Vorwärtsmodelle bei motorischen Vorstellungen

Handlungen, die nicht tatsächlich ausgeführt werden, sondern die so vorgestellt werden als ob man sie ausführen würde, bezeichnet man als motorische Vorstellungen. Vorgestellte und ausgeführte Handlungen sind sich ähnlich: sie dauern ungefähr genauso lange, folgen den gleichen biomechanischen Prinzipien und weisen überlappende neuronale Aktivität auf. In der Simulationstheorie wird davon ausgegangen, dass motorische Vorstellungen Prozesse der Handlungsplanung beinhalten. Dies impliziert inverse Modelle, welche motorische Kommandos aufgrund intendierter Handlungsziele spezifizieren. Die Simulationstheorie kann die Sequenz von Ereignissen bei motorischen Vorstellungen nicht vollständig erklären. In der Emulationstheorie wird deswegen angenommen, dass während motorischen Vorstellungen auch Vorwärtsmodelle zur Anwendung kommen, welche die Konsequenzen von motorischen Kommandos für den eigenen Körper und die Umgebung vorhersagen. In dem beantragten Projekt sollen drei Experimentalserien durchgeführt werden mit dem Ziel, die Arbeitsweise und die Grenzen von Vorwärtsmodellen während motorischer Vorstellungen zu untersuchen. Im Fokus stehen dabei Vorhersagen über den gegenwärtigen Zustand des motorischen Systems und die Vorhersage von Effekten in der Umgebung. In der ersten Experimentalserie werden Handlungsfehler untersucht. Unter Verwendung einer Abtipp-Aufgabe werden das Auftreten verschiedener Arten von Tippfehlern bei motorischen Vorstellungen, die Rolle verschiedener Formen des Handlungsfeedbacks für die Fehlererkennung, und die Rolle von Tipp-Expertise untersucht. Unter Verwendung einer Dartwurf-Aufgabe wird untersucht, ob vorgestellte Abweichungen vom Ziel den gleichen Prinzipien folgen wie tatsächliche Abweichungen, ob Dart-Experten eine größere Ähnlichkeit zwischen vorgestellter und tatsächlicher Leistung aufweisen als Novizen und welche Rolle Handlungsfeedback für vorhergesagte Abweichungen spielt. In der zweiten Experimentalserie wird unter Verwendung der Stop-Signal-Aufgabe untersucht, ob es möglich ist, sich die Hemmung vorgestellter Handlungen akkurat vorzustellen, ob dies in Echtzeit geschieht, ob inhibitorische Nacheffekte nach vorgestellter Handlungshemmung auftreten und ob diese den gleichen Prinzipien folgen wie inhibitorische Nacheffekte nach tatsächlicher Handlungshemmung. In der dritten Experimentalserie wird untersucht, ob biomechanische Beschränkungen bimanueller Handlungen (bessere Leistung bei symmetrischen als bei parallelen Bewegungen) in motorischen Vorstellungen reflektiert sind, ob dies sowohl bei planungs- als auch bei ausführungsbezogenen Beschränkungen der Fall ist, und ob Beschränkungen bestehen bleiben, wenn die Bewegung der einen Hand ausgeführt und die der anderen Hand vorgestellt wird. Die Ergebnisse dieses Projektes werden das Verständnis der Mechanismen, die motorischen Vorstellungen zugrunde liegen, erweitern und zu einer theoretisch fundierten Anwendung motorischer Vorstellungen beim mentalen Training beitragen.

Handlungen, die nicht tatsächlich ausgeführt werden, sondern die so vorgestellt werden als ob man sie ausführen würde, bezeichnet man als motorische Vorstellungen oder Handlungsvorstellungen. Vorgestellte und ausgeführte Handlungen sind sich ähnlich: sie dauern ungefähr genauso lange, folgen den gleichen Bewegungsprinzipien und weisen überlappende neuronale Aktivität auf. In dem Projekt wurde der Frage nachgegangen, inwieweit bei vorgestellten Handlungen die Effekte auf den Körper und auf die Umgebung adäquat vorhergesagt werden. Hierfür wurden drei Experimentalserien durchgeführt. In der ersten Experimentalserie wurde das Auftreten von Handlungsfehlern untersucht, zum einen unter Verwendung einer Abtipp-Aufgabe zum andere unter Verwendung einer Dartwurf-Aufgabe. Es konnte gezeigt werden, dass Handlungsfehler in der bei motorischen Vorstellungen repräsentiert sind, sie jedoch in geringerem Ausmaß auftreten als bei ausgeführten Handlungen. Dies zeigt, dass Handlungsfehler während der Vorstellung intern vorhergesagt werden, wenn auch nicht sehr präzise. Teilweise ist dies auf einen Mangel an Feedback von der Bewegung während der Vorstellung zurückzuführen. In der zweiten Experimentalserie wurde untersucht, ob es möglich ist, sich die Hemmung vorgestellter Handlungen akkurat vorzustellen. Die Experimente zeigen, dass dies möglich ist und dass dies annähernd in Echtzeit geschieht. Die Vorstellung von Handlungshemmung folgt dabei ähnlichen Prinzipien wie die Hemmung ausgeführter Handlungen. In der dritten Experimentalserie wurde untersucht, ob Grenzen der Koordination bimanueller Handlungen (bessere Leistung bei symmetrischen als bei parallelen Bewegungen) in der motorischen Vorstellung reflektiert sind. Es zeigt sich, dass sowohl kognitive als auch motorische Begrenzungen in der Vorstellung repräsentiert sind, und dass Begrenzungen sowohl in der Handlungsplanungs- als auch in der Handlungsausführungsphase Handlungsvorstellungen beeinflussen. Die Resultate vertiefen das Verständnis der Ähnlichkeiten und Unterschiede von vorgestellten Handlungen und das Verständnis der Mechanismen, die Handlungsvorstellungen zugrunde liegen. Insbesondere zeigen sie, dass Vorhersagen von Bewegungseffekten auf den Körper und auf die Umgebung während Handlungsvorstellungen stattfinden, auch wenn die Vorhersagen nicht immer präzise sind. Die Resultate sind wichtig für die Anwendung von Handlungsvorstellungen im mentalen Training, das im Sport und in der Rehabilitation eingesetzt wird. Aus dem Projekt ergeben sich weitere Forschungsfragen, z.B. wie die Hemmung einer vorgestellten Handlung stattfindet und welche Art von Repräsentationen beim mentalen Training erworben werden.