6 Theoretischer Teil – VM2G

Blick auf die Bewegung des Menschen hinsichtlich:

• Geometrie
• Mechanik
• Biomechanik
• Anatomie
• Neurophysiologie

„Nur der von der Zusammenwirkung von Mathematik und Empirie abgeleitete Typ der Sicherheit erlaubt uns, über Wissenschaftlichkeit zu sprechen“.

Professor Josef Ratzinger – Benedikt XVI.

Dieses Kapitel soll Einblicke in die Bewegung des Menschen aus nicht ganz üblichen Perspektiven gewähren. Die derzeitigen Lehrbücher der Biomechanik und Anatomie beschreiben die Bewegung des menschlichen Körpers bereits als die eines fertigen Erwachsenen. Ich bin jedoch der Meinung, dass die Grundlagen Grundsätze der Beweglichkeit des menschlichen Körpers in der Frühentwicklungsphase des ersten Lebensjahres geschaffen werden. Dieser Zeitraum ist in vielerlei Hinsicht außerordentlich intensiv und für das zukünftige Leben absolut wesentlich, vor allem für die Schaffung guter und in späteren Lebensphasen nur schwer änderbarer Bewegungsfundamente.

Zum besseren Verständnis muss man die Bewegung des menschlichen Körpers hinsichtlich der Geometrie, der daran anknüpfenden Mechanik, auf höherem Niveau dann der Biomechanik, von noch höherer Perspektive der Anatomie und schließlich hinsichtlich der Bewegungssteuerung – der Neurophysiologie – betrachten.

Grundlegende geometrische Gegebenheiten der Bewegung des Menschen

• Stützpunkte, Stützlinien, Stützflächen
• Bewegungspunkte und ihre Vektoren
• Schwerpunkt des Körpers, des Kopfes und der Gliedmaßen
• Kräfte, Kraftketten und ihre Vektoren

„Gott ist ein Geometer, und man muss einen Weg aus dem Chaos suchen, damit sich eine Ordnung daraus ergibt.“

Platon.

Die Durchführung einer jeden Bewegung hat notwendige Bedingungen – Schaffung von Stützpunkten für den Körper und von Punkten, die den Körper bewegen. Betrachten wir den Bewegungsapparat des Menschen unter diesem Aspekt, finden wir sowohl Stütz- als auch Bewegungspunkte.

Analog zur Physik finden wir auch in der Beweglichkeitsdynamik des menschlichen Körpers das Streben nach Symmetrie. Symmetrie ist wichtig, denn sie spielt eine bedeutende Rolle bei der Bildung stabiler Systeme, die gleichzeitig minimale Energieanforderungen stellen. Symmetrie setzt eine Reihe strikter Grenzen. Auf der anderen Seite ist sie dadurch außerordentlich nützlich, weil sie Überflüssiges aus dem System entfernt.

Animation der Bewegungsentwicklung beim erwachsenen Menschen

In klinischer Hinsicht führen Abweichungen von der Symmetrie zu einer allmählichen Dezentralisierung der Gelenkflächen, zu Verschiebungen in der Achseneinstellung der Gelenke, zu Gelenkblockaden, Prolapsen z. B. Zwischenwirbelscheiben und zu degenerativen Veränderungen aufgrund der Fehlbelastung von Gelenkknorpeln.

Die Erhaltung von Gelenksymmetrien in Ruhelagen und auch in der Bewegung ist Sache der Steuerungsautomatik. Von außen kann man somit praktisch mit keinem analytischen Eingriff eine dauerhafte Erneuerung und Normalisierung der Symmetrie als solche erreichen. Symmetrie hängt vollständig vom komplizierten Steuerungssystem des Muskeltonus, der Steuerung von Aufrichtungs- und posturalen Reflexen, der Automatik der Körperhaltung und der Automatik grundlegender Bewegungsstereotypen ab.

Symmetrie als Grundvoraussetzung der Bewegung ermöglicht Veränderungen der Muskelfunktion, „Metamorphosen“ im System der Bewegungsstereotypen.

Die gesamte Symmetrie des menschlichen Körpers ist außerordentlich kompliziert. Sie wird durch spiralförmig angeordnete, kinematische Muskelketten gewährleistet. Es gibt zwei Arten der Verkettung, spiralförmig angeordnete Ketten von rechts nach links und von links nach rechts. Die Ketten sind gleichzeitig kranio-kaudal und kaudo-kranial.

Animation der Bewegungsentwicklung beim erwachsenen Menschen

Vom Gesichtspunkt der Mechanik der Kraft und Geschwindigkeit kann man bei den Ketten noch zwei Typen unterscheiden: schnelle Ketten, die eine steile Spirale haben und primär zur Erzeugung schneller Bewegung bestimmt sind, und langsame, kraftvolle Ketten, deren Spiralen sanfter sind, und die zur Entwicklung von Zugkraft bestimmt sind.

Stützpunkte, Stützlinien, Stützflächen

Die Entwicklung der Motorik führt zur allmählichen Verkleinerung der Stützflächen in Richtung der Stützlinien bis hin zu den eigentlichen Stützpunkten.

Die Stützfläche ist am größten beim Kind nach der Geburt und wird bei einer frühzeitigen Entwicklungsstörung noch vergrößert. Je größer die Stützfläche, desto niedriger der Körperschwerpunkt. Dies gilt auch umgekehrt, je kleiner die Stützflächen im Verhältnis zu den Stützpunkten, desto höher und labiler ist die Lage des Körperschwerpunktes.

Klinisch kann man eine Vergrößerung der Stützfläche des Kindes bei der Reaktion des Moro-Reflexes beobachten. Das Kind streckt nach Reizung beide Arme heftig seitlich aus, um seine Stützfläche und damit seine Positionssicherheit zu erhöhen, die durch die Reizung gestört wurde.

Stützflächen gibt es im Prinzip zwei Arten – stabile mit mindestens vier Stützpunkten, oder labile mit drei Stützpunkten.

Ist die Stützfläche stabil, befindet sich der Körperschwerpunkt praktisch immer innerhalb dieser Fläche. Die stabile Lage ermöglicht dem Körper unter normalen Bedingungen nicht, eine Bewegung auszuführen.

Drei Stützpunkte werden zur notwendigen Bedingung für eine Bewegung. Durch Erhöhung des Körperschwerpunktes und des Schwerpunktes der Gliedmaßen wird das Hinausschieben dieses Schwerpunktes durch die Bewegungspunkte über die Stützbasis hinaus ermöglicht. Bisher waren die Schwerpunkte innerhalb der Stützfläche, und dank dessen war der Körper stabil. Durch Verschiebung der Schwerpunkte außerhalb dieses inneren Stützbereichs verkleinert sich die Stützfläche auf zwei Stützpunkte, die eine Stützlinie bilden. Die durch zwei Punkte begrenzte Stützlinie ist sehr labil und ermöglicht eine mühelose Verschiebung der Schwerpunkte in eine neue Lage. Dies bildet die Grundlage der Bewegung.

Je mehr sich die Stützbasis des Körpers verkleinert, desto weiter nach oben in den Raum verschiebt sich der Körperschwerpunkt, und desto labiler wird der gesamte Körper. Das Abwechseln von stabilen und labilen Stützphasen ist die Basis für die Umsetzung der Bewegung. Mit diesem Wechseln der Stützsektoren hängt auch die Phasenverschiebung des Schwerpunktes im Raum im Sinne der Erhöhung der Labilität des Schwerpunkts im Gegensatz zu seiner stabilen Haltung zusammen.

Dadurch ist „konstruktionell” die Fähigkeit des Körpers garantiert, einen Ausgleich von Schwerpunktauslenkungen vorzunehmen. Diese Auslenkungen treten auch im Ruhestand auf, sind aber viel besser sichtbar bei einer Bewegung. Ihr Ausgleich geschieht in drei grundlegenden Raumebenen.

Bewegungspunkte und ihre Vektoren

Bei Bewegung ist die Situation mit dem Ausgleich der Schwerpunktauslenkungen viel komplizierter. Die Auslenkungen sind in der Regel asymmetrisch, da sich der Körper auf einer Bewegungstrajektorie im dreidimensionalen Raum befindet. Beim Ausgleichen der Auslenkungen muss man auch mit der kinetischen Energie des Achsenorgans und der Glied­maßen oder mit der Verlangsamung der Körperbewegung als solcher, mit der Adhäsion der Oberfläche, auf die sich die Geh- (Stütz-) Gliedmaßen stützen und mit einer Reihe weiterer Faktoren „rechnen”.

Diese komplizierten Berechnungen für die Steuerung des Gleichgewichtes und die Aufrechterhaltung der Körpersymmetrie verlaufen ganz automatisch. In dieses Geschehen mit dem Willen einzugreifen ist nur marginal und für sehr kurze Zeit möglich. Nur bei Menschen, die ein spezifisches Training absolviert haben, kann man die Fähigkeit des aktiven Eingreifens in den Verlauf und die Steuerung der Bewegungsautomatik finden, z. B. bei Balletttänzerinnen. Diese Fähigkeit schwindet jedoch nach Beendigung des aktiven Trainings allmählich, und die Steuerung kehrt wieder unter die „Herrschaft” automatischer Programme zurück.

Im Rahmen der Bewegungsentwicklung des Menschen durchlaufen die Programme der automatischen Bewegungsstereotypen eine genetisch vorbestimmte Entwicklung. Im Zeitraum der Vertikalisierung ab der Geburt bis zu einem Alter von etwa 1,5 Jahren werden die für die Fähigkeit des Körpers, sich in einer Umgebung mit Schwerkraftbelastung zu bewegen, bestimmten Programme „entpackt und geladen”.

Im Zeitraum des pränatalen Lebens spürte das Kind die Schwerkraftbelastung nicht, und die für die „Arbeit“ mit der Schwerkraftbelastung bestimmten Programme liefen noch nicht und konnten auch noch nicht laufen.

Zeitgleich mit dem Heranreifen der grundlegenden Aufrichtungs-, Antischwerkraft- und Gleichgewichtsstereotypen werden grundlegende Bewegungsstereotypen gestartet, z. B. der Schritt- und Greifstereotyp. Diese Antischwerkraftprogramme und grundlegenden Bewegungsstereotypen reifen parallel zum Körperwachstum und werden bei Abschluss des Wachstums eines Menschen vollendet. Die notwendigen automatischen Programme für die Beweglichkeit werden praktisch gleichzeitig mit dem Heranreifen der körperlichen Konstitution fertiggestellt. In diesem Zeitraum und kurz danach lassen sich die besten Leistungen in Sportarten beobachten, bei denen die grobe Motorik die Hauptrolle spielt.

Video – Neugeborenen-Reflexe

Video – Neugeborenen-Reflexe

Das mittlere Alter ermöglicht in der Regel die problemlose Nutzung der motorischen Programme und des myoskelettalen Systems. Dies hängt mit der notwendigen Fürsorge für die nächste Generation zusammen. Falls während des Aufspielens der Grundprogramme im 1. Lebensjahr irgendein Fehler auftritt, beginnen sich oft bereits im Zeitraum des mittleren Alters erste schwerwiegendere Störungen am Bewegungsapparat bemerkbar zu machen.

Störungen der automatischen Körperhaltung, der Aufrichtungs-, Gleichgewichts- und Antischwerkraftmechanismen sowie damit zusammenhängende Störungen der grundlegenden Bewegungsstereotypen sind dann bereits petrifiziert. Zu den häufigsten pathologischen Störungen gehören z. B. Bandscheibenvorfälle.

Im höheren Alter gesellen sich deutliche Störungen des Bewegungsapparates dazu, die durch vorzeitig entstandene degenerative Prozesse in den Gelenkknorpeln verursacht wurden. Auch hier liegt die Ursache in unrichtiger Programmsteuerung und nachfolgender, fehlerhafter Körperreifung. Diese Fehler summieren sich wahrscheinlich nicht nur, sondern multiplizieren sich wahrscheinlich sogar. Durch den Einfluss der sich vergrößernden Entropie der Steuerung des Bewegungsapparats kommt es insgesamt zu seiner Degeneration. Die macht sich sowohl auf der Ebene einer sich erhöhenden Fehlerquote in der Steuerung als auch an der Progression der degenerativen Prozesse in den Gelenkknorpeln, an einer sinkenden Dichte der Knochenmatrix, einer sinkenden Elastizität von Sehnen und Gelenkkapseln, einem Schwinden der Muskelmasse und einer Verkürzung der Muskeln bemerkbar. Diese biomechanisch ungünstigen Parameter sind auch oft die Ursache von Stürzen, dadurch verursachten Knochenfrakturen und sonstigen ernsthaften Verletzungen bei Senioren.

Schwerpunkt des Körpers, des Kopfes und der Gliedmaßen

Kinematischer Mechanismus

Ein weiterer Gesichtspunkt, der uns hilft, die Funktion des Bewegungsapparates des menschlichen Körpers zu verstehen, ist der kinematische Mechanismus. Dieser ist außerordentlich kompliziert und bezüglich der Kinematik womöglich das komplizierteste System, das sich auf der gesamten Erde bewegt. Die Kompliziertheit des ganzen Mechanismus ist dabei kein Selbstzweck, sondern dient der Funktion, zu deren Erfüllung dieser Mechanismus „konstruiert“ wurde. Im Unterschied zu allen anderen nicht-menschlichen, zur Bewegung dienenden Apparaten verfügt der menschliche Körper über die Voraussetzungen für außerordentlich variable Tätigkeiten. Völlig einzigartig ist die Anpassung der Feinmotorik. Grundlage für die ausgezeichnete Variabilität und die Fähigkeiten der Feinmotorik der Hand und des orofazialen Bereiches sind besonders komplizierte Steuerungsprogramme. Ihr Heranreifen und die „Programminstallation“ dauern sehr lange, meistens ein bis eineinhalb Jahre. Wegen ihrer Kompliziertheit und der langen und komplizierten „Installation“ sind diese Programme gleichzeitig recht fragil und anfällig für Schäden. Diese Beschädigungen können bereits intrauterin, bei der Geburt und später dann während des gesamten Reifeprozesses, also bis zu einem Alter von eineinhalb Jahren, auftreten.

Muskelkräfte, Kraftketten und ihre Vektoren

Die vom Bewegungsapparat generierten Kräfte würden so, wie sie bisher aufgefasst wurden, weder die Durchführung grundlegender Lokomotions-, noch anderer, komplizierterer Bewegungsfunktionen ermöglichen. Die normale Bewegungsentwicklung des ersten Jahres mit ihren Meilensteinen – Umdrehen, Kriechen, Krabbeln und Vertikalisierung – würde nicht verlaufen.

Die derzeitige Auffassung des exekutiven Organs der Bewegungskraft, also des Muskels, ist recht eingeschränkt und wird, was seine Funktion angeht, mit der von Kolben und Pleuel eines Motors verglichen. Die ermöglicht den Zug nur in einer Richtung, bzw. das Nachlassen dieses Zuges in der entgegengesetzten Richtung. Die eindimensionale Vorstellung von der Muskelfunktion ist auch Grundlage für die Untersuchung der Muskelkraft mithilfe des Muskeltests. Die Muskelfunktionen werden isoliert und analytisch verstanden. Muskel werden anatomisch nach ihren Ursprüngen und Ansätzen beschrieben, wobei die Ursprünge der Gliedmaßenmuskel taxativ so festgelegt sind, dass sie in Richtung zum Rumpf weisen.

Die resultierende Bewegung, die der Muskel im analytischen Modus durchführen kann, erfolgt meistens in der Ebene. So wird der Muskel im Muskeltest auch untersucht.

Diese vereinfachte Vorstellung wird weiter in die praktische Arbeit mit dem Bewegungsapparat bei seinem Training oder seiner Rehabilitation impliziert.

Muskelkraftketten und ihre Vektoren

Damit der Bewegungsapparat des Menschen grundlegende Bewegungsstereotypen und die daran „anknüpfenden“ komplizierten Bewegungskreationen ausüben kann, braucht er viel kompliziertere und komplexere Kraftmechanismen. Eindimensionale Muskelhebel wären nicht imstande, ihn in Bewegung zu setzen. Der kinematische Mechanismus des Bewegungsapparates wird von einem komplexen und räumlich sehr komplizierten System von Kraftvektoren „angetrieben“. Exekutive Mechanismen, die diese Kraftvektoren generieren, sind Muskelketten. Wegen ihrer außerordentlichen Kompliziertheit und auch, weil sie nicht im Einklang mit der bisher etablierten analytischen Anatomie des Bewegungsapparates sind, ist ihre bisherige Beschreibung etwas unvollkommen.

Die Muskelketten winden sich in spiralförmigen Schlingen um, und auch innen durch das Skelett. Die Schlingen kreuzen sich auch, und zwar auf mehreren Niveaus. Muskelketten sind funktionsmäßig und anatomisch unter­einander verbunden. (Myers 2014)1

Durch Muskelschleifen generierte Kraftvektoren sind sehr kompliziert, komplex und weisen räumliche Spiraltrajektorien auf. Dieses System ist außerordentlich kompliziert und seine Messung mittels Muskeltest oder ähnlichen Werkzeugen völlig unmöglich.

Die funktionelle Einbindung der Muskelketten erfolgt bereits im intrauterinen Entwicklungszeitraum (Langmeier 2016).1 Die zur Aktivierung der grundlegenden Anti-Schwerkraft- und Aufrichtungsfunktionen sowie der Funktion der grundlegenden Bewegungsstereotypen verantwortlichen Muskelketten nehmen während des ersten Lebensjahres ihre Tätigkeit auf. Eingriffe in diesen motorischen und neurophysiologischen Reifeprozess sind extrem unerwünscht, mit Ausnahme von Fällen, in denen die therapeutische Intervention gerade aufgrund der notwendigen Reparation der gestörten Reifung der Motorik notwendig ist.

2D Funktionsanatomie

Die bisherige Auffassung des Bewegungsapparates ist stark reduktionistisch. Sie beruht auf einer anatomischen Auffassung, die im 16. Jahrhundert aufgrund von Beschreibungen des Anatomen A. Vesalia entstanden ist. Dieses Konzept ist nur zweidimensional und diente für praktische chirurgische, und später auch orthopädische Eingriffe in den Bewegungsapparat. Für diese Zwecke war sie völlig ausreichend, und die Reduktion der Muskeltätigkeit auf die Formel Ursprung + Ansatz = Funktion war kein Problem.

Die schrittweise Erhöhung der Ansprüche an den Bewegungsapparat, wie z. B. die Ausweitung und Intensivierung sportlicher Aktivitäten erfordert mehrere Trainings- und methodische Vorgehensweisen. Diese sollen die allgemeine Kondition, aber auch spezifische Bewegungsfertigkeiten verbessern. Damit verbunden sind folglich auch therapeutische Eingriffe am überlasteten, stärker abgenutzten und in größerem Maß verletzten Bewegungsapparat. Alle diese Trainingsgrundsätze und -methoden, leistungs- und freizeitsportlichen Aktivitäten, Fitnesstraining und nachfolgende therapeutische Eingriffe in den Bewegungsapparat basieren auf dem Konzept der 2D-Anatomie, die wesentlich vereinfacht und ihrem Charakter nach analytisch ist, und für einen völlig anderen „Umgang“ mit dem Bewegungsapparat vorgesehen war.

Diese anatomische Grundlage kann anderen Anforderungen, die an den Bewegungsapparat gestellt werden, nicht genügen.

Das anatomische 2D-Modell dient auch anderen Fachbereichen wie Biomechanik, Kinesiologie, Sportmedizin und weiteren als Grundlage zur Erklärung weiterer Funktionen und Wechselwirkungen des Bewegungsapparates. Die eingeschränkte, zweidimensionale Auffassung der Anatomie macht sich durch Vergrößerung und Multiplikation dieses grundlegenden „Fehlers“ gerade in einer ganzen Reihe wissenschaftlicher Fachbereiche, aber auch bei sportlichen Trainingsmethoden und anderswo bemerkbar.

Die analytische Auffassung basiert auf der Annahme, dass sich die Muskeln im Körper eines lebendigen Menschen nach den Parametern „Ursprung, Ansatz, Funktion“ verhalten, die ihnen mittels anatomischer Beschreibung eines toten Körpers zugeschrieben wurden. Daraus folgt, dass man die Muskeln so trainieren sollte, wie von den Anatomen „festgelegt“, leider jedoch ohne Rücksicht auf ihre wirklichen Funktionen im Rahmen des biomechanisch kompletten Bewegungsapparates.

Die im Rahmen eines solchen Systems entstehenden Bewegungen der Gliedmaßen und des Achsorgans können nur in einer Ebene verlaufen. Auch die didaktische Krücke anatomischer Körperebenen hat die Möglichkeiten der Wahrnehmung noch weiter beschränkt bzw. endgültig festgelegt. Einzelnen Muskeln und Muskelgruppen wurden Funktionen zugesprochen, die von der Obduktionsbeschreibung eines toten Körpers ausgehen. Dem entspricht auch die Beschreibung des Körpers und seiner Muskeln an der stehenden oder liegenden Statur eines Erwachsenen mit nach vorne gedrehten Handtellern. Die Steuerung eines solchen vereinfachten Systems ist praktisch auf die Steuerung einzelner Muskeln und Muskelgruppen reduziert.

3D-Funktionsanatomie

Ein funktionsfähiges anatomisches 3D-Modell geht von der Beobachtung der realen Muskelfunktionen aus. Die Funktion der Muskeln ist durch die aktuelle, gerade vom Bewegungsapparat ausgeführte Bewegung gegeben. Die Funktion eines Muskels nach seinem anatomischen Ursprung bzw. Ansatz definieren zu wollen, ist hinsichtlich der Funktion des Bewegungsapparats sekundär. Funktionen der Muskeln sind außerordentlich variabel und hängen völlig von ihrer Eingliederung in kinematische Muskelketten ab. Die Muskeln sind nur exekutive Organe der motorischen Hirnrinde. Ihre Funktion ist die primäre Äußerung der motorischen Steuerung durch das ZNS.

Muskelfunktionen lassen sich nur in der aktuellen Bewegung suchen, an der die Muskeln beteiligt sind. Die Bewegung des Myoskelett-Systems ist immer global. Sie beruht auf biomechanischen Prinzipien, und von diesen lässt sich die konkrete und für den gegebenen Augenblick geltende Muskelfunktion ableiten. Jeder weitere Augenblick des Bewegungsverlaufes, der den Schwerpunkt des Körpers als Einheit und die Schwerpunkte der Gliedmaßen verschiebt, drückt sich wesentlich in neuen und sich weiter verändernden Funktionen der Muskel aus.

Das Bestreben, Muskelfunktionen durch „Immobilisierung“ des Rumpfes oder der Gliedmaßen zu erfassen, führt zu einer völlig falschen Vorstellung. Die Muskelfunktion ist unter physiologischen Bewegungsbedingungen „fluide“ und unterliegt praktisch einer ständigen Änderung. Die tatsächliche Muskelfunktion kann man nur im Zusammenhang mit den aktuellen Stütz- und Bewegungspunkten sehen und verfolgen. Die Stützpunkte zeigen für den gegebenen Augenblick die Richtung und den „Ursprung“ des Muskels, von dem die Bewegung ausgeht. Demgegenüber sind die Bewegungspunkte für den aktuellen Augenblick die Richtung, in die sich der Muskel „spannt“. Diese „Ursprünge und Ansätze“ verändern sich jedoch im Verlauf der Bewegung kontinuierlich. Wenn dem nicht so wäre, könnte sich der Mensch im 3D-Raum überhaupt nicht bewegen. Die in der flächigen 2D-Anatomie beschriebene Bewegung ist völlig unphysiologisch.

Die Funktion der funktionsmäßigen 3D-Kinematik kann man gut an der Bewegung eines Körpers ohne Gliedmaßen verdeutlichen.

Spiralförmige Muskelschleifen funktionieren wie Federn, die sich gegenseitig in entgegengesetzter Richtung spannen. Mechanisch gesehen handelt es sich zugleich um Druck- und Zugfedern. Dadurch ist der Antrieb der Pendelkinematik des Bewegungsapparates des menschlichen Körpers gewährleistet. Die eigentliche Pendelkinematik ist räumlich so ausgerichtet, dass der Körperschwerpunkt sowie die Schwerpunkte der Gliedmaßen und des Kopfes Raumkurven beschreiben. Diese Kurven nähern sich dem Ideal, wenn sie eine Sinusform haben.

Vom Gesichtspunkt des Einflusses auf die eigentliche biomechanische Konstruktion des Bewegungsapparates ist die Bewegung entlang der 2D Trajektorien schädlich. Sie respektiert nämlich nicht die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten der menschlichen Bewegung.

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Allgemeine Biomechanik der Beweglichkeit des menschlichen Körpers

Der Bewegungsapparat im 3D-Raum – räumlicher Bewegungsverlauf

Der in einem 3D-Raumsystem angeordnete Bewegungsapparat des menschlichen Körpers ist die Grundvoraussetzung für den Bewegungsverlauf im 3D-Raum. Dr. Vojta hat sehr oft wiederholt, dass „die Lage die Bewegung wie ein Schatten begleitet“. Die Raumanordnung des Körpersystems muss einen Bewegungsverlauf ermöglichen, der immer alle drei Raumbewegungsvektoren enthält und sich mehr oder weniger der idealen symmetrischen Spiraltrajektorie nähert.

Biomechanische Konstruktion des Bewegungsapparates und spiralförmige Dynamik der Bewegungsvektoren

Klinische Beobachtungen ermöglichten es Dr. Vojta, die für die Körperbewegung verantwortlichen Muskelketten zu beschreiben. Er unterteilte sie in gerade und schräge Ketten und beschrieb ihre Funktion sehr detailliert im Rahmen der Bewegungsentwicklung von der Geburt bis zum selbstständigen Gehen, und zwar im Verlauf sowohl der physiologischen als auch der pathologischen Entwicklung.

Die Verläufe einzelner Muskeln deuten darauf hin, dass die biomechanische Konstruktion des Bewegungsapparates mit Rücksicht auf eine Kombination zweier Bestandteile – Kraft und Geschwindigkeit – erfolgte.

Im Prinzip kann man dieses System so aufteilen, dass die Kraftbestandteile der Beweglichkeit am Achsorgan eher medial und an den Gliedmaßen eher proximal (an Schulter- und Hüftgeflechten) angeordnet sind. Die für die Geschwindigkeit zuständigen Bestandteile sind eher lateral, vor allem wieder am Achsorgan, und distal an den Gliedmaßen platziert.

Mittels Kombination von Kraft- und Geschwindigkeitsbestandteilen erzielt der Bewegungsapparat den höchstmöglichen Wirkungsgrad, für den er konstruiert wurde. Er ist imstande, sich sowohl schnell, vor allem auf Extremitäten, als auch kraftvoll zu bewegen, und zwar hauptsächlich am Rumpf. Auch übt er selbstverständlich eine ganze Skala von präzisen und adjustierten Bewegungen in der feinen Motorik der Hände und im orofazialen Bereich aus.

Es zeigt sich, dass der Verlauf einzelner Muskeln, Muskelgruppen und Muskelketten spiralförmig ist. Je nach Steigungsgrad einer konkreten Spirale lässt sich unterscheiden, ob sie vorwiegend für schnelle oder eher für kraftvolle Bewegung bestimmt ist. Steile Spiralen sind für schnelle Bewegungen mit großer Akzeleration, aber geringer Kraft konstruiert. Langsam steigende Spiralen sind für langsame Bewegungen mit niedriger Akzeleration ausgelegt, sind jedoch fähig, die entwickelte Kraft zu steigern.

„Verschiedene Muskeln und Muskelgruppen bilden bei allen komplizierteren Bewegungen funktionelle Einheiten – Funktionsketten, die wir Muskelschlingen nennen. Diese Schlingen können dann eine ganz andere Bewegungsäußerung generieren, als es der Kontraktion einzelner isolierter Muskeln entsprechen würde, die die gegebene Schlinge bilden.

Die kinematische Kette ist für jede Bewegung spezifisch, sie ändert sich auch im Verlauf einer komplizierteren Bewegungsabfolge. Entsprechend dem Ende der Kette unterscheiden wir offene (das letzte Kettenglied ist frei, enthält keine Schlinge) oder geschlossene (ohne freies Ende) Bewegungsketten“

(Kovařík und Langer, 1994)1

Der Einsatz von Muskelketten geschieht in jeder Position.

Muskelspiralen umschließen sowohl das Achsorgan als auch die Gliedmaßen so, dass sie spiralförmig um die Mittelachsen rotieren. Beim Achsorgan bilden Brustkorb, Wirbelsäule und Becken die Achse. Bei den Gliedmaßen sind es die langen Knochen. Die Ausrichtung der Spiralen ist rechts-links und links-rechts. Ein Beispiel einer praktischen Äußerung des gleichzeitigen „Anziehens“ der rechts-linken und links-rechten Spirale am Brustkorb ist das forcierte Ausatmen oder das Ballen der Hand zur Faust.

Die ausgewogene Steuerung der Spiralbeweglichkeit ermöglicht dem Bewegungsapparat die eigentliche Lokomotion des Körpers und auch alle anderen zusätzlichen motorischen Kreationen. Durch die Spiralbeweglichkeit wird auch die permanente Zentrierung aller Gelenke des Bewegungsapparates gewährleistet, und zwar sowohl in den peripheren Gelenken als auch in den Trag- und Wirbelsäulengelenken. Eine Verletzung der Steuerung der spiralen Muskelkoordinierung führt zu Gelenkdislokationen, einschl. pathologischer Verschiebungen der Zwischenwirbelscheiben oder der Kniemenisken.

Die Durchführung der Bewegung mithilfe spiralförmiger Trajektorien ist sehr wirtschaftlich und für den Bewegungsapparat gefahrlos. Die spiralförmige Trajektorie zeigt sich bei allen Bewegungstypen, und jeder Bewegungsstereotyp, sei es auch nur ein Teil davon, wird dadurch abgewickelt. Eine spiralförmige Trajektorie, die sich dem physiologischen Ideal nähert, nähert sich auch dem Rotationsideal. Je größer die Abweichung der Trajektorie vom physiologischen Ideal, desto größer auch die Abweichung von ihrer Rotationsform.

Abweichende und pathologische Bewegungstrajektorien verringern die Bewegungsökonomie deutlich. Der Verschleißgrad der Bewegungskomponenten des Skeletts steigt, der Organismus wird schneller müde, und es sinkt die Leistungsfähigkeit des Bewegungsapparates auf allen Ebenen.

Grundbedingungen für einen normalen Bewegungsstereotyp – koordinierte Kontraktionswellen

Die Steuerung der Muskelkoordination in einer Kontraktionswelle geschieht nach einem im Voraus festgelegten Algorithmus. Zur Durchführung einer richtig koordinierten Bewegung müssen ideale biomechanische Bedingungen gewährleistet sein.

Der Verlauf des Bewegungsstereotyps in Kontraktionswellen der Muskelketten nutzt alle Typen von Muskelkontraktionen, also die isometrische, dynamische (früher als isotonische bezeichnet), exzentrische und konzentrische Kontraktion.

Ergebnis der Tätigkeit koordinierter Kontraktionswellen in Muskelketten

Die derzeitige Auffassung der kinematischen Muskelketten oder -schlingen basiert auf der Konzeption der klassischen deskriptiven Anatomie, also auf dem 2D-Gesichtspunkt. Deswegen werden Ketten und Schlingen nur im ebenen Sinne verstanden und illustriert.

Grundlagen der Entwicklung der biomechanischen Prinzipien der Beweglichkeit des menschlichen Körpers

Funktionsbeschreibung

Zur einfacheren Charakterisierung und Illus­tration der Entwicklung der biomechanischen Bewegungsprinzipien bedienen wir uns der Terminologie der allgemeinen Maschinenmechanik. Der Bewegungsapparat des menschlichen Körpers ist hinsichtlich seiner Funktion mit dem außerordentlich komplizierten Mechanismus einer Maschine vergleichbar.

Das eigentliche Achsorgan des Körpers lässt sich in Beckengeflecht und Geflecht des Brustkorbes mit Schulterblättern gliedern. Nennen wir das Beckengeflecht „unteres Differenzial“, und das Geflecht des Brustkorbes mit den Schulterblättern „oberes Differenzial“.

Beide diese Differenziale sind im Gegensatz zu geläufig verwendeten Differenzialen, z. B. in Autos, dreiachsig.

Gegenüber klassischen Differenzialen, die zur Übertragung eines Drehmoments konstruiert sind, sind Dreiachs-Differenzialgetriebe des motorischen Apparats des menschlichen Körpers nur zur Übertragung von Pendelbewegungsmomenten geeignet. Diese Pendelkraftmomente werden auf die Krafthebel der Gliedmaßen übertragen.

Das untere Beckendifferenzial überträgt das Pendelmoment direkt auf die unteren Gliedmaßen. Differenzial ist dabei ein festes Beckengeflecht, wobei die Verbindung zu den unteren Gliedmaßen durch einen gewaltigen Muskelapparat gewährleistet wird. Die Hüftgelenke sind als Traggelenke mit eingeschränktem Bewegungsbereich konstruiert.

Das obere Differenzial ist im Gegensatz zum unteren deutlich komplizierter, und zwar dank der Schulterblätter, die im gewissen Sinne „interstitielle“ Knochen sind. Gemeinsam mit den Schlüsselbeinknochen bilden sie die Grundlage für beide funktionsmäßig und anatomisch selbständigen Armgeflechte. Gleichzeitig ist die Knochengrundlage des Brustkorbes dieses Differenzials viel elastischer als das Beckenknochengeflecht. Die Aufgabe des oberen Differenzials besteht neben der Übertragung der Pendelmomente auf die oberen Gliedmaßen in der Absicherung der Funktion der Atemmechanik und im Tragen des Kopfes. Mechanisch kann man es als einen Waagebalken betrachten.

Die Verbindung und gleichzeitige Kraftübertragung zwischen beiden Diff erenzialen wird vor allem durch die Lendenwirbel L1 – L5 einschl. ihrer Zwischenwirbelscheiben ermöglicht. Aus Sicht der allgemeinen Mechanik handelt es sich um „Kardankupplungen“, die aber auch dreiachsig sind. Ihre Aufgabe ist die Übertragung von Pendelkraftmomenten, und zwar eben zwischen dem oberen und dem unteren Diff erenzialgetriebe. Neben der gegenseitigen Kraftübertragung zwischen beiden Diff erenzialen beteiligen sich diese Kardankupplungen indirekt an der Kraftübertragung an die oberen und unteren Gliedmaßen.

Gliedmaßen – Übertragungshebel

Aus Sicht der allgemeinen Mechanik kann man die Gliedmaßen im Mechanismus des Bewegungsapparates des menschlichen Körpers als „Übertragungs- und Leistungshebel“ bezeichnen. Ihre Aufgabe ist die Erhöhung der Funktionseffektivität des kinematischen Systems. Die Übertragungshebel erhöhen wesentlich die Eff ektivität des ganzen Bewegungsapparates des menschlichen Körpers, vor allem die Variabilität und Eff ektivität der gesamten Motorik.

Kopf als Ausgleichsgewicht

Aus Sicht der allgemeinen Mechanik lässt sich die Funktion des Kopfes wiederum als die eines, auf dreiachsigen Kardankupplungen, also auf sieben Halswirbeln aufgehängten „Waagebalkens“ betrachten. Die mechanische Aufgabe des Waagebalkens ist Hilfe beim Ausbalancieren des hoch gelegenen Körperschwerpunktes bei aufgerichtetem bipedalem Gehen.

Biomechanische Konstruktion des Bewegungsapparates und seine Verkettung

Die derzeitige analytische Auff assung des Bewegungsapparates entspricht eher dem didaktischen Zweck der deskriptiven Anatomie als dem tatsächlichen Funktionsaspekt. Die Beschreibung einzelner Körperteile, gegliedert in Kopf, Brust mit Wirbelsäule, Becken und obere und untere Gliedmaßen, vermittelt insgesamt eine falsche Vorstellung von irgendwelchen, im Prinzip unabhängigen und eher locker miteinander verbundenen Körperteilen.Es zeigt sich jedoch, dass die Realität anders aussieht. Der Bewegungsapparat kann nur als Ganzes funktionieren. Einzelne Teile sind durchaus innerlich miteinander verbunden oder besser gesagt verkettet, und zwar sowohl im strukturell- anatomischen als auch im funktionellen Sinne. Zum einfacheren Verständnis kann man den Körper als ein Gefl echt aus vielfach miteinander verbundenen kinematischen Ketten auff assen. Diese Ketten kann man noch in geschlossene und off ene unterteilen. Die eigentliche Verkettungskinematik des Bewegungsapparates ist sehr kompliziert, denn sie ist innerlich mit einem anatomischen 3D-Modell des Bewegungsapparates verbunden und weist eine riesige Anzahl von Freiheitsgraden der Bewegungsvektoren aus.