Bewegung, Handlung und Multitasking

Bewegung und Handlung

• Der Mensch ist durch Sprache, Beherrschung der Umwelt und differenzierte Bewegungssteuerung hochentwickelt.
• Dies ermöglicht aufrechten Gang, Kommunikation und mimischen Ausdruck.

Prinzip der Bewegung

• Bewegung ist die räumliche Verschiebung von Gewebe.
• Jede Bewegung wird durch Muskeln ermöglicht.
• Der Muskel dient als ausführendes Organ während eines motorischen Programms.

Handlung

• Handlungen sind zielgerichtete motorische Aktivitäten.
• Die Handlungssteuerung bereitet diese Aktivitäten vor.
• Das Handlungssystem ermöglicht das Steuern eigener Aktionen sowie das Verstehen und Nachahmen von Bewegungsabläufen anderer.
• Spiegelneuronen sind bei eigenen Bewegungen und bei Beobachtung anderer aktiv.

Multitasking

• Multitasking führt zu Leistungseinbußen, wenn zwei Handlungen gleichzeitig ausgeführt werden.
• Dies liegt an den Begrenzungen der Sinnesorgane, der ausführenden Organe und der Informationsverarbeitung im ZNS.
• Doppelaufgaben verursachen Leistungsbeeinträchtigungen.
• Das Gehirn arbeitet effektiver, wenn es sich über einen längeren Zeitraum auf eine Aufgabe konzentriert.
• Ein Erklärungsansatz ist die Aufteilung zentraler Verarbeitungskapazitäten.
• Andere Erklärungen beinhalten den Rückgriff auf dieselben Ressourcen.
• Zentrale Verarbeitungsengpässe sind nicht aufteilbar, was zu serieller Verarbeitung führt.

Muskeltypen

• Quergestreifte Muskulatur ist willkürlich und umfasst Skelett- und Herzmuskeln.
• Sie ist schnell aktivierbar, kontrahiert aber nur kurz und benötigt viel Energie.
• Glatte Muskulatur ist unwillkürlich und befindet sich in inneren Organen.
• Sie besitzt keine Querstreifung, ist langsam, ausdauernd und benötigt weniger Energie.

Feinbau der quergestreiften Muskulatur

• Muskeln sind über Sehnen mit dem Skelett verbunden und bestehen aus Faserbündeln.
• Die kleinste Einheit ist die Muskelfaserzelle, aufgebaut wie andere Zellen.
• Myofibrillen (Proteine) liegen in hoher Konzentration im Zytoplasma.
• Sie bestehen aus Sarkomeren und sind für die Kontraktion verantwortlich, also Minimotoren.

Sarkomere

• Sarkomere sind die kleinsten funktionellen Einheiten und enthalten alle notwendigen Bestandteile für die Kontraktion.
• Z-Scheiben sind Trennwände.
• In der Mitte befinden sich ca. 1000 Myosinfilamente (150-350 Å/Filament).
• Ca. 2000 Aktinfilamente ragen aus den Z-Scheiben heraus.
• Die Anordnung der Aktin- und Myosinfilamente erzeugt die Querstreifung (Hell-Dunkel-Bänderung).

Motorische Einheit und Motoneuron

• Die Aktivierung quergestreifter Muskulatur erfolgt durch ein Motoneuron.
• Ein Motoneuron innerviert mehrere Muskelfasern und das Axon spaltet sich dabei auf.
• α-Motoneuronen im Vorderhorn des Rückenmarks innervieren Skelettmuskulatur.
• Ein Motoneuron und alle von ihm innervierten Muskelzellen bilden eine motorische Einheit.
• Der Bewegungsbefehl wird als Aktionspotential entlang des Axons zur motorischen Endplatte geleitet.
• Jede Muskelfaser hat nur eine motorische Endplatte.
• Das Sarkolemm ist die Zellmembran der Skelettmuskulatur und Acetylcholin der Transmitter.

Ablauf des Endplattenpotenzials

• Dicke Skelettmuskulatur besitzt einen speziellen Komplex zur Erregungsübertragung.
• Transversale Tubuli sind röhrenförmige Einstülpungen der Muskelfasermembran.
• Longitudinale Tubuli sind ein System von Schläuchen parallel zu den Myofibrillen.
• Terminalzisternen sind geweitete longitudinale Tubuli auf Höhe der Z-Scheiben und speichern Ca2+-Ionen.
• Depolarisation verteilt sich über den Skelettmuskel, nachdem das Aktionspotential an der motorischen Endplatte ankommt.
• Das Aktionspotenzial breitet sich entlang des transversalen und longitudinalen Röhrensystems in die Tiefe der Muskelfaser aus.
• Dies bewirkt eine Freisetzung von Ca2+-Ionen in die Zellflüssigkeit, was das Signal für die Kontraktion der Sarkomere darstellt.
• Am Ende Aktionspotenzials werden die Ionen durch eine Pumpe zurücktransportiert, was zur Erschlaffung führt.

Kontraktion

• Kontraktion ist eine zyklische Wechselwirkung zwischen Myosin und Aktin an bestimmten Kontaktstellen (Myosinköpfe).
• Aktin- und Myosinfilamente verschieben sich gegeneinander ("Ruderbewegung").
• Ein einzelner "Ruderschlag" verkürzt die Länge um 1 %, der Vorgang muss bis zu 50 Mal pro Sekunde wiederholt werden.
• Energie wird durch Adenosintriphosphat (ATP) bereitgestellt.
• Vollständige Erschöpfung der ATP-Vorräte nach dem Tod verursacht Totenstarre (Myosinkopf bleibt an Aktin angeheftet).

Basalganglien

• Sie setzen Bewegungsplanung in Bewegungsprogramme um und steuern die motorischen Zentren.
• Sie legen Bewegungsparameter wie Geschwindigkeit und Kraft fest.
• Sie kontrollieren laufende Bewegungen und bevorzugen bestimmte Bewegungen, während unwichtige gehemmt werden.
• Außerdem steuern sie Bewusstsein und Aufmerksamkeit bei einmal initiierten Bewegungen.

Funktionsschleifen der Basalganglien

• Skelettmotorische Schleife: zuständig für Extremitäten- und Rumpfbewegungen.
• Okulomotorische Schleife: zuständig für Augenbewegungen.
• Komplexe Schleifen: zuständig für Aktionsplanung und Willkürbewegungen.

Motorische Kortexareale

• Die Pyramidenbahn ist ein Ausgang der Motorkortexareale.
• Tactus corticospinalies ist ein Faserbündel, das vom Motorkortex zum Rückenmark führt.
• Es durchläuft im Hirnstamm eine Struktur, die Pyramide genannt wird.
• Ein Großteil der Axone kreuzt sich im Hirnstamm auf die andere Seite.
• Eine Kopie des motorischen Befehls geht an andere Bereiche (z.B. Thalamus) zur Optimierung der Ausführung.
• Funktionen umfassen die Versorgung der Extremitätenmuskulatur (wichtig für Feinmotorik) und die Unterdrückung von Reflexen.
• Der Motorkortex/primäre motorische Kortex ist somatotopisch gegliedert.
• Häufig genutzte Körperstellen nehmen überproportionale Anteile ein, was zum motorischen Homunkulus führt.
• Körperteile der linken Körperseite werden in der rechten Hemisphäre repräsentiert (und umgekehrt).
• (Fein-)Motorische Befehle werden abgeschickt, aber ohne Pläne und Bewegungsintentionen, dies geschieht in motorischen präfrontalen Arealen und assoziativem Kortex.

Elektromyografie (EMG)

• Das EMG ist eine elektrophysiologische Methode zur Messung der Muskelaktivität.
• Die Messung erfolgt entweder intramuskulär mit Nadelelektroden oder über Oberflächenelektroden (Klebeelektroden) auf der Haut.
• Anwendungsbereiche umfassen die Diagnostik neuromuskulärer Erkrankungen, Funktionsmessungen in der Rehabilitation.
• Weiterhin können psychologisch bedingte Anspannung, Muskelrelaxationstraining und Stressforschung damit untersucht werden.
• EMG-Biofeedback dient zur Behandlung spannungsbedingter Schmerzen.
• Die Nadelelektrode erfasst extrazellulär Aktionspotenziale der motorischen Einheit.
• Die Summe der Depolarisationen ergibt einen Ausschlag am Monitor.
• Parameter wie Alter, Muskeltyp und Muskelgruppe müssen beachtet werden.
• Die Ergebnisse werden mit Normwerten verglichen.

Positive Effekte von Bewegung

• Progressive Muskelentspannung beinhaltet die bewusste An- und Entspannung verschiedener Muskelgruppen.
• Muskelanspannung ist oft mit Stress und Angst verbunden.
• Die ursprüngliche Version umfasste 30 Muskelgruppen, Kurzversionen verwenden weniger.