Motorische Koordination: Gehirnareale und ihre Bedeutung

Ein Fußballer, der einen Elfmeter verschießt, weil sein Blick den Fixpunkt verliert, oder eine Läuferin, die stolpert, obwohl ihre Muskulatur bestens trainiert ist - in solchen Fällen liegt die Ursache oft nicht in mangelnder Kraft oder Ausdauer, sondern in der Art und Weise, wie das Gehirn die Bewegungssteuerung ausführt. Hier setzt die Neuroathletik an, eine Trainingsform, die gezielt auf die Verbesserung der motorischen Koordination durch Stimulation spezifischer Gehirnareale abzielt.

Was ist motorische Koordination?

Motorische Koordination beschreibt die Fähigkeit, Bewegungen geplant und abgestimmt auszuführen. Dies ist ein komplexes Zusammenspiel aus Wahrnehmung, Planung und Bewegungsausführung. Die Sinnesorgane nehmen eine Situation wahr, das Gehirn verarbeitet die Reize, plant eine Folgebewegung und sendet Impulse an die Muskeln, um diese auszuführen. Wir benötigen die Koordination für allgemeine Fähigkeiten wie das Halten des Gleichgewichts, also für sicheres Stehen und Gehen, oder zum Greifen mit der Hand.

Neuroathletik: Gehirntraining für optimierte Bewegungsabläufe

Neuroathletik, oder "Neuro Athletic Training", ist ein gezieltes Training des Gehirns zur Verbesserung von Bewegungsabläufen und zur Linderung von Schmerzen. Grundlage ist die Erkenntnis, dass jeder Bewegung eine Informationsverarbeitung im Gehirn vorausgeht. Durch gezieltes neurologisches Training bestimmter Hirnareale lassen sich Koordination, Wahrnehmung und Bewegungssteuerung optimieren.

Neurowissenschaftler in den USA stellten fest, dass optimale körperliche Leistungen nur dann möglich sind, wenn das Gehirn hochwertige Informationen aus den drei zentralen Steuerungssystemen erhält:

• Visuelles System (Augen): Spezielle Augenübungen verbessern die Informationsverarbeitung im Kopf, was die Bewegungssteuerung optimiert.
• Vestibuläres System (Gleichgewichtssinn): Übungen für den Gleichgewichtssinn fördern eine stabile Körperhaltung und eine präzise Bewegungskoordination.
• Propriozeptives System (Körpergefühl): Durch gezielte Reize und Bewegungen wird das Körpergefühl geschult, um Haltungs- und Bewegungsfehler zu korrigieren.

Auf dieser Basis entwickelte der US-Arzt Dr. Erik Cobb Anfang der 2000er Jahre das Neuroathletiktraining. Sein Ziel war es, das Nervensystem gezielt zu stärken, da es bereits vor der eigentlichen Bewegung die entscheidenden Prozesse im Hintergrund steuert.

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Wie funktioniert Neuroathletik?

Das Gehirn steuert Körperfunktionen, Bewegungen und Schmerzempfinden. Neuroathletik zielt durch das Training des Gehirns darauf ab, die Aufnahme und Verarbeitung von Informationen im Nervensystem zu optimieren. Mithilfe der verbesserten Koordination zwischen Gehirn und Muskeln lassen sich Fehlhaltungen korrigieren, Bewegungsmuster optimieren und die eigene Leistungsfähigkeit steigern.

Zu Beginn eines neuroathletischen Trainings führen Ärztin oder Arzt bzw. Expertin oder Experte eine detaillierte Anamnese durch: Dabei erfassen sie körperliche Verspannungen, Bewegungseinschränkungen oder neurologische Auffälligkeiten. Auf dieser Grundlage erstellt eine Trainerin oder ein Trainer für Neuroathletik einen individuellen Trainingsplan mit gezielten Korrekturübungen.

Ein zentraler Bestandteil der Neuroathletik ist die Optimierung der Reizverarbeitung. Dazu gehören Übungen zur Stärkung der drei wichtigsten neurologischen Systeme.

Anwendungsbereiche der Neuroathletik

Neuroathletiktraining ist vielseitig einsetzbar und eignet sich für verschiedene Anwendungsbereiche. Ob zur Leistungssteigerung, zur Vorbeugung von Verletzungen oder zur Behandlung von Beschwerden - das Gehirntraining kann gezielt genutzt werden, um Bewegungsabläufe zu optimieren. Neuroathletik eignet sich dabei für:

• Patientinnen und Patienten, deren Beschwerden auf fehlerhafte Bewegungen oder Haltungen zurückzuführen sind.
• Professionelle Athletinnen und Athleten, die aktiv ihre Leistungsfähigkeit verbessern wollen.
• Trainerinnen und Trainer, die ihre Trainingsmethoden optimieren möchten.
• Hobbysportlerinnen und -sportler, besonders im Kraftsport, wo fehlerhafte Bewegungsmuster zu stagnierendem Fortschritt führen können.

Viele Beschwerden wie Schmerzen, Verspannungen oder Gangunsicherheiten haben ihren Ursprung in fehlerhaften Bewegungen oder einer gestörten Wahrnehmungsverarbeitung. Auch Symptome wie Schwindel oder Gleichgewichtsstörungen lassen sich durch Neuroathletik oft verbessern.

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Beispiele für Übungen im Neuroathletiktraining

• Augenübungen: Die visuelle Wahrnehmung spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewegungssteuerung. Durch gezielte Fixpunkt- und Blicksprungübungen kann das Gehirn lernen, Bewegungen präziser zu koordinieren. Eine Verbesserung der Augenbeweglichkeit hilft zudem, Verspannungen im Nackenbereich und Fehlhaltungen zu reduzieren.
• Gleichgewichtstraining: Das vestibuläre System beeinflusst maßgeblich die Haltung und Stabilität. Übungen auf instabilen Untergründen, Kopfbewegungen oder gezieltes Training der Gleichgewichtsnerven verbessern die Koordination und Körperkontrolle.
• Atemtraining: Die Atmung beeinflusst nicht nur die Sauerstoffversorgung des Körpers, sondern auch die Spannung der Muskulatur und die Stabilität der Gelenke. Atemtechniken, wie zum Beispiel die bewusste Bauchatmung oder das Training des Zwerchfells, können Verspannungen lösen und die Leistungsfähigkeit steigern.
• Propriozeptives Training: Die Körperwahrnehmung wird durch spezielle Reize geschult. Übungen mit gezieltem Druck auf bestimmte Körperstellen oder das bewusste Ansteuern einzelner Gelenke helfen, Bewegungsfehler zu korrigieren und präzisere Abläufe zu ermöglichen.
• Reflex- und Reaktionsübungen: Durch bestimmte Impulse, wie plötzliche Lichtreize oder unerwartete Gleichgewichtsverlagerungen, wird das Nervensystem dazu trainiert, Bewegungen schneller und effizienter anzupassen.

Die Rolle des Gehirns bei der motorischen Koordination

Das Gehirn ist die zentrale Steuereinheit für alle Bewegungen des Körpers. Verschiedene Gehirnareale arbeiten zusammen, um Bewegungen zu planen, zu koordinieren und auszuführen.

Der Motorkortex

Der Motorkortex ist eine zentrale Region im Gehirn, die für die Steuerung und Koordination von Bewegungen verantwortlich ist. Als Teil des Frontallappens umfasst er verschiedene Areale, die von der Planung komplexer Bewegungsabläufe bis zur direkten Kontrolle der Muskulatur reichen.

Funktionell und anatomisch wird der Motorkortex in verschiedene Bereiche unterteilt:

• Primär motorischer Kortex (M1): Der primäre motorische Cortex steuert den räumlich-zeitlichen Ablauf von Bewegungen. Seine Neurone sind größtenteils Ausgangspunkt für die Pyramidenbahn. Bestimmte Areale auf dem primären Motorcortex sind für bestimmte Körperteile zuständig. Überproportional stark vertreten sind vor allem Hände und Zunge. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass nicht einzelne Muskeln, sondern vielmehr Bewegungen selbst repräsentiert sind, beispielsweise das Heben der Hand zum Mund und das gleichzeitige Öffnen des Mundes.

  Der primäre Motorcortex ist der Startpunkt von weiten Teilen der Pyramidenbahn, mit einer Million Axonen einer der längsten und größten Bahnen unseres zentralen Nervensystems. Hier entspringen also Nervenzellfortsätze, die ohne Unterbrechung durch den Hirnstamm und weiter bis ins Rückenmark ziehen, um von dort dann über so genannte Motoneurone Befehle an die Muskulatur weiterzugeben.

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  Kommt es zu Schädigungen in diesem Hirnareal, etwa durch einen Schlaganfall, sind Lähmungen die Folge.

• Prämotorischer Kortex (PMC) und Supplementär-motorischer Kortex (SMA): Diese Bereiche planen und initiieren Bewegungen und komplexe Bewegungsmuster. Sie sind intensiv mit dem primären Motorcortex verschaltet. Der prämotorische Kortex (PMC, lateraler Teil der Area 6) und das supplementär-motorische und prä-supplementär-motorische Areal (SMA, medialer Teil der Area 6, Prä-SMA, unmittelbar rostral zur SMA angrenzend) nehmen eine wichtige Funktion ein.

  Neuroanatomische und neurophysiol. Studien als auch die Befunde mittels Bildgebender Verfahren sprechen für eine stärkere Aktivierung der SMA bei der Planung und Produktion intern generierter im Vergleich zu visuell geführten Bewegungssequenzen (Handlungsplanung); hingegen fanden sich im PMC vermehrte Aktivitäten, wenn eine Bewegungssequenz unter sensorischer Instruktion durchgeführt werden sollte. Die Prä-SMA erhält mehr Zugang zu visueller Information als die SMA. Es bestehen direkte Verbindungen zwischen dem präfrontalen Kortex und der Prä-SMA, und die Prä-SMA erhält afferente Projektionen vom unteren Parietallappen, den Gebieten PG und PFG. Andererseits weist die Prä-SMA auch Verbindungen zu den cingulären motorischen Arealen auf, was im Hinblick auf den Abruf motorischer Informationen aus dem Gedächtnis und bei der Bewältigung bimanueller Koordinationsaufgaben von Bedeutung ist.

• Frontales Blickzentrum: Die Initiation der Augenbewegung übernimmt das frontale Blickzentrum, welches sich im Frontallappen der Großhirnrinde befindet. Die Informationen, die hier entstehen, beeinflussen die Motorik der kontralateralen Seite im Auge. Informationen, die dem frontalen Blickzentrum zugeführt werden, kommen aus der Sehrinde, die sich im Okzipitallappen der Großhirnrinde befindet. Um allerdings Bewegungen konkret auslösen zu lassen, müssen die efferenten Bahnen aus dem frontalen Blickzentrum zunächst in die Colliculi superiores und in die Formatio reticularis der Pons geschickt werden.

Weitere wichtige Gehirnareale

Neben dem Motorkortex spielen auch andere Bereiche des Gehirns eine wichtige Rolle bei der motorischen Koordination:

• Basalganglien: Als Basalganglien (Gehirn) werden die Kerne des Gehirns zus.gefasst, die vor allem für die Modulation von Bewegungen von Bedeutung sind. Dazu gehört das Striatum, das aus Nucleus caudatus und Putamen besteht, und das Pallidum. Funktionell werden auch die Substantia nigra und der Nucleus subthalamicus dazugezählt. Der innere Teil des Globus pallidus stellt gemeinsam mit der Substantia nigra den Ausgang der Basalganglien zum Thalamus dar. Die Basalganglien nehmen gemeinsam mit den kortikalen motorischen Zentren und den thalamischen Kernstrukturen eine bedeutende Funktion sowohl in motorischen, okulomotorischen als auch motivationalen und kogn. Prozessen ein. Die unterschiedlichen Funktionsschleifen verlaufen räumlich getrennt und sind innerhalb der motorischen Repräsentation somatotopisch organisiert.

  Die Basalganglien beeinflussen die Bewegungsprogramme bezüglich ihrer Geschwindigkeit, ihres Bewegungsausmaßes, der Kraft und Bewegungsrichtung. Basalganglien (Stammganglien) haben jeweils eine eher hemmende oder eher erregende Wirkung auf die Motorik. Der Nucleus subthalamicus steht über Afferenzen (hemmend) und über Efferenzen (erregend) in Verbindung mit dem Pallidum. Basalganglien (Stammganglien) stehen über Funktionsschleifen mit der Großhirnrinde in Verbindung. Basalganglien (Stammganglien) nicht nur motorische Symptome zeigen, sondern u. a.

• Cerebellum (Kleinhirn): Das Cerebellum nimmt eine bedeutende Funktion in der Kontrolle von Haltung und Bewegung ein. Das Cerebellum empfängt erregende Eingänge von den pontinen Kernen, die über die Moosfasern die Körnerzellen erregen, sowie von der unteren Olive, deren Axone als Kletterfaser direkt die Purkinjezellen innervieren. Die Axone Letzterer wirken hemmend (GABAerg) auf die Zellen der Kleinhirnkerne. Das Cerebellum ist für die unbewusste Steuerung der Motorik, das motorische Lernen, die sensomotorische Integration und die zeitliche Koordination motorischer Reaktionen verantwortlich. Das Cerebellum bezieht propriozeptive und visuelle Information; der anteriore Lobulus projiziert seinerseits zur motorischen Kontrolle zum prämotorischen Kortex, der laterale posteriore Lobulus ist über Verbindungen zum präfrontalen Kortex anscheinend entscheidend an kogn. Funktionen beteiligt.

• Thalamus: Die thalamokortikalen Projektionen üben eine exzitatorische Wirkung auf die kortikalen motorischen Zentren aus. Sie entstammen den ventrobasalen Kerngebieten des Thalamus, in denen cerebelläre und lemniskale Afferenzen sowie die Projektionen aus den Basalganglien enden. Sowohl die Basalganglien als auch das Cerebellum wirken somit über die Relaiskerne im Thalamus auf die motorischen Felder des Kortex ein.

Plastizität des Gehirns

Das Gehirn mit seinen Milliarden von Nervenzellen ist keineswegs ein starres Gebilde, sondern verändert sich ständig - und zwar ein Leben lang. Das gilt ganz besonders für den primären Motorcortex. Bei einem Pianisten ist dieser Teil der Hirnrinde ganz anders organisiert als bei einem Bauarbeiter: Denn durch regelmäßiges Üben wird das Areal, in dem der trainierte Körperteil auf dem Motorcortex repräsentiert ist, größer. Und nach einer Amputation wird der Bereich, der bisher für diesen Körperteil zuständig war, umfunktioniert und übernimmt dann andere Aufgaben.

Diese Fähigkeit des Gehirns, sich an neue Anforderungen anzupassen, wird als Neuroplastizität bezeichnet und bildet die Grundlage für motorisches Lernen und Rehabilitation nach Verletzungen oder Erkrankungen.

Motorisches Lernen

Motorisches Lernen ist ein komplexer Prozess, der im Gehirn als Reaktion auf das Üben oder die Erfahrung mit einer bestimmten Fähigkeit stattfindet und zu Veränderungen im zentralen Nervensystem führt. Das relativ dauerhafte Merkmal des motorischen Lernens ist ein kleines, aber wichtiges Detail. Motorisches Lernen ist mit einer Reihe von Verhaltensänderungen verbunden.

Theorien des motorischen Lernens

• Theorie der Phasen des motorischen Lernens von Fitts und Posner (1967): Zu Beginn erfordert die Bewegung viel bewusste Kontrolle und Nachdenken. Dieser Übergang ermöglicht es dem Sportler seine Aufmerksamkeit auf andere Dinge zu richten.
• Die zweistufige Theorie des motorischen Lernens von Gentile: Diese Theorie stellt das Ziel des Ausführenden in den Mittelpunkt des Lernens. In der ersten Phase lernt der Lernende die Idee der Bewegung. In dieser ersten Phase lernen sie auch, welche Hinweise aus ihrer Umgebung für die Ausführung der Aufgabe wichtig sind, die so genannten "regulatorischen" und "nicht-regulatorischen" Hinweise. In der zweiten Phase wird das Ziel des Lernenden als Fixierung oder Diversifizierung bezeichnet (abhängig von der Aufgabe).

Motorische Kontrolle vs. Motorisches Lernen

Wie du dir sicher vorstellen kannst, gibt es zwischen diesen beiden Bereichen erhebliche Überschneidungen, denn Theorien zur motorischen Kontrolle müssen erklären können, wie sich die Kontrolle durch Lernen verändert. Motorisches Lernen ist ein komplexer Prozess, der im Gehirn als Reaktion auf das Üben oder die Erfahrung mit einer bestimmten Fähigkeit stattfindet und zu Veränderungen im zentralen Nervensystem führt. Es interagieren verschiedene Gehirnareale beim motorischen Lernen miteinander.

Störungen der motorischen Koordination

Eine Vielzahl von Erkrankungen schränken die koordinativen Fähigkeiten ein. Schädigungen und Erkrankungen des Gehirns, der Nervenbahnen oder der Gliedmaßen sind Auslöser für den Ausfall der Koordination.

Symptome von Koordinationsstörungen

• Steife Bewegungen, bzw. Bewegungsarmut (sog. Hypokinese)
• Verlangsamung von willkürlichen Bewegungen (sog. Bradykinese)
• Komplette Bewegungslosigkeit (sog. Akinese)
• Zittrige Bewegungen, vor allem durch geistige Anstrengung bei körperlicher Ruhe (sog. Tremor)
• Unsicherheit beim Stehen (sog. posturale Instabilität)
• Angespannte Muskeln (sog. Spastizität)
• Tic-Störungen: Die Patienten führen ungewollte, willkürlich erscheinenden Bewegungen aus.

Erkrankungen, die die motorische Koordination beeinträchtigen

• Neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson oder Demenz: Die Parkinson-Erkrankung geht mit Hypokinese, Bradykinese, Akinese, posturaler Instabilität und Tremor einher.
• Das Tourette-Syndrom ist eine weiter Erkrankung, welche die koordinativen Fähigkeiten betrifft: Die Betroffenen leiden unter unkontrollierbaren motorischen (zum Teil auch sprachlichen) Tics.
• Schädel-Hirn-Trauma (SHT): Das SHT bezeichnet eine Verletzung des Schädels, durch den das Gehirn geschädigt wird. Eine häufige Ursache für ein SHT ist ein Unfall mit dem Fahrrad.
• Ermüdung ist eine Begleiterscheinung bei Erkrankungen wie Krebs oder Multipler Sklerose. Die Erkrankung tritt zum Beispiel bei Krebspatienten während und kurz nach der Behandlung auf (akutes Fatique-Syndrom). Wenn sich die Symptome lange nach der Therapie zeigen, dann handelt es sich um das chronische Fatique-Syndrom. Die Betroffenen sind vollkommen erschöpft - das heißt, dass ihre körperlichen, geistigen und emotionalen Fähigkeiten stark eingeschränkt sind. Dies ist unabhängig davon, ob sie sich angestrengt haben oder nicht. Eine mögliche Ursache für das Syndrom ist der körperliche und seelische Stress der eigentlichen Erkrankung. Doch die Ursachen sind oftmals nicht vollständig klar - vor allem bei dem chronischen Fatique-Syndrom.

Rehabilitation und Therapie

Bewegung hilft bei Erkrankungen, die die koordinativen Fähigkeiten beeinträchtigen (zum Beispiel M. Parkinson, Demenz, Rheuma). Die Bewegungstherapie ist daher eine bereits häufig eingesetzte Therapiemethode.

Physikalische Therapie

Die physikalische Therapie ist eine vielfältige Ergänzung anderer therapeutischer Formen. Der Therapeut setzt Mittel wie Elektrotherapie, manuelle Einwirkungen (zum Beispiel Lymphdrainage) oder Wärme- bzw. Kälteanwendungen ein. Die physikalische Therapie wird bislang noch nicht bei allem Patienten eingesetzt. Studien zeigen jedoch, dass sie eine gute Wirkung erzielt - vor allem in der Rehabilitation koordinativer Fähigkeiten.

Ergotherapie

Die Ergotherapie ist eine etablierte Therapieform, die Ärzte in einigen Fällen auch in Kombination mit anderen Therapien empfehlen. Im Vordergrund steht, den Patienten durch Übungen auf alltägliche Situationen vorzubereiten.

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