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Was macht eine Bewegung anstrengend?

12.06.2017  — Online-Redaktion Verlag Dashöfer.  Quelle: Deutsches Primatenzentrum GmbH - Leibniz-Institut für Primatenforschung.

Energieaufwand ist nicht alleine ausschlaggebend, wenn wir körperliche Anstrengung beurteilen, um uns für eine bestimmte Bewegung zu entscheiden.

Im Kofferraum türmen sich die Einkaufstaschen. Versuche ich, alle auf einmal ins Haus zu tragen oder gehe ich lieber zweimal? Um diese Entscheidung zu fällen, bedarf es einer Kosten-Nutzen-Abwägung: Wenn ich nur einmal gehe, benötige ich mehr Kraft, bin aber schneller fertig, gehe ich zweimal, ist es leichter, dauert aber länger. Wenn wir uns zwischen alternativen Handlungen entscheiden, berücksichtigen wir immer auch die Kosten, die damit verbunden sind, in dem Fall die subjektiv empfundene Anstrengung. Um zu verstehen, wie Menschen Entscheidungen fällen, müssen wir daher wissen, für wie mühsam sie die dafür erforderlichen Bewegungen halten. Pierre Morel und seine Kollegen vom Deutschen Primatenzentrum (DPZ) haben an Testpersonen untersucht, welche Aspekte von Armbewegungen diese als besonders anstrengend empfinden. Neben der aufzubringenden Kraft waren insbesondere die Dauer der Bewegung entscheidend, sowie biomechanische Faktoren wie die Stärke der benötigten Muskeln. Die Größe der Bewegung spielte dagegen keine Rolle. Damit konnten die Neurowissenschaftler eine reine Optimierung des Energieverbrauchs ausschließen und einen bislang vermuteten Zusammenhang zwischen zwei Hirnfunktionen weiter erhärten: Dass wir möglichst optimale Handlungen ausführen, wird sowohl auf der Ebene der Entscheidungsfindung als auch auf der Ebene der Bewegungsausführung im Gehirn gesteuert (PLOS Biology).

Die Neurowissenschaftler um Pierre Morel haben Versuchspersonen gebeten, wiederholt zwischen verschiedenen Armbewegungen zu wählen. Diese unterschieden sich in der Größe oder Dauer der Bewegung und in der benötigten Kraft. Es zeigte sich, dass die gefühlte Anstrengung proportional zum Quadrat der Kraft anstieg, die für die Bewegung benötigt wurde. Waren schwächere Muskeln an einer bestimmten Bewegung beteiligt, so wurde diese als mühsamer empfunden, auch wenn sie nur wenig Kraft erforderte. Erstaunlicherweise fanden Morel und seine Kollegen keinen Einfluss der Entfernung, über die die Bewegung ausgeführt werden musste. Stattdessen hing die Mühe von der Dauer der Bewegung ab: Länger andauernde Bewegungen wurden als anstrengender empfunden als kürzere.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die subjektiv empfundene Anstrengung nicht unmittelbar mit der tatsächlich benötigten Energie korrespondiert“, sagt Pierre Morel, Erstautor der Studie und Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe Sensomotorik am DPZ. Das Wissen um die subjektiv empfundene Anstrengung ist eine Voraussetzung, um die Kosten abzuschätzen, die in die Entscheidung für bestimmte Bewegungen einfließen. „Unsere Studie trägt dazu bei zu verstehen, wie Menschen Entscheidungen fällen“, so Morel. „Darüber hinaus deuten die Ergebnisse auf überlappende Eigenschaften – und daher vielleicht gemeinsam zugrundeliegende Optimierungsprozesse – bei der Auswahl einer Handlung zum Zweck einer Entscheidung und zum Zweck der Bewegungskontrolle hin“. Das Ziel einer Handlung kann nämlich meist auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Dank der beweglichen Gelenke in Arm und Hand, könnte man auf vielerlei Arten nach einer Kaffeetasse greifen, trotzdem führt man tendenziell immer dieselbe, optimierte Bewegung aus. „Wir gehen davon aus, dass die früher schon beschriebenen Prinzipien der Optimierung bei der Bewegungskontrolle auch für die ökonomisch motivierten, bewussten Entscheidungen vor einer Bewegungsausführung gelten“, sagt Alexander Gail, Leiter der Arbeitsgruppe Sensomotorik am Deutschen Primatenzentrum.

Originalpublikation
Morel P, Ulbrich P, Gail A (2017) What makes a reach movement effortful? Physical effort discounting supports common minimization principles in decision making and motor control. PLoS Biol 15(6): e2001323. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001323



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