Sensomotorik

Einleitung

Unter Körpermotorik versteht man ganz allgemein die Kontraktion, bzw. die Erschlaffung von quergestreiften Skelettmuskeln, die zu Bewegungen von Gliedmaßen, Rumpf und Kopf führen. Die Steuerung dieser erfolgt durch das Zentralnervensystem (ZNS).

Der Begriff Sensomotorik ergibt sich aus der engen Verknüpfung von motorischen Befehlen und sensorischen Meldungen.

Die Haltung des Körpers wird durch anhaltende tonische Aktivität der Muskulatur gewährleistet. Die Körperhaltung betreffende Mechanismen werden unter dem Begriff Haltungs- oder Stützmotorik zusammengefasst.

 

Man unterscheidet 2 Arten von Bewegungen:

  • Willkürliche Bewegungen

  • Unwillkürliche Bewegungen

Unter willkürlichen Bewegungen versteht man solche, die man bewusst steuern kann, z. B. das Heben eines Fußes. Unwillkürliche Bewegungen laufen „automatisch“ ab und werden unbewusst gemacht, z .B. das Halten des Gleichgewichts während des Hebens eines Fußes.

Die Komponenten des ZNS, die für die Kontraktion und Erschlaffung von Muskeln verantwortlich sind, nennt man motorische Systeme.

„Die beteiligten motorischen Systeme benutzen Verschaltungen auf unterschiedlichen Ebenen des ZNS: Rückenmark, Hirnstamm und Großhirnrinde mit Basalganglien und Kleinhirn als zusätzlichen Regulationssystemen.“ (Klinke und Silbernagl (Hrsg.), 2003,S. 654)

 

 

Komponenten der Sensomotorik und einige ihrer Verbindungen (Klinke und Silbernagl (Hrsg.), 2003, S. 655)

 

In den anschließenden Kapiteln werden die einzelnen Komponenten der Sensomotorik näher beschrieben.

 

Rückenmark

Im Rückenmark werden einfache, aber zum Teil auch kompliziertere Bewegungsmuster verschaltet. Neben den Reflexzentren enthält das Rückenmark noch die Leitungsbahnen für die Motorik und die Sensorik. Bahnen, die vom Gehirn zur Muskulatur verlaufen, werden absteigende Bahnen genannt. Aufsteigende Bahnen verlaufen von den Rezeptoren zum Gehirn.

Von den Sinnesrezeptoren kommende Nervenstränge treten über die hintere Wurzel ins Rückenmark ein, erreichen das Reflexzentrum und werden zum Gehirn weitergeleitet. Absteigende Bahnen, welche im Gehirn ihren Ursprung haben, gelangen nach Umschaltung auf motorische Zellen im Vorderhorn über die vorderen Wurzeln zur Skelett- bzw. glatten Muskulatur.

 

Reflexe

„Ein Muskelreflex ist eine auf einen bestimmten Reiz erfolgte Kontraktion oder Erschlaffung eines ganz bestimmten Muskels oder einer Muskelgruppe.“ (Bartels, 2001, S. 285 )

Sind die Rezeptoren, die einen Reflex auslösen, im selben Muskel, der die Kontraktion oder Erschlaffung durchführt, spricht man von Eigenreflexen oder propriozeptiven Reflexen. Kommt die Information von Rezeptoren außerhalb des betroffenen Muskels, handelt es sich um Fremdreflexe. Reflexe stellen Grundmuster der motorischen Aktivität dar, die in die Willkürbewegungen einbezogen sind, ohne jedoch dabei das Bewusstsein einzuschalten. So können plötzlich auftretende Störkräfte mit Hilfe von Reflexen in ihrer Wirkung gemindert werden. Außerdem dienen sie auch zur Kontrolle und genauen Dosierung komplizierterer Bewegungsabläufe.

 

Eigenreflexe

Wird z.B. ein Muskel zu schnell gedehnt, versucht dies ein Eigenreflex zu verhindern, um das Muskelgewebe vor Verletzungen zu schützen. Liegt eine zu rasche Dehnung vor, liefert die Muskelspindel ein elektrisches Signal über eine Nervenbahn ans Rückenmark, welches über eine Synapse an den Muskel zurückgeleitet wird, um dort die Kontraktion auszulösen. Wird gleichzeitig der Gegenmuskel erschlafft, nennt man dies antagonistische Hemmung. Die Kontraktion des Muskels ist nur eine einzelne Zuckung. Da bei Eigenreflexen nur eine Synapse beteiligt ist, nennt man sie auch monosynaptische Reflexe. Eigenreflexe sind unermüdbar. Die motorischen Reaktionen laufen unabhängig von der Stärke des auslösenden Reizes ab.

 

Beispiel: Patellarsehnenreflex

Hier wird durch einen Schlag auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe der Oberschenkelmuskel absichtlich sehr rasch gedehnt. Die dehnungsempfindlichen Muskelspindeln im Oberschenkelmuskel leiten daraufhin eine Erregung über rasch leitende Nervenfasern durch die hintere Wurzel ins Rückenmark. Über eine Synapse wird die Erregung wieder über die vordere Wurzel zum Muskel geleitet, wo die Kontraktion eingeleitet wird.

Der Patellarsehnenreflex wird häufig dazu verwendet, die Funktion des Rückenmarks zu testen.

 

 

Muskelspindelreflexbogen (Bartels, 2001, S. 287)

 

Fremdreflexe

Auslösende Rezeptoren liegen hier in „muskelfremden“ Organen, etwa der Haut oder dem Gleichgewichtsorgan.

Der Hauptunterschied zum Eigenreflex ist, dass im Rückenmark nicht nur eine Umschaltung (Synapse) vom afferenten zum efferenten Neuron erfolgt, sondern dass Zwischenneurone eingeschaltet sind, d.h. mehrere Synapsen vorhanden sind, weshalb er auch polysynaptischer Reflex genannt wird. Ein weiterer Unterschied ist, dass die Effektoren mehrere Muskeln sein können, je nach Stärke des Reizes und der Reflexbewegung. Die schnelle Ermüdbarkeit und die Adaptation der Fremdreflexe sind ebenfalls charakteristisch für sie. Wiederholte gleichartige Reize lösen von Mal zu Mal geringere Effektorantworten aus. Bei Fremdreflexen handelt es sich nicht um Einzelzuckungen sondern um länger dauernde Verkürzungen (tetaniforme Kontraktionen).

 

Beispiel: Fluchtreflex

Tritt man z.B. auf eine Glasscheibe, zieht man „unwillkürlich“, d.h. reflektorisch, beim Schmerz das betroffene Bein an und streckt gleichzeitig das andere Bein. Der Körper versucht also, unbewusst vor einer Schädigung zu fliehen.

 

 

Fremdreflexbogen (Bartels, 2001, S. 288)

 

Reflexzeit

Als Reflexzeit bezeichnet man die Zeit von der Setzung des Reizes bis zum Kontraktionsbeginn des Muskels.

Da die Erregung beim Eigenreflex immer nur eine Synapse überschreiten muss, ist die Reflexzeit nur von der Länge der Nervenleitungsbahnen abhängig. Sie beträgt beim Patellarsehnenreflex etwa 15 ms und beim Achillessehnenreflex etwa 30 ms.

Die Reflexzeit beim Fremdreflex ist neben den Nervenleitungsbahnlängen vor allem von der Anzahl der beteiligten Synapsen abhängig. Die Reflexzeit ist bis zu einem gewissen Grad auch von der Intensität des Reizes abhängig. Nimmt die Reizintensität zu, so verkürzt sich die Reflexzeit. „50 ms ist die Mindestzeit für den Bauchhautreflex, der Pupillenreflex auf Lichteinfall benötigt ca. 300 ms.“ (Bartels, 2001, S. 289 )

 

Motorische Einheiten

Zu einer motorischen Einheit gehören alle von einem Motoneuron innervierten Muskelfasern inklusive dem zugehörigen Motoneuron.

 

„Die Skelettmuskelfasern werden in 3 Typen unterteilt:

  • die schnellen Zuckungsfasern (FT-Fasern) – „weiss“

  • die langsamen Zuckungsfasern (ST-Fasern) – „rot“

  • die Zwischenform – Intermediärtyp (FTO-Fasern)“ (www.Sportunterricht.de)

ST-Fasern bilden die Basis für die Stützmotorik, wobei FT-Fasern bei dynamischen zielmotorischen Einheiten aktiviert werden.

Auf einen einzelnen elektrischen Reiz reagiert der Muskel mit einer Einzelzuckung (eine Kontraktion mit nachfolgender Erschlaffung). Mittels der Entladungsfrequenz und der Zahl der aktivierten motorischen Einheiten ist die Kraftentwicklung des Muskels gut regulierbar. Steigt die Entladungsfrequenz, kommt es zu einer vermehrten Überlagerung von Einzelzuckungen und damit zu einer gleichmäßigeren Kontraktion. Außerdem steigt mit der Kraftentwicklung die Zahl der aktivierten motorischen Einheiten.

 

Hirnstamm

Im Hirnstamm werden motorische Informationen höherer Abschnitte mit Signalen aus dem Rückenmark, dem Vestibularorgan und dem visuellen System verrechnet, um einfache motorische Programme erstellen zu können. Diese Programme sind besonders wichtig für die Haltungs- und Gangmotorik, die kompensatorischen Reflexe der Augen und die Koordination von Augen- und Kopfbewegungen.

 

Großhirnrinde

Die für die Motorik relevanten Teile der Großhirnrinde arbeiten mit den Assoziationsarealen, welche außerhalb der primären Projektionsfelder liegen, eng zusammen.

„Für Zielbewegungen erstellt der Assoziationskortex in Zusammenarbeit mit limbischen Strukturen (subkortikale Motivationsareale) einen Bewegungsplan. Unter Beteiligung von Kleinhirn und Basalganglien wird dieser Plan im prämotorischen Kortex in ein Bewegungsprogramm umgesetzt, das dem primären Motorkortex zugeleitet wird.“ (Klinke und Silbernagl (Hrsg.), 2003, S. 655) Von dort werden die Programme in Form von motorischen Kommandos an Hirnstamm und Rückenmark weitergeleitet, wo die Ausführung der Bewegung eingeleitet wird.

 

Kleinhirn

Das Kleinhirn ist für den präzisen zeitlich-räumlichen Einsatz von Muskeln und Muskelgruppen verantwortlich, wofür es zeit- und ortsabhängige Erregungsmuster entwickelt. Es erhält Informationen sowohl von der Muskulatur als auch von der Hirnrinde.

Von jedem Befehl der Rinde an die Muskulatur, der Efferenz, geht eine Efferenzkopie ins Kleinhirn, die dann mit den Rückmeldungen (Reafferenzen) „verglichen“ wird. Nötigenfalls werden Korrekturen über das Kerngebiet des Thalamus zur Rinde bzw. über die extrapyramidalen Kerne zur Muskulatur geschickt.“ (Bartels, 2001, S. 295)

Durch häufiges Wiederholen dieses Prozesses kann man somit genau die gewollte und geübte Bewegung erzielen.

Für die Aufrechterhaltung des Muskeltonus und des Körpergleichgewichts spielt das Kleinhirn ebenfalls eine wichtige Rolle. Störungen der Motorik zur Erhaltung des Gleichgewichts können ein Indiz für eine Kleinhirnerkrankung sein.

Neben Kontraktionen werden auch Hemmungen der Kontraktion geregelt, um den Bewegungsreichtum des Menschen zu ermöglichen.

 

Motorisches Lernen

„Motorische Abläufe (u.a. Subprogramme, S.670) muss man als Kleinkind erlernen oder man kann sie verbessern (Geschicklichkeitsspiele).“ (Klinke und Silbernagl (Hrsg.), 2003, S. 689) Die Praxis zeigt, dass auch im Erwachsenenalter motorische Abläufe erlernt werden können, jedoch nicht so schnell wie als Kind. Im Kleinkindalter begleiten strukturelle Änderungen das Lernen, später sind sie vermutlich mehr funktioneller Natur. Das Kleinhirn spielt beim motorischen Lernen eine wesentliche Rolle. Ähnlich wie das Gedächtnis ist auch das motorische Lernen an keine spezielle ZNS-Struktur gebunden.

 

Basalganglien

Basalganglien erhalten von fast allen Regionen des Großhirns Signale und projizieren über den Thalamus vorzugsweise zum frontalen Kortex, der sich besonders mit dem Planen motorischer Akte befasst. Funktionell sind die Basalganglien mit der Planung und Programmierung komplexer Bewegungen befasst.

Die Basalganglien und das Kleinhirn haben große Ähnlichkeit, wobei sie sich jedoch in einigen Punkten unterscheiden:

Teile des Kleinhirns kommunizieren intensiv mit dem Rückenmark, was bei Basalganglien nicht so sehr der Fall ist. Außerdem hat das Kleinhirn besonders enge Verbindungen mit den sensomotorischen Rindenfeldern, die Basalganglien jedoch eher mit den assoziativen. Daraus folgt, dass das Kleinhirn eher auf die koordinierte und zeitlich präzise Durchführung von Bewegungen spezialisiert ist und die Basalganglien sich eher mit der Vorausplanung komplexer Bewegungen beschäftigen.

 

Propriozeption

Eine endgültige Definition der Propriozeption existiert nach wie vor nicht, die Annäherung an eine Definition kann lauten: Propriozeption ist ein Sinnessystem, das die bewusste und unbewusste Verarbeitung afferenter Informationen über Gelenkstellung, -bewegung und -kraft durch das Zentralnervensystem darstellt. Im weiteren Sinne kommt die afferente Information aus Gleichgewichtsorgan und Auge hinzu. (Quante und Hille, 1999, S. 306)

Die Propriozeption hat auf verschiedenen Ebenen des Zentralnervensystems Einfluss auf die Motorik und trägt wesentlich zum aktiven Schutz des Bewegungsapparates in Belastungssituationen bei.

Neuromuskuläre Dysbalancen und typische Verletzungen im Sport werden häufig auf mangelnde oder geschädigte propriozeptive Leistungsfähigkeit zurückgeführt. Durch Training und Beanspruchung des Bewegungsapparates kann man die Propriozeption verbessern. Kommt es durch falsches oder zu geringes Training zu einer Dysfunktion der Propriozeption, können funktionelle Störungen und Verletzungen folgen. „Muskel- und Bandverletzungen wiederum beeinflussen die Propriozeption durch einen Ausfall von Rezeptorgewebe, der die Störung propriozeptiver Funktion ausweitet.“ (Quante und Hille, 1999, S. 306)

An der Propriozeption sind Rezeptoren in den Muskeln und Gelenken sowie das Rückenmark und höhere Ebenen des ZNS beteiligt. Das Zusammenspiel dieser Komponenten läuft äußerst komplex ab. Außerdem führen die meisten Signale aus den Rezeptoren zu keiner bewussten Sinneswahrnehmung. Dies sind Probleme, um geeignete Testverfahren für die Propriozeption zu finden.

 

Mechanorezeptoren

Überblick über die einzelnen Rezeptortypen: (Quante und Hille, 1999, S. 307)

  • Ruffini: Die Reizantwort korreliert zu intraartikulärem Druck.

  • Pacini: Beschleunigungs- und Vibrationsdetektor

  • Golgi-Mazzoni: Reaktion auf lokalen Druck

  • Golgi-Sehnenorgan: Dehnungsrezeptor

  • Muskelspindel: Längenmesser und Bewegungsdetektor der Muskulatur

Aus epidemiologischen Daten und Ergebnissen von Voruntersuchungen lässt sich auf Folgendes schließen:

  • Verletzungen bedingen eine Veränderung somatosensorischer und spezieller propriozeptiver Leistungscharakteristika.

  • Vor größeren Verletzungen, die ohne Fremdeinwirkung zustande gekommen sind, bestehen häufig Vorverletzungen, bei denen propriozeptive Strukturen betroffen sind.

  • In den bisher durchgeführten Studien reduziert sich die Verletzungshäufigkeit aufgrund propriozeptivem Trainings. (Quante und Hille, 1999, S. 309)

Die Propriozeption kann man z.B. durch spezielle Übungen auf instabilen Unterlagen verbessern.

 

Quellen:

Bartels H.: PHYSIOLOGIE: LEHRBUCH UND ATLAS. München, Wien, Baltimore: Urban und Schwarzenberg. (2001).

Klinke R., Silbernagl S. (Hrsg.): LEHRBUCH DER PHYSIOLOGIE. Stuttgart, New York: Thieme. (2003)

Quante M., Hille E.: Propriozeption: Eine kritische Analyse zum Stellenwert in der Sportmedizin. DEUTSCHE ZEITSCHRIFT FÜR SPORTMEDIZIN. 50 (1999), 10, S. 306-310.

Gleichgewichtssinn