Die Motorik, die Fähigkeit des menschlichen Körpers, sich zu bewegen, ist eine oft unterschätzte Leistung. Sie umfasst sowohl einfache Reflexe als auch komplexe, bewusst gesteuerte Handlungen. Hinter jeder einzelnen Bewegung steht ein fein abgestimmtes Zusammenspiel von Nervenzellen, Muskeln sowie verschiedenen Steuerungszentren im Gehirn und im Rückenmark. Ob es sich um das einfache Gehen, das Heben einer Einkaufstasche oder das Schreiben eines Briefes handelt, all diese Tätigkeiten erfordern ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Muskeln und Muskelgruppen, die sich zeitlich exakt koordiniert an- beziehungsweise entspannen.
Das motorische Nervensystem: Die zentrale Grundlage der Bewegungssteuerung
Das motorische Nervensystem ist der Teil des zentralen Nervensystems, der die Steuerung und Ausführung von Körperbewegungen ermöglicht. Es überträgt Signale vom zentralen Nervensystem zu den Muskeln und reguliert so bewusste (willkürliche) und unbewusste (automatische) Bewegungen. Es lässt sich in das zentrale und das periphere motorische System unterteilen.
Das zentrale motorische System
Im zentralen motorischen System wird über die pyramidale Bahn (Tractus corticospinalis), auch bezeichnet als erstes Motoneuron, ein motorisches Signal vom Motorkortex über das Rückenmark weitergeleitet. Das extrapyramidale System dient der Modulation und Feinabstimmung der Bewegungsabläufe. Der Nucleus ruber ("roter Kern") ist ein kleines Kerngebiet im Mesencephalon (Mittelhirn), das funktional an allen Aspekten der Motorik beteiligt ist.
Das periphere motorische System
Zum peripheren motorischen System zählen unter anderem als zweites Motoneuron das α-Motoneuron, die motorische Einheit sowie die motorische Endplatte. Dabei liegen die α-Motoneurone im Vorderhorn des Rückenmarks oder in den motorischen Hirnnervenkernen, wodurch sie die Verbindung zwischen dem zentralen Nervensystem und den Muskeln herstellen. Jede motorische Einheit besteht dabei aus einem α-Motoneuron und allen von ihm innervierten Muskelfasern, sodass eine koordinierte Aktivierung dieser Muskelfasern möglich ist. Eine motorische Einheit besteht aus einem α-Motoneuron und allen Muskelfasern, die dieses Motoneuron innerviert. Sie ist die Grundeinheit, über die Kraft und Feinheit einer Muskelbewegung kontrolliert werden.
Die Steuerung der Muskelkontraktion
Der Ablauf einer Muskelkontraktion erfolgt zunächst durch die initiale Übertragung eines Aktionspotenzials vom Motoneuron zur Muskelfaser an der motorischen Endplatte. Acetylcholin bindet an nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren, wodurch es zur Depolarisation der Muskelmembran kommt. Es folgt eine elektromechanische Kopplung und die Muskelkontraktion setzt ein. Die Kraftabstufung erfolgt durch die Rekrutierung unterschiedlicher motorischer Einheiten. Über die Freisetzung von Neurotransmittern (hauptsächlich Acetylcholin) an der motorischen Endplatte, die an der Muskelmembran Rezeptoren aktiviert, zur Depolarisation führt und letztlich eine elektromechanische Kopplung auslöst, wird die Muskelkontraktion ausgelöst.
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Arten von Bewegungen und beteiligte Hirnareale
An der willkürlichen Motorik sind mehr als 50 verschiedene Kerngebiete beteiligt. Die höheren kortikalen Areale wie der prämotorische Kortex, das supplementär-motorische Areal und der präfrontale Kortex übernehmen Planung, Koordination und zeitliche Abfolge der Bewegungen. Man unterscheidet unter anderem: Stütz- und Haltemotorik (Muskeltonus, Haltung), willkürliche Motorik (bewusst gesteuerte Aktionen), spinale Reflexe (auf Rückenmarksebene), sowie kortikale und subkortikale Reflexe (über Gehirnstrukturen).
Erkrankungen des motorischen Systems
Störungen des motorischen Systems können auf verschiedenen Ebenen auftreten und führen zu charakteristischen klinischen Symptomen. Bei neurologischen Schädigungen, die zentral sind, kommt es durch Schädigung des 1. Motoneurons zur Spastik, Hyperreflexie und gesteigertem Muskeltonus. Es gibt verschiedene Erkrankungen der neuromuskulären Übertragung. Eine davon ist die Myasthenia gravis, bei der Antikörper gegen nikotinische Acetylcholinrezeptoren zu belastungsabhängiger Muskelschwäche führen. Das Botulinumtoxin (Botox), das unter anderem für ästhetische Eingriffe eingesetzt wird, hemmt die Acetylcholin-Freisetzung durch Zerstörung von SNARE-Proteinen. Durch die Hemmung der elektrischen Informationsübertragung zwischen Nerv und Muskel kommt es zu einer Muskellähmung. Schäden am ersten Motoneuron (zentral) führen typischerweise zu Spastik, erhöhtem Muskeltonus und gesteigerten Reflexen.
Neurozentriertes Training: Das Gehirn als "Analysetool"
Das Gehirn gewinnt über die Sinneseindrücke eine Einschätzung von der Lage des Körpers im Raum und dessen Zustand - darauf basieren sozusagen die Berechnungen für Bewegungsabläufe. Im neurozentrierten Training geht es darum, dass der Körper, wenn wir eine bestimmte Bewegung machen wollen, erst mal ein paar Informationen braucht, damit er die richtige Bewegung anschließend planen und ausführen kann. Dazu gibt es verschiedene Strukturen im Körper, die zuerst sicherstellen, dass wir Informationen über unsere Lage im Raum, über die Position der Gelenke, über die Position des Kopfes usw. bekommen. Diese Information geht zum Gehirn und da wird dann nach diesen ganzen Informationen ein Bewegungsplan gemacht. Im neurozentrierten Training ist dieser Aspekt eben in den letzten Jahren modern geworden, bzw. überhaupt erst zur Sprache gekommen.
Die Bedeutung vielfältiger Bewegung im Alltag
Bestimmte Sinne können verkümmern, wenn die Bewegung fehlt. Gerade in Zeiten, in denen viele Menschen im Homeoffice arbeiten und ihnen die Bewegung fehlt, ist es wichtig, sich der Bedeutung vielfältiger Bewegung im Alltag bewusst zu sein. Es fehlt dann nicht nur die konkrete sportliche Aktivität, sondern eine Vielfalt der Bewegung im Alltag: aus dem Haus zu gehen, die U-Bahn-Treppen runterzugehen, in die Bahn zu steigen, wieder rauszukommen, bis zum Büro zu laufen. Das sind alles Momente, wo das Gleichgewichtssystem viel zu tun kriegt, wo unsere Augen viel zu tun bekommen und wo wir viele Rückmeldungen aus der Umgebung bekommen. Wenn dieses tägliche Training fehlt, wird auch das Bewegungsverhalten viel, viel schlechter.
"Teamtraining" für Nerven verschiedenster Art
Neurologisch gesprochen geht es also um eine Art großes "Teamtraining" für Nerven verschiedenster Art - Koordination, Sinnesverarbeitung usw. Dies geschieht durch überraschende Situationen, aber einfach auch durch vielfältige Anforderungen. Leute, die gerade nur vor dem Bildschirm sitzen und kaum das Haus verlassen - bei denen sind die Augen sehr gut trainiert und damit auch die entsprechenden Hirnareale sehr gut trainiert für das Gucken auf Objekte in 30 cm Entfernung. Was die Augen aber verlernen oder viel schlechter trainieren ist, sich hin und her zu bewegen, nach oben und unten zu gucken, in die Weite zu fokussieren. Gerade in der Nähe dieser Nervenzentren, z.B. der Augen, gibt es aber eben auch Bereiche, die Bewegung steuern. Und wenn ein Teil der Augenleistungen sozusagen ein bisschen verkümmert, dann fehlt auch den Arealen, die daneben arbeiten, [einbindende] Aktivität neben sich.
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Neurozentriertes Training bei Schmerzzuständen
Die Verbindung zwischen Gehirn und Bewegung, Sensorik und Motorik, kann man für verschiedenste Zwecke nutzen. Im Profisportbereich zur Optimierung von Bewegung zum Beispiel. Neurozentriertes Training wird bei Patienten vor allen Dingen bei Schmerzzuständen eingesetzt. Also Leute, die starke Rückenschmerzen haben, z.B. den klassischen Hexenschuss: Sie haben sich morgens über der Badewanne die Haare gewaschen, kommen hoch und der Rücken tut fürchterlich weh. In so einer Situation kann man Betroffenen nicht nur Schmerztabletten geben und sagen "Sie müssen sich vielleicht ein bisschen anders bewegen", sondern man kann zum Beispiel auch über gezielte Augenbewegungen ein Areal im Gehirn aktivieren, das nicht nur für das Beugen des Rückens zuständig ist, sondern auch vieler Gelenke. Das heißt: Ich kann einem Patienten eine Übung zeigen. Zum Beispiel, dass der einfach aufrecht steht - möglichst schmerzfrei erstmal steht. Und dann folgen z.B. beide Augen ganz in Ruhe meinem Finger - zehnmal nach oben und nach unten. Und durch die Bewegung der Augen wird [deren] Verarbeitungskern im Gehirn aktiviert. Neben dem Augenkern liegt wiederum sozusagen ein Areal, was Nervenfasern in den Rücken und in die verschiedenen Gelenke gibt. Das heißt, ich kann also über ganz andere Wege an Schmerzen herangehen - auch ans Schultergelenk z.B. Also es wird wirklich über das Gehirn allein der Körper "trainiert", bzw. mindestens ein anderes Bewegungsmuster gefunden, das nicht schmerzt.
Training an anderer Stelle
Man kann sozusagen an anderer Stelle trainieren. Wenn wir beim Hexenschussbeispiel bleiben - da ist es eben tatsächlich so, dass oft die Rückenmuskulatur eigentlich zu schwach (geworden) ist durch unser Alltagsleben. Und bei der plötzlichen Bewegungsfolge "Haare kopfüber waschen und wieder hochkommen", sind die Muskeln in dem Moment darauf nicht eingestellt. Dann wird Schmerz ausgelöst, die Muskeln verspannen sich maximal und lassen auch nicht mehr locker. Diese Rückenmuskeln schaffen es sozusagen nicht mehr locker zu lassen. Damit entspannen sich die Muskeln und es ist eine größere Bewegungsfähigkeit für den Körper sozusagen da.
Neurozentriertes Training für mehr Beweglichkeit im Alter
Wenn es jetzt nicht um ein konkretes Schmerzproblem geht, sondern z.B. darum mehr Beweglichkeit zu erlangen. Das ist ja auch fürs Alter sehr wichtig, um möglichst mobil zu bleiben, Stürze zu verhindern usw. - wie kann neurozentriertes Training da konkret helfen? Wichtig ist, dass man einmal den Status quo erfasst. Oder wie es heißt: "Wenn ich es nicht getestet habe, dann rate ich einfach nur". Das heißt, am Anfang muss immer eine Prüfung stehen: Wie stark ist mein Bein? Wie stark ist mein Arm? Wenn ich dann z.B. bei einem Patienten sehe: Das rechte Bein ist deutlich schwächer oder stellt sich viel schlechter an bei einer bestimmten Bewegung - dann probiere ich einen bestimmten Reiz zu setzen. Und das muss man tatsächlich probieren, über welchen Reiz bekommt wer die beste Verbesserung: Schaffe ich das über bestimmte Trainings über die Augen? Schaffe ich das über Traingsveränderungen mit den Gleichgewichtsorganen? Dann gucke ich anschließend noch mal, was sich beim Patienten verändert: Entwickelt der jetzt mehr Kraft? Kommt er besser in die Kniebeuge runter? Kann er besser auf einem Bein stehen? Normalerweise würde man denken: Wenn jemand eine Kniebeuge beispielsweise nicht gut kann, dann soll er die zehn Mal trainieren, um besser zu werden. Aber vielleicht tun ihm auch bei den Kniebeugen die Knie weh, weil er nicht kräftig genug ist. Da gäbe es z.B. ein bestimmtes Gleichgewichtstraining, wo der Kopf schräg gehalten wird. Solche Bilder hat man vielleicht auch im Rahmen der Olympischen Spiele in Tokio jetzt gesehen, wo Leute zum Beispiel auf den Füßen wippen und den Kopf zur Seite geneigt haben.
Kleine Aufgaben im Alltag mit Trainingseffekt
Einerseits: Man stellt seinem Körper im Alltag einfach kleine Aufgaben, ohne dass man sich jetzt eine Sporthose anziehen muss. Z.B. das Fahrrad einfach mal auf der anderen Seite schieben oder auf die Leiter mit dem schwachen Fuß zuerst steigen - und das hat einen Trainingseffekt und der Körper wird einfach vielfältiger ausgebildet. Das heißt, auch wenn dann irgendetwas in den Bewegungsmöglichkeiten mal "ausfällt", kann der Körper viel besser auf andere Reserven zurückgreifen. Und als zweites ist toll, dass es in der Regel körperlich nicht so wahnsinnig belastend ist. Das heißt, dass auch jemand, dem es eben nicht gut geht, der ansonsten vielleicht Nebenerkrankungen hat usw., weshalb er oder sie jetzt nicht eine halbe Stunde spazieren gehen könnte beispielsweise - diesem Menschen kann man eben trotzdem Dinge an die Hand geben, die insgesamt seine körperliche Fitness oder seine Gesundheit verbessern und ihn da unterstützen.
Die Bedeutung von Bewegung für die Gesundheit
Körperliche Bewegung ist notwendig für die Gesundheit. Sie stärkt das Herz-Kreislauf-System, die Durchblutung, Muskeln, Knochen und das Immunsystem, dient als Ausgleich bei Stress und psychischer Belastung und verhindert durch den höheren Energieverbrauch Übergewicht. Bewegung tut auch dem Darm Gutes - indirekt, denn wer sich viel bewegt, kann den Blutdruck senken, Blutzucker- und Cholesterinwerte positiv beeinflussen.
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Das Gehirn "sitzt mit": Sensomotorik und dynamisches Sitzen
Wer den ganzen Tag am Schreibtisch verbringt, bewegt jedoch oft nur die Maus und reduziert so die Aktivität seines Gehirns erheblich. Dies braucht Bewegung, Dynamik und Reize um leistungsfähig zu bleiben. Und genau hier kommt die Sensomotorik ins Spiel. Sie zeigt, warum dynamisches Sitzen mehr ist als ein ergonomischer Trend.
Das Gehirn als extrem leistungsfähiges Rechenzentrum
Das Kleinhirn sorgt dafür, dass wir nicht umfallen, wenn wir auf einem Bein stehen, und dass unsere Bewegungen flüssig und koordiniert ablaufen. Zusammen mit dem Großhirn steuert es unsere rund 650 Muskeln, unsere Faszien und unsere Beweglichkeit. Es hält die Grundspannung im Körper aufrecht, damit wir nicht einfach zusammensacken.
Planung von Bewegungen im Gehirn
Wie unser Gehirn zwischen zwei Bewegungsmöglichkeiten entscheidet, haben jetzt Forscher an Rhesusaffen herausgefunden. Der Stürmer läuft sich frei, bekommt den Ball, schießt - und Tor, Tor, Tor! Was ist da passiert? Der anlaufende Stürmer musste sich entscheiden: Zielt er auf den Torwart in der Annahme, dass dieser in eine der Ecken springen wird, oder zielt er auf den leeren Raum links oder rechts neben ihm? Die beiden Alternativen erfordern eine unterschiedliche Planung der Bewegung. Wissenschaftler vom Deutschen Primatenzentrum (DPZ) und vom Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience in Göttingen haben entschlüsselt, wie die Nervenzellen im Gehirn von Rhesusaffen die Entscheidung für die eine oder andere Bewegung ermöglichen. Die Göttinger Neurowissenschaftler wollten feststellen, was in den für die Bewegungsplanung zuständigen Gehirnregionen passiert, wenn erst noch überlegt werden muss, welche der Bewegungen ausgeführt werden soll. Die Entscheidung könnte auf der Ebene der Kodierung der Auswahlregeln für das Ziel getroffen werden. Alternativ könnte die Entscheidung auf der Ebene erfolgen, auf der die konkurrierenden motorischen Ziele gespeichert sind, die mit den beiden Regeln (direkt und indirekt) verknüpft sind. In diesem Fall würde der Bewegungsplan für den Geradeausschuss gegen den Bewegungsplan für den Eckschuss abgewogen.
Das Experiment mit Rhesusaffen
Für ihr Experiment trainierten die Wissenschaftler um Alexander Gail Rhesusaffen darauf, entweder ein direktes Ziel in Form eines Punktes auf einem Monitor oder ein indirektes Ziel zu berühren. Der Versuchsaufbau sah so aus, dass der Rhesusaffe für kurze Zeit einen visuellen Reiz in Form eines Punktes gezeigt bekam, der sich entweder auf der linken oder rechten Seite des Monitors befand. Nach einer kurzen Merkphase erschien manchmal ein grünes oder ein blaues Viereck. Erschien das grüne Viereck, so musste der Punkt direkt berührt werden, erschien das blaue Viereck, so sollte die dem Punkt gegenüberliegende Seite berührt werden. Erhielt der Affe keinen grünen oder blauen Hinweisreiz, so konnte er selbst entscheiden, welche Monitorseite er berühren wollte. Bemerkenswerterweise zeigte sich dabei, dass sowohl die Neurone für die direkten als auch für die indirekten räumlichen Ziele aktiv waren.
Parallele Planung alternativer Bewegungen
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Gehirn die alternativen Bewegungen, also sowohl den Schuss in die Mitte als auch den in die Ecke, parallel plant, bevor die letztendliche Entscheidung fällt“, so Klaes. „Das sensomotorische System scheint bei regelbasierten Entscheidungen zunächst alle möglichen Bewegungsziele abzubilden, um dann dieselben Verarbeitungsmechanismen zu nutzen, die auch bei der Wahl zwischen verschiedenen physischen Zielen zum Einsatz kommen“, so Gail. Den Entscheidungsprozess auf verschiedene Verarbeitungsschritte im Gehirn zu verteilen hat den Vorteil, dass eine umfassendere Kosten-Nutzen-Rechnung möglich ist.
Willkürliche und unwillkürliche Bewegungen
Der Mensch kann sich fortbewegen und einige Organe wie etwa die Augen bewegen. Alle Bewegungen entstehen durch Strecken oder Zusammenziehen von Muskeln. Man unterscheidet willkürliche und unwillkürliche Bewegungen. Willkürliche, das heißt bewusste, absichtliche Bewegungen, die vom Gehirn gesteuert werden wie Gehen, Schwimmen oder Springen können sehr komplex sein. Die Impulse werden vom Gehirn über das Rückenmark und die motorischen Nerven an die Skelettmuskeln weitergeleitet. Diese Bewegungen werden auch unter dem Begriff Motorik zusammengefasst. Darüber hinaus gehört auch die Kontrolle der Schließmuskel am After und an der Harnröhre zu den willkürlichen Bewegungen. Unwillkürliche Bewegungen werden durch das vegetative Nervensystem und das Rückenmark gesteuert und können in der Regel nicht bewusst kontrolliert werden. Die Impulse werden vorwiegend an die glatte Muskulatur weitergegeben. Unwillkürliche Bewegungen sorgen dafür, dass die Vitalfunktionen wie Herzschlag und Atmung aufrechterhalten werden. Weiterhin steuern sie die Darmbewegungen und die Verengung oder Erweiterung der Blutgefäße. Unwillkürliche Bewegungen der Skelettmuskulatur werden durch Reflexe hervorgerufen. Dazu gehören Schutz- und Fluchtreflexe, die zum Beispiel durch Schmerzen ausgelöst werden. Bei psychischen Erkrankungen und Krankheiten des Nervensystems kann es zu unkontrollierten Bewegungen oder Bewegungseinschränkungen kommen. Symptome des Morbus Parkinson beispielsweise sind das Zittern und eine Verlangsamung der Bewegung. Ständig wiederkehrende Zuckungen, vor allem im Gesicht, sind Ausdruck eines nervösen Ticks.
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