Ciência do movimento

O assunto da ciência do movimento ou cinesiologia ( grego antigo κίνησις kinesis 'movimento') são os movimentos dos seres vivos , especialmente os dos humanos .

Uma vez que o movimento desempenha um papel importante em todas as áreas da vida, várias subdisciplinas surgiram para pesquisas sobre ele. Eles são representados nas Faculdades de Ciências do Movimento Humano por seus próprios departamentos, cada um dos quais examina os movimentos cientificamente e nas humanidades com diferentes perspectivas. Isso inclui anatomia funcional , fisiologia do trabalho e biomecânica como subdisciplinas nas quais a conversão material-dependente de energia em movimento é considerada, bem como controle de movimento , comportamento psicomotor e movimento ou sociologia do esporte em que o processamento da informação é o foco.

As bases da pesquisa do movimento remontam a Aristóteles (384–322) ( De Motu Animalium ), Leonardo da Vinci (1452–1519), Galileo Galilei (1564–1642), Giovanni Alfonso Borelli (1608–1679), Leonhard Euler (1707 - 1783) e Joseph-Louis Lagrange (1736-1813). As áreas de aplicação da ciência do movimento incluem, acima de tudo , ergonomia , terapia ocupacional e fisioterapia , ortopedia , ciências da reabilitação e ciências do esporte.

Na Alemanha, o termo ciência do movimento, também conhecido como ciência do motor , habilidades motoras esportivas ou cinesiologia , refere-se principalmente a áreas do esporte e é entendido como uma subdisciplina das ciências do esporte . Trata dos fenômenos e mudanças observáveis ​​externamente (aspecto externo), bem como do controle interno do corpo e dos processos funcionais que possibilitam o movimento (aspecto interno). Questões das áreas de habilidades motoras , aprendizagem , desenvolvimento , comportamento , ação , emoção , motivos , sistemas sensoriais e cognição são examinadas e métodos de física , química , matemática , fisiologia , anatomia , psicologia e pedagogia são usados. Aplicativo encontre seus resultados entre outros em potência , escola , latitude e saúde esportiva .

Desenvolvimento da ciência do movimento

Movimento como fenômeno cultural

A ciência do movimento é uma ciência relativamente nova. Isso significa que você não se envolveu cientificamente com o movimento por muito tempo. Isso pode ser uma surpresa, porque o movimento é uma função elementar da vida em geral - é tão evidente que muitas vezes não é considerado necessário pensar sobre como fazê-lo porque todos acreditam que o conhecem intuitivamente.

O movimento tem sido objeto de consideração desde uma fase inicial - para além da sua importância para a locomoção e obtenção de alimentos, nomeadamente para atividades artesanais, atividades culturais, por exemplo para a adoração de deuses, rituais de morte e rituais de fertilidade. As formas rituais e artificiais de movimento são conhecidas em quase todas as culturas antigas - como jogos, competições e danças.

Lore da Grécia Antiga

Principalmente as fontes dos gregos chegaram até nós. Destes sabemos que, pelo menos para os atenienses, a chamada "ginástica" (γυμναστική τέχνη) desempenhou um papel importante na educação geral, bem como na preparação dos jovens para a defesa do país (como em Esparta, por exemplo). Mas isso era essencialmente verdade apenas para os rapazes. A importância da educação física pode ser vista nas obras políticas do filósofo Platão, na Politeia e na obra posterior Nomoi (νόμοι = leis), que representam rascunhos para um bom estado. Aqui, o significado filosófico / antropológico da ginástica é descrito e analisado. Em seu diálogo Górgias , Platão se divide em ginástica e medicina. No 8º livro de sua política, Aristóteles trata também da importância do preparo físico dos jovens.

A partir desta época da antiguidade clássica, existe um amplo conhecimento sobre as principais competições, por ex. B. os Jogos Olímpicos. Como os vencedores dessas competições gozavam de um alto nível de respeito e ganhavam muito dinheiro, houve uma preparação profissional intensiva para eles. Portanto, pode-se supor que também houve um conhecimento de boa preparação - uma espécie de precursor da ciência do movimento, aqui a ciência do treinamento . Visto que os antigos gregos, que podiam pagar, também cuidavam muito de sua saúde, na qual os exercícios também desempenhavam um papel importante, os exercícios também eram importantes como meio de cuidados preventivos com a saúde.

No corpus de Hipócrates de Kos (o médico mais famoso da antiguidade, Ίπποκράτης ὁ Κῷος; 460-370 aC) existe um texto sobre dietética (περί διαίτης), no qual, por exemplo, são tratadas medidas de saúde durante as caminhadas. Até Platão (428-347 aC) é em seu diálogo Górgias um sobre a importância dos exercícios físicos para a educação dos jovens. Ele os divide em ginástica e medicina. Em sua obra Politei e na posterior Nomoi, ambas contendo rascunhos para um bom estado, a ginástica ganhou um papel importante na educação dos jovens. Também com Aristóteles (384-322 aC) em sua obra sobre o estado (Πολιτικά) encontramos o projeto para o treinamento físico dos jovens - tudo isso corresponde aos pensamentos filosóficos sobre a importância do movimento para as pessoas naquela época. Mesmo assim, já havia uma disputa sobre quem era o responsável pelo treinamento físico correto entre as ginastas (παιδοτρίβης) e os médicos (ἱατρός).

A partir do século 2 DC, há um escrito do médico grego Galeno (cerca de 129-199) sobre o "exercício com a bolinha" (também harpaston , grego Ἁρπαστόν , de: ἁρπάζω = rob, arrebatar). Galen estava envolvido com cuidados de saúde e higiene . Por ser médico de gladiadores, primeiro em Pérgamo e depois em Roma, pode-se presumir que obteve informações sobre os movimentos dos humanos (e dos animais?) Por meio de estudos de forma científica. Quase nada chegou até nós a partir desses estudos.

Mesmo Philostratus (cerca de 170-245) descrito em um trabalho περι γυμναστικής requisitos para o treinamento e estilo de vida saudável (Dietética). Há referências a outros escritos do período, mas não foram preservados.

Ciências do Esporte e Exercício nos Séculos 19 e 20

Na Renascença, o antigo confronto com pessoas em movimento foi retomado e logo se desenvolveu ainda mais. Então escreveu z. B. Everard Digby 1587 uma biomecânica da natação, que foi qualitativamente superada apenas no século XX. O livro didático de ginástica e acrobacia de solo de Archange Tuccarro (1599) não foi superado até o século XX. Mesmo que sua biomecânica fosse geometricamente e não orientada aritmeticamente, ele ainda era capaz de analisar movimentos circulares muito bem. Nos anos que se seguiram, a ciência do movimento foi continuamente desenvolvida, embora com base na medicina galênica.

A ciência do movimento, como a entendemos hoje, começou na Suécia no século 19 com a ginástica de Pehr Henrik Ling (1776-1839) e mais tarde esteve intimamente ligada ao desenvolvimento do esporte , que se expandiu com a industrialização da Inglaterra. Um estudo científico deste novo fenômeno ocorreu pela primeira vez nas ciências humanas, antropologia e psicologia . O líder aqui foi o biólogo, antropólogo, psicólogo, fisiologista e especialista em medicina esportiva holandês FJJ Buijtendijk (1887–1974). Ele lidou com antropologia psicológica e escreveu um livro sobre o jogo ( Het spel van Mensch en dier , alemão: "Wesen und Sinn des Spiel" 1932.)

Johan Huizinga também lidou com o jogo humano . Em seu livro Homo Ludens (1938; Alemão: 1939), ele examina o papel do jogo em todas as áreas da cultura.

A ocupação das disciplinas científicas com movimento humano teve início após a Primeira Guerra Mundial , quando muitos deficientes (esportes deficientes) tiveram que receber próteses. Por exemplo, Otto Bock fundou sua empresa de fabricação industrial de próteses de membros inferiores em Berlim em 1919. Esse desenvolvimento forçou os profissionais médicos, especialmente os cirurgiões ortopédicos e engenheiros, a descobrir como o movimento natural, especialmente o andar, funciona. O livro de Wilhelm Braune e Otto Fischer alcançou renome mundial: Der Gang des Menschen . Ele representa o início da análise científica da marcha .

A Segunda Guerra Mundial levou a um novo aumento de importância para a ciência do movimento. As possibilidades de adaptação dos pilotos às condições tecnicamente viáveis ​​da aeronave no que diz respeito à sua postura, seus movimentos e seu desempenho fisiológico tiveram que ser investigadas. Para um bom treinamento dos pilotos são necessários dados antropométricos, tempos de reação possíveis, procedimentos de medição para a aptidão bem como procedimentos para o seu aprimoramento. Isso aconteceu principalmente na União Soviética e nos EUA . No entanto, enquanto as descobertas dos americanos foram publicadas em todo o mundo, as dos russos soviéticos permaneceram fechadas como um segredo e em alguns casos ainda são hoje. Os desenvolvimentos na ciência do esporte e do movimento foram divididos em oriental e ocidental.

Na URSS, a pesquisa de movimento permaneceu um monopólio estatal com o centro de treinamento em Moscou. Os graduados receberam uma educação muito completa, que incluiu principalmente neurofisiologia, matemática e física. Cientistas foram enviados aos congressos internacionais, mas só puderam dar informações dentro de um quadro definido. Isso foi garantido pelos agentes de segurança que os acompanhavam. Os objetivos desses estudos eram, além dos militares, também os do esporte de alto rendimento.

No Ocidente, após a guerra, a pesquisa do movimento rompeu com a pesquisa militar. Nos EUA, o psicólogo Edwin A. Fleischman desenvolveu uma série de testes de aptidão a partir das experiências dos exames-piloto e examinou as relações funcionais (na verdade, estatísticas) entre seus componentes com a ajuda de análises fatoriais. Esses exames foram jogados depois do chamado choque do Sputnik. (1957) desempenhou um papel importante no teste da aptidão de estudantes americanos.

As chamadas habilidades motoras foram comparadas a esses componentes do condicionamento físico. Uma série de estudos examinou se e como eles e o desempenho cognitivo estão relacionados e podem influenciar um ao outro.

A ciência do movimento, que não existia como tal, permaneceu praticamente idêntica à ciência do esporte até meados do século XX. Nos primeiros encontros da biomecânica em Zurique (1967) e em Eindhoven (1969), o programa ainda era dominado por investigações sobre problemas esportivos. Depois disso, o foco dos tópicos mudou mais para ortopedia e reabilitação e depois para mais e mais tópicos, de modo que hoje se trata de uma ampla gama de problemas do movimento humano.

Outro tópico importante da ciência do movimento, que também emergiu da biomecânica dos primeiros dias, é a área de controle motor . O termo controle indica que a especificação para esta área é conduzida por engenheiros ( teoria de controle ) e matemáticos posteriores.

Este ramo estava inicialmente relacionado com o desenvolvimento das ciências do comportamento. Lá, o comportamento dos animais foi investigado, não apenas em termos do comportamento geral dos animais que podia ser observado de fora, mas foi feita uma tentativa de pesquisar as causas desses comportamentos examinando o funcionamento de seu sistema nervoso. O pesquisador do comportamento Konrad Lorenz (1903–1989) com seu instituto em Seewiesen tornou-se particularmente conhecido . No entanto, Horst Mittelstaedt (1923–2016) e Erich von Holst (1908–1962) são particularmente importantes para as ciências do movimento . Eles foram os primeiros a descrever os ciclos de feedback em organismos vivos. O desenvolvimento geral foi adequado para eles, na medida em que as malhas de controle foram descritas na engenharia e aplicadas na tecnologia ao mesmo tempo . O desenvolvimento da cibernética também é uma expressão dessa forma de pensar. Principalmente os engenheiros introduziram a forma de representação dos processos no organismo, que levam aos movimentos, dos diagramas de fluxo à ciência do movimento.

Um desenvolvimento especial dessa época foram as redes neurais , com a ajuda das quais os engenheiros tentaram simular as funções do cérebro usando um modelo específico que contém vários níveis de processamento. O tipo de feedback ( retropropagação ), que poderia levar a uma ponderação diferente das funções celulares individuais (os neurônios ), também possibilitou a simulação de processos de aprendizagem . No entanto, essa representação perdeu sua importância novamente porque os complexos processos regulatórios naturais do organismo, nos quais os elementos emocionais também desempenham um papel, não podem ser representados tão facilmente.

Uma vez que o movimento dos humanos, como o dos animais, requer o funcionamento suave de numerosos loops de controle , o controle do movimento encontrou seu caminho nas ciências do movimento e se desenvolveu nos EUA em uma disciplina separada de certa forma como um contraponto à abordagem mais psicológica ao comportamento psicomotor, PMB .

Em seu livro Motor Control, Translating Research into Practice, A. Shumway-Cook e MH Woolacott (2007), professores de fisioterapia, fornecem uma breve visão geral do desenvolvimento da teoria do controle motor no século 20 com seus principais proponentes e seus próprios específicos Ideias. Estes são:

1. Teoria do reflexo .

Esta é essencialmente a noção behaviorista ( behaviorismo ).

2. Teoria hierárquica .

A hierarquia está relacionada à organização do sistema nervoso e atribui diferentes níveis de controle de movimento a áreas cerebrais individuais entre o córtex motor e as conexões espinhais . Essa teoria é comum.

3. Teoria do programa motor .

A teoria do programa também se baseia em princípios neurofisiológicos do movimento e assume que os movimentos individuais são acionados e controlados por programas, como um computador. Esses programas são construídos por meio do aprendizado motor (ver aprendizado de movimento ). O controle do movimento é limitado a um controle consciente, que normalmente só é realizado após a execução de um movimento e pode ser usado para alterar a próxima execução. A teoria do programa motor é representada principalmente pelo cientista do movimento americano RA Schmidt, que a expandiu para a teoria do Programa Motor Geral .

3. Teoria dos sistemas .

Os autores relacionam a teoria do sistema exclusivamente às visões do cientista russo Nikolai Aleksandrovic Bernstein (1896–1966), que derivam do livro The Coordination and Regulation of Movement . Neste livro, algumas das obras de Bernstein foram traduzidas do russo para o inglês e receberam comentários de cientistas do movimento de língua inglesa. Para os cientistas do movimento de língua inglesa, o principal interesse neste trabalho está no exame de Bernstein do problema de reduzir o número mecanicamente possível de graus de liberdade que z. B. o esqueleto humano oferece um número que permite movimentos controlados. Em alemão, além de alguns outros trabalhos, há a fisiologia do movimento do trabalho de NA Bernstein com prefácio do fisiologista WS Gurfinkel, em que descreve o trabalho científico de Bernstein.

4. Teoria dinâmica da ação .

Na teoria dinâmica da ação , a teoria do sistema descrita também é estendida a outras áreas do organismo, por exemplo a fisiologia. A interação efetiva desses sistemas é enfatizada (compare cibernética e sinergética ). Isso leva à ideia de auto-organização e significa que um movimento ordenado surge das propriedades específicas dos elementos envolvidos. Essa ideia está ligada ao desenvolvimento na área de engenheiros. A interação de elementos técnicos e biológicos é descrita ali na mesma época. Como esses processos também podem ser descritos matematicamente, o movimento dos organismos vivos começou a ser representado na forma matemática. JA Kelso, BA Tuller e MT Turvey e PN Kugler são considerados importantes representantes da teoria da ação dinâmica .

6. Teoria ecológica .

Na década de 1960, James J. Gibson (1904–1979) começou a investigar como nossos movimentos se desenvolvem ao lidar com o ambiente e como são determinados e controlados por eles. Segundo essa teoria, os seres vivos extraem de seu ambiente as informações de que precisam para encontrar alimentos, se proteger dos inimigos ou até mesmo para brincar. Com base nessa teoria, os pesquisadores do movimento começaram a investigar como os organismos vivos buscam as informações que são importantes para suas ações em seu ambiente e de que forma elas são absorvidas e processadas para que possam modificar e controlar nossos movimentos. Essas visões tornaram-se parte integrante da pesquisa do movimento hoje.

Em 1986, um congresso de habilidades motoras aconteceu em Bielefeld, no qual representantes de todas essas abordagens teóricas foram representados e puderam trocar ideias para o desenvolvimento posterior de suas ideias.

No final do século, os cientistas do movimento também usaram cada vez mais as possibilidades técnicas de registro de movimentos humanos para a descrição e análise desses movimentos. As gravações cinematográficas (filme, vídeo = análise espaço-temporal), dinâmicas (placa de medição da força = análise das forças de reação do solo) e eletromiográficas (análise das ações musculares) devem ser mencionadas aqui. Com a ajuda dos dados assim obtidos, procurou-se, com recurso aos conhecimentos neurológicos , inferir os processos no organismo (especialmente no sistema nervoso ) que os produziram.

Com a importância da pesquisa do movimento para a reabilitação motora, o interesse dos engenheiros pela pesquisa do movimento aumentou. Para um melhor entendimento do movimento e de seus processos de controle, passaram a representá-los com o auxílio de modelos da engenharia de controle . Um exemplo disso é um trabalho de Daniel Wolpert e seus colegas em que ele retrata a sequência de um movimento, conforme descrito pelo princípio da reatividade , como um modelo técnico através de um filtro de Kalman . Os comandos, que também são armazenados como uma cópia de eferência , são descritos como um controle de encaminhamento, o controle por meio das reaferências como um controle inverso. Esses termos (controle para frente ou inverso) são geralmente usados ​​na pesquisa de movimento.

Pesquisa de movimento no século 21

No final do século 20, as possibilidades de medições de precisão e a variedade de métodos de análise dos dados obtidos melhoraram muito. Isso era especialmente verdadeiro para as possibilidades de observação e medição da atividade cerebral durante uma atividade (PET e fMRI). Isso permitiu determinar o conhecimento sobre as funções das seções cerebrais individuais, que antes só podiam ser determinadas por meio de sintomas de deficiência em pacientes com lesões cerebrais conhecidas .

Essas possibilidades levaram a demandas crescentes de reabilitação . No lado da entrada do processamento de informações, os sinais poderiam ser ligados aos receptor aferentes nervos ( por exemplo coclear implante e parcial estimulação da retina ). Do lado da saída, as próteses podem ser controladas estimulando os nervos eferentes e fornecidas com loops de feedback simples.

Uma nova área de pesquisa do movimento foi baseada na observação de células nervosas e seus canais iônicos, que podem se abrir espontaneamente mesmo sem estímulo em momentos aleatórios, e questionou-se qual o papel da aleatoriedade e da imprecisão na absorção da informação, sua transmissão e o processamento no Organismo ocorre, pois essas imprecisões também podem influenciar a precisão das sequências de movimento (ver estocástica , estatísticas ). Além disso, são feitas perguntas sobre como as decisões são tomadas para certas ações - com base na experiência anterior de quais processos de tomada de decisão são feitos ( teoria da decisão ). Isso não afeta apenas as decisões conscientes, mas também as inconscientes.

Como o desenvolvimento da indústria está se movendo em direção ao uso de mais e melhores robôs , é necessário conhecimento sobre como os movimentos podem ser mais bem controlados e regulados. A partir das observações dos movimentos naturais e sua regulação, modelos matemáticos e mecânicos devem ser desenvolvidos, os quais os engenheiros podem então implementar na construção de robôs.

O controle das sequências de movimento ainda levanta muitas questões. As formas de feedback anteriormente conhecidas não são rápidas o suficiente para o controle necessário ao executar sequências de movimento. Um novo foco de pesquisa é buscar caminhos de feedback no organismo com tarefas habilidosas que possibilitem um controle mais rápido.

Este desenvolvimento também levou engenheiros e matemáticos a se envolverem cada vez mais na pesquisa do movimento, enfatizando os cientistas e os problemas que podem ser resolvidos com seus métodos de trabalho. Como resultado, as questões filosóficas / antropológicas estão atualmente mais para segundo plano.

Subdisciplinas da ciência do movimento

Das subdisciplinas da ciência do movimento, em ambos os subgrupos, energia e processamento de informação, existe uma cujo foco está quase exclusivamente no movimento e que também poderia ser descrita como uma ciência independente, não como uma subárea de sua “ ciência-mãe ”. As subdisciplinas genuínas são biomecânica e controle de movimento.

As subdisciplinas de processamento de energia

Anatomia funcional

A anatomia funcional trata da estrutura material dos tecidos do organismo humano, com foco no sistema musculoesquelético. Isso significa, por exemplo, investigar a conexão entre as estruturas ( ossos , articulações , ligamentos, tendões e músculos ) e sua estrutura e sua função no contexto dos movimentos, mas também as leis que regem o desenvolvimento de uma pessoa ( infância → idade ) ou em uso (carga - não carga). Os mecanismos de lesão e os mecanismos de cura também são examinados. Os métodos de pesquisa são os de anatomia.

Muitas áreas de cooperação com a biomecânica e a fisiologia do trabalho resultam desta área de responsabilidade .

Fisiologia do trabalho

Existem relações particularmente estreitas entre a fisiologia do trabalho e do desempenho com a ergonomia (ciência do trabalho) e a ciência do esporte , especialmente a ciência do treinamento . As áreas de pesquisa dizem respeito às leis que regem a aquisição de energia para o trabalho físico, ou seja, a captação de oxigênio e seu transporte e processamento, bem como aos órgãos responsáveis ​​por essas funções. São os pulmões , o sistema cardiovascular e os músculos. Seu projeto, estrutura e modo de operação são examinados, também sob diferentes condições ambientais (por exemplo, quando a pressão parcial do oxigênio na água, altitude e espaço muda ), bem como os mecanismos de adaptação a essas condições. As mudanças no organismo e os mecanismos de adaptação através da maturação e envelhecimento também são examinados.

Os exames são realizados usando os métodos da fisiologia .

Biomecânica

O tema da biomecânica é o estudo das interações entre as estruturas biológicas e os mecanismos mecânicos que atuam sobre elas durante o movimento. Isso se aplica a todos os tecidos do corpo, sólidos e líquidos, incluindo células individuais.

Pesquisa básica

A pesquisa básica trata, por exemplo, da investigação de movimentos que teoricamente seriam possíveis devido à variedade de estruturas anatômicas e como estas são restringidas por outras estruturas como cápsulas, ligamentos, tendões e músculos, bem como por sua localização e tipo de fixação (redução dos Graus de liberdade).

Um foco especial é a investigação do músculo, sua estrutura fina, sua treinabilidade e os métodos necessários, bem como os mecanismos de suprimento e armazenamento de energia. Para isso, são feitas comparações com os músculos dos animais, por exemplo os músculos das pernas dos cangurus - estes podem armazenar mais energia e os cangurus, portanto, continuamente dão grandes saltos. Além disso, os mecanismos de lesão e suas condições de cura são examinados.

Outro foco da biomecânica é desenvolver e melhorar métodos para medir e avaliar as próprias investigações e padronizar valores de referência e nomenclatura.

Principais áreas de pesquisa

ergonomia

A biomecânica é usada na ergonomia ( ergonomia ). Aqui, as condições dos processos de trabalho são examinadas a fim de definir cargas que ocorrem por um lado durante o trabalho que, por outro lado, podem ser realizadas pelas estruturas corporais do trabalhador sem serem danificadas. A principal tarefa da biomecânica é examinar a construção dos equipamentos de trabalho - ferramentas e máquinas - para determinar até que ponto são compatíveis com as condições biológicas da pessoa que trabalha com eles ou sobre eles e, se necessário, para melhor adaptá-los uns aos outros. (sistema homem-máquina) ou para desenvolver sistemas de substituição - suporte de elevação, robôs.

As áreas problemáticas aqui são a coluna vertebral (problemas nas costas - ficar em pé por longos períodos de tempo, carregar e levantar objetos pesados) e a área pescoço-ombro-braço (problemas que ocorrem em atividades de escritório e empacotamento, por exemplo, síndrome do túnel do carpo). Tenta-se encontrar normas que determinem os limites da carga nos processos e que devam ser seguidas pelos empregadores.

Ortopedia

Na ortopedia , por um lado, os movimentos das pessoas geralmente são examinados (registrados e analisados). Isso é feito por um lado para entender os processos e como os movimentos ocorrem em princípio, mas acima de tudo para que as causas dos distúrbios com subsequentes processos de mudança no corpo ou em suas partes possam ser encontradas e possíveis mecanismos de cura ou compensação possam ser desenvolvidos. Além disso, implantes que suportam e melhoram o movimento do paciente e podem aliviar a dor são desenvolvidos, testados e aprimorados. Existem z. B. também desenvolveu dispositivos de medição que medem as forças dentro das articulações e, portanto, servem como um feedback para desenvolvimento e melhoria. O mesmo se aplica a próteses (ver, por exemplo, análise da marcha ) e órteses.

reabilitação

A área da reabilitação em biomecânica consiste numa parte clínica, que se sobrepõe amplamente à biomecânica ortopédica (implantes, próteses, órteses). Auxílios e procedimentos estão sendo desenvolvidos para promover processos de recuperação após lesões ou desgaste (por exemplo, terapia em esteira e o treinador de caminhada para paraplégicos e pacientes com AVC) e investigados como eles podem ser combinados de forma ideal com outras medidas terapêuticas (por exemplo, estimulação elétrica funcional) . A análise da marcha é uma extensa área de aplicação, especialmente para crianças com paralisia cerebral. Aqui a biomecânica auxilia na decisão pelas medidas terapêuticas.

Esportes

Outra área importante é o esporte , especialmente o esporte competitivo. Além dos exames biológicos citados, examina-se aqui a interação entre o organismo do atleta e os equipamentos que ele utiliza. Você então tenta otimizar os dispositivos. Isso é feito de forma que, por um lado, cumpram as normas internacionais e, por outro lado, proporcionem ao atleta individual (altura, peso, forma corporal, preferências individuais de coordenação) as maiores vantagens possíveis.

Tecidos (bio) mecânica

Na mecânica dos tecidos do corpo, os tecidos do corpo que desempenham um papel importante no movimento (estes são principalmente os ossos e articulações, os músculos, tendões, ligamentos e aponeuroses, mas também a pele e as células individuais desses tecidos) examinados por suas propriedades mecânicas.

Sua estrutura anatômica e sua capacidade de gerar forças por si próprios (músculos) ou de tolerar forças que atuam sobre eles sem serem feridos ou destruídos (todos os tecidos) são de interesse. Isso se aplica a todos os tipos de forças (por exemplo, tensão, pressão, torção e suas combinações) e todas as direções das forças. Além disso, é investigado com quais métodos e com que intensidade (por exemplo, por meio de treinamento ) as propriedades mecânicas do tecido podem ser melhoradas.

Também é examinado como os tecidos se comportam em caso de lesões e / ou doenças, quais métodos de tratamento têm sucesso nessas circunstâncias e como os tecidos podem se restaurar - se podem, então, recuperar sua estrutura original e suas propriedades mecânicas, por exemplo.

Odontologia

Também na Odontologia a Biomecânica desempenha um papel importante, pois aqui exercem forças relativamente grandes de diferentes direções às estruturas corporais. Localizando e corrigindo maus posicionamentos em uma idade jovem, por exemplo, danos posteriores podem ser evitados. Soluções ideais são buscadas para desalinhamentos existentes. Com o envelhecimento da população, buscam-se materiais para próteses que atendam cada vez melhor as necessidades.

Biomecânica Forense

A biomecânica também está ganhando importância nas pesquisas sobre as causas dos acidentes (biomecânica forense). Aqui, aprende-se cada vez mais a inferir as causas do acidente a partir das manifestações das consequências do acidente (por exemplo, locais de lesões, formas de fraturas e rasgos).

As subdisciplinas de processamento de informação

Controle de movimento

A tarefa do controle do movimento é organizar e ativar todas as estruturas do organismo humano de tal forma que o objetivo de um movimento ou ação planejada seja alcançado da forma mais econômica possível ou o organismo seja protegido de danos por meio de estabilização ou de um mecanismo compensatório eficaz. movimento. Para conseguir isso, são necessários processos de controle cuidadosos no organismo. Esses processos de controle para os movimentos individuais não estão naturalmente presentes no homem. Em vez disso, eles devem ser construídos durante o processo de aprendizagem dessa sequência de movimentos. Mas isso também acontece sem nenhum conselho do professor, pois o organismo sempre busca o maior nível de segurança possível.

Aprendizagem de movimento

Ao mover a percepção em constante mudança do ambiente é aquela em que as coisas vivas estão. O vivente então tem que decidir se essa mudança de percepção resultou do movimento ou se o ambiente mudou. Se o ambiente mudou, o vivente deve se adaptar ao novo ambiente. Muitas vezes acontece então que novos movimentos têm de ser realizados para estabilizar o organismo novamente. O organismo deve, portanto, ser capaz de aprender constantemente novos movimentos.

O próprio organismo também muda: crescendo, amadurecendo , envelhecendo , mudanças ocorrem também devido a novos estresses (trabalho, esporte ), mas também devido a uma mudança na dieta . Os movimentos do organismo também devem se adaptar a essas mudanças.

Esses ajustes também são conhecidos como aprendizado . A aprendizagem do movimento, portanto, ocorre o tempo todo. É particularmente perceptível na infância e é particularmente importante lá porque, nesse ponto do tempo, ocorrem os fundamentos da rede de células do cérebro, que mais tarde também são necessárias para o desempenho cognitivo. Além disso, há mudanças desejadas no comportamento do exercício, por exemplo, no trabalho e no lazer ( esporte , arte ), que muitas vezes são alcançadas por meio de medidas direcionadas ( ensino , aulas ).

A tarefa das ciências do movimento é analisar, acompanhar e otimizar os processos de aprendizagem na área das habilidades motoras, bem como desenvolver e revisar os processos de ensino.

Processando informação

A importância desses processos de controle para o movimento humano foi reconhecida na mesma época - na década de 1960 - tanto na ex-União Soviética (e de lá veio para a ex-RDA) - e nos EUA - como parte da mudança na psicologia da teoria do behaviorismo ao processamento da informação em humanos. Isso aconteceu em ambos os países por meio de uma maior colaboração entre engenheiros e cientistas do movimento.

O processamento da informação no organismo humano consiste nas subtarefas de captação do sinal (pelos órgãos dos sentidos ) da linha do sinal (via sistema nervoso aferente) e no processamento do sinal (nos neurônios do cérebro) e na saída de os sinais para o movimento (via sistema neural eferente) para o sistema muscular .

Mecanismos de controle

Os mecanismos de controle são baseados neste sistema de informação. O termo controle de movimento vem da engenharia e significa a capacidade de um sistema de detectar desvios e / ou erros que surgem durante a execução de um processo e corrigi-los de forma independente. Entendê-los requer conhecimento dos princípios técnicos de controle. Os movimentos humanos são controlados inconscientemente.

O controle do movimento no organismo humano ocorre em vários níveis, desde o controle do reflexo gerenciável na medula espinhal até o controle de sequências de movimento complexas por meio do cerebelo e dos gânglios da base .

Compreender o controle do movimento em organismos vivos requer não apenas uma compreensão técnica dos mecanismos de controle, mas também uma compreensão mais profunda das interconexões neurais do sistema nervoso , que é capaz de realizar as tarefas necessárias. O trabalho de Erich von Holst e Horst Mittelstaedt sobre o princípio da reatividade pode ser visto como uma boa introdução para a compreensão desses processos . Com a ajuda deste texto, será desenvolvida uma compreensão profunda dos sistemas de feedforward e feedback.

Uma vez que os organismos vivos são sistemas biológicos auto-organizados , pesquisar sua função em humanos requer, por um lado, o conhecimento técnico adequado e, por outro, o conhecimento das estruturas neurológicas que tornam essas funções possíveis.

Estruturas neurológicas

Para entender como ocorre e como ocorre o movimento de um organismo vivo , é necessário conhecer não só a estrutura e função do músculo ( hardware ), mas também do sistema nervoso ( software ). A tarefa dos sistemas motores é planejar, coordenar e executar movimentos.

É feita uma distinção local entre o sistema nervoso central (cérebro e medula espinhal) e periférico (principalmente vias de condução) e, no que diz respeito ao controle, entre o sistema nervoso voluntário e involuntário ou autônomo. O sistema arbitrário é necessário para o movimento - o autônomo funciona em segundo plano, mas influencia todas as ações.

Estrutura e função do neurônio motor

A unidade básica do sistema nervoso é a célula nervosa ( neurônio ). Por um lado, é uma célula normal do corpo com todas as suas propriedades e capacidades. No entanto, é especialmente treinado para sua tarefa especial: receber informações (dos dendritos através dos receptores na membrana celular ), processá-las (nas organelas internas) e, se necessário, transmiti-las (através dos axônios) . Os receptores da membrana celular, aos quais os transmissores do fluido extracelular podem se ligar, já são importantes para o processamento da informação . Existem basicamente dois tipos de receptores: Os ionotrópicos, por meio dos quais as informações podem alterar rapidamente o potencial de ação da célula e, assim, repassar as informações rapidamente . Eles são importantes para o planejamento e execução do movimento atual. O segundo tipo são os receptores metabotrópicos, que usam várias etapas intermediárias para transmitir a informação ao núcleo da célula , onde é incorporada ao DNA e pode, assim, contribuir para mudanças de longo prazo, ou seja, para processos de aprendizagem . A informação é passada entre as células nervosas através dos processos das células nervosas - para o corpo celular através dos dendritos, do corpo celular para longe do axônio. Os pontos de transição do axônio para o próximo neurônio (dendrito ou corpo celular) formam as sinapses onde a informação é transmitida quimicamente (transmissor) ou eletricamente (corpo celular) . Os axônios são envolvidos por uma camada de células gordurosas, a bainha de mielina , para acelerar a transmissão por meio do isolamento elétrico .

Estrutura do sistema nervoso do ponto de vista motor

No sistema nervoso periférico , os nervos aferentes e eferentes (axônios) podem ser distinguidos. Os nervos aferentes transportam as informações para o centro - medula espinhal, estrutura do cérebro - mas também dos órgãos sensoriais para as células nervosas primárias. Os nervos eferentes são os axônios das células nervosas aos órgãos sucessores ( músculos ou glândulas ). No sistema nervoso central, esta distinção não faz sentido porque os processos cíclicos muitas vezes ocorrem, ou seja, a informação transmitida através de outras células nervosas tem um efeito na célula originalmente transmissora.

Do ponto de vista do controle do movimento, o sistema nervoso central pode ser dividido em medula espinhal , tronco cerebral com medula alongada (medula oblonga), ponte (ponte) e mesencéfalo, diencéfalo com tálamo, hipotálamo, subtálamo e o epitálamo. O cérebro se arqueia sobre ele, as duas metades dos quais são conectadas pelo que é conhecido como a barra. Abaixo do córtex cerebral (substância cinzenta), que contém as células nervosas e um complexo de vias de condução (substância branca), existem outras estruturas que são de grande importância para o controle do movimento, como os gânglios da base , o giro cingulado (entre os córtex cerebral e a barra - também cumpre Tarefas de emocionalidade) e o sistema límbico que contém muitos núcleos para emoções e valores. O cerebelo , localizado atrás da ponte, também é particularmente importante para o controle do movimento .

Tarefas de controle das seções individuais do cérebro

Os sistemas de controle do movimento humano são estruturados hierarquicamente e em paralelo. Isso garante que, por um lado, a energia seja economizada, permitindo que os processos sejam chamados e executados mais rapidamente em níveis inferiores, enquanto tarefas mais complexas e novas são processadas em níveis superiores. Além disso, se partes menores do sistema falharem, as estruturas paralelas podem ser usadas para ainda atingir os objetivos desejados e necessários. Portanto, existem diferentes tarefas de controle de movimento que são realizadas em diferentes níveis.

uma. Medula espinhal .

Na medula espinhal, os reflexos do tronco e das extremidades são controlados e monitorados, bem como automatismos rítmicos como andar e coçar. Os reflexos não são, como há muito se assumiu, rígidos, o que significa que procedem sempre da mesma forma, mas podem ser modificados e modulados, mesmo que, como o reflexo dos isquiotibiais, seja monossináptico (ou seja, é apenas sobre um único neurônio motor ligado na medula espinhal) reflexo. Esse neurônio não apenas recebe o sinal de alongamento do músculo, mas também sinais por meio de muitos outros dendritos, por exemplo, diretamente do córtex motor primário . Se os interneurônios são ativados no reflexo, as possibilidades de influência são correspondentemente maiores.

b. Tronco cerebral .

O tronco cerebral conecta as estruturas funcionalmente diferentes do cérebro e da medula espinhal. Situa-se atrás e abaixo (caudal) do cérebro e acima (rostral) da medula espinhal. Consiste no mesencéfalo ( mesencéfalo ), na ponte ( ponte ) e na medula espinhal alongada ( medula oblonga ). Ele contém principalmente conexões nervosas e cordões nervosos (tratos), por exemplo, o trato corticospinal (sistema motor), o trato do lemnisco medial (sistema sensorial) ou o trato espinotalâmico (para dor, toque e sensação de temperatura), bem como núcleos nervosos.

O tronco cerebral é responsável pelos estados inconscientes de preparação para ações e comunicação com outros indivíduos. Ele tem tarefas de controle de longo alcance nas áreas de habilidades motoras , estados vegetativos, mas também funções cognitivas. Junto com a medula espinhal, o tronco encefálico pode ser visto como uma espécie de caixa de ferramentas para as redes neurais, pois contém o repertório básico para a preparação concreta, execução e controle de todas as ações motoras.

Isso é possível porque todos os fios de informação - descendentes (eferentes) e ascendentes (aferentes) - passam pelo tronco cerebral entre o cérebro e a medula espinhal, e outras informações importantes são adicionadas. Nesse local, as mensagens que vêm do cérebro e as que vêm da medula espinhal, as coordenadas pelo cerebelo e as informações dos nervos cranianos dos órgãos sensoriais da cabeça e dos processos vitais do organismo se encontram e se integram. Os numerosos núcleos nervosos servem para este trabalho de integração (estes são agrupamentos de numerosos neurônios que trabalham juntos para cumprir certas tarefas e estão conectados uns aos outros por ramos e conexões recíprocas e de longo alcance).

c. Os centros motores subcorticais ( cerebelo e gânglios da base )

O cerebelo e os gânglios da base são os dois principais sistemas motores subcorticais, os quais se comunicam através do tálamo com diferentes áreas do cérebro e são responsáveis ​​por diferentes controles de movimento.

O cerebelo . (Cerebelo) é uma parte muito antiga do cérebro. Tal como acontece com o cérebro, o córtex (latim = córtex) e as células nervosas formam a camada externa do cerebelo. Inclui os 3 núcleos cerebelares profundos, a informação de saída para a informação com as linhas nervosas . O córtex contém 7 folhas na direção horizontal (latim: folium = folha), na direção vertical no meio do vermis e lateralmente adjacente a cada parte do espinocerebelo e do cérebro de cérebro . A parte mais antiga é o vestibulocerebelo , que fica horizontalmente abaixo da formação geral.

O vestibulocerebelo , como o nome sugere, está conectado ao vestíbulo, o centro do equilíbrio, e é o principal responsável pela manutenção do equilíbrio. Uma disfunção desta parte do cerebelo leva a distúrbios de equilíbrio ao ficar em pé e em movimento.

O cerebelo também tem a função de avaliar inconsistências entre o planejamento (intenção, objetivo) de um movimento e sua execução atual, e fornecer aos centros motores do cérebro e do tronco encefálico as informações necessárias para uma compensação. Para poder fazer isso, ele próprio é fornecido com informações intensivas sobre os objetivos do movimento, os comandos para sua execução (da área motora primária do cérebro), bem como todas as informações de feedback dos sentidos órgãos sobre o movimento em andamento. Especificamente, o vestibulocerebelo é responsável por regular o equilíbrio e os movimentos oculares, o espinocerebelo pelos movimentos de todo o corpo e membros, enquanto o cérebro cerebral avalia o movimento atual por meio de feedback de todos os órgãos sensoriais e fornece informações relevantes, os órgãos responsáveis ​​garantem que o plano e execução estão alinhados. Para controlar os movimentos, o cerebelo atua intensamente com os movimentos dos olhos, ouvidos (senso de equilíbrio), o sistema reticular e a medula espinhal.

Distúrbios funcionais ou lesões no cerebelo levam a distúrbios típicos dos movimentos, especialmente à ataxia (falta de coordenação), por exemplo, ao caminhar. A dismetria leva a tremores como as mãos que hipermetria por ultrapassar o objetivo da hipotensão a uma falta de resistência a uma mudança na colocação dos membros.

Os gânglios da base . consistem em quatro núcleos ( estriado , globo pálido , substância negra , núcleo subtalâmico ), que estão dispostos aos pares ao redor do tálamo . Eles estão conectados a várias áreas do cérebro , tálamo e vários núcleos do tronco cerebral por numerosas linhas nervosas . As conexões são conexões circulares paralelas que partem de áreas específicas do córtex cerebral e retornam à sua área inicial por meio dos núcleos dos gânglios da base e do tálamo. 5 desses círculos podem ser identificados, dois dos quais são quase puramente motores, um começa na área límbica.

Os gânglios da base representam o local crucial a partir do qual as sequências de movimento são ativadas e, em seguida, coordenadas no tronco cerebral, [39]

O estriado recebe informações de quase todas as partes do cérebro. Isso significa que também está envolvido nos movimentos de planejamento. Após o processamento adequado, os sinais são transmitidos do estriado para o globo pálido e a substância negra , de onde chegam ao tálamo e daí para as áreas de saída no cérebro . Os sinais do neurotransmissor dopamina da substância negra têm um efeito inibidor nos sinais de excitação do cérebro, isto é, modulam os sinais cerebrais.

O núcleo subtalâmico recebe - principalmente excitatório - informações a partir de todas as áreas do córtex que é responsável pelo movimento ( principalmente automóveis , pré-motora , a motor suplemento áreas e os campos ocular frontal) e envia sinais para o globo pálido e a substância negra , o qual, por sua vez são transmitidos através do tálamo enviam seus sinais para as áreas de saída. Ele também recebe sinais moduladores (dopamina) da substância negra (parte compacta) e do sistema límbico. Seus sinais de saída viajam para o cérebro através do tálamo .

Os movimentos são desencadeados pelos sinais de saída do pallidum (globus pallidus internus), a formação de saída dos gânglios da base para o tronco encefálico . Em condições de repouso, esses comandos de gatilho são evitados por fortes comandos de controle inibitório (inibição tônica). Para desencadear a sequência de movimentos, essa inibição (por meio da desinibição ) deve ser levantada pelos neurônios na formação de entrada dos gânglios da base, o estriado .

O globo pálido é, portanto, a parte de saída mais importante dos gânglios da base para o movimento dos membros. Além de enviar informações ao tronco cerebral, também envia informações às áreas cerebrais por meio do tálamo . Por meio deste, existe a possibilidade de influência indireta nos comandos motores do córtex motor primário aos neurônios motores da medula espinhal .

Essas conexões intensivas deixam claro o papel importante que os gânglios da base desempenham no controle dos movimentos - tanto para planejamento e execução quanto para acompanhamento e avaliação emocional. E também deixa claro a gravidade das lesões ou disfunções dos gânglios da base.

A doença mais conhecida causada por uma disfunção dos gânglios da base é a doença de Parkinson . Nela, a liberação de dopamina da substância negra para o globo pálido é reduzida. Isso leva a distúrbios característicos do movimento (lentidão dos movimentos (bradicinesia); rigidez dos músculos (rigidez); tremores (tremor); marcha arrastada).

Outro distúrbio grave do movimento é a coreia de Huntington , em que ocorrem movimentos bruscos ( coreia ) até tremores e movimentos de contorção dos membros ( distonia ou atetose ). A doença de Huntington também significa frequentemente que os comportamentos motores não podem ser conciliados com o contexto social. Isso indica que os gânglios da base também são responsáveis ​​pelos aspectos cognitivos do movimento.

d. Funções de controle motor através de áreas do córtex cerebral

As células piramidais na área motora primária do córtex cerebral fornecem controle direto dos movimentos voluntários . Ele forma uma conexão direta, o trato piramidal ( trato corticospinal ), aos neurônios motores da medula espinhal . Esta é uma conexão muito rápida. Depois de percorrer a área interna do cérebro (cápsula interna), a maioria dessas fibras nervosas se cruzam na base da medula oblonga (medula alongada) do outro lado do corpo. Isso significa que os músculos do lado direito do corpo são inervados e controlados pelo córtex motor no hemisfério cerebral esquerdo. Após o cruzamento, as fibras nervosas correm na substância branca da medula espinhal (vias de condução) e entram na substância cinzenta da medula espinhal ao nível da coluna vertebral , a partir da qual seus músculos-alvo são inervados. Lá eles se ramificam. Uma parte forma sinapses em interneurônios, que controlam os músculos do tronco e as partes dos membros próximas ao tronco por meio de seus sinais para os neurônios motores. Outra parte vai diretamente para os neurônios motores, cujos axônios conduzem aos músculos dos membros distantes do tronco e, dessa forma, controlam os músculos finos da mão e dos dedos, por exemplo.

Além do trato piramidal, dois outros tratos nervosos vão do córtex motor primário aos neurônios motores da medula espinhal . Um deles, o tractus corticorubrospinalis , é trocado no núcleo ruber (núcleo vermelho), o outro, o tractus corticoreticulospinalis no formatio reticularis na ponte e na medula oblonga. Ambos apoiam o controle dos músculos distantes do torso e aqueles próximos ao torso. No entanto, você também pode substituí-lo parcialmente se a trilha da pirâmide falhar.

O feedback dos comandos motores ocorre diretamente através dos sinais sensoriais dos músculos inervados (através de sua mudança no comprimento - para ser mais preciso, através da velocidade da mudança no comprimento - e sua tensão), dos sensores do conectivo circundante tecido e dos sensores para a posição atual de todo o corpo são importantes. Este feedback pode ser processado em diferentes níveis ( medula espinhal , tronco cerebral , centros subcorticais) - isso significa a comparação entre os comandos emitidos como resultado do planejamento e o resultado da execução atual. Dessa forma, um movimento contínuo é constantemente monitorado online. Não há necessidade de tomar conhecimento desses processos.

Os comandos que vão do córtex motor primário aos neurônios motores - com algumas exceções (emergências) - passaram por vários circuitos de controle. Por um lado, as entradas sensoriais do mundo externo e as do mundo interno do organismo são rastreadas e coordenadas umas com as outras. Para fazer isso, eles são colocados em harmonia com as intenções e planos da pessoa que atua. Este último acontece em outras áreas do córtex cerebral (planejamento, por exemplo, no córtex pré-frontal; preparação motora principalmente nos centros subcorticais - tronco encefálico, cerebelo e gânglios da base , que transmitem suas informações através do tálamo ao córtex somatossensorial) .

O objetivo do controle de movimento é sempre atingir um objetivo de movimento desejado ou simplesmente manter a posição atual, por exemplo, contra perturbações e / ou resistência.

Lesões do sistema nervoso e suas consequências para o movimento

Lesões do sistema nervoso também podem se manifestar potencialmente em distúrbios das funções do movimento. Os próprios corpos celulares , as vias ou as bainhas de mielina (bainhas / isolamento) das vias podem ser afetados por lesões . Lesões nos corpos nervosos podem ser causadas por desnutrição, violência ou tumores . Eles levam à destruição, à morte das células nervosas - incluindo suas vias de condução ou vice-versa: Se uma via de condução é cortada, a célula nervosa da qual se origina morre - a menos que a área alvo, por exemplo, um músculo, brote novamente é alcançado. Os corpos nervosos não podem se regenerar. A conseqüência de tal destruição é a perda de sua função. Se a destruição afetar apenas células nervosas individuais, sua função pode ser assumida por células nervosas vizinhas. As células vizinhas também podem ser reaproveitadas. Se a destruição afetar uma área maior, podem ocorrer malfuncionamentos permanentes ou mesmo sua perda total. Se áreas motoras são afetadas, o que costuma acontecer, ocorrem distúrbios do movimento.

As causas comuns mais conhecidas de distúrbios graves do movimento são paraplegia (corte da medula espinhal), acidente vascular cerebral (apoplexia), doença de Parkinson e esclerose múltipla (EM).

Quando a medula espinhal é cortada ( paraplegia ), principalmente as vias de condução, tanto o aferente (que leva ao cérebro) e o eferente (que leva ao órgão sucessor, por exemplo os músculos) são destruídos, mas também as células nervosas ao nível de a transecção. A transecção pode ser incompleta ou completa. No caso de uma transecção completa, os músculos que são inervados pelos neurônios motores abaixo da transecção não são mais alcançados a partir dos centros superiores, o que significa que eles não estão mais contraídos e as informações sensíveis dessas áreas não estão mais disponíveis. Se a separação for incompleta, as percepções e movimentos individuais ainda são possíveis. A reabilitação é parcialmente possível nesses casos. No caso de cortes transversais completos, ainda não foi possível restaurar a funcionalidade natural. No entanto, a sobrevivência desses pacientes - dependendo da gravidade da transecção - é geralmente garantida pelas opções de tratamento atuais com uma qualidade de vida aceitável (ver artigo sobre paraplegia ). Como os neurônios motores não estão mais conectados ao cérebro abaixo do corte da medula espinhal, mas não são destruídos, os reflexos podem ser preservados e treinados. Manter sua função é importante para que os músculos permaneçam funcionais e as articulações não enrijecem. Treinar os reflexos também é importante para melhorar a função circulatória.

O quadro clínico mais comum de destruição de células nervosas (neurônios) no cérebro é o derrame (apoplexia cerebral). A desnutrição - obstrução aterosclerótica das artérias que fornecem o sangue ( infarto cerebral ) - ou sangramento agudo (lesão principalmente hemorrágica) destroem áreas funcionais inteiras dos neurônios. Por causa disso, as funções correspondentes - cognitivas e motoras - são perdidas. (veja o traço do artigo ). Durante e após a fase aguda, são feitas tentativas para evitar que outras células nervosas nas proximidades da lesão morram. O treinamento físico então tenta ativar as células nervosas preservadas para substituir algumas das funções perdidas pelo re-funcionamento das células vizinhas.

Os mesmos distúrbios ou falhas funcionais podem ocorrer em lesões cerebrais traumáticas . Nesse tipo de lesão, a hemorragia cerebral é desencadeada por influências mecânicas, o que leva a hematomas e à destruição de partes do cérebro. Dependendo da localização da destruição, as funções que são ativadas principalmente pelas regiões afetadas (por exemplo, fala ou certos movimentos) falham. Você não pode regenerar.

Para reabilitar todas essas lesões, o tratamento o mais rápido possível é necessário, bem como a terapia de exercícios intensivos no curso posterior.

A doença de Parkinson e a esclerose múltipla são algumas das doenças comuns mais conhecidas do sistema nervoso .

Doença de Parkinson geralmente se desenvolve em uma idade avançada, quando a dopamina liberação de células nervosas no pars compacta da substantia nigra perecem. Isso leva a distúrbios de movimento típicos (por exemplo, acinesia ( falta de movimento - desaceleração de todos os movimentos, pequenos passos, marcha arrastada) e rigor (rigidez, aumento do tônus ​​muscular)).

Embora a doença de Parkinson leve a distúrbios do movimento típicos da doença, esse não é o caso da esclerose múltipla , pois a doença não ocorre em uma área específica do cérebro, mas pode afetar todos os nervos (axônios).

Esta doença é uma destruição progressiva das bainhas de mielina , as bainhas (camadas isolantes) dos tratos nervosos, desencadeada por processos inflamatórios . Portanto, todas as áreas do sistema nervoso central podem ser afetadas. A destruição das bainhas de mielina retarda ou mesmo bloqueia os sinais nervosos, de modo que suas funções não podem mais ser realizadas de maneira adequada, incorreta ou de forma alguma. Quando a doença está avançada, o sistema músculo-esquelético também é afetado.

A terapia intensiva com exercícios é necessária e útil para ambas as doenças.

Comportamento psicomotor

A área do comportamento psicomotor desenvolveu-se parcialmente a partir do ensino de sequências de movimentos para alunos ou atletas. Os métodos de pesquisa vêm principalmente da psicologia . Os procedimentos behavioristas ( behaviorismo ) estão em primeiro plano. Isso significa que, essencialmente, o comportamento visível do aluno é registrado e medido. Os dados obtidos podem ser usados ​​para avaliar o desenvolvimento da qualidade de um movimento, por exemplo. No entanto, mesmo que esses exames sejam repetidos em certos segmentos de tempo, podem-se tirar conclusões sobre os processos neurais durante a execução e suas possíveis mudanças. Um foco de pesquisa nesta área é a investigação do feedback (por exemplo, sua forma e seu tempo em relação à execução do movimento) na execução subsequente e principalmente no processo de aprendizagem.

A parte puramente psicológica dessa área está relacionada à influência do estado psicoemocional individual da pessoa que está se movendo. Aqui, seu desenvolvimento individual de movimento (experiência de movimento) desempenha um papel, mas também seu desenvolvimento geral de conhecimento e experiência. As condições genéticas desempenham um papel aqui, mas também o estado emocional atual da pessoa examinada. Uma tentativa é feita para descrever as regularidades dessas influências, para avaliar seu impacto em projetos futuros e para desenvolver, aplicar e revisar possibilidades para a influência de medidas nessas áreas em um atleta ou uma pessoa com deficiência.

Sociologia do movimento e do esporte

Enquanto a psicologia do movimento lida com as leis da história individual e o estado de espírito da pessoa que se move, a sociologia do movimento lida com as influências no movimento de uma pessoa por meio de características ambientais sociais, culturais, construídas e políticas. Por um lado, existe o ambiente atual, por exemplo, o fato de ele estar se movendo sozinho ou em grupo. Também é investigado se o comportamento do movimento (visível e da percepção da pessoa em movimento) depende se a pessoa está em um grupo de pessoas conhecidas e / ou simpáticas ou em um grupo de estranhos e / ou pessoas antipáticas. A influência dos espectadores (conhecidos e / ou estranhos) também é de interesse. Essas questões se aplicam igualmente aos movimentos cotidianos e aos movimentos prescritos, por exemplo, na vida profissional e nos esportes.

Além disso, é examinado como as culturas e tradições - também em combinação com os fatores influenciadores mencionados acima - afetam a atividade física e sua execução. Isso se aplica, por exemplo, a atividades culturais como o esporte, por exemplo, o tipo e a realização de esportes (competições, torneios, regras) e danças (danças rituais e de salão). Isto também se aplica, por exemplo, às formas de saudação e - (rituais, especialmente os rituais de saudação militar), mas também, por exemplo, às técnicas de escrita. A questão das interações entre todos esses fatores e a personalidade da pessoa que se move é sempre de interesse.

Os métodos de investigação nesta área são os da sociologia e os das ciências históricas.

Os resultados das pesquisas nesta área refletem o desenvolvimento de culturas e são de interesse histórico cultural.

Definição de ciência do esporte na Alemanha

A ciência do movimento se define como uma área de pesquisa e ensino acadêmico sobre o movimento humano e se desenvolveu a partir da teoria do movimento do exercício físico . Ela é uma adorável integração histórica escala interdisciplinar Ciência ez. B. uma importante subdisciplina da ciência do esporte, que é tanto básica quanto orientada para a aplicação. Trata de temas e problemas da área do movimento em sentido mais amplo, vistos de forma externa ou interna. Estes são, por um lado, produtos observáveis ​​( movimentos e posturas ) e, por outro lado, o sistema geral de processos internos que causam movimentos. A este respeito, se sobrepõe a psicologia do esporte , educação esportiva , sociologia esportes e medicina esportiva .

estruturante

Em contraste com a maioria das outras subáreas, a teoria do movimento não tem a chamada ciência-mãe para se orientar. Inicialmente, a teoria do movimento deve fornecer insights e conhecimento sobre as formas de movimento e técnicas de movimento para o projeto de aprendizagem e ensino , posteriormente se desenvolveu em uma disciplina independente. Para a área específica do aplicativo, o termo hoje é Bewegungslehre comum. O campo da biomecânica, com a sua orientação científica e técnica para o registo quantitativo da actividade física, é hoje uma área teórica amplamente independente que inclui cada vez mais tópicos tradicionalmente associados à teoria do movimento e à motricidade desportiva . Uma estruturação ocorre na Alemanha entre os aspectos externos e internos, em que vários termos são comuns:

Aspecto externo	Aspecto interior
Visão externa	Vista interior
Visão estrangeira	Auto-visão
Mover	Habilidades sensório-motoras
Área de produto	Área de processo
Biomecânica externa	Biomecânica interna

Aspecto externo

No aspecto externo, um movimento ou postura é explicado como uma aparência e mudança que pode ser observada no espaço e no tempo . Um movimento só pode ser adequadamente regulado se certas posições iniciais forem garantidas por uma postura adequada do corpo e dos membros . Ambas as funções estão intimamente ligadas. Uma postura tem que ser flexível para poder manter o movimento de avanço a cada momento .

Objetivos.

• Descrição, explicação e ordem das técnicas de movimento e movimentos
• Desenvolvimento e melhoria de critérios de avaliação de movimentos (análise de movimento)
• Análise de movimentos
• Investigação do desenvolvimento de habilidades e habilidades motoras ao longo da vida
• Descrição e explicação das diferenças de desempenho do motor
• Fornecimento de testes motores esportivos para esportes competitivos, escolares, populares ou de saúde

Aspecto interior

No aspecto interno, todos os processos internos são examinados que tornam possível um movimento perceptível em primeiro lugar. Acima de tudo, são analisados ​​o controle coordenativo e os processos funcionais condicionais , que se resumem no termo habilidades motoras. As habilidades motoras controlam os movimentos do corpo ( habilidades motoras alvo , habilidades motoras teleocinéticas ) e posturas (habilidades motoras de apoio, habilidades motoras ereismáticas). Atua em conjunto com as áreas emocional e motivacional e com os processos sensoriais e cognitivos, de forma que também examina as inter-relações (ver sensório-motoras, psicomotoras , habilidades sócio-motoras, sensório - motoras ou áreas especializadas das ciências motoras ).

Objetivos.

• Determinação das leis de controle motor e aprendizagem motora
• Descrição e explicação das diferenças de desempenho do motor
• Análise e explicação dos processos de mudança motora (aprendizagem motora, desenvolvimento motor ao longo da vida)
• Determinação de objetivo , propósito e significado
• Desenvolvimento e melhoria de métodos de diagnóstico para habilidades motoras
• Investigação da importância do movimento como dimensão fundamental do comportamento humano
• Desenvolvimento de princípios , métodos e técnicas para processos de ensino e aprendizagem no esporte

Maneiras de ver as coisas

Em conexão com a cientificação, diferentes conceitos e perspectivas surgiram com a conseqüência de uma diferenciação e especialização. No desenvolvimento da ciência do movimento, quatro abordagens têm prevalecido particularmente: a abordagem biomecânica, a holística, a funcional e a orientada para a capacidade.

Abordagem biomecânica

Biomecânica como uma subdisciplina da biofísica examina as estruturas e funções dos sistemas biológicos usando os termos, métodos e leis da mecânica . Na biomecânica do esporte, o corpo humano, sua amplitude de movimento e movimento são objeto de investigação científica. Com a ajuda de métodos de medição biomecânicos , o movimento é dividido em características de localização , tempo, velocidade , ângulo e força . Métodos de medição como medições de força, captura de movimento ou eletromiografia são usados. Por muito tempo, o foco estava no aspecto externo do movimento. O objetivo principal era desenvolver uma teoria para a formulação de princípios biomecânicos cross-sport, como o princípio do caminho de aceleração ideal ou o princípio da força inicial. Outro objetivo era modelar as pessoas que praticam esportes no que diz respeito ao comportamento motor, estrutura corporal e identificação de parâmetros determinantes do desempenho. Nesse ínterim, o aspecto interno do movimento está cada vez mais sendo investigado, como músculos bioelétricos e atividades reflexas ou as propriedades materiais do corpo humano.

• Tarefas: Descrição e explicação objetiva e quantitativa das técnicas de movimento atlético
• Métodos: Métodos de medição mecânica, eletrônica e óptica, modelagem
• Áreas: De acordo com o método de medição, é feita uma distinção entre: Mecânica com cinemática , dinâmica , estática e cinética

Abordagem holística

Em contraste com as abordagens empírico- analíticas (por exemplo, biomecânica, orientada para a capacidade), o foco aqui está na visão holística do movimento e não em sua divisão em partes individuais. Um movimento é, portanto, mais do que a soma de seus componentes individuais.

A coordenação do movimento inclui não apenas a coordenação das fases do movimento , pulsos de força e processos de função neurofisiológica , mas também uma coordenação intencional dos diferentes níveis de controle dos subprocessos que ocorrem no sistema nervoso central . A abordagem dinâmica do sistema e o conexionismo consideram o aspecto interno e são caracterizados principalmente por uma orientação bastante teórica. A morfologia, que examina o aspecto externo, ou seja, a pura observação de um movimento, é desenhada para ser muito prática e é de grande importância para a prática esportiva. A morfologia é geralmente considerada como uma abordagem holística elementar e é particularmente relevante para a análise do movimento.

As principais características das abordagens holísticas são:

• Relacionamento com o assunto: O mundo subjetivo da experiência do indivíduo deve ser a base da pesquisa científica e da formação de teorias. Deve ser feita referência a a) um ator que é o sujeito do movimento, b) uma situação concreta em que a ação do movimento está integrada ec) um significado que orienta a ação do movimento e torna sua estrutura compreensível. Portanto, não são os valores físicos medidos, como espaço, tempo e força, que são relevantes, mas sua percepção subjetiva . Na abordagem holística, eles formam a base para análises científicas.
• Intencionalidade: o comportamento do movimento não deve ser visto principalmente como resultado de causas objetivas, mas como comportamento determinado por propósitos subjetivos. As declarações finais têm prioridade absoluta sobre as declarações causais . A questão, portanto, não é “Por que alguém se comporta desta ou daquela maneira?” Mas “O que ele está fazendo desta ou daquela maneira?” Isso significa que as explicações causais, como no behaviorismo ou biomecânica, são rejeitadas. Uma explicação do arremesso por arremesso torto ou a explicação de um movimento esportivo com princípios biomecânicos seria, portanto, inadequada.
• Orientação pedagógica: A orientação pedagógica é particularmente relevante para a morfologia. Está completamente ausente no conexionismo e na abordagem dinâmica do sistema.
• Visão qualitativa: a presença de características qualitativas é uma consequência da necessidade de uma abordagem relacionada ao assunto. No entanto, é uma abordagem simples para a pesquisa qualitativa que não atenderia aos requisitos das ciências sociais, por exemplo . Um movimento na pesquisa qualitativa do movimento é descrito em certos termos, como rápido, lento, acelerado, desacelerado, uniforme, irregular, inquieto, inseguro, trêmulo, tenso, solto, elástico, fluido, angular, rítmico.

A importância dos pontos individuais para as várias abordagens holísticas é muito diferente.

morfologia

A análise morfológica do movimento divide os movimentos esportivos em características diretamente perceptíveis da forma externa ou forma e examina suas relações. Apenas a parte externamente visível de um movimento é considerada. Partes invisíveis do movimento, como forças , leis físicas ou processos de controle interno, não são examinadas. A investigação morfológica é muitas vezes a primeira etapa da análise de um movimento em esportes competitivos , na vida cotidiana de um professor ou treinador muitas vezes é a única. Além da observação simples , existem métodos que objetivam parcialmente os movimentos, como vídeo e imagens.

Conexionismo

O conexionismo é uma abordagem da cibernética e lida com o comportamento de sistemas em rede a partir do amálgama de unidades artificiais de processamento de informações. O comportamento é entendido como o produto de uma infinidade de componentes em interação que influenciam uns aos outros. Com a ajuda de redes neurais artificiais constituídas por um aparente é o caos surgindo da ordem do sistema simulado. De acordo com o conexionismo, as habilidades motoras estão sujeitas a processos de processamento altamente interligados no cérebro que funcionam em paralelo .

As principais características são:

• O processamento de informações no cérebro é extremamente paralelo e distribuído.
• Não existe uma instância de controle central.
• Com a ajuda de neurônios artificiais, o funcionamento do processamento de informações no cérebro é simulado em um computador.
• As redes neurais artificiais têm a capacidade de aprender.

Os modelos conexionistas oferecem soluções interessantes para as seguintes questões, entre outras:

• Que papel o cérebro desempenha ao fazer movimentos?
• Como ocorre um movimento coordenado?
• Como podemos nos lembrar dos muitos movimentos diferentes que aprendemos?
• Por que você se esquece de algumas habilidades motoras, como B. Não anda de bicicleta?
• Aprendo um movimento melhor se repeti-lo muitas vezes seguidas ou preciso variar enquanto aprendo?

Abordagens dinâmicas do sistema

A auto-organização de sistemas complexos é examinada usando abordagens dinâmicas de sistema . Os conceitos inspirados biologicamente são baseados na suposição de processos de processamento paralelo massivamente distribuídos. A ideia central é a emergência , o que significa que a interação de componentes individuais cria algo que não pode ser derivado das propriedades dos componentes individuais envolvidos. Essa nova qualidade não é imposta de fora, mas é alcançada de maneira auto-organizada.

Motologia

Motologia é o estudo da relação entre movimento e psique. É uma ciência nova, orientada para a personalidade e holisticamente, que emergiu das habilidades psicomotoras, cujo tema são as habilidades motoras humanas como uma unidade funcional de percepção, experiência, pensamento e ação.

O foco da motologia é a questão de como o corpo holístico e o trabalho de movimento podem apoiar as pessoas em seu desenvolvimento e cura. Atende a todas as faixas etárias: crianças e adolescentes, adultos e idosos. Como um conceito educacional ou terapêutico, é representado em muitas instituições sob o termo psicomotor.

Teoria da Gestalt

A teoria da Gestalt é uma teoria psicológica que examina a formação de ordens e padrões na percepção das partes individuais. Ao todo é atribuída uma importância mais alta (supersumividade) do que “apenas” a soma de suas partes individuais. Se necessário, o cérebro completa as partes que faltam, separa entre importantes e não importantes, ou pode transpor, ou seja, transferir para outro nível. A teoria da Gestalt lida com questões como "Por que você reconhece formas em aglomerados de nuvens?", "Como você diferencia entre objeto e fundo?", Ou "Como uma série de tons pode se tornar uma melodia?" Transferida para a ciência do esporte, a teoria da Gestalt significa que um movimento é mais do que apenas partes individuais executadas uma após a outra.

Abordagem funcional

Na abordagem funcional, o movimento humano é visto como uma ação orientada para um objetivo com um foco diferente. Cada fase individual do movimento representa uma conquista significativa e significativa para lidar com determinada situação ou constelações de problemas (tarefas e condições ambientais). Devido aos diferentes enfoques e perspectivas, as abordagens funcionais requerem uma ampla gama de métodos de pesquisa , como externos e métodos de medição biomecânicos internos, estudos de tempo de reação ou métodos de pesquisa psicológica.

• As teorias de ação enfocam o aspecto psicológico interno e a organização geral do movimento e têm uma perspectiva ampla (ver também determinismo e Wolf Singer ). Presume-se um pensamento completamente funcional, que é principalmente aplicado à visão psicológica interior (ver intencionalidade ).
• As análises funcionais visam o aspecto externo e se relacionam com as tarefas abstratas e as formas técnicas do esporte. Eles buscam explicações teóricas detalhadas e estreitamente definidas.
• As abordagens de processamento de informações estão focadas no aspecto interno e lidam com os diferentes tipos de controle e regulação de movimento , como feedback de malha aberta ou malha fechada .
• As hipóteses de modularidade também enfocam o aspecto interno do movimento.
• Psicomotricidade
• Habilidades sensório-motoras

Abordagem orientada para habilidades

A abordagem orientada para habilidades concentra-se no aspecto interno do movimento e é orientada empiricamente analiticamente. Os requisitos internos de desempenho do motor e, com base neles, as diferenças de desempenho individuais são pesquisadas, descritas e explicadas. A qualidade dos processos de controle e funcionais é mapeada usando as cinco habilidades motoras básicas: resistência , força , velocidade , agilidade e habilidades de coordenação . Sua análise empírica é realizada por meio de testes motores esportivos , como o curso de coordenação de Viena (WKP).

Veja também

• Biomecânica
• Competência de movimento
• Kinaesthetics
• Análise de marcha

literatura

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Links da web

• Teoria do movimento - materiais para o curso avançado do esporte

Evidência individual

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25. ↑ ver, por exemplo: M. Kawato, Kazunori Furukawa, R. Suzuki: A Hierarchical Neural-Network Model for Control and Learning of Voluntary Movement. Em: Biological Cybernetics 37 1987, pp. 169-185.
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