There are two main problems for biomechanists in motor learning practice. One is theory vs. experience, the other is the determination of dominative information directly helpful in the practice. This project aimed at addressing these problems from a quantitative aspect by using motion capture and biomechanical rigid body modeling. The purposes were to identify differences in the description of movements amongst motion analysists (external view), athletes (internal sight) and coaches (internal sight from external view; Lippens, 1997) and to identify applicable and germane information for the practitioners. A trampoline skill of a vertical takeoff and landing on the back was selected for the project. The skill was captured and modeled using a five-segment model: head-trunk, arm, thigh, shank and foot. Through the application of dynamic and inverse dynamic analysis, timely variations in joint angles and muscle moments (shoulder, hip, knee and ankle) were calculated to determine description differences among the three views and seek a possible linkage within them. Results show that the inertial and non-inertial systems as well as the coupling of body segments established the differences among the three views and that joint rotations are not identical with the muscular moments, therefore, passive rotations (McGeer, 1990) can occur, and lastly, knowledge of muscular moments at \u27critical\u27 and passive phases should be emphasized during motor learning. It is concluded that biomechanical modeling should be a platform to link all three views and supply a more holistic picture on human motor control.Uvod
Praktičari u sportu obično se u primjeni analize pokreta i biomehaničkog znanja u području motoričkog učenja susreću s dvije vrste problema. Jedan je suprotstavljenost teorije i iskustva, tj. udaljenost dobivenih rezultata analize/teorijskih predviđanja i iskustva/\u27osjećaja kontrole\u27. Drugi se odnosi na određivanje dominantne informacije koja izravno pomaže učenju motoričkih vještina. S biomehaničkog gledišta postoje tri aspekta koje treba uzeti u obzir: \u27antropometrijska biome-hanika\u27, \u27biomehanika pokreta\u27 i \u27preventivna biomehanika\u27. Antropometrijska biomehanika bavi se mogućnošću transfera vještina iz jednog biogeometrijskog sustava u drugi. Biomehanika pokreta opisuje karakteristike pokreta s ciljem da utvrdi dominantne informacije o učenju. Preventivna biomehanika proučava biomehanička opterećenja i pokazuje može li opterećenje omogućiti uspješno učenje bez opasnosti od ozljeđivanja. Hoće li ti aspekti biti uspješno primijenjeni u sportskoj praksi, ovisi o komunikaciji među istraživačima koji analiziraju pokret, s jedne strane, i sportaša i trenera, s druge. Na temelju kinematičkih mjerenja gibanja u prostoru, istraživači koji analiziraju pokret opisuju kretanje u koordinatnom sustavu fiksnom u odnosu na okolinu (vanjsko gledište). Međutim, sportaš/ sportašica kontrolira svoje mišiće u sustavu fiksnom u odnosu na njegovo/njezino tijelo (unutarnje gledište / unutarnji dojam). Postoji, međutim, i treći izvor informacija. Na temelju dugogodišnjeg iskustva, trener može prevesti opaženi pokret iz okoline u područje mišićne kontrole u tjelesnom sustavu (unutarnje gledište iz vanjske perspektive) (Lippens, 1997). Praksa, međutim, pokazuje da postoje neke komunikacijske poteškoće između sustava koje su uzrokovane različitim objašnjenima proizašlima iz različitih gledišta, a to remeti efikasnost motoričkog učenja u praksi. Ovaj rad pristupa tom problemu na kvantitativan način koristeći kombinaciju kinematičkih mjerenja gibanja u prostoru i modeliranja tijela krutim segmentima.
Vještina skakanja na trampolinu, točnije sposobnost vertikalnog odraza i doskoka na leđa, odabrana je za analizu u ovom radu. Svrha prvog dijela istraživanja bila je utvrditi razlike u opisu kretnji s obzirom na vanjsko gledište, unutarnje gledište/dojam te unutarnje gledište iz vanjske perspektive. Svrha drugog dijela bila je, na temelju tih spoznaja, identificirati informacije koje će biti korisne vježbačima u praksi.
Metode
Poznato je da se kinematičko mjerenje gibanja u prostoru i modeliranje tijela krutim segmentima može koristiti kako bi se utvrdile najvažnije karakteristike kontrole zglobova pri izvođenju vještine koja se promatra. Na temelju kinematičkih parametara moguće je utvrditi promjene položaja zglobova u vremenu. Koristeći se osnovnim pravilima fizike, možemo jednostavne podatke o položaju prevesti u termine modelnih pokreta krutih segmenata tijela. Za potrebe ovog rada konstruiran je model od pet segmenata: glava-trup, ruka, bedro, potkoljenica i stopalo za izračunavanje kutova u zglobovima ramena, kuka, koljena i gležnja. Dobivene vremenske varijacije u kutovima tih zglobova često se koriste u okviru kinematičke analize pokreta za utvrđivanje karakteristika pokreta i obrasca njegove kontrole (vanjsko gledište).
Kako bi se provela temeljita analiza, u ovom je radu korišteno inverzno modeliranje za utvrđivanje mreže momenata zglobova i mišića, što je kvantitativna vrijednost za grupni učinak rada zglobno-mišićnog sustava. Ta varijabla je unutarnji uzrok za pokretanje zglobova i trebala bi biti čvrsto povezana sa sportaševim \u27osjećajem kontrole\u27. Tako se izračunata mreža momenata mišića može koristiti kao reprezentant unutarnjega gledišta. Ako se promjena u kutu pokreta zgloba i momenta mišića može objasniti Newtonovom dinamičkom jednadžbom, koja se koristi u kinematičkoj analizi sila i momenata gibanja u prostoru, tada bi se vanjsko gledište moglo izjednačiti s unutarnjim.
U izračunavanju parametara modeliranja, parametri inercije tijela (jedna vrsta ulaznih podataka) procijenjeni su uz pomoć antropometrijskih \u27normi\u27 dobivenih u statističkim studijama (Zatsiorsky i Seluyanov, 1983; Shan i Nicol, 1998). Promjenom antropometrijskih podataka (stas), a uz održavanje kontrole zglobova konstantnom, moguće je uz pomoć modela odrediti jesu li položaji perifernih dijelova tijela jednaki ili ne. Kako je individualno iskustvo pojedinca usko povezano s njegovom/njezinom biogeometrijskom strukturom, takva modelna simulacija može se koristiti kako bi se istražio utjecaj trenera na objašnjavanje vještine (unutarnje gledište iz vanjske perspektive).
Rezultati i rasprava
Rezultati ovog istraživanja pokazali su da vanjsko gledište, utvrđeno kinematičkom analizom gibanja u prostoru, nije jednako sportaševu osjećaju kontrole (unutarnje gledište). Uzroci tih razlika jesu sile inercije, kao i uzajamno djelovanje segmenata unutar složenog, višesegmentnog sustava (fizikalni efekt lanca). Drugo, rotacije zglobova nisu jednake mišićnim momentima; mogu se poja-viti i pasivne rotacije (McGeer, 1990). Pasivna rotacija je pokret u zglobu koji ne zahtijeva nikakvu kontrolu ni energetsku opskrbu. Prednost pasivnih fenomena u motoričkom učenju leži u pojednostavljivanju motoričke kontrole zahvaljujući mogućnosti da se u fazama pasivnosti kontrola zanemari. Pasivni pokret odvaja sportašev osjećaj (kontrolu) od opisa pokreta koji se temelji na kinematičkim karakteristikama utvrđenima kinematičkim analizama pokreta. Takve (pasivne) faze moguće je odrediti jedino momentom mišića (zgloba) koji se može dobiti inverznom dinamičkom analizom. Treće, individualno je iskustvo pod snažnim utjecajem tjelesne visine. To nas vodi do raznolikih unutarnjih gledišta iz vanjske perspektive. Stoga bi treniranje vještina trebalo biti prilagođeno antropometrijskim obilježjima sportaša. I na koncu, u motoričkom učenju trebalo bi naglašavati poznavanje mišićnih momenata i \u27kritičnih faza\u27. Kritična faza je trenutak u izvedbi u kojoj i minimalno odstupanje kontrole pokreta može dovesti do potpuno drugačijeg ishoda. I opet valja naglasiti da takve faze nije moguće uočiti \u27izvana\u27, dok ih se dinamičkom simulacijom može vrlo jednostavno utvrditi.
Zaključak
Može se zaključiti da kinematička analiza pokreta pribavlja informacije o kinematičkim karakteristikama motoričke vještine, međutim, ne može dati uvid u uzročno-posljedične odnose. To uzrokuje razmimoilaženje između vanjskog gledišta i unutarnjega gledišta ili sportaševa dojma. I antropometrijska obilježja utječu na individualno iskustvo, pa su modifikacije u primjeni nužne. Jedan od načina povezivanja vanjskog gledišta, unutarnjeg gledišta i unutarnjeg gledišta iz vanjske perspektive jest i biomehaničko modeliranje ljudskog tijela krutim segmentima.Im Prozess des motorischen Lernens befassen sich die Biomechaniker mit zwei Hauptproblemen. Das erste Problem liegt in der Theorie gegenüber Praxis und das andere in der Bestimmung der dominanten Information, die in der Praxis nützlich ist. Die Absicht dieses Projekts war es, diese Probleme quantitativ anzugehen, mit Hilfe der Bewegungserfassung und der biomechanischen Festkörper-Modellierung. Damit wollte man die Unterschiede bei der Bewegungsbeschreibung zwischen den Bewegungsanalysten (die äußere Sicht), den Sportlern (die innere Sicht) und den Trainern (die innere Sicht aus äußerem Betrachtungspunkt; Lippens, 1997) bestimmen und anwendbare und relevante Informationen für die Sporttreibenden sammeln. Der Trampolinsprung -Senkrechte Strecksprung zur Rückenlage -wurde für das Projekt ausgewählt. Der Sprung wurde gelehrt und nachgeahmt nach einem fünfteiligen Modell: Kopf-Rumpf, Arm, Oberschenkel, Unterschenkel und Fuß. Die dynamischen und inversen dynamische Analysen wurden angewandt und dadurch zeitliche Variationen in Gelenkwinkeln und Muskelmomenten (Schulter, Hüfte, Knie und Gelenk) berechnet, um die Beschreibungsunterschiede zwischen den drei Sichten zu bestimmen, und nach einer möglichen Verbindung zwischen ihnen suchen. Den Ergebnissen nach liegt der maßgebende Unterschied zwischen den drei Betrachtungsweisen sowohl in Inertialsystemen als auch in Nicht-Inertialsystemen, sowie in der Verbindung der Körpersegmente. Die Gelenkrotationen sind mit den Muskelmomenten nicht identisch, weshalb passive Rotationen (McGeer, 1990) aufkommen können. Letztlich soll man im Prozess des motorischen Lernens Nachdruck auf die Kenntnis von Muskelmomenten in \u27kritischen\u27 und passiven Phasen setzen. Daraus kann gefolgert werden, dass biomechanische Modellierung eine Plattform dafür sein sollte, alle Sichten zu verbinden und dadurch das holistische Bild von der menschlichen motorischen Kontrolle zu gewinnen
