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Kognitive Beanspruchung motorischen Lernens

Untersuchungen mit Hilfe der Doppeltätigkeits-Methodik

Kognitive Beanspruchung motorischen Lernens
Über dieses Buch
  • Art: Dissertation / Doktorarbeit
  • Autor: Udo Eversheim
  • Abgabedatum: März 2002
  • Umfang: 94 Seiten
  • Dateigröße: 1,4 MB
  • Note: 1,0
  • Institution / Hochschule: Deutsche Sporthochschule Köln Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-5666-5
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-5666-5 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-5666-5 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Eversheim, Udo März 2002: Kognitive Beanspruchung motorischen Lernens, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Lernphasen, Motorik, Doppelaufgaben, Interferenz, motorische Adaptation

Dissertation / Doktorarbeit von Udo Eversheim

Einleitung:

Motorisches Lernen in Sport und Alltag beinhaltet aufwendige Anpassungsprozesse unseres zentralen Nervensystems. Zahlreiche Phasenmodelle motorischen Lernens gehen davon aus, dass solche Anpassungsprozesse in charakteristischen Abschnitten mit jeweils vorherrschenden informationsverarbeitenden Prozessen ablaufen. Daher wurde postuliert, dass der Bedarf an kognitiven Rechenressourcen während des Lernens ansteigt, und dass spezifische Ressourcen zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Lernens dominant beansprucht werden.

Diese Arbeit untersuchte den Ressourcenbedarf einer Adaptation an veränderte visuelle Feedbackbedingungen mit Hilfe der Doppeltätigkeits-Methodik. Dazu führten Versuchspersonen mit ihrer dominanten Hand eine Trackingaufgabe unter verschiedenen Feedback-Bedingungen und gleichzeitig mit der anderen Hand verschiedene Zweitaufgaben durch. Die Zweitaufgaben bestanden aus unterschiedlichen Reaktionszeit-Aufgaben, welche jeweils spezifische informationsverarbeitende Prozesse beinhalteten. Im Vergleich zu einer Kontrollbedingung beanspruchte eine Zweitaufgabe besonders viel Aufmerksamkeit, eine andere dagegen eine visuell-räumliche Rotation und eine weitere Zweitaufgabe eine aufwendige Bewegungsprogrammierung.

Zu Beginn des Lernens stieg die Doppeltätigkeits-Interferenz zwischen Tracking- und Zweitaufgaben stark an und reduzierte sich im weiteren Verlauf des Übens wieder. Dabei war in einer frühen Phase des Lernens die aufmerksamkeitsbeanspruchende Zweitaufgabe und die Aufgabe mit räumlicher Drehung besonders störend für die Trackingleistung. Im Gegensatz dazu interferierte die Zweitaufgabe mit komplexer Bewegungsprogrammierung und -ausführung vorherrschend zu einem späteren Zeitpunkt des Lernens.

Diese Ergebnisse liefern somit seltene empirische Hinweise für die These, dass sich der Ressourcenbedarf während des motorischen Lernens quantitativ und qualitativ verändert.

Die Anpassung an modifizierte Feedback-Bedingungen benötigt vermehrt kognitive Ressourcen, deren Bedarf im Verlauf des Lernens im Allgemeinen immer mehr abnimmt. Außerdem kommt es für bestimmte Ressourcen, welche zu verschiedenen Zeitpunkten des Lernens vorherrschend beansprucht werden, zu einer zunehmenden Belastung. Die Interferenzmuster deuten dabei auf eine spezifische Ressourcenbeanspruchung hin, welche mit den postulierten Inhalten der Phasenmodelle gut übereinstimmt. Eine frühe Phase des Lernens scheint vermehrt Aufmerksamkeit und visuell-räumliche Informationsverarbeitung zu benötigen. Hingegen wurden in einer späteren Phase des Lernens vermehrt Ressourcen für komplexe motorische Programmierung beansprucht. Im weiteren Verlauf des Lernens nahm außerdem der Bedarf an bewusster aufmerksamkeitsabhängiger Verarbeitung stetig ab.

Solche Veränderungen des Ressourcenbedarfs wurden sowohl für eine statische als auch dynamische Veränderung des visuellen Feedbacks gefunden, was auf eine allgemeine Gültigkeit der gefundenen Ressourcenbeanspruchung für unterschiedliche Lernaufgaben hindeutet.

Eine vorab präsentierte schriftliche Beschreibung der Feedback-Veränderung verbesserte die Trackingleistung zu Beginn des Lernens. Außerdem veränderte sich das Interferenzmuster der verschiedenen Zweitaufgaben, was als eine qualitative Änderung des Ressourcenbedarfs interpretiert werden kann.

Diese Veränderungen deuten darauf hin, dass durch die Instruktion frühe, von Aufmerksamkeit und kognitiver Verarbeitung abhängige Prozesse des Lernens, teilweise schon vor dem Beginn der motorischen Ausführung vollzogen werden können.

Des weiteren konkurrierte die manuelle Lernaufgabe mit der ebenfalls manuellen Ausführung der Zweitaufgaben um eine Nutzung der gekoppelten motorischen Systeme beider Hände.

Neben der Beanspruchung kognitiver Ressourcen führten daher auch peripher-motorische Mechanismen zum Auftreten von Doppeltätigkeits-Interferenz.

Eine strikte Trennung von entweder zentral-kognitiver oder peripher-motorischer Interferenz erscheint daher fragwürdig, vielmehr sollten zukünftige Studien eine additive Wirkung beider Mechanismen berücksichtigen.

Inhaltsverzeichnis:

1. EINLEITUNG 1
1.1 Motorisches Lernen 2
1.2 Leistungsverbesserungen durch motorisches Lernen 5
1.3 Theorien motorischer Lernprozesse 6
1.3.1 Phasenmodelle motorischer Lernprozesse 7
1.3.1.1 Zweiphasige Modelle 7
1.3.1.2 Dreiphasige Modelle 8
1.3.1.3 Zusammenfassung 10
1.4 Empirische Studien zu motorischen Lernprozessen 11
1.4.1 Korrelationsstudien 11
1.4.2 Studien mit unterschiedlichem Training 12
1.4.3 Studien mit Doppeltätigkeiten 13
1.4.3.1 Interpretation von Doppeltätigkeits-Interferenz 13
1.4.3.2 Frühere Doppeltätigkeits-Studien 18
1.5 Intention der eigenen Untersuchungen 21
2. ALLGEMEINE METHODIK UND MATERIAL 24
2.1 Versuchspersonen 24
2.2 Apparatur 25
2.3 Motorische Lernaufgabe 25
2.4 Zweitaufgaben 27
2.5 Versuchsablauf 28
2.5.1 Einführungssitzung 29
2.5.2 Experimentelle Sitzung 29
3. EXPERIMENT A 31
3.1 Spezielle Methode 31
3.1.1 Lernaufgabe 31
3.1.2 Zweitaufgaben 32
3.2 Ergebnisse 33
3.2.1 Lernaufgabe 33
3.2.2 Zweitaufgaben 38
3.3 Diskussion 39
4. EXPERIMENT B 43
4.1 Spezielle Methode 43
4.1.1 Lernaufgabe 43
4.1.2 Zweitaufgaben 44
4.2 Ergebnisse 44
4.2.1 Lernaufgabe 44
4.2.2 Zweitaufgaben 47
4.3 Diskussion 49
5. EXPERIMENT C 51
5.1 Spezielle Methode 52
5.1.1 Lernaufgabe und Zweitaufgaben 52
5.2 Ergebnisse 52
5.2.1 Lernaufgabe 52
5.2.2 Zweitaufgaben 55
5.3 Diskussion 56
6. EXPERIMENT D 58
6.1 Spezielle Methode 59
6.1.1 Lernaufgabe 59
6.1.2 Zweitaufgaben 59
6.2 Ergebnisse 61
6.2.1 Lernaufgabe 61
6.2.2 Zweitaufgaben 63
6.3 Diskussion 64
7. ALLGEMEINE DISKUSSION 66
7.1 Ressourcenbedarf motorischen Lernens 66
7.2 Zusammenhang mit spezifischer Gehirnaktivität 68
7.3 Schriftliche Vorinformation verändert den Ressourcenbedarf 70
7.4 Doppeltätigkeits-Interferenz aufgrund peripherer Mechanismen 71
7.5 Weiterentwicklung der Doppeltätigkeits-Methodik 72
8. ZUSAMMENFASSUNG 74
9. LITERATUR 77
ANHANG A A
ANHANG B B

Automatisiert erstellter Textauszug:

Die Trackingleistung verschlechterte sich durch eine oben-unten Umkehr des visuellen Feedbacks zunächst deutlich und verbesserte sich anschließend im weiteren Verlauf des Übens. Frühere Studien mit einer nahezu identischen Aufgabe zeigten, dass die aufgetretene Leistungssteigerung auch nach einem Monat noch fast vollständig erhalten war, d.h. dass tatsächlich Lernen stattgefunden hatte (Bock et al., 2001). Auf eine Überprüfung des Lerneffektes mittels eines Wiederholungstestes konnte deshalb in dieser Studie verzichtet werden. Vielmehr kann die in Experiment A aufgetretene Verbesserung der Trackingleistung als Beispiel eines typischen Lernprozesses angesehen werden: Ein anfänglich rapider Leistungszuwachs wird im weiteren Lernverlauf fortschreitend geringer. Vor der Feedbackumkehr war die Einzel- und Doppeltätigkeits-Leistung nahezu identisch. Während der Umkehr verschlechterte sich jedoch die Trackingleistung durch die gleichzeitige Ausführung der Zweitaufgabe. Diese Leistungsreduzierung ist nicht erklärbar durch eine Verschiebung der Aufgabenpriorität, da sich die Leistungen beider Aufgaben verminderten. Sowohl der RMS-Fehler der Trackingaufgabe als auch die Reaktionszeit der Zweitaufgabe verschlechterten sich durch die Feedbackumkehr. Des weiteren kann die fehlende DoppeltätigkeitsInterferenz unter normalen Feedback-Bedingungen als ein klares Indiz dafür gesehen werden, dass eine allgemeine Gewöhnung an die Bedingungen der Doppeltätigkeit abgeschlossen war. Veränderungen während der Feedbackumkehr können daher eindeutig auf die Auswirkungen bzw. Beanspruchungen des Lernprozesses zurückgeführt werden. [...]

Die ∆RMS-Fehler waren unter normalem Feedback für alle DoppeltätigkeitsKombinationen sehr gering (siehe Abbildung 3.3, Block 1). Durch die oben-unten Umkehr erhöhte sich der ∆RMS-Fehler im allgemeinen zunächst deutlich und verringerte sich dann im weiteren Verlauf des Experimentes wieder, ohne jedoch die Fehlerwerte vor der Umkehr zu erreichen. Dies wurde durch eine mehrfaktorielle Varianzanalyse für gepaarte Stichproben (7 Blöcke x 4 Zweitaufgaben) bestätigt, welche einen Effekt für den Faktor Block ergab (F(6,66) = 12,73; p < 0,001). Ein anschließender Fishers LSD Post Hoc Test zeigte einen Unterschied von Block 1 zu allen nachfolgenden Blöcken (für alle: p < 0,001), einen Unterschied der Blöcke 2 und 3 zu den Blöcken 5-7 (für alle: p < 0,01), sowie keinen Unterschied innerhalb der Böcke 5-7 (für alle: p > 0,05). Aus Abbildung 3.3 ist weiterhin ersichtlich, dass CTRL die geringsten ∆RMS-Fehler erzeugte und die übrigen Zweitaufgaben, zumindest zu Beginn der Umkehr, deutlich höhere Interferenzen produzierten. Das wohl interessanteste Ergebnis ist jedoch, dass die Zweitaufgaben VORG, ROTA und KLK zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Lernprozesses unterschiedlich stark mit der Trackingaufgabe interferierten. Dies bestätigte die Varianzanalyse, welche einen Effekt für den Faktor Zweitaufgabe (F(3,33) = 3,64; p < 0,05) sowie eine signifikante Interaktion von Block x Zweitaufgabe (F(18,198) = 1,92; p < 0,05) ermittelte. Letzteres belegt, dass die Interferenzmuster der vier Zweitaufgabentypen einen unterschiedlichen zeitlichen Verlauf während der Umkehr aufwiesen. Eine weiterführende Analyse mittels eines LSD-Tests zeigte, dass sich die ∆RMS-Fehler für die vier Zweitaufgaben innerhalb des ersten Blockes, d.h. unter normalem Feedback, nicht signifikant unterschieden (für alle: p > 0,05). Im Vergleich zu CTRL höhere ∆RMS-Fehler ergaben sich jedoch für VORG in Block 2 (p < 0,001), für ROTA in den Blöcken 2 und 3 (beide p < 0,001), sowie für KLK in den Blöcken 3 und 5 (beide p < 0,01). Diese Ergebnisse zeigen, dass die Doppeltätigkeits-Interferenz ein frühes Maximum für VORG, ein verlängertes frühes Maximum für ROTA und ein späteres Maximum für KLK im Verlauf der Adaptation aufwies. [...]

Die Differenz zwischen Einzel- und Doppeltätigkeits-Leistung wurde als ∆RMSFehler durch folgende Prozedur quantifiziert: Für die RMS-Fehler der Einzeltätigkeiten wurde zunächst eine bestmögliche Anpassung berechnet, dies war bis zur Episode 32 (bis zur Pause) eine einphasige exponentielle Anpassung und danach eine lineare Regression. Anschließend wurde die Differenz zwischen der erbrachten Doppeltätigkeits-Leistung und der für den selben Zeitpunkt berechneten Einzeltätigkeits-Leistung (die Werte der exponentiellen Anpassung bzw. der linearen Regression) bestimmt. So konnte, unabhängig von den unterschiedlichen zeitlichen Reihenfolgen der Zweitaufgaben für jeden Probanden, der spezifische Einfluss jeder Zweitaufgabe auf die Trackingaufgabe ermittelt werden. Der ∆RMS-Fehler über alle Versuchspersonen gemittelt ist in Abbildung 3.3 dargestellt. Um eine bessere Vergleichbarkeit des zeitlichen Verlaufes zu erreichen, sind die Ergebnisse aller Zweitaufgaben in einem Graphen dargestellt. Die dazugehörigen Standardabweichungen sind in Anhang A aufgeführt. [...]

Arbeit zitieren:
Eversheim, Udo März 2002: Kognitive Beanspruchung motorischen Lernens, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Lernphasen, Motorik, Doppelaufgaben, Interferenz, motorische Adaptation

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