Zwischen Denken und Fühlen

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1 Universität für Musik und darstellende Kunst Wien Zwischen Denken und Fühlen Zum Lernen und Kontrollieren instrumentaler Spielbewegungen Erika Emans BA BA Masterarbeit in der Studienrichtung Instrumental(Gesangs)pädagogik Viola Institut für Musik- und Bewegungserziehung sowie Musiktherapie Betreuer: ao.univ.-prof. Mag.phil. Dr.phil. Matthias Bertsch Co-Betreuer: Dr.med.univ. Bernhard Riebl 2012

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3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Zwei Arten des Lernens von Spielbewegungen Zur Vorgangsweise Aspekte der Bewegungswissenschaft Physiologie des motorischen Systems Aufbau der Muskulatur Formen der Muskelkontraktion Isotonische und isometrische Kontraktion Auslösen der Kontraktion Verlauf der Kontraktion Der Muskeltonus Agonist und Antagonist Sensorik und Motorik Tiefensensibilität Der Tastsinn Neuronale Steuerung von Bewegungen Reflexe Unwillkürliche und willkürliche Bewegungen Motorische Zentren Das Gedächtnis Ultrakurzzeit-, Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis Das Ultrakurzzeitgedächtnis Das Kurzzeitgedächtnis Das Langzeitgedächtnis Implizites und explizites Gedächtnis Motorisches Lernen Behavioristische Ausgangsposition Kybernetik

4 Inhaltsverzeichnis 4.3 Zur Rolle sensorischer Rückmeldung Bewegungsprogramme als Steuerinstanz Zum Lernen instrumentaler Spielbewegungen Das Lernziel Klangliche Vorstellung Motorische Ziele Zum Üben Der Lernprozess Die Aneignungsebene Imitation Erklären und Beschreiben Versuchen und Erkunden Verfeinern, Festigen und Vertiefen Repetitives Üben Die Sprache des Instruments lernen Perfektionierung und Sicherheit Stabilität und Variabilität Präzision Das Bewegungskonzept Notation Internaler und externaler Fokus Zum Problem der begrenzten Kapazität des Arbeitsgedächtnisses Mechanisches Verständnis oder Bewegungsgefühl? Bewusste oder automatische Bewegungskontrolle? Auswirkungen auf den Muskeltonus Haltung und Bewegung als Gefühlsausdruck Individuelle Differenzen Individuelle Erfahrungen Befragung von Streichern Auswertung und Resumée der Befragung Hilfsvorstellungen Zusammenfassung Literatur 113 4

5 Danksagung Ich möchte mich bei einigen Personen bedanken, die zum Entstehen dieser Arbeit beigetragen haben. Herrn Dr.med.univ. Bernhard Riebl danke ich, dass er mir den Blick auf die Möglichkeiten der Musikphysiologie in theoretischer wie praktischer Hinsicht eröffnet hat. Herrn ao.univ.-prof. Mag.phil. Dr.phil. Matthias Bertsch gilt mein Dank für die Betreuung der Arbeit mit interessanten Gesprächen und wertvollen Hinweisen. Bei Frau Univ.-Prof. Mag.art. Ulrike Danhofer bedanke ich mich für die Durchsicht des pädagogischen Teils der Arbeit und für weiterführende Hinweise. Mieke Stoel gilt mein Dank für ihren ausgezeichneten Körperarbeitsunterricht und bereichernde Gespräche. Zudem möchte ich mich bei Eva Neunhäuserer, Walter Linninger, Georg Kroneis, Lucia Froihofer und Elisabeth Grabner bedanken, dass sie sich die Zeit genommen haben, mir eine Reihe von Fragen zu beantworten. Mein herzlicher Dank gilt auch meinem Mann, der mich bei der technischen Ausführung der Arbeit unterstützt hat. 5

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7 1 Einleitung Ein Musikinstrument, ein Streichinstrument wie etwa die Bratsche, ist anspruchsvoll. Es fordert viel von demjenigen, der sich ihm aktiv zu nähern versucht, der mit ihm spielen und mit seiner Hilfe seine inneren Klangvorstellungen ausdrücken und verfeinern möchte 1. Mit einer Annäherung von nur einer Seite gibt es sich nicht zufrieden. Es fordert mehr und will auf vielen verschiedenen Ebenen erobert werden. Es beansprucht sowohl den Intellekt als auch das Empfinden des Spielers. Bietet er ihm nicht beide in ausgewogenem Verhältnis, so entzieht es sich seinem Willen, sobald er über ein bestimmtes Niveau hinauszukommen versucht. Dies trifft sowohl für die Suche nach einer stimmigen Interpretation oder die Beschäftigung mit den klanglichen Möglichkeiten des Instruments zu, als auch für den physiologischen Anteil des Instrumentalspiels, die Spielbewegungen. Die Spielbewegungen sind das Mittel zur Realisation der musikalischen Gedanken. Sie sind das Bindeglied zwischen innerer Vorstellung und hörbarem Klang. Dabei haben sie Einfluss sowohl auf den realen, als auch auf den ideellen Klang. Die Art ihres Einsatzes bestimmt das klangliche Ergebnis, und zwar nicht nur durch die unmittelbare Ausführung, also die Transformation eines ideellen in realen Klang, sondern auch durch ihren Einfluss auf das innere Klangbild. Die Wechselwirkung von Klangvorstellung, Speilbewegung und Klang hat wohl mit der engen Beziehung von Musik und Bewegung zu tun. Bewegung ist ein wesentlicher Bestandteil musikalischen Geschehens. Bei der Beschreibung von Musik sind Vergleiche aus dem Bereich der Bewegung allgegenwärtig. Durch Gesten lassen sich musikalische Gedanken oft erstaunlich präzis vermitteln, was beispielsweise beim Dirigieren genützt wird. Die Art der Bewegung, mit der der Dirigent einen Einsatz gibt, vermittelt die Qualität des zu erzeugenden Klangs. Dies gilt auch für 1 Es sind sowohl weibliche Spielerinnen als auch männliche Spieler gemeint. Zur leichteren Lesbarkeit wird in dieser Arbeit aber meist auf eine weibliche Form verzichtet. 7

8 1 Einleitung die Art der Bewegung, mit der ein Streicher ausholt, um den Bogen auf die Saite zu bringen. Die Bewegung entspringt dabei aus der Klangvorstellung und dem Wissen um ihre technische Umsetzung, aber sie wirkt sich im Moment der Ausführung durch das von ihr erzeugte (Körper-)Gefühl auch wieder auf die klangliche Vorstellung, ihren Fluss, ihre Intensität und Qualität aus. Gute Spielbewegungen ermöglichen also nicht nur eine reibungslose instrumentale Umsetzung der Musik, sondern können sie durch das Körpergefühl und damit verbundene Empfindungen und Emotionen in ihrem Ausdruck, ihrer Bewegung, ihrem Fluss bereichern. Neben dieser qualitativen Komponente ist Präzision eine zentrale Anforderung an gute Spielbewegungen. Aufgrund der menschlichen Fähigkeit, Tonhöhen und Klangfarben sehr genau zu unterscheiden, was die Wahrnehmung und Erzeugung differenzierter musikalischer Ideen ermöglicht, und der u.a. damit zusammenhängenden Empfindlichkeit der Instrumente, müssen die Spielbewegungen aufs Feinste abgestimmt und reguliert werden können (vgl. Bangert und Altenmüller 2003). Um zu einer derart feinen, über Alltagserfordernisse hinausgehenden Bewegungskontrolle zu gelangen, sind verschiedene Herangehensweisen und der Einsatz von kognitiven, perzeptiven, imaginativen und emotionalen Möglichkeiten, also von Denken und Fühlen im weiteren Sinne, vonnöten. In dieser Arbeit wird betrachtet, wie Bewegung wahrgenommen und gesteuert werden kann. Die Rollenverteilung von Denken und Fühlen im instrumentalen Lernprozess und damit bei der Bewegungssteuerung sowie der Bildung des Handlungsziels, also des musikalischen Gedanken, steht dabei immer wieder im Blickpunkt. Anlass dazu gab die eigene Erfahrung, die die Schwierigkeiten deutlich machte, über ein bestimmtes Spielniveau hinauszukommen, solange die Komponente der körperlichen Empfindungen vernachlässigt oder ignoriert wurde. Gerade beim Bratschespielen besteht aufgrund der Größe des Instruments, der großen Streckung der linken Hand und des benötigten Bogengewichts die Gefahr einer übermäßigen statischen Spannung der Muskeln. Diese kann das Bewegungsgefühl, die Koordination und Bewegungskontrolle und damit den musikalischen Fluss und Ausdruck des Spiels sowie Intonation, Klanggestaltung und rhythmische Präzision massiv beeinträchtigen und ohne Berücksichtigung von Tastsinn und Tiefensensibilität schwer gelößt werden. Muskelaktivität kann nicht allein durch Denken reguliert werden, es bedarf dazu auch des Fühlens, Spürens, Empfindens. 8

9 1.1 Zwei Arten des Lernens von Spielbewegungen 1.1 Zwei Arten des Lernens von Spielbewegungen Für einen ersten Überblick über die Funktion von Denken und Empfinden im Lernprozess, der die Beherrschung eines Streichinstruments zum Ziel hat, werden im Folgenden zwei methodische Grundrichtungen skizziert, die je einen der beiden Aspekte in den Vordergrund stellen (vgl. Kapitel 5.1.2). Sie zeigen eine unterschiedliche Gewichtung verschiedener Wahrnehmungsbereiche, deren Bedeutung aufgrund deutlicher individueller Differenzen für jeden Lernenden neu zu untersuchen ist (vgl. Kapitel 5.7). Ein kognitiver Ansatz mit mechanischem Bewegungsverständnis Dieser Art des Lernens und Regulierens von Spielbewegungen liegt ein mechanisches Bewegungsverständnis zugrunde. Die Bewegung soll vom Verstehen des räumlichen, mechanischen, sichtbaren Geschehens ausgehend erlernt und umgesetzt werden. Es werden Details erarbeitet, die dann zusammengesetzt werden sollen. Sicherheit wird vornehmlich durch Automatisierung der Bewegungen angestrebt, was sich zum Teil in stark repetitivem Üben niederschlägt. Ein vom Fühlen und (Nach-)Empfinden ausgehender Ansatz Ausgangspunkt zur Umsetzung der Bewegung ist hier das Empfinden, sowohl sensorisch als auch emotional. Dabei werden auch Metaphern, Analogien, Assoziationen, Imitation und die Übertragung bekannter Bewegungsmuster herangezogen. Es handelt sich also um einen ganzheitlichen Ansatz. Sicherheit wird durch Reaktionsfähigkeit angestrebt. Die Bewegungen werden hier mit Hilfe der Wahrnehmungen, insbesondere durch propriozeptive und kinästhetische aber auch auditive Rückmeldung, reguliert. Man bemüht sich um die Ausbildung eines präzisen Bewegungsgefühls. Beim Lernen wird durch Analogien auf die Übertragung physikalischer Erfahrungen zurückgegriffen. So kann z.b. das Nachempfinden von Pendelbewegungen, von Bewegung unterschiedlicher Masse bei variablem Widerstand als Hilfe zur Entwicklung des 9

10 1 Einleitung Gefühls für Takt, Phrasierung und Proportion auf musikalischer Ebene sowie für ausballancierte Bewegungen auf physischer Ebene dienen. Auch die Schnittstelle von Körperempfindung und Emotion, die sich in Köperhaltung und Körpersprache zeigt, ist hier von Interesse. 1.2 Zur Vorgangsweise Zur Untersuchung oben genannter, für die Regulierung und das Lernen von Spielbewegungen relevanter Komponenten wird in Kapitel 2 das motorische System betrachtet, in Kapitel 3 das Gedächtnis behandelt und in Kapitel 4 ein Blick auf motorische Lerntheorien geworfen. Im Anschluss werden in Kapitel 5 diese Aspekte mit instrumentalpädagogischen Gedanken in Verbindung gebracht. Es wird dabei versucht, sowohl auf musikpädagogische Schriften, die sich meist auf Erfahrungen stützen, als auch auf Ergebnisse aus der Bewegungsforschung einzugehen. Dies scheint bei der Betrachtung des Lernens von Spielbewegungen naheliegend. Bei der Übertragung der Befunde aus der Motorikforschung auf musikpädagogische Fragen ist aber Vorischt geboten, da die meisten Studien aus diesem Bereich keine Musizierbewegungen zum Gegenstand haben (vgl. Schmidt 2009). Die Generalisierbarkeit ist stets zu hinterfragen, da viele der Studienergebnisse auf diesem Gebiet auf Laborversuchen basieren, in denen motorisches Lernen anhand sehr einfacher Aufgaben untersucht wurde. In den Experimenten bemüht man sich, möglichst eindeutige Ergebnisse zu erzielen. Also benötigt man klar abgrenzbare und messbare Kriterien. Je komplexer eine im Versuch zu lernende Bewegung wird, desto schwieriger wird es, solche Kriterien zu finden. Eine experimentelle Untersuchung des Lernens instrumentaler Spielbewegungen setzt die Auswahl relevanter und zugleich messbarer Kriterien voraus und erfordert eine Versuchsanordnung, in der diese unabhängig von einer Vielzahl anderer Einflüsse beobachtbar sind. Dies stellt eine beachtliche Anforderung dar. Schmidt (2009) weist darauf hin, dass im Labor üblicherweise Fehlerraten gemessen werden. Doch ist es möglich, damit die wesentlichen Aspekte von Spielbewegungen, die zu einem gut funktionierenden, ansprechenden, ästhetischen, stimmigen und berührenden Vortrag führen, zu erfassen? Wie lässt sich ein gutes, befriedigendes, inspirierendes Spielgefühl abbilden? 10

11 1.3 Aspekte der Bewegungswissenschaft Eine andere Schwierigkeit für die Untersuchung des Lernens komplexerer Fertigkeiten ist der Umstand, dass diese, wie im Falle des Instrumentalspiels, über einen längeren Zeitraum hinweg angeeignet werden. Daraus können sich erhebliche organisatorische und finanzielle Hürden ergeben (vgl. Schmidt 2009). Trotz des Hinweises Schmidts (2009) wie auch Wulfs und Sheas (2002), dass Prinzipien, die für eine Lernsituation gelten, die im Falle der Laborversuche meist nicht über wenige Stunden hinausgeht, nicht immer auf das Lernen hoch trainierter und in zahllosen Stunden geübter Fertigkeiten übertragbar sind, wird versucht, Studienergebnisse aus der Lern- und Bewegungsforschung in die folgende Betrachtung des Lernens von Spielbewegungen einfließen zu lassen. 1.3 Aspekte der Bewegungswissenschaft Der Vielschichtigkeit des Phänomens Bewegung entsprechend lassen sich die Versuche, dieses wissenschaftlich zu untersuchen, zu begreifen und zu erklären, nicht in nur einer Fachrichtung zusammenfassen. Um sich einem Überblick über die verschiedenen Forschungstätigkeiten mit Bezug auf Körperbewegungen zu nähern, ist es sinnvoll, die Bewegung in verschiedene Aspekte zu unterteilen. So lässt sich Bewegung als Verhalten, als Folge von Muskelaktivität und biomechanischen Vorgängen oder als Resultat von Gehirntätigkeit und neuronalen Prozessen verstehen. Der Betrachtungsschwerpukt kann auf der Ausführung, der Steuerung, der Motivation oder dem Lernen von Bewegungen liegen. Diese herausgegriffenen Aspekte der Bewegung fallen unter anderem in die Gebiete von Physiologie, Anatomie, Neurowissenschaften, Psychologie, Kybernetik, Sportwissenschaften und Pädagogik mit weiteren Teildisziplinen. Damit wird deutlich, dass es sich bei der Bewegungswissenschaft um kein geschlossenes Fachgebiet handelt. Die verschiedenen Forschungsaktivitäten bis in die 1970er Jahre oft sehr anwendungsorientiert im Bereich der Sportwissenschaft und der Beforschung von Bewegungsabläufen in industriellen Arbeitsprozessen einerseits oder stark abstrahiert im Bereich der Kybernetik andererseits hatten nicht immer direkten Bezug zueinander. Eine allgemeine Theoriebildung blieb durch mangelnde Grundlagenforschung schwierig (vgl. Wulf 1994). 11

12 1 Einleitung Loosch spricht einen Mangel an Literatur zu einer systematischen Übersicht der Forschungsgeschichte der Bewegungswissenschaften an, der diesen Sachverhalt widerspiegelt. Eine geschlossene Abhandlung der Geschichte der Bewegungslehre, Bewegungswissenschaft oder Sportmotorik, so kann man mit gutem Gewissen sagen, existiert bis zum heutigen Tage im deutschsprachigen Raum nicht (Loosch 2005). Loosch führt ihn auf die erforderliche mühsame und wenig Reputation versprechende Arbeit einer solchen Zusammenstellung zurück. Damit ist neben den disziplinären Grenzen ein weiterer, zeitweise separierend wirkender Faktor erwähnt: die räumliche und sprachliche Trennung einzelner Forschungsaktivitäten, die auch durch Publikationen nicht vollständig überwunden wurde. Richard A. Schmidt und Timothy Donald Lee stellen in ihrem Buch Motor control and learning (Schmidt und Lee 2005) einen Abriss zur Entwicklung des Forschungsfeldes dar. Dabei liegt ihr Fokus auf dem englischsprachigen Raum. Sie weisen aber darauf hin, dass bereits in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts interessante französische und deutsche Arbeiten zu Themen der Bewegungssteuerung und des Bewegungslernens publiziert wurden, die in der englischsprachigen Literatur über lange Zeit unbeachtet blieben. Ebenso erregten Arbeiten von Nikolai Bernstein und Erich von Holst aus den 1930ern und 1940ern erst nach ihrer Übersetzung in der Zeit um 1970 aus dem Russischen bzw. Deutschen ins Englische im angloamerikanischen Raum großes Aufsehen (Schmidt und Lee 2005, S. 7f). Versucht man die einzelnen Tätigkeiten mit Bezug zur Bewegungswissenschaft, insbesondere zur Bewegungssteuerung und zum Bewegungslernen, zusammenzutragen, so zeichnen sich laut Schmidt und Lee (2005, S. 6) zwei Hauptströmungen ab. Die eine kommt aus dem Bereich der experimentellen Psychologie und des Behaviorismus, die andere gehört zum Bereich der Gehirnforschung, mit Fokus auf neuronalen Prozessen, welche Bewegungen zugrunde liegen oder durch Bewegungen hervorgerufen werden. Darüber hinaus lassen sich überwiegend experimentelle Ansätze einerseits und vornehmlich theoretische Ansätze andererseits erkennen. In dieser Arbeit bildet die Physiologie den Ausgangspunkt. So wird mit der Betrachtung des motorischen Systems zunächst die Funktionsweise, Wahrnehmung 12

13 1.3 Aspekte der Bewegungswissenschaft und neuronale Steuerung von Bewegung auf physiologischer Ebene umrissen. Anschließend wird ein Blick auf das Gedächtnis, das die Vorraussetzung für das Lernen ist, sowie auf motorische Lerntheorien geworfen, wobei behavioristische Ansätze gestreift werden. Damit wird versucht, eine Grundlage für die Diskussion zum Lernen von Spielbewegungen zu schaffen. 13

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15 2 Physiologie des motorischen Systems 2.1 Aufbau der Muskulatur Die Körpermuskulatur oder Skelettmuskulatur ist das größte Organ des menschlichen Körpers. Sie macht etwa % des Körpergewichts aus. Sie ist für die Bewegungen des motorischen Systems verantwortlich, und zwar nicht nur für willkürliche, sondern auch für unwillkürliche Bewegungen wie Atmen und Schlucken. Nur die Bewegungen der Gefäßwände und der Eingeweide werden von sogenannten glatten Muskeln verursacht, die sich in ihrer Struktur von den wegen ihres regelmäßigen Aufbaus auch als quergestreifte Muskeln bezeichneten Skelettmuskeln unterscheiden. Der Herzmuskel nimmt als ebenfalls quergestreifter Muskel eine Sonderstellung ein. Jegliche Interaktion mit der Umwelt, Handlungen, Kommunikation und Körpersprache sind von der Bewegungsfähigkeit des Körpers und damit von der Skelettmuskulatur abhängig (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005, S. 256). Ihre Bedeutung für das Instrumentalspiel ist evident. Die Skelettmuskulatur besteht aus einer Vielzahl verschiedenster Muskeln. Ihre Form und Größe ist sehr unterschiedlich und reicht vom großen, breiten M. (musculus) latissimus dorsi, dem großen Rückenmuskel, zu den feinen Muskeln, die die Augenbewegungen bewirken. Ihr Aufbau ist aber trotz dieser Verschiedenheit vergleichbar. Ein Muskel besteht aus Muskelfasern, die in Faserbündel (Faszikel) zusammengefasst werden. Diese von einer bindegewebigen Hülle umgebenen Faserbündel wiederum werden zu einem Muskel zusammengeschlossen und von einer weiteren bindegewebigen Hülle eingefasst. Diese läuft an den Enden in Sehnen aus, mit 15

16 2 Physiologie des motorischen Systems denen der Muskel mit dem Knochen verbunden ist, sodass die Muskelbewegung auf das Skelett übertragen werden kann. Daher der Name Skelettmuskulatur. Die einzelnen Muskelfasern [...] sind fadenartige, oft viele Zentimeter lange Zellen mit einem Durchmesser von [...] 0,01-0,1 mm. Diese Muskelfasern oder -zellen durchlaufen meist die Gesamtlänge des Muskels und gehen an beiden Enden in die Sehnen über (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 256). Wie in Abbildung 2.1 zu sehen, sind die Muskelfasern von zahlreichen Myofibrillen durchzogen, die für die Fähigkeit des Muskels, sich zusammenzuziehen, verantwortlich sind. Sie sind mit sehr langen, etwa 0,001mm dünnen Schläuchen vergleichbar, die in zahlreiche kleine Kammern unterteilt sind. Diese Kammern werden Sarkomere genannt. Ihr Aufbau, der in Abbildung 2.1 schematisch dargestellt ist, ermöglicht eine Verkürzung durch ein teleskopartiges Ineinandergleiten. In einem Sarkomer befinden sich an die 1000 dickere und 2000 dünnere fadenartige Eiweißketten (Filamente). Die dickeren Filamente bestehen aus dem Eiweiß Myosin und werden als Myosinfilament bezeichnet. Sie liegen in der Mitte des Sarkomers und sind über ein weiteres Eiweiß (Titin) an den das Sarkomer begrenzenden Trennwänden, die in Abbildung 2.1 mit Z-Scheiben bezeichnet sind, befestigt. Die dünneren Filamente bestehen aus dem Eiweiß Aktin, heißen folglich Aktinfilamente und sind direkt an den Trennwänden befestigt. Sie ragen von beiden Seiten in das Sarkomer hinein. Laut der Gleitfilamenttheorie können diese Eiweißfäden bei einer Erregung der Muskelfaser ineinandergleiten und damit die Faser verkürzen. Dies geschieht, indem die vielen kleinen, in der Abbildung sichtbaren Querfortsätze der in der Mitte liegenden dickeren Myosinfilamente (Myosinköpfchen) wie die Füßchen eines Tausendfüßlers zu rudern beginnen. Sie verbinden sich dabei mit einem benachbarten dünnen Aktinfilament und führen eine Kippbewegung in Richtung Sarkomermitte aus. Dann lassen sie das Aktinfilament wieder los um es an einer weiter hinten gelegenen Stelle erneut zu erfassen und durch erneute Kippbewegung Richtung Mitte zu befördern. Für eine maximale Verkürzung des Sarkomers sind etwa 50 dieser Kippbewegungen notwendig. Setzt man dies in Relation zur Kontraktionszeit des Muskels, inbesondere bei schnellen Bewegungen, wie sie beim Musizieren vorkommen, so wird deutlich, dass es sich hierbei um sehr schnelle Vorgänge handelt. 16

17 2.1 Aufbau der Muskulatur Abbildung 2.1: Grob- und Feinbau des Skelettmuskels. Jeder Skelettmuskel ist aus vielen Faserbündeln (Faszikeln) zusammengesetzt, die jeweils in bindegewebige Hüllen eingescheidet sind (Epi-, Peri- und Endomysuim). Jedes Faserbündel besteht wiederum aus zahlreichen Muskelfasern. In den Muskelfasern sind die kontraktilen Elemente, Sarkomere genannt, in den Myofibrillen hintereinander angeordnet und jeweils durch Z-Scheiben begrenzt. Der Aufbau der Sarkomere ist unten zu sehen. Zwischen den Aktinfilamenten liegen dicke Myosifilamente, die über Titinfilamente an die Z-Scheiben angeheftet sind. Die roten Pfeile unten zeigen an, dass in den Sarkomeren nur die als I-Bande und H-Zone bezeichneten Abschnitte, nicht aber die A-Bande (die Bezeichnungen stammen aus der Lichtmikroskopie, sie werden im Text nicht verwendet) ihre Länge bei Kontraktion bzw. Dehnung des Muskels verändern. [...] Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb.13.1 Entspannt sich der Muskel wieder, so lassen die Myosinköpfchen die dünnen Aktinfilamente wieder los, sodass diese nach außen gleiten können. Die Energie für diese Kontraktionsbewegungen kommt aus dem Zellstoffwechsel. Sie wird durch die Spaltung von Adenosintriphosphat (ATP) freigesetzt. Bei einem Mangel von ATP im Muskel können sich die Myosinköpfchen nicht mehr von den Aktinfilamenten lösen. Als Folge wird der Muskel starr (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 13). 17

18 2 Physiologie des motorischen Systems 2.2 Formen der Muskelkontraktion Isotonische und isometrische Kontraktion Die Arbeit der Sarkomere bewirkt die Kontraktion des Muskels. Diese hat, je nach der spezifischen Aufgabe der jeweiligen Muskelgruppe, verschiedene Erscheinungsformen. Es werden zwei Grundformen der Muskelkontraktion unterschieden: isotonische Kontraktion und isometrische Kontraktion. Eine isotonische Kontraktion bedeutet, dass sich der Muskel durch Anspannung verkürzt, wobei die Spannung im Muskel, der Tonus (griech.-lat. das Spannen, Meyer 1995, Bd 22, S. 150), gleich bleibt. Der Muskel bringt dabei die beiden Knochen, an denen er befestigt ist, einander näher. Er leistet also bei konstanter Spannung mechanische Arbeit, d.h. er bewirkt einen Zug auf das Skelett, der ausreicht, um dieses zu bewegen. Ein wenig komplizierter ist die isometrische Kontraktion. Auch hier verkürzen sich die Sarkomere ein wenig, jedoch ändert sich die Länge des Muskels nicht. Der Widerstand der Knochen, mit denen die Enden des Muskels durch die Sehnen verbunden sind, ist dabei so groß, dass die aufgebrachte Muskelspannung nicht ausreicht, um eine Bewegung zu bewirken. Der Muskel spannt sich also an, ohne sich verkürzen zu können. Dies wird durch elastische Strukturen im Muskel ermöglicht. Innerhalb der Sarkomere sind das vor allem die Titinmoleküle, mit denen die Myosinfilamente an den Z-Scheiben befestigt sind, wie in Abbildung 2.1 zu sehen ist. Sie gleichen die durch das Ineinandergleiten von Myosin- und Aktinfilamenten entstehende Verkürzung des Sarkomers durch Dehnung weitgehend aus. Die verbleibende Differenz wird durch Dehnung der Z-Scheiben, der Aktinfilamente und der Sehnen ausgeglichen. Zur Veranschaulichung dient das in Abbildung 2.2 gezeigte Modell. Kontraktile und dehnbare Elemente sind symbolisch dargestellt. Die sich verkürzenden Strukturen der Sarkomere sind mit CE (kontraktile Elemente) bezeichnet, die dehnbaren Strukturen mit SE (in Serie geschaltete elastische Elemente) und den kontraktilen Elementen parallel geschaltete elastische Strukturen, die vor allem in den Bindegeweben um die Muskelfasern zu finden sind, mit PE (Parallelelastizität). 18

19 2.2 Formen der Muskelkontraktion Abbildung 2.2: Grundformen der Muskelkontraktion. a) Passive Dehnung eines ruhenden Muskels durch eine konstante Last. b) Isotonische Kontraktion nach Erregung des Muskels durch tetanische Reizung seines motorischen Nerven (Pfeile). Der Muskel hebt eine konstante Last, registriert wird die Änderung der Muskellänge. c)d) Isometrische Kontraktion. Der Muskel ist nach Vordehnung beidseitig befestigt (c). Er kann sich nach tetanischer Reizung (Pfeile in d)) zwar nicht verkürzen, aber Spannung (Kraft) entwickeln. Ein Analogmodell des Muskels aus elastischen und kontraktilen Elementen ist in die Muskulatur eingezeichnet. [...] CE kontraktiles Element, SE serienelastisches Element, PE parallelelastisches Element. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb. 13.3a-d Beim Spielen eines Streichinstruments werden sowohl isotonische als auch isometrische Kontraktionen eingesetzt, da das Spiel sowohl Bewegung als auch Haltearbeit beinhaltet. Allerdings sollte vor allem bei isometrischen Kontraktionen darauf geachtet werden, dass sich der Muskel immer wieder entspannt, sodass sie nicht in eine gehaltene Muskelspannung mündet. Ist mit der Muskelaktivität keine Bewegung verbunden, so entzieht sie sich schneller der Wahrnehmung. Ein anhaltend kontrahierter Muskel beeinträchtigt aber die Bewegungsbereitschaft sowie die Sensibilität (vgl. auch Kapitel 2.2.3). 19

20 2 Physiologie des motorischen Systems Auslösen der Kontraktion Die Muskelfasern ähneln, abgesehen von den nur in den Muskelzellen vorkommenden Myofibrillen, in ihrem allgemeinen Aufbau den übrigen Zellen des Körpers, sind aber über Synapsen erregbar wie Nervenzellen. Die Kontraktion der Muskelfasern wird durch Motoneuronen, also die Nervenzellen des motorischen Systems ausgelöst. Dies geschieht über Synapsen, die von den vom Rückenmark kommenden Nervenfasern auf den Muskelfasern gebildet werden. Diese Synapsen werden als motorische oder neuromuskuläre Endplatten bezeichnet. Synapsen sind oft lernfähig. Sie formen sich bei häufiger Benutzung zu gunsten einer schnelleren Übertragung um. Dies ist für das Musizieren von Interesse. Mit Hilfe des Überträgerstoffes Acetylcholin wird in der Muskelfaser ein Aktionspotential erzeugt, das sich als elektrisches Signal über ein längs und quer die Muskelfaser durchziehendes Röhrensystem von der mittig auf der Faser gelegenen Synapse aus ausbreitet. Durch die veränderte Spannung werden Ca 2+ -Ionen freigesetzt, was die Kontraktion der Sarkomere auslöst (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 4 und 13; Meyer 1995, Bd. 15, S. 110f) Verlauf der Kontraktion Wird eine Muskelfaser erregt, so zuckt sie einmal, da sich die Sarkomere kurz zusammenziehen und wieder loslassen. Eine länger andauerende Anspannung des Muskels wird erreicht, indem die Muskelfasern mehrfach kurz hintereinander erregt werden. Wenn dabei die nächste Erregung kommt bevor die Frühere abgeklungen ist, so summieren sich die Kontraktionen. Die Muskelspannung hält damit also nicht nur länger an, sondern sie wird auch stärker. Erfolgen die einzelnen Erregungen so schnell hintereinander, dass keine Einzelzuckungen mehr erkennbar sind, so spricht man von einem vollkommenen Tetanus. Die Kraft des Muskels erhöht sich dabei auf das Zehnfache einer Einzelzuckung. Im Alltag kommen vollkommene Tetani allerdings selten vor; da Musizieren physiologisch als eine Abfolge kontrollierter Bewegungen aufgefasst werden kann, sind vollkommene Tetani dabei ausgeschlossen. 20

21 2.2 Formen der Muskelkontraktion Erwähnenswert ist weiterhin, dass die Einzelzuckungen der Muskelfasern bei verschiedenen Muskeln unterschiedlich schnell sein können. Die Geschwindigkeit der Kontraktion einer Muskelfaser hängt davon ab, wie schnell die oben beschriebenen Myosinköpfchen ihre Ruderbewegungen durchführen. Da die Arbeit der Myosinköpfchen Energie (in Form von ATP) verbraucht, wäre es unökonomisch, wenn sich Muskeln, die vornehmlich für Haltearbeit gebraucht werden, sehr schnell kontrahieren würden. Somit kontrahiert die Rückenmuskulatur beispielsweise langsamer als die Augenmuskulatur. Mit der Betrachtung der Bewegungen, die aus den beschriebenen Einzelereignissen entstehen, ergibt sich eine weitere Feststellung bezüglich der Geschwindigkeit, die für das Musizieren besondere Relevanz besitzt: Es besteht eine Abhängigkeit zwischen Schnelligkeit und Kraft. Schnelle Bewegungen sind nur bei geringem Widerstand und ausreichender Entspanntheit der Muskeln ausführbar. Eine Muskelfaser entwickelt ihre größte Kraft, wenn sie sich kaum verkürzt, also bei isometrischer Kontraktion. Hier müssen die Myosinköpfchen wenig nachgreifen, es kann also stets der Großteil gleichzeitig am Aktinfilament ziehen. Das ist beim Schieben oder Drücken der Fall. Soll eine Bewegung dagegen schnell ausgeführt werden, wie dies für viele der Musizierbewegungen erforderlich ist, so darf kein großer Widerstand bestehen. Die Muskelfaser kann bei einer schnellen Bewegung keine große Kraft entfalten, da die Myosinköpfchen sehr schnell nachgreifen müssen und damit nur wenige zeitgleich die Verbindung zum Aktinfilament halten können. Steigt der Widerstand, so verlangsamt sich die Bewegung (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005, S. 261f). Daraus lässt sich eine vereinfachende Zuteilung von isometrischer Kontraktion für große Kraftentwicklung bei geringer Bewegung und isotonischer Kontraktion für Schnelligkeit der Bewegung bei geringem Kraftaufwand vornehmen. Aus diesem Grund ist im Instrumentalspiel, das schnelle Reaktionen des Bewegungssystems erfordert, die isotonische Kontraktion zu bevorzugen. Verspannungen oder der bei Bratschen- oder Geigenschülern anfänglich beobachtbare Wunsch, das Instrument und den Bogen möglichst sicher festzuhalten, führen meist zu 21

22 2 Physiologie des motorischen Systems einer isometrischen Anspannung in Nacken, Schultern und Händen. Der damit einhergehende größere Bewegungswiderstand führt zu einer Verlangsamung der Bewegungen, zu höherem Energiebedarf und früher zu Ermüdungserscheinungen. 2.3 Der Muskeltonus Der bei einer Bewegung zu überwindende Widerstand steigt mit der Grundspannung der Muskulatur. Die Muskulatur befindet sich das ganze Leben lang im Zustand einer variablen Grundspannung. Dieser Muskeltonus dient vornehmlich der Aufrechterhaltung der Körperhaltung und ist im Traumschlaf am niedrigsten. Er wird durch zeitversetzte, nicht willkürlich hervorgerufene Einzelzuckungen einzelner Muskelfasern erzeugt. Die Höhe der Grundspannung der Muskulatur ist von verschiedenen Einflüssen abhängig und steigt z.b. bei psychischer Anspannung oder geistiger Arbeit. Auch Schmerzen und Kälte verursachen eine Erhöhung des Tonus. Nicht nur wegen der daraus resultierenden Verschlechterung der spieltechnischen Leistungen, sondern auch aufgrund der damit einhergehenden erhöhten Belastung für das Spielsystem sollte das Spielen mit kalten Händen oder unter Schmerzen möglichst vermieden werden. Psychische und geistige Spannung lassen sich oft nicht umgehen. Eine Begrenzung des Ausmaßes und ein sinnvoller Umgang damit ist aber unbedingt anzustreben. Es gibt verschiedene Methoden, um den Muskeltonus zu messen. Die Elektromyographie (EMG) ist in unserem Zusammenhang die Wichtigste. Dabei wird mittels Elektroden, die als kleine Scheiben auf die Haut aufgeklebt werden oder in Injektionskanülen in den Muskel eingestochen werden, die die Kontraktion einer Muskelfaser auslösende elektrische Spannung, das Aktionspotenzial, registriert. Ein Beispiel für die Anwendung von EMG ist das Biofeedback. Hier wird die Frequenz der gemessenen Aktionspotenziale als visuelles oder akustisches Signal für den Betroffenen wahrnehmbar gemacht. Dieser lernt durch die direkte Rückmeldung mittels Biofeedbackgerät über Bildschirm oder Lautsprecher die Tätigkeit der betreffenden motorischen Einheit willentlich zu beeinflussen. Bei Musikern wird Biofeedback vornehmlich zum Training des Umgangs mit stressbedingten 22

23 2.3 Der Muskeltonus Spannungen eingesetzt (Crevenna 2012; siehe auch Association for Applied Psychophysiology and Biofeedback (aapb) Journal; Österreichische Gesellschaft für Biofeedback und Psychophysiologie). In Abbildung 2.3 ist ein Beispiel für Elektromyogramme zu sehen. Bei den hier gezeigten Elektromyogrammen der von zwei Motoneuronen (Nerven des motorischen Systems) des selben Muskels erzeugten Aktionspoteziale ist gut erkennbar, wie eine leichte Anspannung eines Muskels durch zeitversetzte Einzelzuckungen verschiedener Muskelfasern zustande kommt. Eine andere Methode zur Feststellung des Muskeltonus ist die Registrierung von feinsten Mikrovibrationen im Muskel mittels empfindlicher Schwingungsaufnehmer. Dabei lässt sich in einem entspannten Muskel eine Frequenz von 8-12 Hz messen, die unter psychischer Belastung ansteigt (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 265). Möchte man mit Hilfe des EMG oder der Schwingungsmessung die allgemeine Grundspannung der Muskulatur einer Person feststellen, so ist zu beachten, dass Abbildung 2.3: Elektromyographie (EMG). [...] Gleichzeitige Ableitung über 2 Nadelelektroden von 2 verschiedenen motorischen Einheiten (I und II) in demselben Muskel. A Erschlaffter Muskel, B Schwache willkürliche Kontraktion (beachte die asynchrone Aktivität der beiden motorischen Einheiten, C Maximale willkürliche Kontraktion. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb. 13.5b 23

24 2 Physiologie des motorischen Systems beispielsweise eine psychische Belastung nicht in allen Muskelgruppen gleichmäßig zu einer höheren Anspannung und damit zu einer höheren Frequenz der Aktionspotenziale führt. Für die Messung psychologisch bedingter Anspannung werden laut Birbaumer und Schmidt (2005, S. 264) bevorzugt die Stirnmuskulatur, die Nackenmuskulatur und die Muskeln des Unterarms verwendet. 2.4 Agonist und Antagonist Die meisten Gelenke werden von einem Beuger und einem Strecker bewegt, also einem Muskel, der das Gelenk beugt und einem, der es öffnet. Der jeweils aktive Muskel wird als Agonist bezeichnet, sein Gegenspieler als Antagonist. Die Aktivität dieser beiden Muskeln muss für eine gut koordinierte und mühelose Bewegung gut aufeinander abgestimmt sein. Kontrahiert sich der eine, so muss sich der andere dehnen. Da sowohl das Anspannen des Agonisten als auch das Entspannen des Antagonisten beeinflussbar ist, lässt sich durch Veränderung des Verhältnisses dieser beiden Variablen eine Bewegung präzise kontrollieren. Der Antagonist sorgt dabei für die Führung und Kontrolle der vom Agonisten ausgelösten Bewegung. Er bildet einen Widerstand, der die Bewegung kontrollierbar verlangsamen kann. Eine feine Einstellung dieses Widerstandes ist für Spielbewegungen von großer Bedeutung. Ist er zu hoch, da der Antagonist zu aktiv oder nicht ausreichend dehnfähig ist, so muss der Agonist mit einem erhöhten Kraftaufwand dagegen arbeiten. Die Bewegung wird dadurch mühsamer und langsamer, wie oben bereits beschrieben wurde. Die Entspannung des Antagonisten ist also eine Voraussetzung für eine möglichst ungehinderte Kontraktion des Agonisten. Eine erhöhte Antagonistenspannung kann durch einen höheren Grundtonus (vgl. 2.3), z.b. durch geistige Anspannung, auftreten. In Lernsituationen resultiert sie meist aus verstärktem Kontrollbestreben. Mit zunehmender Beherrschung der neuen Bewegung wird die durch Muskelspannung erzeugte Verminderung der Freiheitsgrade des Gelenks und die Verstärkung der Kontrollierbarkeit durch einen erhöhten Bewegungswiderstand überflüssig (vgl. Loosch 1999, S. 145 f). Unter dem Aspekt einer guten Koordination von Agonist und Antagonist wird die Bedeutung einer niedrigen Grundspannung bzw. einer ausreichenden Entspan- 24

25 2.5 Sensorik und Motorik nungsfähigkeit der Muskeln zwischen den Bewegungen beim Musizieren deutlich. Unter einem erhöhten Muskeltonus leidet nicht nur die Schnelligkeit und Leichtigkeit der Bewegungen, sondern auch die Fähigkeit zur Koordination komplexer Bewegungsabläufe. Loosch schreibt, dass komplexe Techniken nur dann gelingen, wenn sie mit der entsprechenden Lockerheit ausgeführt werden, wenn sich Spannung und Entspannung in den Teilphasen der Technik in einem optimalen Verhältnis befinden. Voraussetzung für diese Art optimaler Koordination ist jedoch das Gefühl für Spannungs- und Entspannungszustände der Muskulatur (Loosch 1997, S. 84). 2.5 Sensorik und Motorik Doch woher kommt dieses Gefühl für Spannungs- und Entspannungszustände der Muskulatur? Wie kann man die Aktivität der Muskeln wahrnehmen? Wie spürt der Musiker Kraft, Bewegung und Stellung des Körpers? In Muskeln, Sehnen, Gelenken und der Haut befinden sich verschiedene Sinnesrezeptoren, die darüber Auskunft geben können. Sie werden unter dem Begriff Somatosensorik zusammengefasst und von den speziellen Sinnesorganen wie Augen und Ohren unterschieden. Die Nervenfasern, die Informationen von den speziellen Sinnesorganen an das Gehirn weiterleiten, werden sensorische Afferenzen genannt, die aus Muskeln, Gelenken und Haut kommenden somatische Afferenzen (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 27). Für die Motorik besonders bedeutsam sind die somatischen Afferenzen. Sie sind verantwortlich für den Tastsinn, d.h. die kinästhetische Wahrnehmung durch die Sinnesrezeptoren der Haut, und für die Tiefensensibilität, die mittels propriozeptiver Wahrnehmung durch die in Muskeln, Sehnen und Gelenken liegenden Sensoren vermittelt wird. Bei den Sensoren der Propriozeption handelt es sich um Muskelspindeln und Sehnenorgane, die Dehnung und Spannung des Muskels registrieren, sowie um Gelenksensoren, die über Stellung und Bewegung der Gelenke informieren. 25

26 2 Physiologie des motorischen Systems Tiefensensibilität Die Muskelspindeln sind von einer bindegewebigen Kapsel umgebene Bündel besonderer Muskelfasern. Sie verlaufen parallel zu den gewöhnlichen Faserbündeln (Faszikeln) und sind an den Enden mit deren bindegewebiger Hülle (Perimysium) verbunden. Die Muskelfasern innerhalb der Muskelspindel sind etwas dünner und kürzer als die übrigen Muskelfasern. Sie sind aber nicht nur mit einer sie erregenden, motorischen Nervenfaser verbunden, sondern können über eine weitere, sensible Nervenfaser Informationen über Dehnung und Länge des Muskels an das zentrale Nervensystem weiterleiten. Die Verteilungsdichte der Muskelspindeln ist unterschiedlich. Muskeln, die sehr präzise, feine Bewegungen ausführen müssen und deren Aktivität besonders gut kontrolliert und gesteuert werden muss, wie z.b. die Muskulatur der Augen, bestehen zu ca. einem Drittel ihrer Masse aus Muskelspindeln (Loosch 2004). Die Sehnenorgane liegen sehnenseitig am Übergang vom Muskel zur Sehne. Sie geben meist über ein bis zwei Nervenfasern Informationen über die Spannung, mit der der Muskel an seiner Befestigung zieht, weiter. Da sich ein Muskel durch Anspannen ja nicht unbedingt verkürzen muss, wie dies bei isometrischer Kontraktion der Fall ist, wird diese muskuläre Aktivität von den Muskelspindeln, die ja die Länge der Muskelfasern registrieren, nicht erfasst. Sie muss daher auf andere Weise durch die Sehnenorgane festgestellt werden. Die Gelenknerven enden zu einem kleineren Teil in mechanosensitiven Sensorkörperchen im Gelenk, die denen der Haut ähneln. Sie werden hauptsächlich durch Bewegung des Gelenks, also durch mechanische Veränderungen, angesprochen, und dienen so mehr der Registrierung von Bewegungen als der Feststellung der Gelenkstellung. Diese wird laut Birbaumer und Schmidt (2005, S. 330) vornehmlich aus den Informationen der Sensoren in der Muskulatur errechnet. Der größere Teil der Nervenfasern im Gelenk bildet freie Nervenendigungen. Diese dienen laut Loosch (1999, S. 106) und Birbaumer und Schmidt (ebenda) vermutlich der Schmerzwahrnehmung, wenn die Gelenkbewegungen den physiologischen Arbeitsbereich des Gelenks zu verlassen drohen. Durch das Zusammenwirken der drei angeführten Arten von Propriozeptoren entsteht ein Wahrnehmungssinn für Stellung, Bewegung und Kraft. Man spricht 26

27 2.5 Sensorik und Motorik bei diesen drei Qualitäten der Tiefensensibilität von Stellungs-, Bewegungs- und Kraftsinn (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 15). Durch den Stellungssinn wird die Stellung der Glieder zueinander wahrgenommen, in Verbindung mit dem Gleichgewichts- und dem Sehsinn auch die Stellung des Körpers im Raum. Die Bewegung in den Gelenken sei sie aktiver oder passiver Art ihre Richtung und Geschwindigkeit, wird durch den Bewegungssinn registriert. Mit Hilfe des Kraftsinns wird der Widerstand, gegen den eine Bewegung ausgeführt wird, bemessen. Er umfasst das Abschätzungsvermögen für die Muskelkraft, die notwendig ist, [um] eine Bewegung durchzuführen oder eine Gelenkstellung einzuhalten (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 329). Der Kraftsinn zeichnet sich durch große Genauigkeit und präzise Reproduzierbarkeit aus (Birbaumer und Schmidt, S. 330) Der Tastsinn Der Tastsinn entsteht durch Mechanosensoren in der Haut, die auf mechanische Einwirkungen reagieren und für Druck-, Berührungs-, Vibrations- und Kitzelempfindungen sorgen. Ihre Dichte und Verteilung ist zwischen den verschiedenen Körperregionen recht unterschiedlich und reicht von weniger sensiblen Bereichen wie Rücken, Oberarmen und Oberschenkeln zu den sensibelsten Hautregionen an Fingerkuppen und Lippen. An den Fingerkuppen reicht eine Eindrucktiefe der Haut von 6-7µm um eine wahrnehmbare Berührungsempfindung hervorzurufen (Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 15). Interessant für das Instrumentalspiel ist, dass Tastempfindung geübt werden kann. Das Auflösungsvermögen der Mechanorezeption kann durch Übung gesteigert werden. So lässt sich etwa der Abstand, mit dem zwei spitze Gegenstände auf die Haut gesetzt werden können, sodass man sie noch als getrennte Berührungen wahrnimmt, verkleinern. Dies ist nicht auf eine Verfeinerung der Sensoren, sondern auf eine plastische Änderung der synaptischen Verbindungen im Zentralnervensystem zurückzuführen. Die gelernte Verfeinerung tritt in weniger ausgeprägter Form auch an der entsprechenden Stelle der anderen Körperseite auf. Bei Ausbleiben der Übung verschwindet sie wieder (Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 15). 27

28 2 Physiologie des motorischen Systems Der Tastsinn kann durch verringerte Durchblutung, Abkühlen der Haut oder Ermüdung deutlich beeinträchtigt werden (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005). Der Tastsinn ist nicht nur bei Blinden ein wichtiger Orientierungssinn. Da die meisten Tastempfindungen durch Bewegungen ausgelöst werden und umgekehrt die meisten Bewegungen nicht nur in den Propriozeptoren, sondern auch in der Haut Empfindungen auslösen, besteht im Nervensystem durch häufig gleichzeitige Aktivierung eine enge Verbindung zwischen Tastsinn, Tiefensensibilität und Bewegung. Durch Tastempfindungen werden Informationen der Propriozeptoren ergänzt und verfeinert. Gemeinsam haben sie damit Einfluss auf die Bewegungssteuerung. Bemerkenswert für Spieler von Streichinstrumenten ist dabei, dass die Fingerkuppensensibilität [...] sehr direkt die Muskelaktivität im Unterarm über gesteuert werden kann (Loosch 2004, S. 3). Versucht man beispielsweise, Vibration oder Beschaffenheit von Saite oder Bogen zu spüren, so kann man feststellen, wie sich übermäßige Spannungen reduzieren und wie sich die Reaktionsbereitschaft der Finger, die von Musklen im Unterarm gebeugt und gestreckt werden, erhöht. Die Wichtigkeit der körperlichen Sensibilität für die Steuerung von Bewegungen wird von Mantel (2001) nachdrücklich hervorgehoben. Menschliche Bewegung funktioniere nach dem Gesetz der größtmöglichen Empfindungsdichte (Mantel 2001, S. 98). Je feiner der Körper gespürt werden kann, desto präziser kann eine Bewegung gesteuert werden. So schreibt Menuhin (1971, S. 15): My purpose is to develop the utmost sensitivity to the subtlest movements, and to guide the teacher in awakening the pupil to these sensations. Da sowohl die Empfindungen des Tastsinns als auch die der Tiefensensibilität vornehmlich durch Bewegungen ausgelößt werden, ist es für das Spielen von Streichinstrumenten äußerst wichtig, dass der Körper nicht starr gehalten wird, sondern sich in einem Zustand ständiger Bewegungsbereitschaft befindet. [...] in der Bewegung selbst [liegt] eine erhöhte Informationsdichte, die erhöhte Präzision vermittelt (Mantel 2001, S. 99). Mantel empfiehlt desshalb verschiedene Sensibilisierungsbewegungen, die im Gegensatz zu Funktionsbewegungen nur der Wahrnehmung dienen. Menuhin (1971; 1992) betont, dass Geige und Bogen nicht gehalten werden dürfen, da dies die körperliche Flexibilität einschränke. 28

29 2.5 Sensorik und Motorik In der Geigen- und Bogenhaltung darf sich kein einziges Element des Körpers versteifen dies gilt vor allem für Hände, Arme, Nacken und Schultern [...] Das Violinspiel ist ein Ballanceakt ohne irgend eine fixierte Stellung (Menuhin 1992). Die enge Verbindung von Sensorik und Motorik wird auch erkennbar, wenn man ihre Repräsentation im Gehirn betrachtet. In der Mitte der Gehirnoberfläche, vorne und hinten an die quer verlaufende Zentralfurche anschließend, befinden sich der primäre motorische Cortex und der primäre somatosensorische Cortex (siehe Abbildung 2.4). Hier ist die Körperperipherie in räumlicher Anordnung (topographisch) abgebildet. Die Größenverhältnisse der Projektionsflächen einzelner Körpergebiete im motorischen (Gyrus praecentralis) und sensorischen (Gyrus postcentralis) Kortex weisen große Ähnlichkeit auf, wie im Vergleich des in Abbildung 2.4 gezeigten motorischen und des in Abbildung 2.5 dargestellten sensorischen homunculus deutlich wird. Hände und Gesicht sind in beiden Fällen deutlich überproportional. Sie können am differenziertesten wahrgenommen und am feinsten motorisch gesteuert werden. Dies rührt daher, dass hier die kleinsten motorischen Einheiten (siehe Kapitel 2.6) zu finden sind und die größte Dichte an somatosensorischen Rezeptoren auftritt. Die Größenverhälnisse der Repräsentationen spiegeln also die Verteilung motorischer und sensorischer Nervenfasern wider. Die Ähnlichkeit der Proportionen zeigt die enge Verbindung von Motorik und Sensorik. Wo fein kontrollierte Bewegungen ausgeführt werden sollen, bedarf es feiner Wahrnehmung und umgekehrt. In Kapitel 4.3 wird noch weiter auf die enge Verknüpfung von Sensorik und Motorik, die in dem Begriff Sensomotorik zu einem Wort verbunden wurden, eingegangen. Die Bedeutung der sensorischen Rückmeldung für das Musizieren liegt auf der Hand. Es ist schwer vorstellbar, wie ohne akustisches, propriozeptives und kinästhetisches Feedback die erforderte Präzision der Bewegungen erreicht werden kann. Im täglichen Leben hat man oft den Eindruck, einen beträchtlichen Anteil der Handlungen mit Hilfe der Augen steuern zu können. Der somatosensorische Anteil dieser Regulierung bleibt dabei weitgehend unbewusst. Wie schwierig aber eine Kontrolle der Bewegungen ohne Tiefensensibilität und Tastsinn ist, zeigt ein von Loosch zitiertes Beispiel zweier Patienten von Cole und Paillard (1998), die durch 29

30 2 Physiologie des motorischen Systems Abbildung 2.4: Motorischer homunculus mit verzerrter Darstellung der Körperteile entsprechend der ungleich kortikalen motorischen Repräsentation. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb.13.24a Erkrankung die afferenten Nerven verloren. Sie konnten zunächst auch einfache, elementare Bewegungen nicht mehr ausführen und mussten durch jahrelanges Training lernen, ihre Bewegungen visuell zu kontrollieren (Loosch 2004). Auch Birbaumer und Schmidt (2005, S. 268 ff) betonen die elementare Bedeutung sensorischer Rückmeldung für die Motorik. Zur Verdeutlichung ziehen sie ebenfalls das Beispiel von Personen heran, bei denen die somatischen Nervenfasern durch einen Unfall oder durch Krankheit durchtrennt sind, wodurch die Weiterleitung der Informationen aus Muskelspindeln, Sehnenorganen und Gelenksensoren an das Gehirn unterbrochen ist. Birbaumer und Schmidt beschreiben in solchen Fällen das Auftreten einer Art Lähmung des betroffenen Körperteils, obwohl die motorischen Nervenfasern intakt sind. Der Grund dafür dürfte im Vermeiden des Gebrauchs des 30

31 2.5 Sensorik und Motorik Abbildung 2.5: Die Darstellung von Penfield und Rasmussen der topographisch geordneten Projektion der Körperperipherie auf den Gyrus postcentralis (sensorischer homunculus) soll die Größenverhältnisse der Projektion der einzelnen Körpergebiete auf die Hirnrinde verdeutlichen. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb.14.11a betroffenen Gliedes aufgrund mangelnder sensorischer Kontrolle und einer daraus folgenden gelernten Vernachlässigung liegen (Birbaumer und Schmidt 2005, ebenda). Ein großer Teil der Spielbewegungen von Streichern kann nun ohnehin ohne Hilfsmittel wie Spiegel oder Videoaufnahme oder ohne eine Veränderung der eigentlichen Körperhaltung vom Spieler selbst nur schwer visuell kontrolliert werden. Abgesehen davon beansprucht das Spielen von Noten sowie mit Dirigenten oder Kammermusikpartnern den Sehsinn für sich. Doch selbst dort, wo es möglich wäre, 31

32 2 Physiologie des motorischen Systems ist eine Kontrolle durch die Augen allein, wie deutlich wurde, bei weitem nicht ausreichend, um die Spielbewegungen in der benötigten, feinst abgestimmten Art und Weise zu steuern. Körper- und Bewegungsgefühl sind für das Musizieren mit Instrumenten wie der Geige oder der Bratsche essentiell; sie sind nach dem Gehör die wichtigsten Steuerungs- und Kontrollinstanzen der Spielvorgänge. Es kann sogar in Ausnahmefällen beim Musizieren auf das Gehör verzichtet werden, wie z.b. die musikalische Arbeit mit Gehörlosen zeigt (vgl. Stelzhammer 2011), ein Verzicht von Propriozeption und Kinästhesie hingegen ist nicht denkbar. 2.6 Neuronale Steuerung von Bewegungen Im Folgenden wird der Versuch unternommen, sich den Vorgängen, die zur Steuerung von Bewegungen führen oder diese beeinflussen, zu nähern. Dabei wird von dem ausführenden Organ, der Skelettmuskulatur, ausgegangen und von dort den erregenden und regulierenden Mechanismen bis ins Gehirn nachgegangen. Wie bereits erwähnt, wird die Kontraktion einer Muskelfaser durch eine dem motorischen System angehörenden Nervenzelle, ein Motoneuron, ausgelöst. Allerdings versorgt ein Motoneuron nicht eine einzelne Muskelzelle. Die von ihm ausgehende Nervenfaser, Motoaxon (Axon des motorischen Systems) genannt, verzweigt sich mehr oder weniger stark und kann so mit jeder Endigung eine Muskelfaser erregen. Ein Motoneuron mit allen von ihm versorgten Muskelfasern wird als motorische Einheit bezeichnet. Die motorischen Einheiten können, je nach Anforderung, sehr unterschiedlich groß sein. Muskeln, die zu sehr fein abgestimmten Bewegungen beitragen, haben kleine Einheiten. Sie umfassen z.b. bei der Augenmuskulatur nur etwa sechs Muskelfasern. Dagegen können Muskeln, die hauptsächlich für Stützfunktionen gebraucht werden, wie etwa die Rückenmuskulatur, motorische Einheiten mit bis zu 1700 Muskelfasern haben. Die Nervenfasern der sie erregenden Motoneurone sind also extrem verzweigt, ihre Kontraktionen nicht sehr fein abstufbar. Die Abstufbarkeit einer Muskelkontraktion ist somit durch die Größe der betreffenden motorischen Einheiten begrenzt. Durch die Zahl der beteiligten motorischen Einheiten (Rekrutierung) sowie durch die Frequenz der Aktionspotentiale ist sie variierbar (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005, S. 263). 32

33 2.6 Neuronale Steuerung von Bewegungen Reflexe Reflexe sind eine einfache Art der Steuerung von Bewegungen bzw. Auslösung oder Hemmung von Muskelaktivität durch sensorische Reize. Sie werden schematisch mit einem Reflexbogen beschrieben. Dieser geht vom sensorischen Rezeptor über sensible afferente (hinführende) Nervenfasern zu einem oder mehreren zentralen Neuronen und von diesen über efferente (wegführende) Nervenfasern zum ausführenden Organ. Der wohl einfachste dieser Reflexe ist der monosynaptische Dehnungsreflex. Der Sensor in diesem Reflexbogen ist die Muskelspindel. Durch sie wird eine Dehnung des Muskels registriert. Eine afferente Nervenfaser, die eine Synapse auf dem den gleichen Muskel versorgenden Motoneuron bildet, erregt dieses. Vom Motoneuron wiederum gelangt der erregende Impuls in Form eines Aktionspotezials über das Motoaxon zum Muskel zurück, sodass sich dieser kontrahiert. Man kann diesen Reflex ausprobieren, indem man (im Sitzen) einen Schlag auf die knapp unter der Kniescheibe verlaufende Sehne des Oberschenkelmuskels (M. quadriceps femoris) erteilt. Dadurch wird der Muskel gedehnt, was nach einem Moment zu seiner Kontraktion führt, sodass der Fuß nach vorn schwingt. Der beschriebene Reflex ist ein wichtiger Mechanismus der Stützmotorik. Wenn durch die Muskelspindel eine Dehnung des Muskels registriert wird, führt er zur Kontraktion des betreffenden Muskels. Die Muskellänge wird durch ihn automatisch, ohne Beteiligung des Bewusstseins, konstant gehalten. Es entsteht der Haltetonus, der oben bereits erwähnte Grundtonus bei aufrechter Haltung (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 270 ff). Es gibt eine große Anzahl weiterer Reflexe, die meist über mehrere hintereinandergeschaltete zentrale Neurone des Rückenmarks laufen. Die ausgelöste Reaktion kann sowohl in den vom autonomen Nervensystem gesteuerten Organen wie Eingeweiden, Drüsen und Herz, als auch in einzelnen oder vielen Skelettmuskeln erfolgen. Bei motorischen Reflexen laufen alle Einflüsse im Motoneuron zusammen. Ihre Verbindung ergibt dann die ausgelöste Bewegung. Längere Reflexbögen mit einer größeren Anzahl an Interneuronen haben eine längere Latenzzeit, d.h. es dauert länger, bis auf den auslösenden Reiz die Reaktion folgt. Oft ist auch die Reaktion weniger stereotyp, da sie von mehreren be- 33

34 2 Physiologie des motorischen Systems einflussbaren Komponenten abhängt. Andere Prozesse des Rückenmarks oder des Gehirns können dabei die Erregbarkeit der verschiedenen Reflexwege verändern, sodass die spinalen Reflexe [...] einen Vorrat elementarer Haltungs- und Bewegungsabläufe dar[stellen], die in weitem Maße an die Bewegungsintention ange- passt werden können (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 267). Als Beispiel für einen komplexeren polysynaptischen motorischen Reflex sei hier ein Ganzkörperreflex genannt, der möglicherweise beim Musizieren eine Rolle spielt. Es handelt sich dabei um den Schreckreflex. Er kann beispielsweise durch ein plötzliches lautes Geräusch ausgelöst werden und führt zu einer Lidschlussreaktion (Blinzeln) und zu einer vom Kopf bis zu den Beinen gehenden Kontraktion der Beugemuskeln (Birbaumer und Schmidt 2005). Ansätze einer solchen Reaktion sind bei Streichern, vor allem bei Schülern, bei der Ausführung von technisch schwierigen Stellen wie einem großen Lagenwechsel zu beobachten. Obwohl die Kontraktion der Beugemuskeln hier kaum sichtbar ist, könnte sich eine derartige unwillkürliche Reaktion negativ auf die Bewegungskontrolle auswirken. Interessant ist in diesem Zusammenhang die Abhängigkeit des Schreckreflexes vom emotionalen Zustand. Mit Hilfe des EMG konnte festgestellt werden, dass die Reaktionen deutlich stärker ausfallen, wenn die Amygdala, ein auch als Mandelkern bezeichneter Gehirnteil, der an der Steuerung von Furcht und Angst beteiligt ist, aktiviert ist. Positive Gefühle hingegen scheinen laut Birbaumer und Schmidt (2005, S. 270 ff) die Reflexstärke zu hemmen. Wir sehen also bereits am Beispiel der Reflexe, dass Bewegungen von Gefühlen beeinflusst werden können. In Kapitel 2.7 wird mit dem limbischen System ein für die Motorik bedeutendes Gehirnzentrum angeführt werden, das gleichzeitig für die Emotionen verantwortlich ist Unwillkürliche und willkürliche Bewegungen Bei den Reflexen handelt es sich um eine Art der Motorik, die gewöhnlich ohne das Bewusstsein und teilweise sogar ohne Beteiligung des Gehirns funktioniert. Sie beinhaltet wichtige Funktionen wie etwa die Stützmotorik. Daneben gibt es Bewegungen, die ebenfalls unwillkürlich und gewöhnlich unbewusst funktionieren, aber nicht von äußeren Reizen ausgelöst werden müssen, wie etwa die Atmung oder 34

35 2.7 Motorische Zentren bestimmte Arten rhythmischer Bewegungen. Hier spricht man von programmgesteuerten Bewegungen. Auch komplexere Bewegungsfolgen können weitgehend unwillkürlich ablaufen, wenn sie dem Repertoir der instinktiven Bewegungen angehören. Beim Menschen gehört z.b. die Mimik in diesen Bereich. Der Übergang zu gezielter, bewusster Bewegung verläuft fließend. Eine zielgerichtete, willkürliche Bewegung zeichnet sich dadurch aus, dass ihr eine mehr oder weniger präzise Bewegungsplanung vorausgeht (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005, S. 265 f). Durch Üben und häufige Wiederholung kann ein zunächst bewusst ausgeführter Bewegungsvorgang zunehmend automatisiert werden, sodass sich ein immer genaueres Bewegungsprogramm dafür bildet, was eine zunehmend unbewusste Ausführung ermöglicht (siehe auch Kapitel 4.3). Der englische Neurologe Jackson schlug bereits um 1900 eine hierarchische Einteilung der Bewegungen auf einer Skala von am meisten automatisch bis am wenigsten automatisch vor. Sie ist in Abbildung 2.6 dargestellt. Beim Spielen eines Streichinstruments kommen sowohl einfache Reflexe, die z.b. zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts beitragen, vor, als auch in hohem Maße vom Bewusstsein kontrollierte Willkürbewegungen. Eine Verlagerung vom am wenigsten automatischen Feld in Richtung überwiegend automatisierter Bewegungen ist als ein Ziel des Übens anzusehen. Sie ist für die Geschwindigkeit und Leichtigkeit der Bewegungsabläufe von Bedeutung und ermöglicht dem Spieler, sich auf andere Dinge wie etwa den Notentext oder die musikalische Gestaltung zu konzentrieren (vgl. Kapitel 4.3, 5.1.3, 5.5.1, und 5.5.4). Wir haben gesehen, dass die Bewegungen, die bei Jackson als am meisten automatisch eingestuft werden, wie etwa der oben beschriebene monosynaptische Dehnungsreflex (hier Sehnenreflex genannt), von Nervenzellen des Rückenmarks gesteuert werden können. Je weniger automatisch die Bewegungen werden, desto mehr bedürfen sie der Mitwirkung weiterer motorischer Zentren. 2.7 Motorische Zentren Die an der Bewegungssteuerung beteiligten Strukturen des Zentralen Nervensystems reichen vom Rückenmark bis zur Hirnrinde. Sie werden als motorische Zen- 35

36 2 Physiologie des motorischen Systems Abbildung 2.6: Hierarchische Bewertung von Bewegungen durch Jackson (um 1900). Die Bewegungen werden auf einer Skala zwischen am wenigsten automatisch und am meisten automatisch angeordnet. Sie reichen von Reflexen zu zielgerichteten Willkürbewegungen. Am Beispiel der Brustmuskulatur ist gezeigt, dass Skelettmuskeln an den unterschiedlichsten Bewegungen teilnehmen können. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb tren bezeichnet. Es scheint möglich, den einzelnen motorischen Zentren bestimmte Funktionen zuzuordnen, wenngleich meist mehrere oder alle zusammenarbeiten (Loosch 1999, S. 116; Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 5). Limbische Strukturen sind für den Bewegungsantrieb bedeutend, an der Bewegungsplanung sind Bereiche der Großhirnrinde beteiligt. Basalganglien und Kleinhirn (Zerebellum) sorgen für das Erstellen von Bewegungsprogrammen und die zeitliche und räumliche Koordination. Sie geben ihre Informationen über thalamische Kerne an den motorischen Kortex weiter. Dieser sorgt dann für die Umsetzung der Informationen in Bewegungsimpulse und über Hirnstamm und Rückenmark (in Abbildung 2.7 spinale Neurone) für die Ausführung der Bewegung. In Abbildung 2.7 wird ein vereinfachter Überblick über die motorischen Zentren und ihre Funktionen gegeben. 36

37 2.7 Motorische Zentren Abbildung 2.7: Motorisches System im Überblick. Die wichtigsten Strukturen und ihre Hauptverbindungen sind in der linken Säule angeordnet. Der Einfachheit halber wurden alle sensorischen Zuflüsse ganz links zusammengafasst. Die mittlere Säule betont die bei isolierter Betrachtungsweise herausragenden Leistungen der einzelnen links daneben angeordneten Abschnitte des motorischen Systems, die rechte Säule gibt die Rolle bei der Initiierung und Durchführung einer Bewegung wieder. Auf die parallele Position der Basalganglien und des Kleinhirns und die Einordnung des Motorkortex am Übergang zwischen Programm und Ausführung sei hingewiesen. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb Gehen wir von der oben gezeigten Einteilung der Bewegungen von Jackson aus, so lässt sich vereinfachend sagen, dass die weniger automatischen Bewegungen zunehmend jüngere Gehirnteile beanspruchen. Je komplexer eine Handlung wird, desto mehr verschiedene Hirnstrukturen sind beteiligt. Einfachere und lebensnotwendige Funktionen können auch ohne Mitwirkung des Vorderhirns aufrechterhalten werden. 37

38 2 Physiologie des motorischen Systems Die Stützmotorik und ihre Koordination mit Gewichtsverlagerungen verursachenden Bewegungen, wie etwa Bogenstriche oder Lagen- und Saitenwechsel, wird überwiegend von Rückenmark und Hirnstamm gesteuert. Die nötige Muskelaktivität wird ohne Beteiligung des Bewusstseins ausgelöst. Dies ist sowohl als Reaktion auf veränderte Gleichgewichtsverhältnisse in Form von komplexen Reflexen mit langer Funktionsschleife, als auch antizipatorisch als vom betreffenden Bewegungsprogramm gesteuerte Vorbereitung einer geplanten Bewegung möglich. Der Bewegungsantrieb für bewusste Bewegungen geht u.a. vom limbischen System aus. Das limbische System ist eine Verbindung verschiedener Strukturen am Saum (Limbus) zwischen Neokortex (Hirnrinde) und Hirnstamm. Die in Zusammenhang mit dem Schreckreflex (Kapitel 2.6.1) erwähnte Amygdala ist ein Teil dieses Systems. Das erweiterte limbische System hat viele Verbindungen zu anderen Gehirnteilen wie etwa zu assoziativen Kortexarealen, die für sehr komplexe menschliche Leistungen wie Denken, Kreativität und Entscheidungsverhalten zuständig sind (Loosch 1999, S. 116). Das limbische System ist an vielen unterschiedlichen Funktionen beteiligt. Die emotionale Bewertung von afferenten Informationen, Verhaltensmodifikationen auf der Grundlage körperinterner Informationen (Freude, Lust und Aversionen) und auf der Grundlage von Zukunfts- erwartungen (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 79) und kognitive Funktionen gehören ebenso dazu wie seine evolutionär ursprüngliche Funktion als Geruchsund Geschmacksanalysator. Seine Position zwischen Hirnrinde und Hirnstamm machen das limbischen System laut Birbaumer und Schmidt (2005, S. 690) zu einer gefühlsbegleiteten Verbindung von Kognition und Trieb. Auch die Basalganglien haben eine essentielle Bedeutung für positive Motivation und Antrieb. Neben ihrer zentralen Rolle für Bewegungsplanung und -steuerung sind sie durch vielfältige Verbindungen auch an der Steuerung von Aufmerksamkeit sowie kognitiver und emotionaler Funktionen beteiligt. [...] in den Basalganglien [vermutet man] den Ort der emotionalen Einfärbung von geplanten Bewegungen (Altenmüller 2006, S. 49). Eine zentrale Rolle kommt den Basalganglien beim prozeduralen Lernen und beim Üben und Automatisieren komplexer Bewegungen zu. Sie sind für harmonische Bewegungsabläufe verantwortlich und können Bewegungen sowohl erleichtern als auch hemmen. Die Verbindungen der Basalganglien zur motorischen Hirnrinde verlaufen über den Thalamus. Zuflüsse erhalten sie aus assoziativen Kortexarealen, den bereits erwähnten Bereichen der Hirnrinde, die 38

39 2.7 Motorische Zentren für die Verbindung unterschiedlicher Informationen und damit für komplexe psychologische und kognitive Leistungen verantwortlich sind. Die dort entstandenen Bewegungspläne werden in den Basalganglien in konkrete Bewegungsprogramme, also in zeitlich und räumlich organisierte Impulsmuster umgewandelt (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 280). Das Kleinhirn (Zerebellum) ist ein weiterer für die Bewegungssteuerung und für das Bewegungslernen essentieller Gehirnteil. Er erhält Zuflüsse aus der Sensorik, insbesondere aus Haut, Tiefensensibilität und dem Gleichgewichtsorgan, und ebenfalls aus dem assotiativen Kortex. Die Ausgänge verlaufen über den Thalamus zum motorischen Kortex, wie bei den Basalganglien, sowie direkt zu motorischen Zentren des Hirnstamms. Die Aufgaben des Kleinhirns reichen von der Steuerung der Augenmuskulatur durch Zusammenarbeit mit dem Gleichgewichtsorgan über die Koordination von Haltung und Bewegung und die Steuerung schnell aufeinander folgender, hochkoordinierter Bewegungen bis zum Erlernen motorischer Programme (Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 5 und 13). Seine Funktion ist dabei eine rein hemmende. Überflüssige Impulse werden hier unterdrückt (Loosch 1999, S. 120 f). Neuere Befunde sprechen [zudem] dafür, dass das Kleinhirn an Denkvorgängen mitwirkt. Man vermutet, dass grundsätzlich die Feinkoordination von zeitlichen Abläufen, seien es Bewegungen, Sprachlaute oder Gedankenketten, Aufgabe des Kleinhirns ist (Altenmüller 2006, S. 49). Der Thalamus wird als Tor zum Kortex bezeichnet. Über ihn laufen alle sensorischen und motorischen Informationen sowohl zur als auch von der Großhirnrinde. Letztere hat dabei laut Altenmüller (2006, S. 49) die Möglichkeit, die Durchlässigkeit des Thalamus zu beeinflussen, sodass nur ausgewählte Sinnesinformationen in die Großhirnrinde und damit ins Bewusstsein gelangen. Dies ermöglicht eine gezielte Aufmerksamkeit. Wegen seiner engen Verbindung mit limbischen Strukturen wird der Thalamus als Teil des erweiterten limbischen Systems angesehen (Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 5). Der motorische Kortex gliedert sich in drei Bereiche, den primären motorischen Kortex, das supplementär-motorische Areal und den prämotorischen Kortex. Die Letzteren werden auch als sekundärer motorischer Kortex bezeichnet. Die mo- 39

40 2 Physiologie des motorischen Systems torischen Kortexareale weisen eine somatotopische Organisation auf, d.h. die Körperperipherie ist in einer geordneten räumlichen Zuordnung repräsentiert. Diese Repräsentation wurde in Kapitel 2.5 mit dem motorischen homunculus für den primären motorischen Kortex (Gyrus präcentralis) bereits gezeigt. Dabei fiel auf, dass die häufig willentlich bewegten Körperregionen wie Hände und Finger oder die Bereiche der Sprechmotorik überproportional abgebildet sind. Interessanter Weise konnte festgestellt werden, dass bei Geigern die Finger der linken Hand vom Zeigefinger bis zum kleinen Finger größere Projektionsflächen haben als bei Nichtmusikern. Der Kortex kann sich also durch Übung verändern und sich den Anforderungen des Instrumentalspiels anpassen (Altenmüller 2008). Man spricht dabei von Plastizität. Der motorische Kortex erhält seine Zuflüsse von den motorischen und sensorischen Kernen des Thalamus, die von Basalganglien und Kleinhirn gespeist werden, sowie von anderen Bereichen der Hirnrinde und aus dem Hirnstamm. Er ist für die Erstellung von Bewegungsprogrammen und die Steuerung der Bewegungsausführung willkürlicher und feinmotorischer Bewegungen zuständig. Die motorischen Befehle werden im Wesentlichen über die Pyramidenbahn, aber auch über extrapyramidale Bahnen an die Effektoren, also die Muskeln, weitergeleitet. Die Axone der efferenten Nervenfasern der Pyramidenbahn bilden auf ihrem Weg ins Rückenmark Verzweigungen, die zum Thalamus, den Basalganglien und zu motorischen Kernen im Hirnstamm laufen. Auf diesem Wege erhalten die genannten motorischen Strukturen eine Efferenzkopie, die vermutlich der Feinabstimmung der Bewegung dient (Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 5 und 13) (siehe auch Kapitel 4.3). 40

41 3 Das Gedächtnis Lernen ist eine Gedächtnisleistung. Dies gilt nicht nur für kognitive Inhalte, sondern eben so für motorische, emotionale, soziale etc. Gedächtnisprozesse können unter verschiedenen Gesichtspunkten betrachtet werden, wobei einmal der zeitliche Ablauf der Aufnahme, Verarbeitung und Festigung einer Information, einmal die von der Art des Inhalts und der Aufnahme abhängige Ablage im Gedächtnis, die Form von Kodierung und Wiedergabe, im Zentrum stehen kann (Spitzer 2002, S. 116). Unter ersterem Gesichtspunkt werden Ultrakurzzeit-, Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis unterschieden. Das Langzeitgedächtnis wiederum lässt sich in implizites und explizites Gedächtnis aufteilen, was dem zweitgenannten Gesichtspunkt entspricht. 3.1 Ultrakurzzeit-, Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis Bei der Unterscheidung von Ultrakurzzeit-, Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis handelt es sich um eine Betrachtung des Prozesses der Aufnahme von sensorischen Reizen, deren Verarbeitung und Ablage im Gedächtnis. Birbaumer und Schmidt (2005, S. 601) beziehen diesen Prozess auf den Erwerb von Wissen und das Wissensgedächtnis, wobei sie früher darauf hinweisen, dass eine strikte Trennung in Verhaltensgedächtnis und Wissensgedächtnis (vgl. implizites und explizites Gedächtnis) der Heterogenität von Lern- und Gedächtnisprozessen nicht mehr vollständig gerecht wird (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 595). Zudem sei der biochemische Mechanismus der permanenten Ablage der Gedächtnisinhalte bei beiden Gedächtnisformen vergleichbar (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 596). Die Betrachtungsweise ist also auch für das Lernen von Spielbewegungen 41

42 3 Das Gedächtnis Abbildung 3.1: Gedächtnis als Informationsverarbeitungssystem. Die einzelnen Stadien oder Ebenen der Gedächtnissysteme sind als orange Rechtecke, die beteiligten Prozesse blau gezeichnet. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb.24.5 relevant, nicht zuletzt desshalb, weil das Erlernen eines Musikinstruments ein Fall ist, in dem beide Gedächtnisformen sehr deutlich ineinandergreifen. In Abbildung 3.1 wird der Zusammenhang von Ultrakurzzeit- Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis dargestellt Das Ultrakurzzeitgedächtnis Das Ultrakurzzeitgedächtnis, auch sensorisches Gedächtnis genannt (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 602), ist für die erste Aufnahme und Strukturierung der durch die Sinnesorgane eingehenden Informationen verantwortlich. Noch auf vorbewusster Ebene werden hier die sensorischen Signale zu Einheiten zusammengefasst. Die immense Menge der eingehenden Information wird durch das Herausfiltern von Merkmalen und Gestalten, die Erkennung von Mustern und von Bedeutung komprimiert. Um diese Aufgabe bewältigen zu können, verfügt das Ultrakurzzeitgedächtnis über eine extrem hohe Speicherkapazität. Die Dauer der Speicherung ist der Zeit der Umformung und Entschlüsselung der Signale angepasst und beträgt meist weniger als eine Sekunde (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 602). In Bezug auf das Sehen spricht man vom ikonischen Gedächtnis, in Bezug auf das Hören vom echoischen Gedächtnis. Das Erleben des ikonischen Gedächtnisses wird gerne mit den Nachbildern, verglichen, nur dass das Nachbild tatsächlich noch auf der Netzhaut, also im Sinnesorgan selbst, und nicht im Gehirn entsteht. 42

43 3.1 Ultrakurzzeit-, Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis Das ikonische Gedächtnis befähigt den Menschen, sich für meist weniger als eine Sekunde ein gesehenes Bild noch einmal vor Augen zu halten. Wie im ikonischen Gedächtnis das Bild, so bleibt im echoischen Gedächtnis der Klang für kurze Zeit erhalten. So hat man den Eindruck, auf einen gehörten Ton nachträglich nocheinmal hinhören zu können. Da er noch vollständig und ungefiltert vorliegt, kann man im Nachhinein noch Einzelheiten wie Klangfarbe, Tonhöhe oder Klangquelle bestimmen (Spitzer 2002, S. 116 f). Ein wesentlicher Vorgang beim Ordnen der eingehenden Information ist Bindung, Trennung und Gruppierung der Signale. Dadurch werden aus Lichtwellen Gegenstände und aus Schallwellen differenzierbare Geräusche und Klänge Das Kurzzeitgedächtnis Das Kurzzeitgedächtnis wird auch als Arbeitsgedächtnis bezeichnet. Die vom sensorischen Ultrakurzzeitgedächtnis aufbereiteten Informationen werden hier verarbeitet. Sie gelangen ins Bewusstsein, werden wiederholt und dabei zu neuen Einheiten zusammengefasst, mit Inhalten aus dem Langzeitgedächtnis in Beziehung gebracht, bewertet und organisiert. Die Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses ist auf 7±2 Elemente beschränkt (vgl. Birbaumer und Schmidt 2005). Dem sollte man im Instrumentalunterricht Rechnung tragen, indem man keine zu viele Einzelaspekte umfassenden Anweisungen gibt (vgl. Kapitel 5.5.1). Allerdings können mehrere einzelne Elemente zu einer übergeordneten Einheit zusammengefasst werden, wie dies der Fall ist, wenn einzelne Buchstaben zu einem Wort oder Satzteil, Töne zu einem Motiv oder einer Phrase oder Ziffern zu größeren Zahlen verbunden werden. Diesen Vorgang nennt man chunking oder clustering. Durch ihn wird die Informationsmenge, die zugleich verarbeitet werden kann, beträchtlich erhöht, da u.u. sehr viele einzelne Elemente zu einem chunk zusammengefasst werden können. Das chunking ist nicht zuletzt für den Umgang mit Sprache wie auch mit Musik von großer Bedeutung. Man wäre sonst nicht in der Lage, einen Satz zu sprechen oder zu verstehen, da man bis zu dessen Ende seinen Beginn bereits wieder vergessen hätte. Das Gleiche gilt für musikalische Phrasen. Sie müssen sich im Allgemeinen nach dem Fassungsvermögen unseres Kurzzeitgedächtnisses richten, um verstanden zu 43

44 3 Das Gedächtnis werden, und können so glücklicher Weise mehr als 7 Töne enthalten (Birbaumer und Schmidt 2005, Kapitel 24; Spitzer 2002, Kapitel 5; Loosch 1999, S. 136 ff) Das Langzeitgedächtnis Birbaumer und Schmidt (2005, Kapitel 24) weisen darauf hin, dass die Verbindung von Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis, also der Vorgang, der zu einer dauerhaften Ablage eines Gedächtnisinhalts führt, in Zusammenhang mit prozeduralem Wissen (vgl. unten) noch wenig beforscht wurde. Studien dazu wurden überwiegend mit dem Wissensgedächtnis zuzuordnenden Inhalten durchgeführt (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 604). Sie behandeln meist die Frage, wie eine Information aus dem Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis gelangt um dort für längere Zeit erhalten zu bleiben, sowie den umgekehrten Weg, durch den die Information wieder abgerufen und wiedergegeben werden kann. Wie eingangs erwähnt scheinen aber einige Verallgemeinerungen möglich. Aus neurophysiologischer Sicht kann das Lernen, das zur Beherrschung eines Musikinstruments führt, als Bildung sensomotorischer, auditiver, visueller, struktureller und emotionaler Repräsentationen von Musik im Gehirn bezeichnet werden (Altenmüller 2006, S. 52). Dies geschieht durch die Entstehung und den Ausbau neuer neuronaler Vernetzungen durch Neubildung und Verstärkung synaptischer Verbindungen. Je reichhaltiger und vielfältiger diese Verbindungen sind, desto sicherer wird der Gedächtnisinhalt verankert. Für eine Ablage im Langzeitgedächtnis durch die Bildung von Repräsentationen bedarf es ausreichender Wiederholung, innerlicher, mentaler oder äußerlicher, realer Art, sowie einer möglichst vielseitigen Bearbeitung des Inhalts. Letzteres fällt unter die Bezeichnung elaboriertes Memorieren und bedeutet, dass eine Information von der sensorischen Wahrnehmung über Bestimmung ihrer Eigenschaften bis zum Verständnis ihrer Bedeutung vertieft wird. So kann beispielsweise in der Sprache ein Satz oder in der Musik eine Phrase zunächst als Klang oder Schriftbzw. Notenbild wahrgenommen werden, dann Struktur und Zusammenhang erkannt und schließlich Aussage, tiefere Bedeutung und emotionaler Gehalt erfasst werden. Je mehr Ebenen ein solches Elaborieren umfasst, desto wahrscheinlicher ist die Übernahme des Inhalts in das Langzeitgedächtnis und desto leichter ist der Zugriff darauf. 44

45 3.2 Implizites und explizites Gedächtnis Reichhaltige Beziehungen sind also von Bedeutung. Dies wird auch daran deutlich, dass Inhalte besser behalten werden, wenn sie mit mehreren Sinnen wahrgenommen werden oder wenn der Lernende einen emotionalen Bezug dazu hat. Auch Situation und Kontext, in denen man dem Inhalt begegnet ist, einschließlich Körpergefühl und Emotionen, spielen dabei eine Rolle. Sie werden mit dem Inhalt zusammen im Gedächtnis abgelegt. Erinnert man sich an einige der so verbundenen Elemente, so kommen die Übrigen oft von selbst mit ins Kurzzeitgedächtnis, also ins Bewusstsein zurück. Ein bestimmter Ablauf am Instrument könnte somit besser behalten und wieder abgerufen werden, wenn er beim Lernen beispielsweise sowohl als klangliches Ereignis, als auch als Bewegungsgefühl, als Bewegungsbild, als musikalische Struktur, als ein bestimmter emotionaler Ausdruck, als Stimmungsbild, als die eine Seite eines Vergleichs u.a.m. wahrgenommen wurde. Zu beachten ist dabei, dass auch negative Verbindungen entstehen können, d.h. wenn eine Passage oder Technik mit starken negativen Gefühlen wie etwa Angst oder Widerwillen geübt wurde, so können diese im Gedächtnis mit der betreffenden Stelle oder Bewegungsfolge verbunden werden. Ein emotional positives Beenden jeder Übephase ist also günstig. Bei der Betrachtung des Langzeitgedächtnisses selbst werden verschiedene, oben bereits erwähnte und in Abbildung 3.1 angedeutete Gedächtnisformen unterschieden, die im Folgenden besprochen werden. 3.2 Implizites und explizites Gedächtnis Ungerer (1977, S. 53) beschreibt die Funktion des Gedächtnisses als Leistung des Behaltens und des Reproduzierens. Die Funktion des Langzeitgedächtnises ist laut Spitzer von dem zu lernenden Inhalt abhängig (Spitzer 2002, S. 116 ff). Sie wird in zwei unterschiedlichen, lange Zeit konkurrierenden Forschungsrichtungen, dem Behaviorismus und dem Kognitivismus, behandelt (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 596). Die Verschiedenheit der dabei erreichten Ergebnisse ist wohl im Wesentlichen auf den unterschiedlichen methodischen Zugang zurückzuführen. Die Behavioristen arbeiteten traditionell vornehmlich mit Studien an Tieren, weshalb hier das Lernen von Verhalten und Fertigkeiten im Vordergrund steht, die Kognitivisten beziehen sich dagegen weitgehend auf Humanversuche, was die Bevorzugung von 45

46 3 Das Gedächtnis Wissensinhalten nahelegt (ebenda). Die beiden so beforschten Gedächtnisprozesse sind an unterschiedliche Hirnstrukturen gebunden, laufen aber meist gleichzeitig ab und sind beide mehr oder weniger an der Aufnahme eines neuen Gedächtnisinhalts beteiligt. Sie werden als implizites und explizites Lernen bezeichnet. Als Unterscheidungsmerkmal kann laut Birbaumer und Schmidt (2005) der Vorgang der Wiedergabe dienen: Greift man willentlich, bewusst auf den Gedächtnisinhalt zurück, so wird das explizite Gedächtnis angesprochen, wird das Wissen unbewusst und ohne willentliche Anstrengung abgerufen, so kommt es aus dem impliziten Gedächtnis. Obwohl also beide Prozesse ineinandergreifen, werden aus oben genannten Gründen dem impliziten Gedächtnis vornehmlich Funktionen wie das Lernen von Fertigkeiten, Erfahrungen und Verhalten zugeschrieben während sich explizites Lernen vor Allem auf die Aneignung von faktischem, kognitivem Wissen bezieht. Dies findet in den alten Begriffen Verhaltensgedächtnis für implizites, und Wissensgedächtnis für explizites Gedächtnis seinen Niederschlag. Auch prozedural und deklarativ wird synonym für implizit und explizit gebraucht, wobei diese Begriffe auch auf die Form des Lernens Bezug nehmen. Automatisch und willentlich spiegelt die Form der Wiedergabe wider (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 595). Ein Problem, das sich aus dieser Aufteilung für unseren Zusammenhang ergibt, ist die lange Zeit sehr spärlich erfolgte Beschäftigung mit Gedächtnisleistungen beim sensomotorischen Lernen, auf die Ungerer an oben genannter Stelle hinweist. In Kapitel wurde aber bereits gezeigt, dass instrumentale Spielbewegungen sowohl bewusste, willentliche, als auch automatische Komponenten enthalten und dass sich deren Gewichtung im Verlauf des Lernens verschieben kann. In Abbildung 3.2 sind die beiden Gedächtnisformen des Langzeitgedächtnises mit weiterer Differenzierung sowie den Hirnregionen, in denen die jeweiligen Prozesse vornehmlich ablaufen, gezeigt, in Tabelle 3.1 werden ihre Eigenschaften gegenübergestellt. Wie in Abbildung 3.2 gezeigt, lassen sich beide genannten Gedächtnisarten noch weiter differenzieren. Das explizite Gedächtnis lässt sich in episodisches oder biographisches und semantisches Gedächtnis unterteilen. Das episodische Gedächtnis beinhaltet erlebte Ereignisse wie etwa das erste Vorspiel vor Publikum, die Fahrt zur Aufnahmeprüfung oder das Arbeiten an der Etüde in der letzten Bratschenstunde, das semantische Gedächtnis beinhaltet Konzepte, Regeln und Zusammenhänge (Birbaumer und Schmidt 2005, S. 596). 46

47 3.2 Implizites und explizites Gedächtnis Abbildung 3.2: Gedächtnisarten. Hirnregionen, die für die verschiedenen Formen von Lernen und Gedächtnis verantwortlich sind. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Abb Tabelle 3.1: Explizit-deklaratives und implizit-prozedurales Gedächtnis. Quelle: Birbaumer und Schmidt 2005, Tabelle