biomechanische Aspekte Dr. Klaus Bartonietz
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biomechanische Aspekte Dr. Klaus Bartonietz
Citius, altius, fortius – und gesünder durch effektive Krafteinsätze Dr. paed. habil. Klaus Bartonietz, Oberschlettenbach [email protected] Science4throwing.com klein – gross leicht - schwer langsam/ausdauernd – schnell/stark stabil - instabil 12. Februar 2014 18:00-20:30 Uhr PHYSIOLOGIE (Hebel, Zugrichtung/Fiederungswinkel) Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus Nervensystem „No brain – no gain!“ PHYSIK Biomechanik Masse Energie - Leistung Impulserhaltung Aktion – Reaktion Gleichgewicht Gliederung ClipArt Anmerkung: motorische Entwicklung, Lernen durch Imitieren Laufen-Springen-Werfen 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Einführung Grundprinzip Selbstorganisation More brain – more gain Feedback Aktion – Reaktion Vorbeugen ist besser als heilen Zusammenfassung Dieses PDF-Dokument stellt eine überarbeitete Version des Vortrages am 12. Februar 2014 dar. ClipArt SELBSTORGANISATION Bewegungsapparat Effektive Krafteinsätze im Alltag beim Sport bei Mensch und Tier bei Jung und Alt zu Lande, im Wasser, in der Luft bei der Arbeit und zur Unterhaltung Gedanken in der Antike zum effektiven Krafteinsatz: Welches Lebewesen ist auf drei- und vier Beinen (am Morgen und am Abend) am langsamsten, auf zwei Beinen (mittags) am schnellsten? ma: hcs ne Mr ed: tr o wt n A ) dni k ni el K sl a( negr o M , ner ei V nell a f ua mas g nal etti Mr ed ni . h. d, s gatti m ma, s nebeL s ed i e wz f ua net sll enhcs s ed dneb A ma, neni e B 4- 3f ua mas g nal s nebeL + eni e B( nezt üt S ) nekc ür K/ kc ot S „Patienten, die nicht körperlich aktiv sind, haben ein um 20-70% erhöhtes Risiko für eine Alzheimer-Demenz oder leiden vermehrt an geistigem Abbau.“ https://www.alzheimer-forschung.de/alzheimer-krankheit/vorbeugen.htm#Bewegung Being bilingual pushes back dementia by nearly 5 years mens = Verstand, de = abnehmend http://www.nydailynews.com/life-style/health/bilingual-pushes-back-dementia-5years-study-article-1.1508740#ixzz2rDnmmwyf In der Luft - Effektiver Krafteinsatz durch Selektion Shorter-winged swallows evolve around highways 20.4.2013: https://www.sciencenews.org/article/shorter-winged-swallows-evolve-around-highways Charles R. Brown and Mary Bomberger Brown Where has all the road kill gone? Current Biology, Volume 23, Issue 6, R233-R234, 18 March 2013 Roadkill geviertelt, Anzahl Nester verdoppelt, Verkehr hat ständig zugenommen http://www.cell.com/currentbiology/retrieve/pii/S0960982213001942 111mm (1985) 106mm (2012) 2012: im Mittel 106mm roadkill 112mm Eine Amerikanische Klippen-Schwalbe im Flug Abbildung von Wikimedia Commoins, Autor des Fotos Don DeBold (2009) http://en.wikipedia.org/wiki/American_Cliff_Swallow Im Wasser - effektiver Krafteinsatz Welche Vertikalgeschwindigkeit muss ein Delfin erreichen, um 2m und 3m aus dem Wasser zu springen? Sprunghöhe 2m Steige- bzw. Fallzeit 0,64s vertikale Geschwindigkeit vz v = g x t 6,28m/s Sprunghöhe 3m: vz = 7,67m/s 28km/h Mystery Solved: How Do Dolphins Swim So Fast? http://news.nationalgeographic.com/news/ 2014/01/140115-bottlenose-dolphins-swimmingparadox-ocean-animals-science/ 23km/h „abgenutzte“ Tunfisch-Schwanzflossen, das sie keine Schmerzrezeptoren im Schwanz haben (Thunfisch 62km/h, Blauer Merlin bis 100km/h) http://www.newscientist.com/article/dn13553-dolphins-swim-so-fast-it-hurts.html#.UuT767QZGM8 ClipArt Frank E. Fish1,Paul Legac, Terrie M. Williams und Timothy Wei (2014). Measurement of hydrodynamic force generation by swimming dolphins using bubble DPIV. January 15, 2014 J Exp Biol 217, 252-260. Delfine: fast travelling speed 3-3.5 m/s, 11-12.5 km/h up to 4.6 m/s, 16.5 km/h When they move faster, they will start jumping clear of the water, saving energy by jumping. When chased by a speedboat, dolphins have been clocked at speeds of 7.3 m/s, 26.3 km/h, for about 1500 meters, leaping constantly. www.physiosupport.org/us.htm Bei einer Geschwindigkeit von 36-52km/h Schmerzen in der Schwanzflosse durch Schockwellen aus Bläschen-Zusammenbruch Ursache: Kavitation, die auch zur Abnutzung von Schiffspropellern führt, Im Vergleich zu den Absprunggeschwindigkeiten der Delfine die Werte für Hochspringer und Hochspringerinnen (an Land, von festem Untergrund) Hochsprung: Körperschwerpunkt-Überhöhung 0,7m vertikale Absprunggeschwindigkeit 1,1m 3,7m/s 4,65m/s Flugparabel über die Latte Absprungstelle Sage mir, mit wem du umgehst, so sage ich dir, wer du bist; weiß ich, womit du dich beschäftigst, so weiß ich, was aus dir werden kann. Goethe (1749 – 1832) Quelle: Wilhelm Meisters Wanderjahre, 1821 Goethes Zeitgenosse, der französische Schriftsteller Jean Anthelme Brillant-Savarine (1755-1826) hat möglicherweise die „Wanderjahre“ noch gelesen und fühlte sich durch seine Erfahrungen inspiriert zum Ausspruch Sag mir, was du ißt, und ich sage dir, wer du bist. Daraus abgeleitet: Zeig mir deinen Krafteinsatz, und ich sag dir, wer du bist... Zeig mir, wie du tanzt, und ich sage dir, wer du bist. 30 tanzende Männer, Standardrhythmus, 48 Männer und Frauen zur Bewertung Quelle: Capelle, T. & Fink , B. (2013) . Changes in Women’s Attractiveness Perception of Masculine Men’s Dances across the Ovulatory Cycle: Preliminary Data. Evolutionary Psychology, 11,(5),965 -972. http://www.epjournal.net/wp-content/uploads/EP11965972.pdf Der Videoclip zum Fachbeitrag (siehe oben) unter www.youtube.com/watch?v=LIDmiT8P8bg zeigt zwei computer-animierte Tänzer, deren „Tanzstil“ Ausdruck unterschiedlicher Krafteinsätze ist. Vergleichen Sie beide! die besseren Tänzer: vielseitiger, schneller, ausholender höhere Bewegungsgeschwindigkeit grössere Bewegungsamplitude, „raumgreifender“ Zeig mir deinen Krafteinsatz, und ich sag dir, wer du bist... Körpersprache - Krafteinsatz "Was wir sind, sind wir durch unseren Körper. Der Körper ist der Handschuh der Seele, seine Sprache das Wort des Herzens. Jede innere Bewegung, Gefühle, Emotionen, Wünsche drücken sich durch unseren Körper aus“. Samy Molcho, Pantomime, em.o. Univ.-Prof. Effektiver Krafteinsatz durch Selbstorganisation Was haben Zugvögel und Autofahrer gemeinsam? 2 einfache Regeln: 1. Bleibe dicht bei deinem Nachbarn, aber 2. berühre ihn nicht und 3. versuche, ins Zentrum des Schwarms zu kommen. Computersimulation: eine virtuelle Starenmasse schwankt genau wie ein echter Schwarm über den Bildschirm. ähnliche Mechanismen auf der Autobahn: Optimum: Dichte von 20 bis 25 Autos/km (nicht „kein Auto“), ClipArt http://www.weltderphysik.de/gebiete/theorie/chaosordnung/ordnung-in-natur/ Position im Fischschwarm (Goldene Meeräschen) bildet sich nicht zufälligdie Fittesten im Fischschwarm sind die Ersten Aerobic capacity influences the spatial position of individuals within fish schools Shaun S. Killen, Stefano Marras, John F. Steffensen und David J. McKenzie http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/early/2011/06/07/rspb.2011.1006.full ClipArt Selbstorganisation in Natur und Gesellschaft Beispiele von Selbstorganisation: staatenbildende Insekten wie Bienen, Ameisen Schwärme von Vögeln, Fischen, Tierherden Kristallbildung http://naturfotografen-forum.de/o289825-*Der+Schwarm* von den ersten Schritten bis zum Radfahren Die motorische Entwicklung – Grundlage: Selbstorganisation der „Reifung“ des Gehirns Selbstorganisation in Natur und Gesellschaft SELBSTORGANISATION - die spontane Bildung synergetischer (d.h. zusammenwirkender) Strukturen Gerhard Roth, Neurophysiologe, Institut für Hirnforschung, Uni Bremen: „Der Begriff der Selbstorganisation war einer der wichtigsten Begriffe im Verständnis des Gehirns". ... dass allermeiste, was das Gehirn tut, und das kann man heute experimentell belegen, tut das Gehirn selbstorganisiert." Zitiert nach: http://sciencev1.orf.at/science/news/41685 100 Milliarden Nervenzellen - jede Nervenzelle baut durchschnittlich 1.000 Kontaktstellen (Synapsen) auf. Dem steht gegenüber, dass das menschliches Genom „nur“ 30.00040.000 Gene aufweist. ... „... dass allermeiste, was das Gehirn tut, und das kann man heute experimentell belegen, tut das Gehirn selbstorganisiert.“ Roth, a.a.O.) Ein selbstorganisierendes System, das der lokalen Optimierung aller Elemente freien Lauf lässt, wird stets flexibler und angepasster agieren als ein zentral gesteuertes System. Aristoteles: Das Ganze ist mehr als die Summer seiner Teile Natur Bien, Bewegung von Herden, Schwärmen, Kristallbildung, Selbstorganisationsprozesse in der Hirnentwicklung entscheidend Gesellschaft La-Ola-Welle, Stop-und-Go-Wellen im Autoverkehr Entwicklung der Motorik: „sensitive Phasen“ für effektive Krafteinsätze 2 Jahre 3 Jahre 3,5 Jahre Balancieren – Zunahme der Dauer bzw. Strecke, Abnahme der Breite eines Balancierbalkens Aufrichten Gehen Rennen beid- und einbeiniges Springen im Wechsel Drehung um Längsachse 1. Jahr Rolle vorwärts in Sitz 2. 3. Rolle vorwärts in Stand 4. 5. Zu empfehlende weiterführende Literatur: www.beobachter.ch/familie/kinder/artikel/jugend-und-sport_jetzt-aber-bewegung/# 6. 7. muskuläre Vordehnung - Spannungsaufbau - Bogenspannung AKTION - REAKTION (Geese, 1997) Stand (Basis) Unterstützungsfläche Druckbein Vorbeschleunigung Vordehnung Trizeps Oberkörperarbeit Anfangskraft Vorbeschleunigung Impulsübertragung Stemmbein Widerlager Impulsübertragung http://www.youtube.com/watch?v=W9gLY1PGgrw Kriterien effektiver Krafteinsatz Epot = min Bodenkontakt, Stabilität, Widerlager (Unterstützungsfläche, Aktion – Reaktion)) Vorbeschleunigung - Anfangsgeschwindigkeit höhere Ausgangsgeschwindigkeit - höhere Leistungsanforderungen (z.B. von 2 auf 3m/s vs 5 auf 6m/s) Anfangskraft Auftakt- und Ausholbewegungen (Vordehnung Muskel-Sehnen-Faszien durch Abbremsen einer Gegenbewegung, z.B. Beugen-Strecken) Beschleunigungsbzw. Bremswege on optimaler Länge Speerwerfer Steve Backley (GBR): „Power comes from width“. Grundlagen für effektive Krafteinsätze 0-2 Jahre Das „Grundgerüst“ des Gehirns ist bei Geburt angelegt, die Zahl der Synapsen nimmt zu bis zum 2. Jahr Neugeborenes: 2500 Synapsen pro Neuron durchschnittlich 2 Jahre bis Pubertät vielseitige Anregungen und Nutzungen bilden komplexe Strukturen Kleinkind: 15000 Synapsen pro Neuron Erwachsener Nutzung des ausgebildeten Netzwerkes Anzahl Synapsen nur noch die Hälfte wie im Alter von 3 Jahren Volksweisheiten Einen alten Baum verpflanzt man nicht mehr. Was Hänschen nicht lernt, lernt Hans nimmermehr. sensitive Perioden in der Entwicklung von Tieren (z.B. Ratten, Katzen) und beim Menschen verschiedene kritische und „sensitive“ Phasen“, z.B. „Zeitfenster“ für Erwerb von zwei „Mutter“-Sprachen schliesst sich mit 5-8 Jahren, Lesefähigkeit-“Zeitfenster“ 13-15. Lebensjahr „schrittweise Myelinisierung“ von 3m/s auf bis zu 110m/s Nervenleitgeschwindigkeit - vom Leichten zum Schweren beim Lernen Zur Gehirnentwicklung: http://www.kindergartenpaedagogik.de/779.html rechts: Reproduction einer Lithography aus “Gray’s Anatomy” (copy right erloschen) Quelle: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gray756.png Stärkung der synaptischen Verbindungen durch: Vermeidung von Stress´, Alkohol, Drogen, ausreichend Sauerstoffzufuhr für das Gehirn durch körperliche Betätigung, Lernreize Der Hippocampus (im Temporallappen) ist wichtig für die Erinnerungen – er wird im Bereich um das 3. Lebensjahr „angeschlossen“ – daher keine Erinnerungen an die Zeit davor. Synampsenwachstum im visuellen Cortex Maximum in ersten Lebensjahr Synampsenwachstum im Stirnlappen Maximum zwischen 3 und 6 Jahren steuert, kontrolliert Bewegungen „Sitz“ der Persönlichkeit (Humor, Ironie) Abbau nicht benötigter synaptischer Verbindungen („pruning“) 2 4 6 8 10 12 Lebensjahre 14 16 „Use it or lose it“ neue synaptische Verbindungen werden gebildet bei jedem Lern- und Erinnerungsvorgang – lebenslang 18 Das Millionen-Dollar-Geschäft schon mit den ganz Kleinen: BabyFirst TV – 4-24 Monate: auch als Apps! Kritische Positionen zum Baby-TV: ARTE: "Fernsehen aus dem Fläschchen" „Glotzen, bis die Synapsen qualmen“ (2011, http://www.spiegel.de/kultur/tv/doku-ueber-babyfernsehen-glotzenbis-die-synapsen-qualmen-a-742984.html) ClipArt Myelinisierung der Nervenfasern - Nervenleitgeschwindigkeit Nervenleitgeschwindigkeit bis zu 110m/s ohne Myelinisierung nur 3m/s schrittweise Myelinisierung verschiedener Bereiche führt zu „sensiblen Phasen“ kritischen Phase: bestimmte Entwicklungsdefizite lassen sich zu einem späteren Zeitpunkt nicht wieder aufholen vgl. Pauen 2006: Zeitfenster der Gehirn- und Verhaltensentwicklung: Modethema oder Klassiker, in: Hermann (Hrsg.) 2006 S. 33 Quelle: Starosta, W. und Hirz, P. (1989). Zur Existenz sensibler und kritischer Perioden in der Entwicklung der Bewegungskoordination. Leistungssport , 19, 6, 11-16. Siehe auch Behr: http://schule2000plus.de/~as-ver/fach/sport/arbeit/a7/Koordinativefaehigkeiten.pdf ClipArt Quelle: Starosta, W. und Hirz, P. (1989). Zur Existenz sensibler und kritischer Perioden in der Entwicklung der Bewegungskoordination. Leistungssport , 19, 6, 11-16. Improbably! 32 double fuettes in 13 years! Teachers - Tatiana Petrova, Vladislav Kuramshin http://www.youtube.com/watch?v=SaJOX9CHj_4 Fouetté Beim Ballet eine Körperdrehung mit einer schnellen Änderung der Bewegungsrichtung eines Beines Auf dem Eis: WR 115 Drehungen hintereinander durch die „Queen of Spin“ Lucinda Ruh (Schweiz) am 3.4.2003, sie spielt auch Cello und Piano 36 Pirouetten hintereinander! Sourc: http://www.youtube.com/watch?v=UaKWStmq7mM http://www.lucindaruh.com/ Siehe auch: http://www.youtube.com/watch ?v=v_Ikxi6Zx4A http://www.youtube.com/watch ?v=hpmFcxDl1gg Alicia Clifton : Record for most consecutive pirouettes In Moore, Oklahoma Dec 2005 WR: Natalia Kanounnikova Guinness World Record for fastest spin on ice skates Rockefeller Center in New York City: im Maximum 308 Drehungen/min Messung der Drehungen mit einem “Sport Tach figure skating training aid ” Deutsches Feuerwehr-Fitness-Abzeichen Physische Eignungsfeststellung für die Berufsfeuerwehr in Deutschland (DSHS, o.J.) www.krefeld.de/C1257478002CA9D8/files/fw_testhandbuch.pdf/$file/fw_testhandbuch.pdf?OpenElement Training am Seehof bei Erlenbach Slackline Breite 25mm 35mm für Anfänger und Therapie, 50mm Trickline Effektiver Krafteinsatz auf dem 25mm-Band: „Es ist ein Spiel mit den eigenen Ängsten.“ Lukas Irmler, 2012 Quelle: Fit for Fun, 2012, Heft 9, S. 52 http://www.lukas-irmler.com/fileadmin/user_upload/Media/Presse/fit_for_fun_-_Artikel_2012.pdf Lukas Irmler, JG 88 2012 1000ft longline WR 29 butt bounces in 1min Heinz Zack war der Wegbereiter für den Slackline-Sport in Österreich und Deutschland http://www.lukas-irmler.com/media/presse/ Interview mit Lukas Irmler: www.heinzzak.com http://www.fitforfun.de/sport/weitere-sportarten/ slackline-der-taenzer-auf-dem-seil_aid_12781.html Trainingsmethodische Relevanz: Slackline stellt ein hervorragendes Ergänzungstrainingsmittel für nahezu alle Sportarten dar, auf allen Alters- und Leistungsbereichen. Extremes Spiel mit der Angst und der Höhe: Dean Potter am Lost Arrow Spire 1000m über dem Boden, siehe www.goryonline.com/echa_z_gor,6411,i.html www.youtube.com/watch?v=78KNZL_khgo Effektiver Krafteinsatz durch Stabilität in der Bewegung Scene aus “Enter The Dragon” – Kampf mit O'Hara Quelle: http://www.youtube.com/watch?v=IJGndrjP0i8 Bruce Lee: „Suche Stabilität in der Bewegung!“ Beachten Sie bei den Aktionen das stabile Widerlager. Ab- und Aufsprünge - elastisches Widerlager (3 Spiralfedern unter jeder der Bodenplatten) Die Lebensweise beeinflusst die „Qualität der Muskelkraft“ und hat so Einfluss auf die Entwicklung der Körperhaltung bei der Bewegungsausführung Das sollte Teil eines Bewegungschecks sein: ab dem 6. Lebensjahr mindestens 10 s ruhig auf einem Bein stehen, ab dem 8. Lebensjahr mit geschlossenen Augen Quelle: „Familienhandbuch des Staatsinstitutes für Frühpädagogik“, 2010 (Bayern) gesunde Füsse = effektiver Krafteinsatz = Lebenstüchtigkeit “gut zu Fuß sein” “auf großem Fuß leben” “so weit die Füße tragen” „mit beiden Beinen im Leben stehen effektiver Krafteinsatz - immer effektiver und effektivier: Auch noch nach 1.000.000 Wiederholungen sind beim Zigarrendrehen noch „technische“ Verbesserungen möglich. ClipArt So wurden nach 10.000 Wiederholungen ca. 25s für eine Bewgungsgruppe beim Zigarrendrehen benötigt, nach einem Jahr wurde 1 Million Stück erreicht, die Zeit dafür hat sich mehr als halbiert (10s), nach 7 Jahren wurden 10 Millionen Stück erreicht, die Zeit dafür stagnierte bei 6s Spitzer, M. (2002). Musik im Kopf, Stuttgart: Schattauer. 2 Jahre 3 Jahre so oder so? zum „effektiven Krafteinsatz“: G. Hüther: http://www.gerald-huether.de/ „Damit neue neuronale Vernetzung en geknüpft und bestehende Vernetzungen ausgeweitet und stabilisiert werden können, reicht es nicht aus, dass man diese Verschaltungen einfach nur häufig benutzt. Wenn das so wäre, könnten wir ja alles lernen, wenn wir es nur lange genug trainieren. Wir lernen aber nicht alles. Wir lernen nur das, was für uns wichtig ist. (Hervorrhebung: K.B.) Und was ihm wirklich wichtig ist, wofür sich ein Mensch – als kleines Kind oder als Greis – interessiert und deshalb auch begeistern kann, das entscheidet nicht die ‚Umwelt’, sondern das entscheidet er oder sie ganz allein.“ Hüther, Gerald: Was wir sind und was wir sein könnten: Ein neurobiologischer Mutmacher. . Frankfurt: Fischer , 2011 ClipArt Effektiver Krafteinsatz: Der Informationsfluss zwischen den beiden Gehirnhälften 3 More brain – more gain http://www.youtube.com/watch?v=9nGgt07z5EY ClipArt Effektiver Krafteinsatz – von oben nach unten, unten nach oben, von links nach rechts und rechts nach links The Brain from Top to Bottom Kreuzungsstelle für die Mehrheit der pyramidalen Nervenfasern dorsolaterales System ventromediales System Die Abbildungen links und oben sollen beispielhaft veranschaulichen: Die Ansteuerung des linken Fusses und Unterschenkels erfolgt aus dem motorischen Kortex der rechten Gehirnhälfte (laterales System), die Ansteuerung der Muskeln des linken Oberschenkels/Hüftbereichs erfolgt aus dem motorischen Kortex der linken Gehirnhälfte (ventromediales System) http://thebrain.mcgill.ca/flash/i/i_06/i_06_c l/i_06_cl_mou/i_06_cl_mou.html Linke Abbildung developed, researched, and written by Bruno Dubuc schneller Informationsfluss für effektive Krafteinsätze Quelle der Abbildung links: Anatomography website maintained by Life Science Databases(LSDB Abbildung unten: zentralesMedienarchiv Wikimedia Commons Der Verbindungsstrang zwischen beiden Gehirnhälften, der sich aus mehreren Teilen zusammensetzt, besteht aus ca. 250 Millionen Nervenfasern. Er ist die Gehirnstruktur, die am längsten zur Reifung benötigt. Pujol J, Vendrell P, Junqué C, Martí-Vilalta JL, Capdevila A. (1993). When does human brain development end? Evidence of corpus callosum growth up to adulthood. Ann Neurol. Jul;34(1):71-5. Increased corpus callosum size in musicians Jancke L.; Schlaug G., Yanxiong H.; Staiger J.F.; Steinmetz H. Neuropsychologia, Vol. 33, N. 8, August 1995 , pp. 1047-1055(9) Among musicians who started their training before the age of seven, the corpus callosum is 10-15% thicker than in non-musicians. The group compared magnetic resonance images (MRI) of the brains of 27 classically trained right-handed male piano or string players, with those of 27 right-handed male nonmusicians. A larger corpus callosum might improve motor control by speeding up communication between the hemispheres. Exp Brain Res. 2012 Jul;220(1):11-22. doi: 10.1007/s00221-012-3110-z. Epub 2012 May 24. The cost of moving with the left hand. Vaughan J, Barany DA, Rios T. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22623090 Neurosci Lett. 1999 Oct 29;274(3):203-6. Movement related cortical source for elbow flexion in patients with branchial plexus injury after intercostal-musculocutaneous nerve crossing. Kanamaru A, Homma I, Hara http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10548425 Ann Neurol. 1993 Jul;34(1):71-5. When does human brain development end? Evidence of corpus callosum growth up to adulthood. Pujol J, Vendrell P, Junqué C, Martí-Vilalta JL, Capdevila A. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8517683/ Christian Gaser und Gottfried Schlaug Brain Structures Differ between Musicians and Non-Musicians The Journal of Neuroscience, October 8, 23(27):9240–9245. http://www.jneurosci.org/content/23/27/9240.full.pdf ClipArt Letzte neurale Reifung - Corpus callosum Steele u.a. (2013): Early Musical Training and White-Matter Plasticity in the Corpus Callosum: Evidence for a Sensitive Period. http://www.jneurosci.org/content/33/3/1282.full.pdf Effektiver Krafteinsatz für die Zukunft: Musische Ausbildung kann das Gehirn eines Kindes lebenslang kräftigen. http://www.nydailynews.com/life-style/health/music-training-strengthen-brain-lifetime-research-finds-article-1.1515804#ixzz2rDnGv0NB Effektiver Kraftzeinsatz: Live-Musik stärkt den Gruppenzusammenhalt bereits bei Kindern (Kirschner, 2012: Bild der Wissenschaft plus, 24-27) Musik und Leistungssport: effektive Krafteinsätze mit starkem Corpus Callosum Micheline Ostermeyer (FRA) 1922 - 2000 “Sport taught me to relax; the piano gave me strong biceps and a sense of motion and rhythm." Vanessa Mae, geb. 1978, Violinistin Vanessa Vanakorn (GBR) Abfahrtsläuferin Ski seit 4 Jahren, Klavier mit 3 Jahren, Geige 5 mit Jahre OS 1948 Diskuswurf Gold: 41,42m Kugelstossen Gold: 13,75m Hochsprung Bronze: 1,61m am 15.1.2014: noch 15s zu langsam erreichte 4x die 140 FIS-Punkte im letzten Qualifikationsrennen, qualifizierte sich für den Riesenslalom in Sotchi http://www.youtube.com/watch?v=aaKwvt7G29Y http://www.youtube.com/watch?v=PNc278W45ck http://www.youtube.com/watch?v=euOu89d3npA Abbildungen: ClipArt There is a direct relationship between brain integration and quality of performance. Je entwickelter die Kooperation zwischen den Gehirnhälften desto besser deren Leistung. The greater the level of cooperation between the hemispheres of the brain - the better we perform http://ezinearticles.com/?Are-You-Only-Using-Half-Your-Brain?&id=484566 ClipArt • . GOLF: D. Crews /Arizona State University: Golfer, die unter gleichen Stress- und Nervositätsbedingungen schlechter Putten, weisen eine aktivere linke Hirnhälfte auf als Golfer, die beide Hirnhälften gleich aktiv benützen und auch besser Putten Training ASV Landau aus: DLV (2011) Jugendtraining „it‘s all feel“ Golfer Vijay Singh („Player of the Year 2004“, gewann 2004 Rekordsumme von fast 11 Millionen $ an Preisgeldern): die „…I did that when I won the Phoenix Open. I was moving my head a lot, so I closed my eyes. If you go into a room, turn out all the lights. You have a better feel of where you are and how you're walking if it's dark. If you close your eyes while you're putting, it's all feel. There's nothing to look at, like the putter going back, to distract you....“ 19.11.07 Verdi, B. (2000). The Grillroom : Vijay Singh - golfer - Brief Article – Interview - Golf Digest, August, http://findarticles.com/p/articles/mi_m0HFI/is_8_51/ai_63411416 http://www.youtube.com/watch? v=lWDnFm_VGTc Freiwurf mit geschlossenen Augen# am 23.11.1991 1991, Nov. 23: Dikembe Motumbo (2,18m, Armspannweite 2,75m): "I bet you can't make it with your eyes closed." Michael Jordan: "This one's for you baby." MJ, 1997: “I practice and shoot free throws in my mind. I can envision the results before I do it. I do this so much, so often, that I can do it blindfolded.“ http://secondstreetplayers.info/michael-jordan-basketball-players-blindfolded-free-throw-story-teaches-mlmers-toenvision-winning/.html “Some people want it to happen, some wish it would happen, others make it happen.” Trainingsmethodische Massnahmen Verbesserung des Gleichgewichtes und Bewegungsgefühls: Gleichgewichtstest – Einbeinstand (barfuss, Augen offen – geschlossen, 15-30s) frühzeitig üben (spielerische Gleichgewichtsübungen) beidseitig üben mit geschlossenen Augen üben Richtung wechseln Belastung wechseln verschiedene Ausgangsstellungen auf instabilem Widerlager pseudo-„gefährliche“ Bedingungen schaffen Hüther: „neue Herausforderungen - kontrollierbare Stress-Situation“ Sicherheit dabei gewährleisten - z.B. auf dem Schwebebalken, Balancieren über Wasser (siehe die Slackline-Abbildung) auch als Wettkampf Shafy, S. (2010), Lob der Angst: Diese Urgefühl „kann lähmen und krank machen, aber auch inspirieren und beflügeln: Langzeitstudien von Psychologen und Hirnforschern haben ergeben, wie stark die Angst unsere Persönlichkeit prägt“. ... „Zugleich aber ist die Angst eine der mächtigsten Triebfedern des Lebens. Sie schärft die Sinne, motiviert, treibt vorwärts, weckt Phantasie, Kreativität und schöpferische Kraft.“ ..... „Extrembergsteiger, Fallschirmspringer, Riesenwellen-Surfer, in abgeschwächter Form auch Achterbahnfahrer oder Fans von Horrorfilmen - sie alle suchen den Thrill, um hinterher die Glückshormone zu spüren, die der Körper ausschüttet, wenn die Gefahr überwunden ist.“ .... „Ob sich jemand als Erwachsener ängstlich verhält oder wie ein Draufgänger, lässt sich mit hoher Wahrscheinlichkeit schon an der Wiege erkennen. Angeborene Ängstlichkeit...ist ein verblüffend stabiles Persönlichkeitsmerkmal - und sie beeinflusst den Lauf des Lebens wie kaum ein anderes.“ ... Psychiater und Nervenarzt Borwin Bandelow: "Man muss ängstlich sein, um Großes zu vollbringen." Nur die Angst könne im Menschen jene unerschöpfliche Energie freisetzen, die für Spitzenleistungen erforderlich sei.“ Quelle: http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-74184597.html (Erstellungsdatum 11.10.2010) Grundlagen: Gerhard Hüther: Bedienungsanleitung für ein menschliches Gehirn – Die Macht der inneren Bilder – Biologie der Angst. Limitierte Sonderausgabe 2013. Vandenhoek & Ruprecht, Göttingen. Vortrag G. Hüther, http://www.fuerstenwall-schule.de/huether.pdf ClipArt Effektive Krafteinsätze und Angst Es gibt drei Wege, um klüger zu werden: Erstens, durch Nachdenken, das ist am edelsten; Zweitens, durch Nachmachen, das ist am einfachsten; und drittens durch Erfahrung, das ist am bittersten. 孔夫子, Kǒng Fūzǐ, Confucius 551 v. Chr. - 479 v.Chr. Der schnellste Weg, eine neue Bewegungshandlung zu erlernen besteht darin, sie bei jemandem zu beobachten und dann zu imitieren. Imitationen werden inzwischen als wichtige Grundlagen für die gesamte menschliche (kulturelle) Entwicklung angesehen! SPEIGELNEURONEN a special class of brain cells that fire not only when an individual performs an action, but also when the individual observes someone else make the same movement Diese Nervenzellen wurden erstmals 1992 bei Affen beschrieben (Rizzolati und Mitarbeiter), 2010 wurden sie auch beim Menschen festgestellt. http://thomassummer.mypodcast.com/rss.xml Spiegelneuronen in Aktion: Der Sohn eines Fahrschul-Lehrers (3 Jahre) Spiegelneuronen: http://de.wikipedia.org/wiki/Spiegelneuron „Aktuell wird die vermutete Beteiligung der Spiegelneuronen an der Sprachverarbeitung in der medizinischen Forschung dazu genutzt, Menschen mit Hirnschäden wie beispielsweise bei Schlaganfällen zu helfen....... Eine daraus entstandene Rehabilitationsmaßnahme ist die Videotherapie“ bei der Behandlung von Schlaganfallpatienten: Wechsel von Beobachtung (Video) und Üben von Alltagsbewegungen. (siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Videotherapie) mehr zur Videotherapie: Binkofski F., Ertelt D., Dettmers C., Buccino G. (2004). Das Spiegelneuronensystem und seine Rolle in der neurologischen Rehabilitation. Neurol. Rehabil., 10 (3): 113-120. Ertelt, D., McNamara, A., Dettmers, C., Hamzei, F., Buccino, G., Binkofski, F. (2006). Bewegungsbeobachtung reaktiviert das sensomotorische Netzwerk bei der Erholung nach Schlaganfall. Akt. Neurol., S1, 33. Monkey see – monkey do! HOCHINTERESSANT und informativ!! Zulu-Sprichwort Manfred Spitzer (ärztl. Direktor der Psych. Universitätsklinik Ulm): "Bildschirmmedien machen dick, unaufmerksam, senken die Leistung in der Schule und führen zu mehr Gewalt in der realen Welt. Wer das anzweifelt, hat entweder die wissenschaftlichen Studien dazu nicht gelesen oder lügt. Das muss man zunächst einmal festhalten. Es ist einfach so, wie ich gerade eben gesagt habe." – Anhörung im Hessischen Landtag zum Jugendmedienschutz am 4. Mai 2011. Lesen Sie den gesamten Beitrag von M. Spitzer ab S. 39 unter http://www.hessischerlandtag.de/icc/Internet/med/f60/f6060b4c-0f03-9031-687517672184e373,11111111-1111-1111-1111-111111111111.pdf ClipArt Trainingsmethodische Massnahme: korrekt demonstrieren Ballwurf (80gr): Besser nicht demonstrieren als schlecht! No demonstration at all is better than a poor one! „Die Körperstreckung habe ich mir bei meinem Opa abgeguckt!“ Annabelle, 3 Jahre 4 Effektiver Krafteinsatz durch Feedback “Qualität kommt von quälen.” Felix Magath http://gruene-zitate.de/lustige-fussball-zitate/12/ Fähigkeiten und Fertigkeiten in Einheit Der Bundeskader im Hochsprung der weiblichen Jugend mit der Bundestrainerin bei Kräftigungsübungen für die Muskulatur um die Sprunggelenke Das Smartphone als Trainingshilfe aus: Babbit, D. (2013) Leichtathletiktraining, Heft 12, 22-26 coachmyvideo Coach’s Eye Effektiver Krafteinsatz – benötigt Feedback Apps Sensoren für Licht, Luft, Mechanik und Dynamik Näherungssensor des Smartphones Laufgeschwindigkeit (gelb) und Herzfrequenz (blau), ermittelt mit dem Scrosche-Armgurtpulsuhr Quelle: https://play.google.com/store/apps/details?id=kst.com.android.Scosche.MyTrek &hl=de „funf open framework“ (nicht „fünf“ – K.B.) (http://www.funf.org/) des MIT Media-Labors. Milker (2012) - das Gehen mit Smartphonesensoren Lee (2010) zeigt, wie man sich die Beschleunigungsmessung beim iPhone und iPod Touch zugängig machen kann. von Zitzewitz (2012) hat die Smartphone-Beschleunigungssensoren zur Analyse der PKWBewegungen und des Fahrverhaltens genutzt. Eine Anleitung zur Beschleunigungsmessung mit dem Smartphone (freier Fall) findet sich bei Vogt und Kuhn (2012). So kann z.B. die Geschwindigkeit eines Pendels oder fallenden Körpers berechnet und mit dem App-Messwert verglichen werden. Anwendungsmöglichkeiten bestehen in nahezu allen Trainingsbereichen, vom Erfassen der Zeitstruktur bei Läufen (von den Einzelschritten bis zur Laufstrecke), Sprüngen und Würfen über Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsmessungen an Krafttrainingsgeräten bis zum Sprintstart. berührungsloses Erfassen der Körperwärmestrahlung mit Infrarotsensor des ThermoDockModuls (www.medisana.com; www.vitadock.com/de/thermodock). Damit lassen sich auch schnell und problemlos bestimmte Trainingswirkungen einschätzen wie zum Beispiel der Aufwärmeffekt. Messgenauigkeit für die Körpertemperatur nach Herstellerangeben 0,2Grad. Was uns die Delfine zu sagen haben Trainingsmethodische Konsequenz: Der Nutzen aus den (Rück-)Informationen ist abhängig von den Kenntnissen und Erfahrungen. (c) Sandro Del-Prete sandrodelprete.com ein Bild des Künstlers Sandro Del Prete (Schweiz) (colorierte Bleistiftzeichnung, 1987) AKTION - REAKTION Effektiver Krafteinsatz durch stabiles Widerlager, auch (und gerade!) wenn es unten wackelt! 5 Benjamin , 1 Jahr 10 Monate Aktion – Raktion: Ein schärferer Stoss (Spielbein) benötigt ein stabileres Standbein Grundlagenforschung: Wilder Penfield und Theodore Rasmussen: "The Cerebral Cortex of Man. A Clinical Study of Localization of Function" (1950). Der motorische Cortex nach Wilder Penfield Quelle der beiden Abbildungen: Mediensammlung Wikimedia Commons Der „Homunculus“ (lateinisch „kleiner Mensch, Menschlein“) veranschaulicht, dass für feinmotorische Bewegungen und empfindsame Körperteile (z.B. Lippen, Daumen, Zeigefinger) relativ große Cortexbereiche belegt sind. Körperregionen für eher grobmotorische Aktionen, die weniger empfindsam sind (z.B. der Rumpf, Bauch, Füsse) belegen dagegen kleinere Bereiche im sensomotorischen Cortex. Daraus ergibt sich diese verzerrte Darstellung. Bei Musikern lassen sich vergrösserte Cortexbereiche für die einbezogenen Gliedmassen feststellen (insbesondere Finger). Der Preis der Virtuosität: fokaler Dystonie als neurologische (Berufs-)Krankheit die einzelnen Bewegungszentren überlappen sich und sind nicht mehr gezielt ansteuerbar („Musikerkrampf“, im Sport bislang bei Golfern, Dartspielern und Bogenschützen festgestellt). Zur Arbeit mit den Füssen am Fussball („Ballgefühl“ ) sehen Sie z.B. Vidoclips unter http://www.youtube.com/watch?v=Di7G4nbpyDg Sportpraktische Bedeutung Durch spezielles Training kann die Ausdehnung normalerweise weniger entwickelter motorischer Gehirnregionen vergrössert werden (z.B. für komplizierte Bewegungen mit den Füssen). Kuriose Krafteinsätze, für die die menschliche Finger-Geschicklichkeit eine Voraussetzung ist: 160 Zeichen in 41s – SMS-WR und ein Preisgeld von 20.000$: "The razor-toothed piranhas of the genera Serrasalmus and Pygocentrus are the most ferocious freshwater fish in the world. In reality they seldom attack a human.„ WR 2009: in 1 Monat zu zweit non-stop 217,000 SMS geschrieben (vorheriger WR seit 2005: 182,689 SMS) Weltrekord im Einzel-SMS-Schreiben (662.000 Textnachrichten in einem Monat) http://www.giga.de/extra/sms/artikel/sms-weltrekord-weltrekord-in-sms-schreiben-gebrochen/ Spiel für das Handy: 100m „Finger Olympic“ : „sprinten“ mit den Fingern auf Digi-Earth (1,59 Euro). Mediadatei ClipArt Dazu befähigt uns die Geschicklichkeit und Schnelligkeit der Fingerbewegungen: Bei Verlängerung der Stimulationsdauer (auf 500ms) zeigt sich, dass Grundbewegungen (z.B. der Arme, der Gesichtsmimik – siehe die Abbildung links ) ausgelöst werden. Stimulationsdauer 500ms (üblich <50ms) Quelle: Michael S.A. Graziano und Tyson N. Aflalo (2007). Mapping Behavioral Repertoire onto the Cortex. Neuron 56, October 25, 239-251. Wiedergabe der Abbildung mit freundlicher Erlaubnis von Prof. M, Granziano/Princeton Neuroscience Institute Effektive Krafteinsätze – alles ist erlernbar Die grossartigen Bilder von Fussmalern (bei der google-Suche unter „feet painter“) zeigen, welche feinmotorischen Aktionen mit den Füssen erlernt werden können. Mund- und Fuss-Maler, organisiert in der Vereinigung der Mund- und Fussmalenden Künstler in aller Welt, e. V. z.B. http://everseenwonders.blogspot.de/2010/06/amazing-facts-foot-painter.html siehe den beeindruckenden Videoclip unter http://www.myvideo.de/watch/8835816/Bogen_Ausstellung_Guenther_der_Fussmaler Watson, A. H.D. (2006). What can studying musicians tell us about motor control of the hand? J Anat. 2006 April; 208(4): 527–542. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2100211/ 6 Vorbeugen ist besser als Heilen: Prophylaxe: in der Ruhe liegt die Kraft Trainerweisheit: Weniger ist (oft) mehr Betty Heidler, Hammerwerferin WR 79,42m Mediadatei ClipArt Prinzip der Einfachheit Prinzip der Einfachheit so? Anz. Wdlg. Sprung, Wurf oder so? Anz. Wdlg. MKT Anz. Wdlg. MKT Anz. Wdlg. Sprung, Wurf MKT - Maximalkrafttraining Effektiver Krafteinsatz – trainingsmethodischer Aspekt “If you undertrain, you might not finish, if you overtrain, you might not start.” Wenn du nicht genug trainierst, schaffst du es vielleicht nicht bis ins Ziel. Wenn du zuviel trainierst, kommst du vielleicht gar nicht erst an den Start. Olga Kotelko, 2010 Olga Kotelko, CAN 95 Jahre (2013) 2009 WR (90-95 years): Hammerwurf 5.64 m 100 m 23.95 s Zitat: Grierson (2010), S. 4 http://www.nytimes.com/2010/11/28/magazine/ 28athletes-t.html?pagewanted=4&_r=0 Effektive Krafteinsätze durch muskuläre Balance (Leistungsfähigkeit, Dehnfähigkeit) Muskuläre Dysbalancen vermeiden nicht nur „Spiegelmuskulatur“ entwickeln (d.h. die „six packs“) Beispiele Rumpf Bauch zu Rücken 1: 1 Oberschenkel Strecker zu Beuger 3:2 Bein Adduktoren zu Abduktoren 1 : 1 1:1 3 :2 Verletzungsprophylaxe durch effektive Krafteinsätze Zielstellungen von Dehnungsübungen für „Otto Normalverbraucher“ - Erhalt weiter Bewegungsamplituden grundsätzlich und in speziellen (disziplinspezifischen, leistungsrelevanten) Körperhaltungen - Erhalt/Verbesserung der Elastizität des Bindegewebes Sprungkrafttraining nach Verletzung – Riss der Achillessehne • Sprunghafte Änderungen von Intensität, Frequenz, Dauer des Trainings – nicht vorbereitet • Zu kurze Regeneration zwischen TEs • Unpassendes Schuhwerk • übermässige Pronation (Kraftrichtung Ferse -Sehne-Muskel) • Lauf auf hartem Untergrund (Beton – hohe Kraftspitzen, keine Dämpfung) • Schlechte Beweglichkeit • mangelnde Muskelkraft (um Sprunggelenk, Wadenmuskulatur) • inadequates Aufwärmen/Cool down uneffektive Krafteinsätze als Ursache für Achillessehen-Verletzungen Mediadatei ClipArt A comparative study of ski and snowboard injuries 7th EFSMA – European Congress of Sports Medicine, 3rd Central European Congress of Physical Medicine and Rehabilitation. Salzburg, 26.-29.10.2011. Aus der Zusammenfassung: Since ski season 1998/99 we have documented 33,351 ski injuries and 5,069 snowboard injuries. During this time frame the number of visitors in our ski resort has been over 10,000,000. Observing the general slope population in our Ski Resort the vast majority were downhill skiers (86%), snowboarders representing 12%. In this retrospective study 72% of injured snowboarders were male while in downhill ski males accounted for 53%. Age distribution showed that snowboarders were younger in comparison to skiers (average age for snowboarders was 25 years old compared to 35 years old for skiers). The incidence of injury during these 13 consecutive seasons (1999–2011) was 2.51 per 1,000 downhill skiers and 5.29 per 1,000 snowboarders. “Contusions in Head/Face” in snowboarders were 13% versus 6% in skiers. http://www.egms.de/static/de/meetings/esm2011/11esm001.shtml ClipArt Aleix Vidal (Baqueira-Beret, Pyrenees, Spain): President Obama says he wouldn’t let his son play pro football http://www.nydailynews.com/sports/football/obama-wouldn-son-play-pro-football-article-1.1584812#ixzz2rDskX1mD NFL's ongoing concussion problem that has shed light on numerous brain injuries suffered by former players. Anzahl der für eine Verletzung erforderlichen Zusammenstösse ca. 50-60 pro Woche registriertes Maximum: 1600/Spielsaison http://pediatric-house-calls.djmed.net/childrens-concussions-more-dangerous-than-we-thought/ Concussions have been linked to dementia, depression and the degenerative brain disease chronic traumatic encephalopathy (CTE), among other conditions, in several ex-players. http://www.newscientist.com/article/dn24420-brain-damage-in-american-football-linked-to-head-trauma.html#.UuEHvbQZGM8 Head Injuries - Coaches Concussion Training http://daytonjets.com/2013/03/13/schedule-your-appointment-today/ verfügbar: smart phone app mit Informationen für Eltern über spezifische Verletzungsanzeichen: www.wtop.com/?nid=267&sid=2852304 Aber was wird getan, um solche Verletzungen zu verhiundern? http://www.nature.com/srep/2013/131017/srep02972/full/srep02972.html ClipArt Belastungen 20 bis über 100 G ! (Roller coaster = 5 G, Space Shuttle < 10 G) 7. Zusammenfassung Wenn du dich nicht selbst vervollkommnen kannst, wie willst du dann andere vervollkommnen? Confucius Annabelle, 3 Jahre Entspannung auf der Dorfstrasse Ausblick und Zusammenfassung Effektive Krafteinsätze Der japanische humanoide Roboter ASIMO (Honda) geht vorwärts und rückwärts, steigt Treppen, rennt mit 9km/h, springt beidund einbeinig.... LAUFBAND Alter G NASA-Technik: Anti-Gravity für untere Extremitäten “Changing the way the world's best athletes train” Gewichtsentlastung durch “Differenzluftdruck-Technologie” (Überdruck, bis auf 0,2G) http://www.alterg.com/products/anti-gravity-treadmills/ http://www.medicalsportsnetwork.de/archive/184519/Der-Einsatz-desAlterG-in-der-Rehabilitation.html (Entwicklungsbeginn 1986, aktuell 34 Freiheitsgrade in den Bewegungen) Exo-Skelett „Titan-Arm“ Reha, Arbeit +20kg können gehoben werden Die mögliche Gewichtsentlastung bis auf 0,2G auf dem Laufband erlaubt eine sehr differenzierte Rehabilitation unmittelbar nach einer Operation (im Vergleich dazu muss bei der AquaTherapie die Wunde verheilt sein) ClipArt http://www.zwomp.de/2013/11/14/dyson-award-2013-sieger/ Effektiver Krafteinsatz – Energieumsetzung im Antriebssystem, Nutzung äusserer und innerer Kräfte Fähigkeiten – Fertigkeiten als Einheit betrachten (Motorisches) Lernen vom ersten bis zum letzten Tag Bewegungen alters- und leistungsgemäß korrekt erlernen, mit Bewusstheit ausführen Übungsausführung variieren Bewegungskontrolle (Standsicherheit/Gleichgewicht, Widerlager/Aktion-Reaktion) Rumpfstabilität (50% der Körpermasse, Wiederlager, Kraftübertragung) Anfangsgeschwindigkeit erfordert höhere Antriebsleistung Optimale Vordehnung der einbezogenen Hauptmuskelgruppen nutzen („Anfangskraft“), optimaler Beschleunigungsweg Verletzungsprophylaxe: muskuläre Balance, Überlastungen vermeiden (Ermüdung) Niemand weiß, wie weit seine Kräfte gehen, bis er sie versucht hat. Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832), Die Leiden des jungen Werthers, am 1.7.1771.