Bessere motorische Leistungen durch „Brain Mapping“

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Mitte des 20. Jahrhunderts gingen Wissenschaftler davon aus, dass bestimmte Funktionen wie Bewegung, Sprache und Sehkraft ausschließlich in bestimmten Gehirnbereichen lokalisiert sind. Dies war die so genannte „Lokalisationstheorie“. Wenn Gehirnbereiche infolge einer Kopfverletzung, eines Schlaganfalls etc. geschädigt waren, nahm man demzufolge an, dass diese Schädigung (und häufig auch der Verlust) der Bewegungs-, Sprach- oder Gleichgewichtsfunktion weitgehend irreversibel sei.

Einer der ersten Neurowissenschaftler, der die Lokalisationstheorie infrage stellte, war Paul Bach-y-Rita. Sein Vater Pedro hatte einen Schlaganfall erlitten, infolge dessen eine Körperhälfte gelähmt war, so dass er nicht mehr sprechen oder gehen konnte. Nachdem dieser nach einer 4-wöchigen Aufenthalt im Krankenhaus mit der Diagnose entlassen worden war, dass eine weitere Behandlung aussichtslos sei, begannen er und sein Bruder George mit Rehabilitationsmaßnahmen. Pedro machte erstaunliche Fortschritte und starb erst 7 Jahre später im Alter von 72 Jahren an den Folgen eines Herzinfarkts, den er während des Bergsteigens in Bogota, Kolumbien, in 2.750 m Höhe erlitten hatte!
Bei einer routinemäßigen Autopsie wurde festgestellt, dass 97 % der Nervenfasern, die von der Großhirnrinde ins Rückenmark ziehen, zerstört waren. Es war eine wichtige Entdeckung, dass das Gehirn des Mannes sich infolge des sehr intensiven Rehabilitationsprogramms und dessen eisernen Willens völlig neu organisiert hatte. Demnach konnte die Lokalisationstheorie des Gehirns also nicht stimmen!
 

Plastizität und Propriozeption

Die unglaubliche Fähigkeit des Gehirns, verletzte und unverletzte Hirnbereiche umzuorganisieren, ändern und anpassen zu können, ist heute ein wissenschaftlich anerkannter Prozess und wird als „Plastizität“ bezeichnet. Wir wissen jetzt, dass das Gehirn in der Lage ist, sich „plastisch zu verändern“, das heißt fähig ist, sich immer wieder neu den Gegebenheiten anzupassen und so lebenslang zu lernen. Für Sportler aller Altersstufen ist dies eine wichtige Erkenntnis. Denn somit ist eine Verbesserung der Propriozeption und Agilität, ein Feinschliff bei Tennisschlägen oder eine Änderungen beim Golfschwung oder bei anderen sportlichen Techniken für jeden Sportler jederzeit möglich, ganz gleich, ob er jung oder alt ist.(1) Plastizität und motorisches Lernen sind in der Kindheit und im Jugendalter jedoch effektiver, und herausragenden sportlichen Leistungen sind wahrscheinlich eher möglich, wenn Sportarten schon von Kindesbeinen an betrieben worden sind. Die Wahrscheinlichkeit, ein Weltklassesportler zu werden, hängt auch davon ab, ob man die spezifischen motorischen Fähigkeiten in frühen Jahren erlernt.
Diese motorischen Fertigkeiten entstehen durch die Bildung von neuronalen Schaltkreisen oder „Karten“ im Gehirn, die wiederum bestimmte Wachstumsfaktoren benötigen, z. B. das menschliche Wachstumshormon (HGH), um das Wachstum neuer Neuronen (Neurogenese) anzuregen und die neuronalen Schaltkreise der einzelnen Hirnkarten fest zu „verdrahten“ (s. Kasten 1). Das HGH ist in jungen Jahren in großen Mengen vorhanden, aber bis vor kurzem dachte man, dass die Ausschüttung dieses bei Kindern überreichlich vorhandenen Hormons mit Anfang 20 drastisch abnimmt.(2) Wissenschaftler entdeckten jedoch, wie bestimmte Trainingsmethoden die Ausschüttung von HGH und auch andere Wachstumsfaktoren bei Erwachsenen stimulieren.
Die Fähigkeit, eine Bewegung zu erlernen, wird oft auch als „Muskelgedächtnis“ bezeichnet. Doch aus physiologischer Sicht ist das eine ungenaue und irreführende Bezeichnung. „Motorisches Gedächtnis“ wäre viel treffender. Dieser Begriff verweist nämlich auf den motorischen Cortex und die entsprechenden Regionen des Gehirns, die das „Bewegungsgedächtnis“ speichern. Einfach gesagt: Nicht der Muskel erinnert sich an die Bewegung, sondern das Gehirn.
Die auf Neurowissenschaften spezialisierte Autorin Sandra Blakeslee vergleicht Hirnkarten mit Landkarten, da beide eine eindeutige Beziehung zwischen 2 verschiedenen Dingen herstellen.(3) Körperkarten im Gehirn kartieren systematisch die Dinge der Außenwelt und der Körperanatomie in das Hirngewebe.
Wenn Sie z. B. gegen einen Fußball treten, werden sowohl Nervenzellen am Fuß als auch in der entsprechenden „Fußkarte“ im Gehirn aktiviert. Erst vor kurzem wurde entdeckt, dass diese Hirnkarten nicht nur den Körper vermessen, sondern auch den so genannten peripersonalen Raum. Das ist der Raum in der direkten Umgebung des Körpers, etwa im Umkreis einer Armeslängen. Dieser Raum und auch unsere Hirnkarten ändern sich bei jeder Bewegung, die wir machen.(3,4)
Diese Kartierung bezieht sich auch auf alle Hilfsmittel oder Sportgeräte, die wir benutzen, z. B. Tennis-, Golf- oder Hockeyschläger, Wurfspeer etc. Wenn Sie also mit der Hand an die Schlägerbespannung fassen oder mit der Schlagfläche des Golf- oder Eishockeyschlägers gegen den Ball schlagen, wird dies vom Gehirn als Vorgang in Ihrem peripersonalen Raum registriert (Kasten 2 über Propriozeption).

Übung macht den Meister

Von Trainern und Beratern hört man häufig den Spruch „Übung macht den Meister“. Aber ist da auch etwas Wahres dran? „Richtiges Üben macht den Meister“ wäre wahrscheinlich treffender. Wenn Sportler oder Spieler in Sportarten, in denen ein hohes Maß an motorischen Fertigkeiten gefordert ist, planlos trainieren, d. h. mit schlechten Übungen oder Techniken agieren, prägen sich diese Bewegungen in die Hirnkarten ein. Je mehr schlechte Techniken eingeübt werden, desto besser erlernt das Gehirn diese schlechte Technik, und desto stärker verfestigt sich die Hirnkarte dieser Technik.
Aber aus einer schlechten Technik kann durchaus eine gute werden. In Bezug auf motorische Fertigkeiten und sportliche Techniken kann man so gut wie alles ändern. Allerdings ist das nicht ganz einfach.
Biologisch gesehen bilden das Gehirn und das Nervensystem Hirnkarten, indem die Neuronen „fest verdrahtet“ werden. Diesen Prozess bezeichnet man als Langzeitpotenzierung (engl.: LTP).(5,6) Mithilfe der LTP können Gehirn und Nervensystem lernen und „Gedächtnisse“ bilden. Wer schon einmal versucht hat, spezielle motorische Bewegungen zu erlernen, wie eine bestimmte Gymnastikübung zu machen, einen Golfball zu treffen oder einen Fußball um die Abwehrmauer in die obere Ecke des Tores zu lenken, konnte erleben, wie die Langzeitpotenzierung funktioniert.
[MAM]Die 1. Versuche sind häufig noch unbeholfen und misslingen vielleicht, aber anhaltendes Üben einer positiven Technik fördern eine bessere LTP und die Bildung und Stärkung einer neuen Hirnkarte. Dies ermöglicht ein gutes Gelingen und Memorieren der Aufgabe. Kontinuierliches Üben stimuliert die LTP und sorgt dafür, dass die neuronalen Schaltkreise bei der Bildung von „Bewegungskarten“ immer besser und genauer werden, so dass für das Auslösen und die Ausführung der Bewegung immer weniger Anstrengung und Konzentration erforderlich sind. Die Bewegungen werden mit der Zeit einfacher, geschmeidiger und vielleicht sogar perfekt.(5,6) Fragt man einen Profigolfer, woran er denkt, wenn er einen Golfball schlägt, wird er sicher sagen: „An gar nichts.“ Die für seine Golftechnik zuständigen Hirnkarten sind so sehr zu einem festen Bestandteil seiner selbst geworden, dass er sich gar nicht mehr auf seine Technik konzentrieren muss. Man könnte nun also sagen „Er kann es einfach“.

Mit Übung, Beharrlichkeit und Geduld zum Erfolg

Auf einige wichtige Punkte muss man beim Erwerb einer Fähigkeit und der Bildung neuer motorischen Karten allerdings achten. Die 1. wichtige Regel ist die, dass man Übung, Beharrlichkeit und Geduld haben muss. Es ist ein weit verbreiteter Mythos, dass alle Elitesportler „von Natur aus begabt“ seien. Natürlich haben wir alle unterschiedliche Anlagen, und manche Leute haben eine genetische Prädisposition, die ihnen die Ausführung bestimmter Sportarten erleichtert. So besitzen z. B. manche afrikanischen Elite-Langstreckenläufer einen vergleichsweise höheren Anteil an Slow-Twitch, d. h. langsam kontrahierenden Muskelfasern. Sie verfügen daher über eine größere Ausdauerfähigkeit.
Aber die Gene allein sind nicht ausschlaggebend für unsere Entwicklung. Es kommt in hohem Maße darauf an, wie wir oder andere sie stimulieren und was wir daraus machen.(7) Daher ist insbesondere in Sportarten, in denen motorische Fertigkeiten auf hohem Niveau erforderlich sind, ein gutes Coaching eine ganz entscheidende Voraussetzung, um Spitzenleistungen zu erzielen.
Coaching/Lern-DVDs etc. können hilfreich sein, sofern die Möglichkeit besteht, dass die „neue Technik“ überprüft wird. Sehr nützlich ist eine Videoanalyse. Oft zeigt sich nämlich, dass das, was wir zu tun glauben oder „fühlen“, nicht unbedingt mit dem übereinstimmt, was wir tatsächlich tun. Sie brauchen dazu aber keine Hightech- Analyse, es reicht, wenn Sie sich selbst filmen oder jemand anders das mit einem Camcorder tut.
Es mag fast zu simpel klingen, aber wenn Sie sich wirklich verbessern wollen, sollten Sie vor allem nicht ziellos üben und so auf Ihrer Hirnkarte eine schlechte Technik verfestigen. Wir haben vermutlich alle schon Sportkollegen mitbekommen, die über eine schlechte Leistung oder ein Leistungstief klagten und frustriert waren. Aber oftmals liegt das an der Technik, und diese Sportler tun sich keinen Gefallen, wenn sie, um ihr Leistungstief zu überwinden, mit eben dieser Technik sinnlos drauflos üben. Denn damit verfestigen sie nur die schlechte Technik, über die sie so frustriert sind!

Lernen Sie „Altes auszulöschen“

Das Gehirn und das Nervensystem erfordern Phasen der Konsolidierung (d. h. Sicherung), um motorisches Lernen und den Erwerb motorischer Fertigkeiten zu festigen. Nach einer Phase des motorischen Trainings erfolgt eine „neurophysiologische Konsolidierung“ dieser neuen Bewegungen und Fertigkeiten. Die „Konsolidierung motorischer Fertigkeiten“ zeigt sich oft daran, dass es trotz kontinuierlichen Trainings auf gleichem oder höherem Niveau beim Lernfortschritt zu einer Verlangsamung oder einem Plateau kommt. An diesem kritischen Punkt des motorischen Lernens ist es jedoch extrem wichtig, nicht aufzugeben. Wenn Sie an dieser Schwelle Beharrlichkeit bei den Trainingsübungen zeigen, können Sie die erworbenen motorischen Fertigkeiten langfristig konsolidieren und dabei gleichzeitig den nächsten Lernschub stimulieren. Aus Frust darüber, dass keine oder nur schleppend Fortschritte erzielt werden, hören Sportler leider leicht mit dem üben auf, oder Trainer lassen wichtige Übungen ausfallen.
Aber Sie sollten auch berücksichtigen, dass die „Hirnkarten“ für die alten, unerwünschten (d. h. schlechten) Techniken lebenslang in unserem Gehirn gespeichert bleiben. Daher kann es insbesondere in der 1. Zeit des neuen Motoriktrainings geschehen, dass die alten Karten sich immer wieder „einschalten“ und Sie wieder in die alten, falschen Bewegungsabläufe verfallen. Wenn Sie also denken, dass Sie Fortschritte machen, passiert es, dass sich plötzlich die alten Karten wieder einschalten und Ihnen einen „schlechten Tag“ bescheren.
Durch beharrliches Üben der neuen, erwünschten Fertigkeit wird die neue Karte so gefestigt, dass sie Bestandteil Ihres „Arbeitsgedächtnisses“ wird. Die alte Karte ist zwar immer noch da, aber sie wird schwächer, weil sie nicht mehr benutzt und aktiviert wird. Dieser Prozess des „Auslöschens“ macht die Vernetzungen zwischen den neuronalen Schaltkreisen in der alten Hirnkarte kraftloser, so dass sie weniger aktiviert wird und die Erinnerung an die Bewegung letztendlich nachlässt. Wenn Sie aber wieder anfangen, die unerwünschte Technik zu trainieren, werden die Hirnkarte und die LTP wieder eingeschaltet und die neuronalen Schaltkreise auf der alten Karte erneut gestärkt.

  

 

Steve Robson arbeitet seit 14 Jahren in seiner eigenen Praxis für Physiotherapie und Sportverletzungen in Northumberland. Er schreibt und referiert über die Themen Schmerzen und Neurowissenschaften und ist seit 2 Jahren Chefredakteur des Journal of the Physiotherapy Pain Association.

Quellenangaben
1. Doidge, Norman: The Brain That Changes Itself. Penguin Group, New York 2007
2. Ratey, John J.: Spark – The Revolutionary New Science Of Exercise And The Brain. Little, Brown and Company, New York 2008
3. Blakeslee, Sandra und Matthew: The Body Has A Mind Of It’s Own. The Random House Publishing Group, New York 2007
4. Frith, Chris: Making Up The Mind – How the Brain Creates Our Mental World. Blackwell Publishing, Massachusetts 2007
5. Sweatt, J. David: Long-Term Potentiation: A Candidate Cellular Mechanism for Information Storage in the CNS. In: Byrne (ed) Concise Learning and Memory, Elsevier, Amsterdam 2009
6. LeDoux, Joseph: Synaptic Self – How Our Brains Become Who We Are. Penguin Group, New York 2002
7. Ridley, Matt: Nature Via Nurture – Genes, Experience and What Makes Us Human. Harper, Collins, London 2003

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