 Mentales Training]] nachlesen kann. Wenn VR es ermöglicht,​ uns in andere Situationen zu versetzen, so besteht auch die Möglichkeit,​ diese aus der Perspektive anderer Menschen zu betrachten, was unser Verständnis für andere fördern und zu einem anderen Handeln unserer selbst führen könnte. Die Forschung an VR scheint also aus vielen Gründen sinnvoll und hat den positiven Nebeneffekt,​ dass wir gleichzeitig einiges über unsere eigene Wahrnehmung lernen.
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 +<​html><​p align="​right">​ verfasst von Katharina Faller </​p></​html> ​
 ===== 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://​www.gimp.org/​|GIMP]] ist ein frei verfügbares und quelloffenes Bildbearbeitungsprogramm mit einer breiten Auswahl an Werkzeugen zum Erstellen und Bearbeiten von  Bildern. Das Programm ist sehr beliebt für das Bearbeiten von Fotos und als „freie Alternative zu Photoshop“ weit verbreitet. Außerdem ermöglicht es das Erstellen animierter GIFs. Tatsächlich braucht man für das Erstellen einfacher Graphiken wie in unserem Fall aber nur einen Bruchteil der vorhandenen Funktionen. Auf der [[https://​www.gimp.org/​tutorials/​|Website]] findet man außerdem ein breites Angebot an Tutorials. Unser Modul-Icon wurde beispielsweise mit GIMP erstellt.
  
 +**Inkscape**\\
 +[[https://​inkscape.org/​de/​|Inkscape]] ist ein ebenfalls frei verfügbares Programm zum Erstellen von Vektorgraphiken. Es biete zum Beispiel eine Reihe vorgefertigter einfacher geometrischer Formen, mit denen schnell einfache Graphiken erstellt werden können. Diese lassen sich dann als .svg- oder auch als .png-Datei exportieren. ​ Auch hier findet man auf der [[https://​inkscape.org/​de/​lernen/​tutorials/​|Website]] ein breites Angebot an Tutorials. Die Graphiken zum Optischen Fluss wurden zum Beispiel mit Inkscape erstellt.
  
 +**Sketchbook**\\
 +[[https://​sketchbook.com/​|Sketchbook]] ist ein Zeichenprogramm vom Entwickler Autodesk und fungiert im Wesentlichen als digitaler Zeichenblock. Man kann hier frei Hand Zeichnen, aber auch zum Beispiel Bilder importieren und dann (Teile davon) digital abpausen. So wurde zum Beispiel unsere Graphik zum Vestibularorgan erstellt. Dazu ist es allerdings sinnvoll, ein Gerät mit Touchscreen und/oder Stifteingabe zu verwenden. Das Programm ist auch für Android-Geräte verfügbar und mit Anmeldung kostenlos. ​ Ein ähnliches Programm, das man auch ohne Anmeldung kostenlos herunterladen kann ist [[https://​krita.org/​en/​|Krita]]. ​
 +\\ \\
 +=== 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,​ die Kanten der Silhouette etwas geglättet und das Bild auf ein quadratisches Format zurechtgeschnitten.
 +\\
  
-<​html><​p align="​right">​ verfasst von MMustermann </​p></​html> ​+**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.
  
 +<​html><​p align="​right">​ verfasst von Julian Christopher Kerl </​p></​html> ​
 ===== Fragen ===== ===== Fragen =====
-  - ... +  - Welche Wahrnehmungsorgane sind an der Wahrnehmung der Kopfhaltung beteiligt und wie? <​spoiler>​ An der Wahrnehmung der Kopfhaltung sind das visuelle System, die Vestibularorgane und Muskelspindeln beteiligtDie Muskelspindeln geben Informationen über die Muskeldehnung,​ schaut man beispielsweise nach oben, so ist die Nackenmuskulatur kontrahiertDie Vestibularorgane geben ihrerseits Auskunft darüber, in welche Richtung die Schwerkraft wirkt und damit über die Kopfhaltung im, da je nach Kopfhaltung ist die Richtung des Schwerkraftvektors relativ zum Kopf unterschiedlich istDas visuelle System verarbeitet optische Hinweise aus der Umgebung. Erscheinen bekanntermaßen senkrechte Linien, wie z.B. Tür- und Fensterrahmen schief, spricht das dafür, dass der Kopf seitlich geneigt ist. </​spoiler>​ 
-  - ... +  - Was sind drei Symptome des //phantom limb syndrome//? <​spoiler>​ 1Schmerzen am Ort der amputierten Extremität 2Sensorische Wahrnehmung in der Extremität 3Wahrnehmung von Postion und Bewegung der Extremität. </​spoiler>​ 
-\\+  - Ist propriozeptives Training als solches zielführend?​ <​spoiler>​ Bedingt. Propriozeptives Training führt zur Verbesserung in den jeweils dafür ausgewählten Übungen. Probanden erzielen bessere Ergebnisse im Verhältnis zu Vergleichsgruppen in den bisher angewandten Messverfahren für Propriozeption,​ es kann jedoch nicht mit Bestimmtheit auf eine Verbesserung der Propriozeption zurückgeführt werden. Hierfür gibt es zu viele weitere sensorische Größen, die in die verwendeten Übungen hineinspielen. </​spoiler>​ 
 +  - Wie unterscheidet sich Cybersickness von Motion Sickness? <​spoiler>​ Cybersickness tritt in VR auf und kann durch eine rein visuell wahrgenommene Eigenbewegung,​ welche im Konflikt zu anderen Reizen des Körpers steht, verursacht werden. </​spoiler>​
  
-alternativ mit Show-Button:​ 
- 
-<spoiler | 1. Frage 1 ?> 
-Antwort zu Frage 1 
-</​spoiler>​ 
 ===== 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:​ An Experimentally Supported Model, Journal of Neurophysiology 1999 81:3, 1355-1364\\
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 +[7] Donaldson I.M.L. The functions of the proprioceptors of the eye muscles355Phil. Trans. R. Soc. Lond. B http://​doi.org/​10.1098/​rstb.2000.0732\\
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 +[9] Graziano, Michael S. A.. (1999): "Where is my arm? The relative role of vision and proprioception in the neuronal representation of limb position."​ Proceedings of the National Academy of Sciences 96.18 (1999): 10418-10421. \\
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 +[11] A. Kitaoka (2006): Anomalous motion illusion and stereopsis \\
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 +[13] Laura C.Trutoiu, Betty J. Mohler, Jörg Schulte-Pelkum , Heinrich H.Bülthoff ​ (2008): ​ Circular,​linear,​andcurvilinearvectioninalarge-screenvirtualenvironment
 +with floorprojection,​ in Computers & Graphics 33 (2009) \\
 +[14] teaching.thehumanbrain.info (Stand 21.01.20): ​ 19 Vestibularapparat ​
 +http://​teaching.thehumanbrain.info/​neuroanatomie.php?​kap=19 \\
 +[15] Spektrum-Lexikon der Neurowissenschaften (Stand 21.01.20): Muskelspindeln https://​www.spektrum.de/​lexikon/​neurowissenschaft/​muskelspindeln/​8062 \\
 +----
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 Hochmuth, G. (1967). //​Biomechanik sportlicher Bewegungen//​. Frankfurt (a. M.): Limpert-Verlag GmbH. Hochmuth, G. (1967). //​Biomechanik sportlicher Bewegungen//​. Frankfurt (a. M.): Limpert-Verlag GmbH.
 +----
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 +Journal of Strength and Conditioning Research: Effects of 12-Week Proprioception Training Program on Postural Stability, Gait, and Balance in Older Adults: A Controlled Clinical Trial, Journal of Strength and Conditioning Research: August 2013 - Volume 27 - Issue 8 - p 2180-2188 doi: 10.1519/​JSC.0b013e31827da35f \\
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 +[29] Alireza Mazloumi Gavgani, Frederick R. Walker, Deborah M. Hodgson, and Eugene Nalivaiko: A comparative study of cybersickness during exposure to virtual reality and “classic” motion sickness: are they different?, Journal of Applied Physiology, Volume 125, Issue 6, December 2018, https://​doi.org/​10.1152/​japplphysiol.00338.2018 \\
 +[30] https://​medlexi.de/​Eingeschlafene_Gliedma%C3%9Fen,​ zuletzt abgerufen am 26.01.2020 \\
 +[31] John P. Wann & Sam F. Ibrahim: Does limb proprioception drift?, Exp Brain Res 91, 162–166 (1992),​https://​doi.org/​10.1007/​BF00230024 \\
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 +
 +
 +----
 +[34] Prof. Dr. Oliver Bendel (2013). Virtuelle Realität. Zugriff am 27.01.2020 unter https://​wirtschaftslexikon.gabler.de/​definition/​virtuelle-realitaet-54243 \\
 +[35] Toast (2017). Richie'​s Plank Experience. Zugriff am 27.01.2020 unter https://​store.steampowered.com/​app/​517160/​Richies_Plank_Experience/?​l=german \\
 +[36] Spektrum-Lexikon der Neurowissenschaften. binokulares Sehen. Zugriff am 27.01.2020 unter https://​www.spektrum.de/​lexikon/​neurowissenschaft/​binokulares-sehen/​1500 \\
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 +[40] N. Ranasinghe, R. Nakatsu, H. Nii and P. Gopalakrishnakone,​ "​Tongue Mounted Interface for Digitally Actuating the Sense of Taste,"​ 2012 16th International Symposium on Wearable Computers, Newcastle, 2012, pp. 80-87. doi: 10.1109/​ISWC.2012.16 \\
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 +[43] G. Kramida, "​Resolving the Vergence-Accommodation Conflict in Head-Mounted Displays,"​ in IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 22, no. 7, pp. 1912-1931, 1 July 2016.
 +doi: 10.1109/​TVCG.2015.2473855 \\
 +[44] Kodl, Jindrich & Mukovskiy, Albert & Dijkstra, Tjeerd & Brötz, Doris & Ludolph, Nicolas & Taubert, Nick & Giese, Martin. (2017). Ball Throwing Games in Virtual Reality for Motor Rehabilitation. \\
 +[45] S. I. Kim et al., "​Proprioception rehabilitation training system for stroke patients using virtual reality technology,"​ 2013 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Osaka, 2013, pp. 4621-4624.
 +doi: 10.1109/​EMBC.2013.6610577 \\
 +[46] S3-Leitlinien Angststörungen (2014). Zugriff am 27.01.2020 unter https://​www.awmf.org/​uploads/​tx_szleitlinien/​051-028k_S3_Angstst%c3%b6rungen_2014-05_1.pdf \\
 +[47] Y. Shiban, I. Schelhorn, P. Pauli, A. Mühlberger,​ “Effect of combined multiple contexts and multiple stimuli exposure in spider phobia: A randomized clinical trial in virtual reality,”
 +Behaviour Research and Therapy, Volume 71, 2015, pp 45-53,
 +https://​doi.org/​10.1016/​j.brat.2015.05.014. \\
 +
 +
  
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biomechanik/projekte/ws2019/ps_biom1920_3.1579169349.txt.gz · Zuletzt geändert: 16.01.2020 11:09 von Julian Karl
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