Strategie

 

Zwei Arten motorischer Strategien für einen genauen Dartwurf

 Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit stellt eine wertvolle Ergänzung unserer  Artikel zur Verbesserung der Technik im Dartsport dar. Vielen Dank an  Daiki Nasu von der Universität Osaka, der eine Veröffentlichung auf Darts1  möglich machte.

Zusammenfassung

 Diese Studie untersucht, ob erfahrene Dartspieler bestimmte Muster im  Bewegungsablauf ihrer Hand nutzen, um die zwangsweisen Schwankungen  im Abwurf-Timing zu kompensieren. Acht erfahrene Spieler und acht Anfänger  führten jeweils 60 Dartswürfe aus, bei denen sie auf das Bullseye zielten. Die  Bewegung der Darts und des Zeigefingers wurden mit sieben 480-Hertz-Kameras  aufgezeichnet. Die Daten wurden unter Verwendung einer kubischen  Spline-Funktion interpoliert und auf die Millisekunde genau analysiert. Die  erwarteten vertikalen Fehler auf der Dartscheibe wurden auf Grundlage der  Zustandsgrößen des Zeigefingers (Position, Geschwindigkeit und Richtung der  Bewegung) in einer Zeitreihe berechnet. Diese Zeitreihen-Fehler bilden die  Bewegungsmuster der Hand ab. Für die Bewertung auf Basis der Zeitreihen-Fehler  wurden zwei Variablen für die vertikale Ebene und zwei Variablen bezüglich der  Kontrolle des Timings vergeben. Die Ergebnisse zeigten in der Gruppe der  erfahrenen Spieler zwei typische Arten von Bewegungsabläufen. Die Timing-Fehler  der erfahrenen Spieler entsprachen denen der Anfänger, jedoch hatten die  erfahrenen Spieler ein größeres Zeitfenster, um einen Dart genau abzuwerfen.  Diese Probanten wählten bestimmte Bewegungsmuster ihrer Hand, um die  Timing-Fehler zu kompensieren. Andere erfahrene Spieler wählten nicht die  ergänzenden Bewegungsabläufe der Hand, aber sie reduzierten stark ihre Fehler  beim Abwurf-Timing.

Einführung

 Ein genauer Wurf ist seit der Steinzeit bis zum heutigen Sportzeitalter eine wichtige  Fähigkeit. Für die Jäger der Steinzeit mag ein exakter Wurf Voraussetzung gewesen  sein, um Beute auf große Entfernung jagen zu können. Für Baseball-, Basketball-  oder Darts-Spieler hat ein genauer Wurf oder Schuss größten Einfluss auf das  Resultat des Spieles. In der vorliegenden Studie untersuchten wir den Dartwurf als  typisches Beispiel für einen exakten Wurf. Welche Bewegungsabläufe benötigt man  für einen exakten Wurf?  Der Treffpunkt des Darts auf der Scheibe ist von einer Kombination aus physischen  Faktoren abhängig, inklusive der Position, Geschwindigkeit und der  Bewegungsrichtung zum Zeitpunkt des Abwurfes. Die Rotation des Darts und den  Luftwiderstand haben wir bei der Untersuchung vernachlässigt. Diese Parameter  sind abhängig von der Bewegungskurve der Wurfhand und des Abwurf-Zeitpunktes.  Um die Schwankungsbreite bei wiederholten Würfen zu reduzieren, ist es wichtig,  dass der Spieler sowohl die Schwankungsbreite der Bewegungskurve der Hand als  auch des Abwurf-Timings reduziert.  Mehrere Studien haben gezeigt, dass eine Kontrolle des exakten Abwurf-Zeitpunktes  der wichtigste Faktor für einen genauen Wurf ist. Hore und andere berichteten,  dass die Genauigkeit beim Überkopfwurf eines Balles nicht mit der genauen  Handbewegung einherging, sondern vielmehr der Präzision des Timings, gemessen  zum Zeitpunkt der vertikalen Position der Hand im Raum. Hore und andere erklärten,  dass Werfer beim Baseball (Pitcher) eine Abwurf-Genauigkeit von einer bis zwei  Millisekunden erwischen mussten, um regelmäßig die Strike-Zone zu treffen.  Was Darts angeht, so darf der Zeitpunkt des Abwurfes theoretisch maximal  1,8 Millisekunden vom Ideal abweichen, um das Bullseye mit einem Durchmesser  von 4,4 Zentimetern treffen zu können. Weitere Studien haben ergeben, dass Werfer  ein maximales Zeitfenster von 1 Millisekunde haben, um ein Ziel mit einem  Durchmesser von 20 Zentimetern zu treffen, wenn es weiter als sechs  Meter entfernt ist.  Auf der anderen Seite sagen Newell und Corcos, dass „Schwankungen bei und  zwischen allen biologischen Systemen von Natur aus gegeben sind.“ Es wurde zu  Grunde gelegt, dass Schwankungen im Experiment beim menschlichen Verhalten  auftreten, weil auf allen Niveaus des Nervensystems Rauschen auftritt  (z.B. synaptisch, neural und muskuläre Störungen) . Auf dieser Voraussetzung  basierend wäre es überraschend, wenn das zentrale Nervensystem in der Lage wäre,  den Abwurfzeitpunkt innerhalb von 1 bis 2 Millisekunden bei jedem Wurf  kontrollieren zu können. Tatsächlich, Verhaltensstudien berichten von einer  stärkeren Schwankungsbreite im Timing als die theoretisch zulässige  Größenordnung zulassen würde. (z.B. 9 ms bei einer virtuellen Wurfaufgabe,  7–10 ms für Ballwürfe von Freizeitspielern und 27 ms für den Ballwurf von  unerfahrenen Probanten.  Zwei frühere Studien legten nahe, dass die Variabilität des Timings durch eine  Modifikation der Bewegungsbahn der Hand kompensiert werden kann. Müller and  Loosch demonstrierten, dass Werfer Bewegungsmuster entwickelten, die das  Zeitfenster des Abwurfes für ein genaues Ergebnis in einer virtuellen Eingelenk  Wurfaufgabe maximierten. Das bedeutet, das Werfer Bewegungsmuster lernten, die  die Empfindlichkeit für Timing Fehler reduzieren könnten, welche ohne präzise  Kontrolle des Timings zum Erfolg führten. Cohen und Sternad entwickelten Müller’s  Studie weiter und lieferten Beweise für ihre Behauptungen. Sie berichteten, dass die  Werfer bei einer virtuellen Wurfaufgabe genaues Timing lernten und ihre Leistung  steigern konnten, aber sie erreichten bei der Steigerung ein Plateau. Auf lange Sicht  optimierten die Werfer in der Studie beim zusätzlichen Training die  Bewegungsmuster ihrer Hand, um die anlagebedingten Beschränkungen im Timing  des Abwurfes zu kompensieren. Allerdings scheint es verfrüht, ihre Ergebnisse für  den allgemeinen Fall zu akzeptieren, da die virtuelle Wurfaufgabe in der genannten  Studie beschränkter und spezifischer war als eine reale Wurfaufgabe.  Smeets et al. [4] präsentierten experimentelle Daten und Simulationen für  tatsächliches Dartwerfen und fanden Ergebnisse, die im Widerspruch zu den von  Müller’s und Cohen’s Studien stehen. Durch Training reduzierten die Probanden die  Radien ihrer Bewegungsbahn der Hand und ihr Abwurfpunkt veränderte sich,  annähernd dem Scheitelpunkt ihrer Handbewegung. Diese Veränderungen  verringerten nicht die Empfindlichkeit für Fehler beim Timing des Abwurfes, das  Gegenteil war der Fall. Lediglich vier Probanden nahmen an der Studie von Smeets  teil. Ihre Erfahrung als Dartspieler reichten laut ihren Angaben von „einige Male im  Monat“ bis „überhaupt erst ein paar Mal“. Die Probanden der erwähnten Studie  könnten eine Stufe vor dem Erlernen der Muster für Bewegungsabläufe der Hand  gestanden haben, die die Anfälligkeit für Fehler beim Timing reduzieren können.  Weil, wie oben erwähnt, die Unbeständigkeit beim Timing nicht vollständig beseitigt  werden kann, sollten fortgeschrittene Dartspieler diejenige Handbewegung  ausführen, die die Unbeständigkeit beim Timing am besten kompensiert. Die aktuelle  Studie untersucht, ob fortgeschrittene Dartspieler einen Bewegungsablauf der Hand  nutzen, um die innewohnende Unbeständigkeit beim Abwurf Timing auszugleichen.  Wir haben mehrere Hypothesen überprüft, indem wir erfahrene Spieler und  Anfänger verglichen. In verschiedenen Aufgaben den Wurf betreffend, wurde  berichtet, dass durch Training die Unbeständigkeit in der Bewegung reduziert wurde.  Zum Beispiel in der gemeinsamen Bewegungslehre, Eckdaten des Abwurfes  und des Abwurf-Timings.  Deshalb sagten wir voraus, dass erfahrene Spieler eine geringere Unbeständigkeit  beim Abwurf Timing aufweisen würden als Anfänger. Es ist jedoch unwahrscheinlich,  dass Werfer einen Abwurf Zeitpunkt innerhalb 1 ms kontrollieren können. Folgende  Hypothesen wurden in dieser Studie untersucht:  1) Erfahrene Spieler zeigen kleinere Abweichungen im Timing als Anfänger, jedoch  nicht in der Größenordnung von 1 ms.  2) Erfahrene Spieler haben durch Training ergänzende Muster ihrer Handbewegung  gelernt, die Unbeständigkeiten beim Timing ausgleichen. Weil die horizontale  Handbewegung nahezu perfekt in einer Linie mit dem anvisierten Ziel liegt,  beeinflusst dies kaum die Ungenauigkeit in der Horizontalen. Daher konzentrierten  wir uns nur auf die Bewegung und die Ergebnisse in der vertikalen Ebene.

Materialien und Methoden

 Testpersonen  Ein Experiment wurde mit 16 Männern durchgeführt. Die Expertengruppe bestand  aus acht Rechtshändern im Alter zwischen 25 und 49 Jahren. Es waren  turniererfahrene E-Dart Spieler, die seit zwei bis sechs Jahren Darts spielten. Die  übrigen acht Rechtshänder (Studenten und Lehrkörper) bildeten die Gruppe der  Anfänger. Sie waren zwischen 19 und 37 Jahre alt. Jeder der Anfänger hatte zuvor  lediglich einige Male Darts gespielt. Alle Probanden gaben vor dem Experiment eine  schriftliche Einverständniserklärung ab. Die Studie wurde von der Ethikkommission  der Hochschule für Medizin in Osaka zugelassen, und alle Verfahren stimmten mit  der Deklaration von Helsinki überein.  Aufgabe und Geräte  Jede Testperson absolvierte seine Würfe auf eine E-Dart  Scheibe, die den allgemeinen Regeln entsprach. Die Mitte des Bullseye befand sich  in einer Höhe von 173 cm über dem Boden, die horizontale Entfernung von der  Abwurflinie zur Vorderseite des Dartboards entsprach 244 cm. Die Probanden  durften ihre Körperhaltung beim Wurf frei wählen und sollten stets auf die Mitte des  Bullseye zielen, welches einen Durchmesser von 4,4 cm besaß. Nach 10 bis 20  Probewürfen sollte jede Testperson 20 Durchgänge absolvieren, jeder Durchgang  bestand aus drei Würfen, macht 60 Würfe insgesamt. Die Probanden durften sich  einen von drei zur Verfügung stehenden Darts aussuchen. Die Variationen waren  dabei: lang, Länge 14,8 cm, Gewicht 18,5 Gramm, medium, Länge 14,0 cm, Gewicht  18,2 Gramm oder kurz, Länge 13,2 cm, Gewicht 18,0 Gramm. Um die Bewegung der  Darts verfolgen zu können, wurde hinter dem Flight eine Markierung in Form einer  Kugel (Radius 3,5 mm) angebracht. Außerdem wurde vorne am Schaft ein  reflektierendes Klebeband angebracht. Obwohl die zur  Verfügung stehenden Darts etwas von den überlicherweise durch die erfahrenen  Spieler verwendeten abwichen, konnten sich die Experten durch einige Übungswürfe  daran gewöhnen. Die gleichen Markierungen in Form einer Kugel (Radius 3,5 mm)  wurden auch am Zeigefinger der Testpersonen angebracht und an den Verbindungen  der Fingergelenke (MP), Handgelenk, Ellbogen und der Schulter des Wurfarmes  (Radius 10 mm). Die Bewegungen der Markierungen wurden mit sieben 480-Hz  Infrarot-Kameras (Oqus300 von Qualisys) aufgenommen. Die mittlere  Standard-Abweichung (SD) wurde auf 0.45 ± 0.05 mm kalibriert.  Um den tatsächlichen Treffpunkt im Dartboard zur ermitteln, wurde während des  Experimentes eine 30-Hz Videokamera (GZ-MG40 von Victor) hinter den  Testpersonen positioniert. Die Position des Treffers wurde durch eine  zweidimensionale Abbildung manuell digitalisiert und berechnet. Die mittlere  Standardabweichung betrug 0,88 ± 0,19 mm. Diese Daten wurden lediglich genutzt,  um sie mit der berechneten Position zu vergleichen,

Datenverarbeitung

 Die aufgenommenen Daten wurden durch eine Spektralanalyse Technik gefiltert,  wobei das Zeitfenster ein Viertel der Daten betrug und zwei von sechs  Hauptkomponenten genutzt wurden. Nach der Datenglättung, interpolierten wir die  Daten mit einer kubischen Spline-Funktion bei 1000 Hz, um die Schwankungen beim  Timing mit einer Genauigkeit von 1 ms bestimmen zu können. Die Bewegung des  Dart Schwerpunktes (CG) wurde durch die Bewegungen der beiden Markierungen  auf dem Dart berechnet, und die relative Position des Dart Schwerpunktes  unmittelbar vorher gemessen. Der Abwurf Zeitpunkt wurde für den Moment definiert,  bei dem die Geschwindigkeit des Dart Schwerpunktes relativ zum Zeigefinger eine  vordefinierten Punkt überschritt. Da die relative Geschwindigkeit für einige  Testpersonen vor dem Abwurf schwankte, wurden unterschiedliche Punkte definiert  (0,22 bis 0,46 m/s). Die Datenverarbeitung führten wir mit MATLAB von  Math Works durch.

Zeitreihenberechnung der vertikalen Fehler

 Wir mussten für jeden Punkt der Bewegungskurve der Hand die Fehler in der  vertikalen Ebene berechnen. Für die Berechnung nutzten wir die Bewegung des  Zeigefingers. Die Nutzung des Zeigefingers erlaubte uns, die Fehler in der  vertikalen Ebene als Zeitreihenfehler abzuschätzen, einschließlich der Zeit hinter  dem jeweiligen Abwurf. Wir gingen davon aus, dass sich der Dart  genau mit dem Zeigefinger bewegt, und dass er nach dem Abwurf der parabolischen  Kurve eines Massepunktes folgt, den Luftwiderstand und die Rotation  vernachlässigend. Die Gleichung für den vertikalen Fehler (Ey) auf dem Dartboard  wurde für den Zeitpunkt t wie folgt beschrieben:  Wobei xt und yt die Positionen relativ zum Mittelpunkt des Bullseye sind, vt ist die  Geschwindigkeit und ?t ist die Bewegungsrichtung des Zeigefingers in der  vertikalen Ebene zur Zeit t. Diese Berechnung basiert auf den Analysen der Studie  von Smeets et al. sowie Cohen und Sternad.  Weil einige Würfe eine inakzeptable Differenz zwischen Eyt und den manuell  digitalisierten Daten bezogen auf die Fehler aufwiesen (> 4 cm), wurden diese von der  Analyse ausgeschlossen. Der Mittelwert ± SD der Anzahl ausgeschlossener  Versuche betrug für jeden Probanten 3,6 ± 3,4. Die berechneten Trefferpunkte  stimmten gut mit den digitalisierten Trefferpunkte überein (Der  Korrelationskoeffizient betrug 0,86 ± 0,14). Die Standardabweichung der Differenz  zwischen den berechneten und den digitalisierten Trefferpunkten  betrug 18,5 ± 2,8 mm.

Abhängige Variablen

 Wir rechneten mit zwei Variablen, dem Leistungsfehler und der Erfolgsquote, um die  Wurfgenauigkeit in der vertikalen Ebene zu bewerten. Weil wir uns auf die vertikale  Ebene fokussierten, wurde in unserer Studie ein erfolgreicher Versuch für den Fall  definiert, dass der Dart in Höhe des Bullseye landete, unabhängig vom horizontalen  Ergebnis. Daher wurde der Leistungsfehler als Absolutwert des vertikalen Fehlers,  Ey, zum tatsächlichen Zeitpunkt des Abwurfes definiert. Die Erfolgsquote wurde als  Verhältnis der Anzahl der Würfe mit Leistungsfehlern kleiner als 22 mm zu der  Gesamtzahl der Würfe jedes Probanden definiert. Grundsätzlich kann die  Spielstärke beim Darts nach der Anzahl der Treffer in nächster Nähe des Ziels,  einschließlich der horizontalen Ebene beurteilt werden. Unsere beiden vertikalen  Variablen, Leistungsfehler und Erfolgsquote, standen in starker Wechselbeziehung  mit der Trefferquote des Bullseye (Leistungsfehler: r= -0.90, Erfolgsquote: r = 0.95).  Daher sind unsere beiden Variablen vernünftige Kennzahlen, um die Leistungen der  Gruppen zu vergleichen.  Genauigkeit des Timings  Wir berechneten die Timing Fehler (Et), um die Genauigkeit des Abwurfzeitpunktes  zu bewerten. Mehrere frühere Studien untersuchten die Präzision beim Abwurf  Timing. In diesen Studien wurde das Abwurf Timing mit einem kinematischen  Orientierungspunkt synchronisiert (beispielsweise, wenn sich die Hand vertikal im  Raum befand. Dann wurde die Veränderlichkeit des Timings durch  Standardabweichung berechnet. Smeets et al. stellten fest, dass dieses Verfahren  nicht ausreicht, um die Timing-Genauigkeit zu beschreiben, da der kinematische  Orientierungspunkt als Referenz genutzt, ebenfalls variabel war. Cohen und Sternad  verwendeten eine andere Methode, um die Timing-Genauigkeit zu quantifizieren. Sie  bestimmten die „Zeitfehler“ als die absolute Differenz zwischen den tatsächlichen  und den optimalen Abwürfen, den Abwurf als Folge des minimalen Fehlers während  des entsprechenden Wurfes. Mit dieser Methode kann man beurteilen, ob Dartspieler  den Dart innerhalb der Bewegungskurve der Hand bei jedem Wurf zum optimalen  Zeitpunkt loslassen. In der vorliegenden Studie wurden die Timing-Fehler auf der  Grundlage der Analyse von Cohen’s Studie berechnet. Wenn die Zeitreihenfehler  zweimal die „0“ Zeile überschritten, wurde der Moment, der zeitlich näher zum  eigentlichen Abwurf war, als optimaler Abwurf gewählt . Dann wurde Et (Timing  Fehler) als die absolute Differenz zwischen dem optimalen und dem tatsächlichen  Abwurf berechnet. Der Wert wurde über alle Würfe jedes Probanden gemittelt.  Weil Et kein Maß für die Streuung ist, ist es schwierig, die Präzision des Timings  mit derjenigen der früheren Studien zu vergleichen. Also haben wir zusätzlich die  Veränderlichkeit des Timings als Standardabweichung des Abwurf Timings in  Hinsicht auf den Scheitelpunkt der Handbewegung berechnet, um unsere Ergebnisse  mit denen anderer Studien vergleichen zu können.  Zeit im Erfolgsbereich  Wir wollten klären, ob ein Werfer bestimmte Muster der Handbewegung hatte, die  die Schwankungen des Timings kompensieren konnten. Um dies zu erreichen,  quantifizierten wir die Zeit im Erfolgsbereich (TSZ) als die Dauer, für die die Kurve  der Zeitserie der vertikalen Fehler in dem Bereich lag, der zum Erfolg führte (der  Erfolgsbereich). Die Zeitreihenkurve der vertikalen Fehler stellt die  Bewegungsmuster der Hand dar, wobei eine längere TSZ (Zeit im Erfolgsbereich)  für ein besonderes Bewegungsmuster der Hand steht, mit einem längeren  Zeitfenster, das zum Erfolg führen kann. Wenn die Kurve den Erfolgsbereich  zweimal kreuzt, wird TSZ (Zeit im Erfolgsbereich) als die Summe der beiden Werte  berechnet. Wenn die Kurve nicht in den Erfolgsbereich eindringt, ist TSZ gleich Null.  Wir nannten diese Bahn eine „Nicht getroffen Flugbahn“ . Die TSZ (Zeit im  Erfolgsbereich) wurde über erfolgreiche Würfe gemittelt, für jeden Probanden.  Sobald Fehlwürfe, die aus „Nicht getroffen Flugbahnen“ resultierten, in der Variable  enthalten waren, wäre die durchschnittliche TSZ verzerrt, weil in diesen Fällen ein  Wert von Null zugeordnet wurde. Deshalb zeigt ein Durchschnitt aller Würfe eines  jeden Probanten nicht wirklich die normalen Muster der Bewegungskurve der Hand. r  Die Anzahl der erfolgreichen Würfe der erfahrenen Spieler reichte von 25 bis 57,  während die Treffer der Anfänger bei 8 bis 24 lagen.  Schwankungsbreite als Kurve der Zeitreihenfehler in der vertikalen Ebene  Die Kurven der Zeitreihenfehler in der vertikalen Ebene entsprechen den  Bewegungsmustern der Hand, einschließlich der Position, Geschwindigkeit und  Bewegungsrichtung. Deshalb stellt die Schwankungsbreite der Kurven für jeden  Probanden die Schwankungsbreite der Bewegungsmuster der Hand dar. Um dies zu  bewerten, berechneten wir die Standardabweichungen der Spitzen der  Zeitreihenfehlerkurven, weil diese in geeigneter Weise die Eigenschaften  dieser Kurven anzeigen. Wir berechneten die Standardabweichungen der  Spitzenwerte und Spitzenzeiten, die mit dem Zeitpunkt des optimalen Abwurfes  für jeden Probanden synchronisiert wurden.

Statistiken

 Wir nutzten Wilcoxon-Rangsummentests, um die Unterschiede zwischen sechs  Variablen zu bewerten, zwischen der Gruppe der erfahrenen Spieler und der  Anfängergruppe. Die statistische Signifikanz wurde mit p<0,05 festgelegt.

Ergebnisse

 Leistungs Ergebnisse  Der Mittelwert der Leistungsfehler war für die Expertengruppe deutlich kleiner als  für die Anfängergruppe (W = 36, p<0,05). Der Mittelwert der Erfolgsrate war für die  Expertengruppe signifikant höher als für die Anfängergruppe (W = 100, p<0,05). Der  stärkste Spieler aller Probanten in Bezug auf die Leistungsfehler war Experte 1  (Leistungsfehler = 13,5 mm, Erfolgsquote = 77,0%), und Experte 2 relativ zur  Erfolgsrate (Leistungsfehler = 14,4 mm, Erfolgsquote = 79,2%). Diese Spieler werden  in einem späteren Abschnitt als erfolgreiche Beispiele verwendet werden. Der  schlechteste Spieler aus der Gruppe der Experten war nach beiden Messmethoden  besser als der beste Spieler aus der Gruppe der Anfänger. Dies bestätigt, dass  langfristiges Training die Genauigkeit des Wurfes verbessert.

Typische Muster der Zeitreihenfehler in der vertikalen Ebene

 Wir fanden zwei typische Strategiearten in der Expertengruppe, und einen anderen  Typ in den Gruppe der Anfänger. Drei typische beispielhafte Kurven der  Zeitreihenfehler in der vertikalen Ebene für alle Würfe eines jeden Probanten.  In der vorliegenden Studie haben wir unter Verwendung der Bewegung des Zeigefingers  die Fehler in der vertikalen Ebene als Zeitreihe berechnet. Somit stellen die Kurven  dieser Zeitreihenfehler die Muster der Bewegungskurve der Hand dar, einschließlich  der Position, der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung. Eines der typischen Muster,  zeigt relativ konstante Würfe und überlappt für eine beträchtliche Zeit den  Erfolgsbereich (d.h. die Muster dieser Probanden zeigen, dass sie längere TSZs hatten).  Dies bedeutet, dass diese Probanden ein längeres Zeitfenster für den Abwurf hatten, um  ein genaues Ergebnis erzielen zu können. Aber der Wertebereich für Et (Timing Fehler)  war für diese Probanden ähnlich dem Wertebereich der Anfänger. Das heißt, dass sie  Bewegungsmuster der Hand hatten, die die Timing-Fehler beim Abwurf kompensieren konnten.  Die Dauer der TSZ (Zeit im Erfolgsbereich) war für diese Probanden ähnlich der TSZ der  Anfänger, aber ihr Timing beim Abwurf lag gebündelt in der Nähe des optimalen  Abwurfzeitpunktes. Somit war Et (Timing Fehler) gering. Diese Probanden hatten keine  ergänzenden Bewegungsmuster der Hand gewählt, aber die Fehler beim Timing extrem  reduziert, was zu genauen Ergebnissen führte. Der dritte Kurventyp, zeigt eine  größere Schwankungsbreite, geringere TSZ Werte und einen größeren Wertebereich für Et.  Dieses Muster wurde nur von Teilnehmer aus der Anfängergruppe gezeigt. Anfänger  konnten keine dauerhaft genauen Ergebnisse erzielen, da sie weder über ergänzende  Bewegungsmuster der Hand noch geringe Fehler beim Abwurftiming verfügten.

Vergleiche zwischen den Gruppen der Experten und Anfänger

 Der Mittelwert der Timingfehler (Et) war für die Gruppe der Experten deutlich  kleiner als für die Anfängergruppe. Das heißt, dass die erfahrenen Spieler ihre  Darts näher an dem Punkt abwarfen, der zu minimalen Fehlern bei jedem Wurf führte.  Jedoch zeigten einige Experten Würfe mit Werten des Et, ähnlich denen der  Anfänger-Gruppe und einige Experten zeigten extrem kleine Werte von Et, in der  Größenordnung von 1 ms. Experte 4 hatte mit 0,98 ± 1,13 ms den geringsten Wert,  und vier der acht erfahrenen Dartspieler zeigten Werte des Et kleiner als 1,2 ms.  Die Experten, die kleine Werte für Et (Timing Fehler) zeigten, hatten relativ  kurze TSZs (Zeiten im Erfolgsbereich). Ihre TSZs wichen nicht von denen aus der  Anfängergruppe ab. Andererseits zeigten die Experten die gleichen Et wie die  Anfängergruppe, mit höheren TSZ-Werten. Der Mittelwert der TSZ war für die  Expertengruppe signifikant höher als für die Anfängergruppe, obwohl die Hälfte der  Experten ähnliche Werte wie die Anfängergruppe zeigten. Dies passierte, weil die  andere Hälfte der Experten große TSZs hatten. Experte 2 hatte unter allen Probanden  den höchsten TSZ-Wert (12,4 ms). Das bedeutet, dass Experte 2 ein Zeitfenster von  12,4 ms für den Abwurf hatte, um das Ziel genau zu treffen.  Somit fanden wir zwei Strategiearten in der Gruppe der Experten. Jeder der beiden  Experten mit den besten Leistungen (die Experten 1 und 2) wählte eine dieser  Strategien. Der Mittelwert der Variabilität bei den Spitzen der  Zeitreihenfehlerkurven war für die Gruppe der Experten deutlich kleiner als für die  Gruppe der Anfänger (Experten: 21,3 ± 4,3 mm, Anfänger: 65,0 ± 13,0 mm; W = 36,  p<0,05). Der Mittelwert der Variabilität in den Zeitspitzen im Hinblick auf den  optimalen Abwurfzeitpunkt war für die Gruppe der Experten ebenfalls deutlich kleiner  als für die Gruppe der Anfänger (Experten: 2,1 ± 1,2 ms, Anfänger: 4,2 ± 0,7 mm;  W = 39, p<0,05). Dann waren die Bewegungsmuster der Hand bei den Experten stabiler  als bei den Anfängern, sowohl räumlich als auch zeitlich.

Leistungsfehler und Beziehung zwischen Et und TSZ

 Um zu bestätigen, dass größere TSZs tatsächlich die Et (Timing Fehler)  kompensieren können, stellten wir die Beziehung zwischen Et und den Leistungsfehlern  für alle Würfe der Experten grafisch dar, mit der Unterscheidung zwischen der längsten  TSZ und der kürzesten TSZ. Rote Punkte zeigen die Top-100-Würfe in der  TSZ (Mittelwert ± Standardabweichung: 13,3 ± 2,2 ms), und blaue Punkte zeigen die  schlechtesten 100 Würfe in der TSZ (2,7 ± 1,6 ms). Die Anzahl der insgesamt  erfolgreichen Würfe für die Top-100-Würfe in der TSZ (76 Würfe) war signifikant  höher als die für die schlechtesten 100 Würfe in der TSZ (44 Würfe) [Verhältnis  Test mit zwei Stichproben, x 2 = 21,3; p<0,05]. Somit hatten die Würfe mit den  höchsten TSZ Werten die geringste Empfindlichkeit gegenüber Et. Andererseits erhöhten  sich Leistungsfehler der Würfe mit den kürzesten Zeiten im Erfolgsbereich (TSZ)  dramatisch, während die Timing Fehler (Et) zunahmen.

Beziehung zwischen Et und Timing-Variabilität

 Eine andere Annahme für die Präsision des Timings war die Variabilität des Timings.  Die Mittelwerte waren zwischen den Experten und Anfängern statistisch gesehen nicht  unterschiedlich (Experten: 2,4 ± 1,2 ms, Anfänger: 2,4 ± 0,6, W = 62, p = 0,57). Es  gab eine starke Korrelation zwischen Et und der Variabilität des Timings bei den  Experten (r = 0,93), bei den Anfängern gab es hingegen keine Korrelation (r = 0,19).  Es konnte gezeigt werden, dass einige Anfänger trotz großer Et kleine Variabilitäten  beim Timing bewiesen.

Diskussion

 Das Ziel der vorliegenden Studie war es zu untersuchen, ob erfahrene Dartspieler  Muster beim Bewegungsablauf der Hand haben, die zwangsläufig auftretende  Schwankungen beim Abwurf-Timing kompensieren können. Wir verglichen die  Timing-Genauigkeit und Bewegungsmuster der Hand zwischen erfahrenen Spielern und  Anfängern. Die Ergebnisse zeigten, dass die Expertengruppe weniger Fehler in ihrem  Abwurf-Timing hatte und weitere ergänzende Handbewegungsmuster als die Anfängergruppe  aufwies. Diese Ergebnisse unterstützten unsere Hypothese. Allerdings fanden wir in  der Expertengruppe zwei typische Wurfstrategien. Insbesondere wählten die beiden  besten Werfer (Experten 1 und 2) deutlich unterschiedliche Strategien. Die  Eigenschaften dieser Strategien werden nachstehend diskutiert.

Strategie der ergänzenden Bewegungsmuster der Hand

 Eine Strategie bezog Bewegungsmuster der Hand mit ein, die Schwankungen  beim Timing kompensieren konnte, um konstant präzise Würfe abzuliefern. Experte 2  nutzte diese Strategie. Auch wenn seine Timing-Fehler sich nicht von den Fehlern  der Anfänger unterschieden, kompensierte er die Timing-Fehler durch eine  modifizierte Handbewegung. Dieses Ergebnis deckt sich mit den Ergebnissen der  Studie von Cohen und Sternad, die zeigten, dass erfahrende Probanden ihren  Bewegungsablauf optimierten, um Schwächen bei den Timing-Schwankungen auszugleichen.  Sie erwähnten, dass ein wesentlicher Vorteil dieser Strategie darin liegt, dass der  Bewegungsablauf im Voraus geplant werden kann, und der Werfer sich nicht auf das  Feedback des aktuellen Wurfes verlassen muss. Die Bewegungen beim Dartwurf sind zu  schnell, um Korrekturen, basierend auf propriozeptiver Information vorzunehmen. Es  kann spekuliert werden, dass die Probanden, die diese Strategie nutzten, die  Bewegungsabläufe ihrer Hand vorplanten, welche die Empfindlichkeit bei den  Schwankungen des Abwurf Timings reduzieren könnten.

Strategie zur Verringerung der Schwankungsbreite beim Abwurf Timing

 Eine andere Strategie bezog eine verminderte Schwankungsbreite des Timings  ein, um die Wurfgenauigkeit zu verbessern. Vier erfahrende Spieler, einschließlich  Experte Nr. 1, zeigten diese Strategie und reduzierten ihre Timing-Fehler auf den  niedrigen Wert von 1 ms. Diese Strategie wurde anstelle eines ergänzenden  Bewegungsmusters der Hand genutzt, um einen genauen Wurf zu erzielen.  Calvin sowie Chowdhary und Challis berichteten, dass das Zeitfenster des Abwurfes  theoretisch kürzer als 1 ms sein muss, um eine hohe Genauigkeit zu erreichen. Hore  und Watt zeigten, dass Hochschulbaseballspielern eine Reihe von aufeinanderfolgenden  Würfen mit Abwurf Timings von nur 1 ms gelangen. Die Ergebnisse unserer vier  Experten, die die Strategie der Verringerung von Et zeigten, scheinen die Ergebnisse  dieser früheren Studien zu unterstützen. Aufgrund von Unterschieden in den  Definitionen der Genauigkeit beim Timing, können unsere Ergebnisse der Timing-Fehler  jedoch nicht einfach mit den früheren Studien verglichen werden, welche die  Schwankungsbreite beim Timing als Standardabweichungen in Bezug auf einen  kinematischen Orientierungspunkt abschätzten. Deshalb berechneten wir auch die  Schwankungsbreite beim Timing synchronisiert mit dem Höhepunkt der Handbewegung. Die  Schwankungsbreite beim Timing lag für unsere vier Experten zwischen 1,0 bis 1,7 ms.  Diese Schwankungsbreite beim Timing des Dartwurfes war geringer als bei den Ergebnissen  der Studie von Smeets et al. (3,4 bis 7,7 ms), und ihre Definition der Schwankungsbreite  beim Timing war die gleiche wie unsere. Sie war jedoch etwas größer als bei den  Ergebnissen der Untersuchung von Hore und Watts (Durchschnitt 0,84 ms). Dieser Wert  wurde aus ihrem Ergebnis abgeleitet, mit einem Zeitfenster bei 95% der Würfe (SD×3.92)  für den Abwurf eines Balles in Bezug auf die vertikale Position der Hand. Hore und Watts  erwähnten, dass eine präzise Kontrolle des Timings durch einen Mechanismus kam, dem  Reaktionskräfte zugrunde liegen. Die erfahrenen Werfer erreichten in ihrer Studie eine  Kontrolle des Timings mit einer Schwankungsbreite von 1 ms, indem sie die Fingerkraft /  Steifigkeit berechneten, die auf einer Schätzung der Vorschubkraft des Balles beruhten,  die durch die Handbewegung erzeugt wurde. Da sich Darts vom Ballwurf in Bezug auf das  Gewicht des Geschosses, der Beschleunigung des Armes und der Richtung der Finger während  der Beschleunigung des Armes sowie den Moment des Abwurfes unterscheidet, ist die  spürbare Vorschubkraft an der Fingerspitze viel kleiner. Allerdings handelt es sich  wahrscheinlich um den gleichen Mechanismus. Cohen und Sternad berichteten, dass bei der virtuellen Wurf Aufgabe, die Fehler beim Timing nach 9 ms nicht weiter anstiegen, was  erheblich länger war, als unser Ergebnis für Et. Der große Fehler beim Timing in der  Studie von Cohen und Sternad mag daraus resulierten, dass sie keinen „Vorschub  Mechanismus“ einbezogen. Bei ihrer Aufgabe wurde der Abwurf basierend auf der  Streckung des Zeigefingers bestimmt.

Messung der Präsision des Timings

 Die Werte von Et waren zwischen den Experten und der Anfängergruppe  signifikant unterschiedlich, aber die Werte der Schwankungsbreite des Timings  unterschieden sich nicht. Das lag daran, dass die Experten mit größere Et Werten auch  höhere Werte bei den Schwankungen des Timings aufwiesen, aber einige Anfänger trotz  höherer Et Werte geringere Schwankungen beim Timing aufwiesen. Das heißt, dass diese  Anfänger eine ziemlich gute räumliche Kontrolle des Abwurfes, synchronisiert mit dem  Höhepunkt ihrer Handbewegung zeigten. Allerdings waren ihre Bewegungsmuster der Hand,   einschließlich der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung, sehr unbeständig. Wenn  die Schwankungen der Bewegungsmuster der Hand den Zeitpunkt des optimalen Abwurfes  beeinflussen, treten Timing Fehler (Et) auf. Die erfahrenen Spieler, die die  Schwankungsbreite beim Timing reduzierten, zeigten sehr wenig Schwankungen sowohl bei  den Timing Fehlern (Et) als auch bei den Timing Schwankungen (Experte 1 hatte z.B. ein  Et von 1.0 ms und eine Timing Schwankung von 1.7 ms). So bewegten die erfahrenen  Spieler ihre Hände stereotyp und zeigten eine engere Verknüpfung zwischen Timing und  Handbewegung. Andererseits zeigten die erfahrenen Spieler, die ergänzende Handbewegungsmuster  nutzten, größere Schwankungen, sowohl bei den Timing Fehlern (Et) als auch bei der Timing  Schwankung (Experte 2 hatte z.B. einen Et von 2,6 ms und eine Timing Schwankung von 3,7 ms).  Diese erfahrenen Spieler reduzierten ihre Empfindlichkeit gegenüber den Timing Schwankungen.  Auf diese Weise wurde der Wert der Timing Präzision durch den genutzten Orientierungspunkt  (dem optimalen Einfluss oder höchsten Punkt der Bewegungskurve der Hand) beeinflusst. Es ist  unmöglich zu sagen, welche Maßnahme besser ist, da dies vom Zweck der Forschung abhängt.

Welche Strategie ist vorteilhafter?

 Warum wählten einige der erfahrenen Spieler nicht die Strategie, die die Schwankung des  Timings kompensieren könnte? Eine mögliche Erklärung ist, dass diese Probanden ein gewisses  Risiko vermieden. Um eine längere TSZ zu erreichen, ist es notwendig, die Spitzen der  Zeitserien der vertikalen Fehlerkurve im Erfolgsbereich zu platzieren. Es scheint jedoch,  dass die Verwendung solcher Bewegungsmuster der Hand, die Möglichkeit einer „Nicht getroffen Flugbahn“ verglichen mit einem Muster, bei dem die Spitze oberhalb des Erfolgsbereiches liegt  erhöht. In der Tat generierte Experte 3, dessen TSZ bei 9,0 ms lag „Nicht getroffen  Flugbahnen“ in 33% all seiner Würfe, und seine Leistung war die niedrigste in der Gruppe  der erfahrenen Spieler (Leistungsfehler = 25,2 mm, Erfolgsquote = 53,5 %). Somit kann ein  solches Muster die Schwankungsbreite beim Timing kompensieren, hat aber ein zwangsläufiges  Risiko zur Folge, „Nicht getroffen Flugbahnen“ zu produzieren. Sternad et al. berichteten  auch, dass bei einer virtuellen Wurf Aufgabe, einige Probanden Strategien mit hohem  Fehlerpotenzial wählten, während andere riskante Strategien vermieden. Es wird angenommen,  dass die individuellen Unterschiede bei der Auswahl der Strategien, die Gefahr beinhalten,  die Vorlieben des Einzelnen widergespiegelt werden. In der aktuellen Studie mag die gewählte  Strategie eines Dartspielers seine individuelle Einstellung gegenüber dem Risiko eine „Nicht  getroffen Flugbahn“ zu produzieren, reflektiert worden sein.  Die Kurven der Zeitreihen-Fehler der Anfänger waren unbeständiger als die aus der  Expertengruppe. Diese Unbeständigkeit zeigt jedoch nicht einfach die „Störungen“ der  Schwankungen von Versuch zu Versuch. Die Schwankungen in der Frühphase motorischen Lernens  zeigt die Auseinandersetzung mit der Aufgabe und hilft bei der Suche nach den besten Lösungen,  um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Fast alle erfolgreichen Würfe der Anfänger bezogen  Muster ein, die das Risiko vermieden, eine „Nicht getroffen Flugbahn“ zu produzieren (Rote  Linie der Anfänger). Dennoch hatten einige Würfe eine längere TSZ und produzierten  erfolgreiche Treffer. Wenn dieses Muster wiederholt die Timing-Fehler kompensierte und zum  Erfolg führte, würde der Dartspieler dieses vorteilhafte Muster erlernen. Durch die Sondierung  nach der besten Lösung, konnten diejenigen Dartspieler, die ein ergänzendes Muster erfuhren  damit beginnen, eine solche Strategie zu adoptieren. Andererseits mögen diejenigen Dartspieler,  die ein solches Muster als unzureichend erlebt hatten, ihre Schwankungsbreite beim Timing  reduziert haben. Alternativ mögen diejenigen Dartspieler, die ihre Schwankungsbreite beim  Abwurf Timing reduzieren konnten, um ihre gewünschte Leistung zu erzielen, nicht die  ergänzenden Bewegungsmuster der Hand erlernen müssen.  In der aktuellen Studie, verwendeten unsere beiden besten Dartspieler unterschiedliche  Strategien. Deshalb können wir nicht feststellen, ob für konstant präzise Würfe die eine  Strategie vorteilhafter ist als die andere. Darts wird in einem gleichbleibenden Umfeld  gespielt und wird nicht durch die Umgebung oder andere Spieler beeinflusst. Darüber hinaus  ist für Darts eine relativ einfache Bewegung erforderlich, die vor allem mittels Beugung und  Streckung des Ellbogens durchgeführt wird. Diese Charakteristika können es Dartspielern  ermöglichen, durch eine geringe Schwankungsbreite eine bessere Kontrolle ihres Abwurf Timings  zu erlangen. Wenn eine Aufgabe eine Fertigkeit aus einer instabilen Haltung oder in einem sich  veränderden Umfeld beinhaltet, wie beim Sprungwurf im Basketball oder dem Wurf eines  Feldspielers beim Baseball, wäre die ergänzende Strategie besser, um genaue und präzise  Würfe zu produzieren. Grundsätzlich ist eine Reduzierung der Bewegung und Schwankung beim  Timing der beste Weg, um eine Verbesserung bei Genauigkeit und Präzision des Wurfes zu erzielen.  Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass eine Veränderung der Bewegungsrichtung der  Hand, in Form eines ergänzenden Musters ebenso effektiv sein kann, wie eine Reduzierung der  Schwankungsbreite. Lernende und Trainer, die dieses Konzept verstehen, könnten dieses Wissen  nutzen, um die Genauigkeit zu verbessern. Ferner sei auch darauf hingewiesen, dass die bessere  Strategie in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Aufgabe und dem Individuum gewählt werden sollte.

Beiträge der Autoren

 Konzept und Design der Experimente: Daiki Nasu, Tomoyuki Matsuo. Durchführung der  Experimente: Daiki Nasu, Tomoyuki Matsuo. Datenanalyse: Daiki Nasu Niederschrift der Studie:  Daiki Nasu, Tomoyuki Matsuo, Koji Kadota. Übersetzung: Jürgen Schmitz

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