BFM1 Balance-Strategien

Modul BFM 1 Balance-Strategien
Kategorie Forschungsmethoden der Biomechanik
Autor Tokur, Seyfarth, Rode
Voraussetzung Grundlagen Biomechanik
Bearbeitungsdauer ca. 30 Minuten
Letzte Änderung 9. Mai 2014
Status in Bearbeitung


Einleitung

Wie können Bewegungsaufgaben möglichst einfach motorisch realisiert werden?
Der Mensch muss viele (einfache) motorische Fertigkeiten erst einmal erlernen, bevor er in der Lage ist komplexe Bewegungsaufgaben zu erfüllen. Z.b. müssen Kinder zunächst lernen frei (ohne stützende Hilfsmittel) zu stehen, d.h. die Balance zu halten, bevor sie Gehen (lernen) können. Ein anderes Beispiel: es ist schwierig mit geschlossenen Augen frei zu stehen, jedoch relativ einfach mit geschlossenen Augen zu gehen.

In diesem Wiki werden die komplexen Zusammenhänge von Beinkraft und Muskelkraft, die zur Fortbewegung und Balance beitragen, erläutert.

Einführendes Beispiel

Folgende Videos geben einen Hinweis darauf, dass einige Reflexe, die Bewegungsaufgaben unterstützen, bereits sehr früh ausgeprägt sind - hierzu gehören unter anderen einige Gleichgewichtsmechanismen.

Das 1. Video zeigt die Balancefähigkeiten eines Neugeborenen.
Anmerkung: schaut nur die ersten 30-60s an.

Zweigelenkige Muskel und Balance

In diesem Abschnitt wird der Einfluss von Muskeln auf die Beinkraft beschrieben (siehe Grundlagen Wiki MUS05 Muskel-Skelett).
Bei Laufbewegungen (Gehen, Rennen) kann Gleichgewicht durch Ausrichten der Beinkräfte auf einen Punkt über den KSP erreicht werden, dieser Punkt (genannt VPP = virtual pivot point) wird auch beim menschlichen Gang beobachtet (Maus et al., 2010). Es stellt sich die Frage: „Wie kann die Richtung der Beinkraft durch die Muskulatur eingestellt werden?
Es hat sich gezeigt, dass zweigelenkige Muskeln sehr gut dafür geeignet sind die Richtung der Beinkraft zu ändern (Rode & Seyfarth, 2013, other papers, e.g. by Doorenbosch et al., 1995, Art Kuo?) und somit eine wesentliche Rolle bei Laufbewegungen zu spielen.

Axiale und tangentiale Beinfunktion

Die axiale Beinfunktion (ABF) entlang der Beinachse (vom Kraftangriffspunkt CoP am Boden zum Körperschwerpunkt KSP) ermöglicht eine gestreckte Körperposition. Die axialen Beinkräfte wirken entgegengesetzt zur Erdanziehung: dadurch ist der Mensch in der Lage, die Höhe seines Körperschwerpunkts zu verändern (z.B. in die Hocke gehen und wieder aufstehen).
Die tangentiale Beinfunktion (TBF) hält den Körper in Balance und unterstützt das Beschleunigen/Abbremsen bei der Fortbewegung.

  • axiale Kräfte werden z.B. durch eingelenkigen Kniestrecker beeinflusst (wenn Knie gebeugt ist).
  • zweigelenkige Muskeln können tangentiale Beinkraft ändern, ohne die axial Beinkraft zu beeinflussen

ABF/TBF in Bewegungsaufgaben

Maykranz et al. (2013) haben die Anteile der axialen bzw. tangentialen Beinfunktion bei verschiedenen Bewegungsaufgaben untersucht:

Tab. 1: Anteile von ABF und TBF bei versch. Bewegungsaufgaben.
Hüpfen Rennen Gehen Stehen
ABF 95% 75% 40% 0% ??
TBF 05% 25% 60% 100% ??



Wie könnte die spezielle Funktion der zweigelenkigen Muskeln gezeigt werden?

Aufgaben zur Wiederholung / Transferfragen

  1. Was ist der Unterschied zwischen ein- und zweigelenkigen Muskeln?
  2. Baue ein einfaches 3-Segment-Bein (Fuß, Unterschenkel, Oberschenkel) auf und spanne ein elastisches Band über einzelne oder beide Gelenke! Beschreibe die Wirkung der Muskel!

Literatur

  1. Doorenbosch, C. A., Harlaar, J., & van Ingen Schenau, G. J. (1995). Stiffness control for lower leg muscles in directing external forces. Neuroscience letters, 202(1), 61-64.
  2. Maus, H. M., Lipfert, S. W., Gross, M., Rummel, J., & Seyfarth, A. (2010). Upright human gait did not provide a major mechanical challenge for our ancestors. Nature communications, 1, 70.
  3. Maykranz, D., Grimmer, S., & Seyfarth, A. (2013). A work-loop method for characterizing leg function during sagittal plane movements. Journal of applied biomechanics, 29(5).
  4. Rode & Seyfarth (2013) Dynamic Walking Conference Pittsburgh, USA Poster (PDF)

Verbesserung des Wiki-Moduls

fm/bfm/bfm01.txt · Zuletzt geändert: 12.10.2015 11:14 von Filip Cengic
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