The purpose of this research project was to bridge the gap between motion analysists and athletes and coaches by establishing a platform for the communication amongst the three parties. The first part of this project depicted that: 1) differences amongst the external view (motion analysists), internal sight (athletes) and internal sight from external view (coaches) were caused by the inertial (environment-fixed) and the non-inertial (body-fixed) system; 2) joint rotations were not identical with the muscular moment, therefore, passive rotations can occur; 3) critical phases in a skill control, which can be revealed by using modeling simulation, should be emphasized during learning; and 4) dynamic modeling has the potential to link and to unify the three views and supply a more holistic picture of human motor control. Based on these results, a learning model was constructed in the second part of the project. The essence of the model is to supply learners with the control signal (muscle moments) obtained from individual anthropometrical data and should-be-learned kinematics. Such an individualized learning process consists of: 1) obtaining kinematic characteristics of a should-be-learned skill using motion capture, 2) substituting the model’s anthropometrical data with a learner’s data, and applying inverse dynamic analysis to the model for obtaining muscle moments – the individualized control signal, and 3) applying the control information in the skill learning. The model was validated in a motor learning study. The study unveiled that dynamic modeling is well suited for improving communication with athletes and coaches as well as for improving efficiency of learning.Uvod
Svrha ovog istraživačkog projekta bila je premostiti jaz između znanstvenika koji se bave istraživanjima pokreta te sportaša i trenera uspostavljanjem platforme za komunikaciju između triju skupina. U prvom dijelu projekta (Shan i sur., 2004) utvrđeno je da: 1) su razlike između vanjske perspektive (analitičari pokreta), unutarnjeg pogleda (dojam sportaša) i unutarnjeg gledišta iz vanjske perspektive (treneri) uzrokovane inercijalnim (nepomičan u odnosu na okolini) i neinercijalnim (nepomičan u odnosu na sportaševo tijelo) sustavom, kao i uparivanjem segmenata tijela; 2) rotacije zglobova nisu jednake mišićnim momentima, stoga se mogu pojaviti pasivne rotacije; 3) kritične faze u kontroli vještine, koje se mogu otkriti korištenjem simulacije modela, iznimno su važne za učenje i da ih se treba u tom procesu naglašavati i 4) dinamičko modeliranje može poslužiti kao platforma za povezivanje i ujednačivanje tri različita pogleda te pridonijeti stvaranju cjelovitije slike o ljudskoj motoričkoj kontroli. Stoga, radi uspostavljanja što bolje komunikacije sa sportašima i trenerima, analitičari pokreta ne bi trebali stati na deskriptivnoj razini, koja nudi jedino kinematičke parametre vještine. Takva deskripcija dokazano odstupa od sportaševa osjećaja kontrole ili trenerova iskustva.
Iskusni su treneri svjesni da je za pojednostavljivanje motoričkog učenja ključno učeniku / sportašu prenijeti znanje o tome koji su specifični mišići uključeni u pokret, kolika je sila potrebna te kakvo je stvarno vremensko-prostorno usklađivanje (timing) nužno za motoričku kontrolu. Ti aspekti pokreta pripadaju kontrolnim parametrima i mogu se izvesti iz dinamičkog i inverznog dinamičkog modeliranja. Takav scenarij sugerira da se dinamičko modeliranje može koristiti kao platforma za unapređenje komunikacije između analitičara pokreta i onih koji to realiziraju u praksi. U drugom di-jelu projekta (predstavljenom u ovom broju) konstruiran je model za učenje koji je utemeljen na razmatranjima iz prvog rada. Bit je modela opskrbiti onoga koji uči upravljačkim informacijama - mišićnim momentima. Takve se informacije mogu pojedinačno priskrbiti primjenom inverzne dinamičke analize na konstruiranom modelu tako da individualne antropometrijske karakteristike i kinematički parametri koje treba naučiti budu ulaz za modelnu analizu. Na taj se način dizajnira individualiziran program učenja koji sadrži: 1) dobivanje kinematičkih karakteristika vještine koju treba naučiti korištenjem zahvaćanja pokreta (motion capture) i analize, 2) zamjenjivanje modelnih antropometrijskih podataka podacima osobe koja uči i primjenu inverzne dinamičke analize na model kako bi se utvrdili zglobno-mišićni momenti, što onome koji uči daje individualizirane važne kontrolne informacije i 3) primjenu kontrolne informacije u procesu učenja vještine.
Rezultati i rasprava
Model je procijenjen u istraživanju iz područja motoričkog učenja. Uzorak ispitanika činilo je 20 studenata sporta, podijeljenih u dvije grupe. U okviru eksperimenta istraživala su se dva aspekta učenja – znanje o pokretu i izvedba pokreta. Prva je grupa učila vještinu na konvencionalan način, koristeći se samo vizualnim informacijama. Druga je grupa uz vizualne informacije dobila i dodatne informacije o kontroli mišića. Istraživanje je evaluirano fenomenološki (pomoću upitnika) i objektivno (ekspertnom analizom video zapisa). Rezultati su pokazali da je prema, mišljenju ispitanika, metoda koja je uz vizualne nudila i kinematičke informacije kao i informacije o kontroli mišića bolja i da omogućuje bolje razumijevanje vještine. U okviru objektivne analize eksperti su procijenili da je izvedba grupe koja je imala dodatne informacije bolja od izvedbe ispitanika koji su učili na uobičajen način.
Zaključak
S obzirom na usporedbu subjektivne i objektivne procjene, može se zaključiti da se informacije o mišićnim momentima, dobivene na osnovi inverznog dinamičkog modeliranja, mogu koristiti kao kontrolni obrazac te da olakšavaju komunikaciju između tri skupine sudionika motoričkog učenja i da proces učenja pojednostavljuju.Die Absicht dieses Projekts war, die Kluft zwischen den Bewegungsanalysten, den Sportlern und Trainern zu überbrücken, um eine Platform für die Kommunikation zwischen den drei Parteien herzustellen. Im ersten Teil des Projekts wurde klar, dass 1) die Unterschiede zwischen der äußeren Sicht (den Bewegungsanalysten), der inneren Sicht (den Sportlern) und der inneren Sicht aus äußerem Betrachtungspunkt (den Trainern) von (umweltgebundenen) Inertialsystemen und (körpergebundenen) Nicht-Intertialsystemen verursacht sind; 2) dass die Gelenkrotationen mit den Muskelmomenten nicht identisch sind, weshalb passive Rotationen aufkommen können; 3) dass man Nachdruck auf kritische Phasen der Fertigkeitskontrolle während des Erwerbs setzen sollte, was man mit Hilfe der Modellierungssimulation erzielen kann; 4) dass die dynamische Modellierung imstande ist, die drei Sichten zu verbinden und zu vereinigen, um dadurch das holistische Bild von der menschlichen motorischen Kontrolle zu gewinnen. Aufgrund dieser Ergebnisse, wurde im zweiten Teil des Projekts ein Lernmodell entworfen. Der Kern des Modells ist, den Lernenden ein Kontrollsignal (Muskelmomente) zur Verfügung zu stellen, das sich aus individuellen anthropometrischen Angaben und einer noch-zu-erwerbenden Kinematik ergibt. Ein solcherarts individualisierter Erwerbsprozess setzt voraus, dass 1) man die kinematischen Eigenschaften einer zu erwerbenden Fertigkeit mit Hilfe der Bewegungserfassung bestimmt, 2) dass man die anthropometischen Angaben des Modells mit denen des Lernenden ersetzt, und die inverse dynamische Analyse auf das Modell anwendet, um Muskelmomente, bzw. ein individualisiertes Kontrollsignal zu bekommen, und 3) das man die Kontrollinformation beim Fertigkeitserwerb anwendet. Das Modell wurde in der motorischen Lernstudie gültig gemacht. Die Studie zeigte, dass sich die dynamische Modellierung sehr gut eignet, um die Kommunikation zwischen den Sportlern und Trainern zu verbessern, sowie den Lernprozess zu fördern
