Der bewegte Mensch

Das Geräusch kraftvoller Schritte dringt zu den Zuschauerbänken. Die Spielerinnen hetzen über den roten Sand des Tennisplatzes – links, rechts, vor Richtung Netz, zurück zur Grundlinie. Die Blicke sind konzentriert auf den kleinen Ball gerichtet, der in beeindruckender Geschwindigkeit die Seiten wechselt. Plötzlich eine präzise Rückhand direkt an die Seitenlinie, ein energischer Schmetterschlag – und das Match ist beendet.

Wenn Laien die Wettkämpfe von Profisportlern verfolgen, geraten sie schon einmal in bewunderndes Staunen über die Präzision und Kraft der Bewegungen. Dabei vergessen sie manchmal, dass auch sie selbst in dieser Hinsicht tagtäglich unzählige Male Bemerkenswertes leisten. Denn bereits das einfache Gehen, das Heben einer Einkaufstasche und das Schreiben eines Briefes erfordern ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Muskeln und Muskelgruppen, die sich zeitlich exakt koordiniert an- beziehungsweise entspannen. Und nicht nur das: Damit Hand und Finger am Ende eines Bewegungsablaufes auch tatsächlich den eigenen Namen geschrieben haben, braucht es eine genaue Abstimmung von Absicht und Ausführung ▸ Mit Taktik zum Ziel – die Bewegungsplanung.

Verglichen mit Sprache oder Lernvermögen ist die Motorik eine oft eher unterschätzte Leistung des Menschen: Weil viele Bewegungen unbewusst ablaufen oder im Laufe der Lebensjahre automatisiert wurden, machen wir uns über die Prozesse, die dahinter stecken, nur wenige Gedanken. Wer jedoch einmal ein Kleinkind dabei beobachtet hat, Laufen zu lernen, oder sich an die eigenen ersten Übungsstunden auf dem Fahrrad oder am Klavier zurückerinnert, bekommt eine Ahnung davon, wie komplex viele Bewegungsabläufe sind, die man so scheinbar mühelos absolviert. Schon die Anzahl der Muskeln in unserem Körper spricht für sich: Gut 650 sind insgesamt dafür zuständig, einen Menschen zu bewegen, etwa 30 davon kümmern sich allein um die Mimik. Und auch im Gehirn ist ein großer Teil des Cortex mit der Kontrolle der Motorik assoziiert ▸ Kommandozentrale für Bewegungen.

Ohne die gezielte Bewegung von Muskeln wären wir gar nicht lebensfähig. Nicht nur Arme, Beine oder die Hände werden von den gebündelten Muskelzellen gelenkt. Auch die Bewegungen der Augen, der Lippen beim Sprechen, die gerade Körperhaltung und der regelmäßige Atem erfolgen dank koordinierter Kontraktion und Entspannung der Muskeln. Der Schlag des Herzens ist Muskelarbeit, die Bewegungen des Darms – und selbst Blutdruck und Durchblutung werden durch Muskeltätigkeit entscheidend beeinflusst.

Erst die Motorik ermöglicht es, Gedanken in Taten zu verwandeln, auf die Umwelt zu reagieren oder mit anderen in Kontakt zu treten. Bereits in den zwanziger Jahren des 20. Jahrhunderts fasste der englische Neurophysiologe und Wegbereiter der Motorik-​Forschung Charles Sherrington (1857 – 1952) die Bedeutung der motorischen Fähigkeiten für unser Leben in einem Satz zusammen. Er sagte: „Bewegungen sind alles, was die Menschheit vollbringen kann.“

Gesteuert wird eine Bewegung durch bestimmte Nervenzellen, die so genannten Motoneurone, von denen man zwei Arten unterscheidet: Die unteren Motoneurone reizen über ihre Zellfortsätze – die Axone – die Muskelfasern der Skelettmuskulatur und sorgen so für deren Kontraktion. Ihre Zellkörper befinden sich im Rückenmark, der Medulla spinalis. Deshalb werden sie auch spinale Motoneurone genannt. Manche Reflexe werden direkt von den unteren Motoneuronen initiiert, so etwa der bekannte Patellarsehnenreflex, bei dem ein leichter Schlag auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe das Hochschwingen des Unterschenkels auslöst. Weil die verantwortlichen Nervenzellimpulse gar nicht ins Gehirn gelangen müssen, sind sie besonders schnell und können Schutzfunktionen übernehmen.

Für willentliche Bewegungen ist das zentrale motorische System zuständig, das auch über unsere Körperhaltung wacht. Dazu gehören bestimmte Bahnen in Hirnstamm und Rückenmark, das Kleinhirn sowie ein erheblicher Teil der Hirnrinde – dem Sitz höherer Hirnfunktionen. Im motorischen Cortex befinden sich Zellkörper der zweiten Gruppe der motorischen Neurone, die oberen Motoneurone. Etwa eine Million an der Zahl entsenden sie von dort lange Axone in das Rückenmark. Die oberen Motoneurone reizen niemals selbst einen Muskel. Stattdessen aktivieren sie die unteren Motoneurone, die das Signal weiterleiten, und lösen dadurch indirekt eine Kontraktion der Muskeln aus ▸ Schnellstraße durchs Rückenmark.

Im motorischen System herrscht eine gewisse Arbeitsteilung: Die oberste Kontrolle, sozusagen die Befehlsgewalt über das Vorziehen des Arms oder das Schwingen des Tanzbeins, haben die motorischen Assoziationsfelder, die sich vor allem im Parietal– und im Präfrontalcortex befinden. Hier wird das Bewegungsziel festgelegt, also zum Beispiel, dass man das Messer greifen und damit sein Gemüse klein schneiden möchte, und die am besten geeignete Bewegungsstrategie, um dieses Bewegungsziel zu erreichen. Nachdem das „Was“ geklärt ist, übernehmen Motorcortex und Kleinhirn (Cerebellum) das „Wie“ des Bewegungsablaufs. Diese beiden Hirnareale sind die Taktiker bei der Bewegungskontrolle, sie bestimmen, welche Muskeln in welcher Abfolge kontrahiert werden sollen. Mit der konkreten Ausführung des Plans werden dann der Hirnstamm und das Rückenmark betraut. Dort befinden sich die Motoneurone, von denen aus die Muskelzellen letztlich gereizt werden ▸ Strategie, Taktik, Ausführung – die Netzwerke der Bewegungskontrolle.

Wie diffizil dies in der Praxis sein kann und wie viele Parameter dabei bedacht werden müssen, wird möglicherweise am besten in der modernen Robotik deutlich. Dort arbeiten Ingenieure oft monatelang daran, einem humanoiden Roboter genau die Bewegungsabläufe einzuprogrammieren, die wir innerhalb von Sekundenbruchteilen umsetzen. Vor allem das Bestimmen der nötigen Kraft und der Feinmotorik stellt sie vor Probleme: Wie fest darf ein Roboter zupacken, damit das Glas in seiner Hand nicht zerbricht, wie genau müssen die Finger einen Stift umfassen, damit der Automat eine Zeichnung anfertigen kann? Im menschlichen Körper bestimmen die Entladungsrate der Motoneuronen oder die Kombination der gereizten Muskelfasern diese Feinabstimmungen. Sie werden dabei maßgeblich von sensorischen Rückmeldungen beeinflusst und geleitet, die das zentrale Nervensystem vor und während der Bewegungsausführung erhält. So bestimmt ein bidirektionaler Informationsfluss jede Bewegung ▸ Motorisches Feintuning – die Modulation von Bewegungen.

Dass wir anders als die Robotik-​Ingenieure darüber nicht weiter nachdenken müssen, verdanken wir unter anderem auch unserer Fähigkeit zum motorischen Lernen. Denn die meisten der täglichen Bewegungen laufen, wenn man sie sich einmal angeeignet hat, automatisch und unbewusst ab. Das Gehen zum Beispiel, oder die Kraulzüge im Schwimmbad. Auch der kurze Blick in den Rückspiegel oder das Schalten des Blinkers ist bei routinierten Autofahrern keinen Gedanken mehr wert – während Fahranfänger sich dabei noch konzentrieren müssen.

Der Vorteil des motorischen Lernens liegt auf der Hand: Laufen die Bewegungen unbewusst ab, hat das Hirn mehr Kapazitäten, um sich mit anderen Dingen zu beschäftigen. Aus Sicht der Evolution macht das Sinn, weil es unseren Vorfahren half zu überleben: Sind Rennen und Klettern automatisiert, muss man sich nicht mehr darauf konzentrieren, wenn die Aufmerksamkeit besser auf anderes gerichtet wäre: einen wütenden Bären etwa, der uns nach dem Leben trachtet.

Heute sind Begegnungen mit Bären zum Glück selten. Dafür profitieren wir nun auf andere Weise vom motorischen Lernen: Etwa dann, wenn ein geübter Pianist beim Spielen der Mondscheinsonate von Ludwig van Beethoven nicht mehr auf die Noten achten muss, sondern alle Aufmerksamkeit in seine musikalische Interpretation legen kann.