Bewegungssteuerung bei der Benutzung von Werkzeugen
Final Report Abstract
Menschen haben besondere Fähigkeiten im Umgang mit Werkzeugen. Am Beispiel eines Werkzeugs, das formale Ähnlichkeiten zu in der minimal-invasiven Chirurgie eingesetzten Instrumenten besitzt, haben wir das Erlernen der Werkzeug-Transformation untersucht. Menschen erwerben sog. innere Modelle von Werkzeug-Transformationen, die die Eingangs-Ausgangs-Beziehungen des Werkzeugs näherungsweise abbilden. In einem ersten schnellen Prozess wird eine bestimmte einfache Approximation erlernt, danach folgt eine langsam genauer werdende Feinanpassung. Das erworbene innere Modell ist lokal, d.h., es bildet die Werkzeug-Transformation in dem Arbeitsbereich des Werkzeugs ab, in dem gelernt wurde. Es wird auf andere Arbeitsbereiche übertragen, aber nicht extrapoliert. Die Werkzeug-Transformation wird umso genauer gelernt, je schlechter beim Lernen eine visuelle Kontrolle der Bewegungsgenauigkeit möglich ist. Bewegungen ohne Werkzeug haben bestimmte Eigenschaften wie gerade Bewegungsbahnen. Wenn nach hinreichend langer Übung ein Werkzeug wie beispielsweise ein Hebel mit veränderlicher Lage des Drehpunkts benutzt wird, bleiben dann die Eigenschaften der Handbewegung erhalten oder werden sie zu Eigenschaften der Hebelspitze? Abgesehen von den Trägheitseigenschaften des Werkzeugs, die die Krümmung von Bewegungsbahnen beeinflussen können, werden die Bahnen der Hebelspitze gerade, wenn kontinuierliche (visuelle) Rückmeldungen verfügbar sind und die Bewegung der Hebelspitze im Fokus der Aufmerksamkeit steht. Wird dagegen die Aufmerksamkeit auf die Bewegung der Hand verlagert, indem Ziele für die Hand statt für die Hebelspitze vorgegeben werden, wird die Bewegungsbahn der Hand gerade (auch ohne kontinuierliche visuelle Rückmeldung, da für die Hand propriozeptive Rückmeldung kontinuierlich vorhanden ist).
Publications
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Enhanced mechanical transparency during practice impedes open-loop control of a complex tool. Experimental Brain Research
Sülzenbrück, S. & Heuer, H.
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(2009). Learning the visuomotor transformation of virtual and real sliding levers: Simple approximations of complex transformations. Experimental Brain Research, 195: 153-165
Sülzenbrück, S. & Heuer, H.
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(2010). The trajectory of adaptation to the visuo-motor transformation of virtual and real sliding levers. Experimental Brain Research, 201: 540-560
Sülzenbrück, S. & Heuer, H.
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(2011). Type of visual feedback during practice influences the precision of the acquired internal model of a complex visuo-motor transformation. Ergonomics, 54: 34-46
Sülzenbrück, S. & Heuer, H.
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The influence of the dynamic transformation of a sliding lever on aiming errors. Neuroscience
Heuer, H. & Sülzenbrück, S.
