Generalisierte Adaption und Interferenz

Dissertation / Doktorarbeit von Stefan Schneider

Zusammenfassung:

Der Lernprozess des Menschen ist vielfältigen neurophysiologischen Veränderungen unterworfen. Die sensomotorische Adaptation stellt dabei eine Methode dar, die Funktionsweise der am motorischen Lernprozess beteiligten Mechanismen und Strukturen zu erkennen und zu verstehen. Generalisierte Adaptation bzw. 'learning to learn' und Interferenz sind zwei dieser Mechanismen. Vorangegangene Arbeiten, insbesondere der Arbeitsgruppe um Reza Shadmehr, zeigten, daß das Erlernen zweier sukzessiver sensomotorischer Störungen (Diskordanzen), in Abhängigkeit von der Zeitdauer zwischen beiden Lernprozessen, zu Interferenz führt. Begründet wurde dieses Phänomen mit ablaufenden Konsolidierungsprozessen, die eine folgende Adaptation aufgrund besetzter Ressourcen erschwerten.

Harlow beschreibt 1949 als einer der ersten, das Phänomen der generalisierten Adaptation auf einer kognitiven Ebene, eine Übertragung auf die sensomotorische Adaptation erfolgte bisher jedoch methodisch nur sehr unzureichend, zeigte sich eine schnellere Adaptation an eine zweite Diskordanz doch nur dann, wenn zuvor an eine Diskordanz kleineren Ausmaßes, jedoch derselben Art, adaptiert wurde.

Der erste Teil der vorliegenden Arbeit beschäftigte sich mit der Adaptation von manuellen Folgebewegungen an zwei sensomotorische Diskordanzen und den daraus entstehenden Wechselwirkungen in zwei aufeinander folgenden Sitzungen. Die teilnehmenden Probanden führten Folgebewegungen mit visuell geändertem Feedback (links-rechts bzw. oben-unten Umkehr) unter verschiedenen methodischen Ansätzen durch. Dabei zeigte sich, dass das ZNS in der Lage ist, einen adaptierten Zustand über einen längeren Zeitraum - bis hin zu einem Monat - ohne nennenswerte Verluste zu speichern, zwei nicht-kompatible adaptierte Zustände miteinander interferieren, selbst wenn beide Diskordanzen in einem Abstand von einem Monat gelernt werden, es hingegen zu keiner Interferenz, sondern vielmehr zu generalisierter Adaptation ('learning to learn') kommt, wenn zwei unabhängige Diskordanzen sukzessiv gelernt werden, was nicht dadurch erklärt werden kann, daß die Adaptation an die Kombination beider Diskordanzen einfacher fällt, beide Phänomene, sowohl Interferenz als auch 'learning to learn', selbst nach einem Monat noch nachgewiesen werden können und Interferenz einen zentralen Prozess widerzuspiegeln scheint, da sich ein intermanueller Transfer von Interferenz findet.

Interferenz scheint damit nicht, wie bisher angenommen, auf begrenzte Ressourcen aufgrund eines ablaufenden Konsolidierungsprozesses, als vielmehr auf inhibitorische Prozesse zurückzuführen zu sein, da: Interferenz selbst nach einem Monat noch nachgewiesen werden konnte, ein Konsolidierungsprozess im Sinne Shadmehrs nach einigen Stunden hingegen abgeschlossen sein müsste und nur inkompatible Zustände zu Interferenz führten Daß auch, entgegen einer weit verbreiteten Meinung, ältere Menschen noch in der Lage sind Neues zu lernen, und neurophysiologische Veränderungen im Alter nicht zwangsläufig zum Erliegen kommen, zeigte der zweite Teil dieser Arbeit. Die Adaptation an zwei Diskordanzen, erneut in Form von Folgebewegungen an ein visuell transformiertes Feedback, gelang sowohl einer jüngeren als auch einer älteren Probandenpopulation. Die Ergebnisse belegen zwar eine, im Vergleich zur jüngeren Probandengruppe, konstant höhere Fehlerrate der älteren Gruppe, jedoch war auch die Gruppe der älteren Probanden in der Lage, an beide dargebotenen sensomotorischen Diskordanzen zu adaptieren und von einer vorangegangenen Diskordanz im Sinne des 'learning to learn' zu profitieren.

Dies dürfte auch aus therapeutischer Sicht von Bedeutung sein, zeigen diese Ergebnisse doch, daß durch entsprechende Therapiemaßnahmen, insbesondere im Rahmen der Reintegration, überdauernde Effekte erzielt werden können.

Der Versuch, in einem dritten Teil der Arbeit generalisierte Adaptation auch auf dynamische bzw. weitere statische Transformationen auszuweiten, erwies sich hingegen als schwierig und lässt vermuten, daß die an der Adaptation beteiligten Mechanismen Grundlage eines wesentlich komplexeren Gesamtzusammenhanges sind.

Entgegen vorangegangenen Studien, die keine Interfernz bei der sukzessiven Adaptation von Zeigebewegungen an dynamische und statische Diskordanzen zeigten, lässt sich hier nur vermuten, daß die gefundene Interferenz in der Kombination beider Diskordanztypen weniger auf die Art der Transformation als vielmehr auf die Abhängigkeit der am Adaptationsprozess beteiligten Feedbackmechanismen zurückzuführen ist und/oder die Adaptation an Zeige- bzw. Folgebewegungen jeweils bewegungsimmanente Merkmale aufweist, die einen direkten Vergleich beider Diskordanztypen erschweren.

Auch die Kombination mehrerer rein statischer Diskordanzen zeigte keine generalisierte Adaptation, jedoch auch keine Interferenz und damit, daß 'learning to learn', zumindest in der Beschränkung auf einen engen zeitlichen Rahmen von vier Wochen, sehr stark aufgabenspezifisch ist (task-level).

Im Hinblick auf die Sportpraxis konnte nachgewiesen werden, dass das Erlernen neuer Bewegungsmuster grundsätzlich Auswirkungen auf das Erlernen nachfolgender Bewegungsmuster hat. Dies kann sowohl den hemmenden Einfluss eines einmal erlernten falschen Bewegungsablaufes auf die Korrekturphase, als auch unterstützende Einflüsse im Bereich des adaptiven Trainings betreffen. Beides ist neurophysiologisch durch Interferenz beziehungsweise generalisierte Adaptation zu erklären. Insbesondere der zweite Teil dieser Arbeit verdeutlicht darüber hinaus die Bedeutung von Sport und Bewegung im Alter, zeigten sich doch auch hier und ohne nennenswerte Unterschiede zu einer jüngeren Probandenpopulation, positive Ergebnisse beim Erlernen neuer Bewegungsmuster und –formen auf nachfolgende Lernphasen. Damit hat Sport im Alter neben den rein muskel- und kardio-pulmonalphysiologischen auch neurophysiologische Auswirkungen. Der Nachweis, dass solche neurophysiologischen, cerebralen Veränderungen und Prozesse nicht auf die frühkindliche Entwicklung beschränkt bleiben müssen, macht darüber hinaus Hoffnung auf den Rehabilitationprozess nach neurologischem Schaden.

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