72 | mup 2|2012|72-78|© Ernst Reinhardt Verlag München Basel, DOI 10.2378/ mup2012.art04d Marieke Hübner Schlüsselbegriffe: Biomechanik, Elektromyographie, Muskelkoordination, Reitsitz, Reiten Dieser Beitrag stellt eine Untersuchung über den Muskeleinsatz von M. biceps femoris, M. rectus abdominis, M. gluteus medius und M. erector spinae beim Reiten vor, die im Rahmen einer Bachelor-Arbeit an der Veterinärmedizinischen Universität Wien durchgeführt wurde. Die Studie ist als Grundlagenuntersuchung in Bezug auf die Biomechanik und die Muskelkoordination des Reitsitzes konzipiert worden. Neben den generierten Ergebnissen wird die Messanordnung erläutert und der themenbezogene Forschungsbedarf diskutiert. Aufgrund der Tatsache, dass sämtliche Bewegungen unseres Körpers, so auch die „Reitbewegung“, ein äußerst komplexes Zusammenspiel einer großen Vielzahl verschiedener Muskeln mit unterschiedlichen Funktionen sowie neurophysiologischer Vorgänge darstellt, können die Ergebnisse der Messungen der ausgewählten vier Muskeln natürlich nur eingeschränkt verallgemeinert werden und haben lediglich exemplarischen Charakter. Trotzdem lassen sich aus der Messung dieser ausgewählten Muskeln wertvolle Rückschlüsse über die motorischen Abläufe während des Reitens ziehen, die wiederum einen Anstoß zu weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen geben können. Eine wissenschaftliche Annäherung an die Biomechanik des Reitens Die Koordination der Reitbewegung Hübner - Die Koordination der Reitbewegung mup 2|2012 | 73 Reiten stellt komplexe Bewegungsanforderungen an den Menschen. Eine Schlüsselfunktion kommt dabei der Muskelkoordination zu. Ein gut ausgeprägtes Bewegungsgefühl und gute koordinative Fähigkeiten stellen die Basis sowohl für den ausbalancierten und phasengerechten Sitz des Reiters als auch für die Bewegungsharmonie zwischen Pferd und Reiter dar (Kaspareit 2007, 75 f; von Dietze 2003, 43 f). Für eine qualitätsvolle Reitbewegung müssen Agonisten und Antagonisten präzise aufeinander abgestimmt, obere und untere Extremitäten vielfach gegengleich bewegt und der zerebral im motorischen Steuerungszentrum unterrepräsentierte Beckengürtel ständig rhythmisch mit der Pferdebewegung wechselnd eingesetzt werden. Die beiden Bewegungspartner Mensch und Pferd bilden ein eng gekoppeltes Bewegungssystem, in dem die Bewegungen des Einen immer auch auf die Bewegungen des Anderen wirken. Entsprechend dieser komplexen Anforderungen stellt der unabhängige und ausbalancierte, aber phasengerechte Sitz das Kernstück der reiterlichen Ausbildung dar (Kaspareit 2007, 75 f). Dennoch sind die zugrunde liegenden biomechanischen Zusammenhänge bisher kaum wissenschaftlich erforscht worden und können daher im Trainingsprozess des Reiters nicht entsprechend genutzt werden. Da heute moderne Messinstrumentarien zur Verfügung stehen und die wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Biomechanik des Reitens sowohl vor dem Aspekt der Reiterals auch der Pferdegesundheit von großer Relevanz ist, wurde an der Veterinärmedizinischen Universität Wien die in diesem Artikel vorgestellte Grundlagenuntersuchung über den Reitsitz konzipiert. Die Stichprobe bestand aus drei Reiterinnen unterschiedlichen Ausbildungsniveaus. Die erste Reiterin bestritt Dressurprüfungen der Klasse A (mittleres Niveau), die zweite Reiterin Dressurprüfungen der Klasse S (Fortgeschrittene) und die dritte Reiterin verfügte lediglich über ein sehr geringes Maß an Reiterfahrung (Anfänger). Aus technischen Gründen konnten die Muskelaktivitäten nur einseitig (linke Körperhälfte) gemessen werden. Das Messsystem Erfasst wurden die muskulären Aktivitäten mittels eines kinesiologischen Elektromyographie-Telemetriesystems. Dabei messen auf den entsprechenden Muskeln applizierte Oberflächenelektroden die elektrische Aktivität im Muskel (vgl. Bild 1) und senden diese Informationen kabellos zur weiteren Verarbeitung an ein Empfangsgerät. Bild 1: Applizierte Oberflächenelektroden - hier auf M. erector spinae und M. biceps femoris Aus den Messdaten können in einem weiteren Schritt die Koordinationsmuster der Reitbewegung abgeleitet werden (vgl. Abb. 1). Zusätzlich wurden triaxiale Beschleunigungssensoren am Sattel und im Lendenbereich der Reiterinnen befestigt. Anhand der Daten dieser Sensoren kann die Bewegungsübereinstimmung von Reiter und Pferd graphisch dargestellt werden (vgl. Bild 2). 74 | mup 2|2012 Hübner - Die Koordination der Reitbewegung ein unter Reitern weit verbreitetes Problem, welches die Losgelassenheit des Reitersitzes beeinträchtigt. Antagonist ist der M. rectus abdominis. Musculus rectus abdominis (Bauchmuskulatur) Der M. rectus abdominis „bildet den abdominalen Abschnitt eines Systems gerader Muskeln, die sich über den ganzen Körper erstrecken“ (Rohen / Lütjen-Drecoll 2006). Er ist einer von vier verschieden verlaufenden Bauchmuskeln (Wirhed 2001). Er entspringt an der 5.-7. Rippe sowie am Brustbein und setzt am Schambein an, seine Fasern verlaufen vertikal. Gemeinhin liegt seine Funktion in der Vorneigung des Rumpfes (Rohen / Lütjen-Drecoll 2006), wenn aber der Oberkörper in Aufrichtung gehalten wird (wie das beim Reiten in der Regel der Fall ist), zieht er den unteren Beckenrand nach vorne, kippt das Becken also nach hinten, welches einer Verminderung der Lordose entspricht. Als Teil der Bauchmuskulatur ist der M. rectus abdominis wesentlich an der Balance des Oberkörpers beteiligt. Darüberhinaus ist er an der Bauchpresse beteiligt. Sein Antagonist ist der M. erector spinae. Die Untersuchung wurde in enger Zusammenarbeit mit dem österreichischen Sportwissenschaftler Dr. Josef Kastner (Forschungsinstitut für Orthopädietechnik Wien) durchgeführt. Die untersuchten Muskeln In der Biomechanik des Reitens kommt dem Becken eine besondere Bedeutung zu. Für die Untersuchung wurden daher vier mit dem reiterlichen Becken unmittelbar in Verbindung stehende Muskeln ausgewählt: Musculus erector spinae (Rückenstrecker) Der M. erector spinae ist Teil der autochtonen Rückenmuskulatur. Er wird in einen medialen tiefen und einen lateralen oberflächlichen Trakt unterteilt (Rohen / Lütjen-Drecoll 2006). Letzterer verläuft in langen Muskelelementen vom Becken bis zum Schädel und wurde im Rahmen der vorgestellten Untersuchung im Bereich der Lendenwirbelsäule bemessen. Dessen Aktivierung kippt das Becken nach ventral (Referenzpunkt für die Richtungsangabe der Beckenkippung ist der obere Beckenkamm), was zu einer Vermehrung der Lordose der Lendenwirbelsäule (Hohlkreuz) führt. Einseitig aktiviert wirkt er bei der Seitwärtsneigung der Wirbelsäule mit. Verspannungen der Faszie im Bereich des unteren Rückens und Verkürzungen der Muskulatur sind Abb. 1: Screenshot aus der verwendeten Software (links die Aktivitäten der Muskeln und rechts oben die zeitsynchron erfasste Videosequenz) Bild 2: Am Sattel befestigter Beschleunigungssensor Hübner - Die Koordination der Reitbewegung mup 2|2012 | 75 Musculus biceps femoris (Zweiköpfiger Schenkelmuskel) Als Teil der hinteren Oberschenkelmuskulatur gehört der M. biceps femoris zur Flexorengruppe. Er besteht aus zwei Muskelköpfen (Caput longum = langer Kopf und Caput breve = kurzer Kopf), von denen das Caput longum am Sitzbein und das Caput breve auf der Rückseite des Oberschenkels entspringt. Beide Muskelköpfe setzen am Wadenbein und damit unterhalb des Kniegelenks an. Das Caput longum wirkt dadurch sowohl auf das Hüftgelenk (Streckung) als auch auf das Kniegelenk, wo es gemeinsam mit dem Caput breve das Kniegelenk beugt und außenrotiert (Rohen / Lütjen-Drecoll 2006). Beim Reiten ist er an der Stabilisierung der Oberschenkelposition beteiligt. Aufgrund seiner Funktion ist davon auszugehen, dass er mit den anderen beiden Muskeln der ischiokruralen Muskulatur den wesentlichen Anteil an der Wirkung des treibenden Schenkels beim Reiten erfüllt. Antagonist ist der M. quadriceps femoris. In der Untersuchung wurden die Aktivitäten des Caput longum erfasst. Musculus gluteus medius (Mittlerer Gesäßmuskel) Der M. gluteus medius gehört nach Rohen und Lütjen-Drecoll (2006) zur Gruppe der dorsalen Hüftmuskulatur und wird auch als mittlerer Gesäßmuskel bezeichnet. Er entspringt am Darmbein und setzt am Trochanter major (großer Rollhügel) des Oberschenkelknochens an. Seine Hauptaufgabe besteht in der Abduktion (Abspreizung des Oberschenkels im Hüftgelenk), er stabilisiert somit das Becken in der Frontalebene (Standbein). Seine unterschiedlich angeordneten Faserbündel können bei der Innenrotation sowie bei der Außenrotation mitwirken (Rohen / Lütjen- Drecoll 2006). Beim Reiten kann er anteilig als Abduktor einer klemmenden Aktivität der Adduktorengruppe entgegenwirken und somit auch den tiefen Sitz unterstützen. Man kann ihn daher auch als „Antiklemmer“ bezeichnen. Es ist anzunehmen, dass seine bei der Innenrotation mitwirkenden Fasern ein geschlossenes Reiterknie unterstützen, da sie daran beteiligt sind, das Knie „an den Sattel heranzudrehen“. Durch die abduzierende Wirkung dieses Muskels kann vermutet werden, dass dadurch gleichsam ein locker anliegendes Bein ermöglicht wird (geschlossenes Knie ohne klemmende Oberschenkel). Ergebnisse Während für den Schritt kaum wiederkehrende Kontraktionsfolgen identifiziert werden konnten, erlaubte die Auswertung der Trab-Daten die Ableitung eines funktional besonders günstigen Muskelkoordinationsmusters, das in seinen wesentlichen Teilen aus einer phasenspezifischen Synchronität von M. glutaeus medius und M. erector spinae sowie von M. rectus abdominis und M. biceps femoris besteht. Innerhalb eines Bewegungszyklus wird der M. rectus abdominis während des Abstoßens eines diagonalen Beinpaares aktiviert. Zeitlich leicht verschoben, aber nahezu synchron zur Bauchmuskulatur, erfolgt die Aktivierung des M. biceps femoris. Mit dem Auffußen des folgenden diagonalen Beinpaares - und damit in deutlicher zeitlicher Abgrenzung zur Aktivität des Bauchmuskels - kommt es zu einer Aktivierung des M. erector spinae. Synchron mit oder zeitlich kurz nach dessen Kontraktion wird der M. gluteus medius aktiviert. Es resultiert eine zyklische Sukzession der Muskeln, die mit jedem Bewegungszyklus erneut aktiviert wird (vgl. Abb. 2). Das beschriebene Muskelkoordinationsmuster äußert sich in der Videosequenz in Form weitestgehender optischer Ruhe des reiterlichen Sitzes sowie in der Auswertung der Beschleunigungsdaten in Form einer weitestgehenden Bewegungssynchronität von Sattel und reiter- Zeitlich leicht verschoben, aber nahezu synchron zur Bauchmuskulatur, erfolgt die Aktivierung des M. biceps femoris. 76 | mup 2|2012 Hübner - Die Koordination der Reitbewegung lichem Becken. Das beschriebene Koordinationsmuster geht ferner mit einer verminderten Beschleunigung in vertikaler Richtung (Z-Achse) einher. Dies unterstützt die sich auch aus funktionalen Überlegungen ergebende Annahme, dass der Reiter durch die Aktivierung des beschriebenen Muskelkoordinationsmusters weniger stark geworfen wird (vgl. Abb. 3). Für den Galopp konnte kein derart prominentes Aktivitätsmuster identifiziert werden, wie dies für den Trab erfolgte. Die Synchronität von M. glutaeus medius und M. erector spinae sowie von M. rectus abdominis und M. biceps femoris zeigte sich jedoch auch hier. Der funktionale Zusammenhang Aus den generierten Daten wurden in Zusammenarbeit mit dem österreichischen Bewegungswissenschaftler Dr. Josef Kastner die biomechanischen Zusammenhänge einer funktionalen Aussitzbewegung als Hypothese abgeleitet. Während des Abstoßens erfährt die Bewegung des Pferderückens eine Beschleunigung nach vorne-oben. Indem der M. rectus abdominis den unteren Beckenkamm in dieser Phase nach vorne zieht, wird das reiterliche Kreuzbein abgesenkt, wodurch das Gesäß nahe am Sattel verbleiben kann. Der Einsatz der Bauchmuskulatur ermöglicht so eine Kippbewegung des Beckens, durch welche es mit der Rückenbewegung des Pferdes mitschwingen kann. Der Reiter wird dadurch nicht geworfen. Die Trabtritte alternieren in einem zeitlichen Abstand von etwa 0.4 Sekunden, wodurch die Bauchmuskulatur hochfrequent kontrahieren muss. Die (nahezu) synchrone Aktivierung des M. biceps femoris ist vermutlich an der (nahezu) gleichzeitigen Streckung der Hüfte beteiligt, im Zuge derer Oberschenkel und Knie in einer der Kippbewegung des Beckens gegenläufigen Bewegung leicht nach hinten verlagert werden. Knie- und Oberschenkelposition bleiben daher auch während der Beschleunigung nach vorne-oben stabil. Zeitlupenstudien der Sattelbewegung ergeben, dass die Beschleunigung nach vorne-oben über die Schwebephase in eine Bewegung nach hinten-unten umgeleitet wird, so dass die Bewegung des Pferderückens letztlich die Form einer schräg vorgeneigten Ellipse beschreibt. Durch die Aktivierung des M. erector spinae während Abb. 2: Die graphische Auswertung des EMG- Signals eines günstigen Koordinationsmusters Reiter 2 Trab -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 Z Reiter X Reiter Z Sattel 1 2 Reiter 1 Trab -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 Z Reiter X Reiter Z Sattel Reiter 3 Trab aussitzen -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 Z Reiter X Reiter Z Sattel Reiter 1 trab vektor -1 0 1 2 3 4 5 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 Reiter 2 trab vektor -1 0 1 2 3 4 5 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 Reiter 3 trab vektor -1 0 1 2 3 4 5 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 Abb. 3: Graphische Darstellung der Beschleunigungsdaten - die obere Abbildung zeigt die Kurven, die in Verbindung mit dem beschriebenen Koordinationsmuster erfasst wurden Hübner - Die Koordination der Reitbewegung mup 2|2012 | 77 des Auffußens eines diagonalen Beinpaares wird der untere Beckenkamm nach hinten gezogen, so dass die Wirbelsäule lordosiert und das reiterliche Becken der erwähnten Rückwärtsbewegung folgen kann. Es kann vermutet werden, dass die zeitnahe Aktivierung des M. gluteus medius die Adduktorengruppe hemmt und gleichsam an der Innenrotation des Oberschenkels mitwirkt, so dass die Bewegung ohne klemmende Aktivität bei dennoch geschlossenem, tiefen Knie und anliegendem Bein begleitet werden kann. Über die anteilige Abschwächung der Adduktorengruppe (als Antagonist) fördert der Einsatz des M. gluteus medius den tiefen und geschmeidigen Sitz. Die klare Separation der Aktivität von Bauch- und Rückenmuskulatur gewährleistet ein frei beweglich schwingendes Becken, das sich den Bewegungen des Pferdes dynamisch anpassen kann (vgl. Abb. 4 und 5). Eine fehlgeleitete Koordination dieser Muskeln führt zu einer Blockade dieser Schwingbewegungen des Beckens und kann die Bewegungsharmonie zwischen Reiter und Pferd stören. Zukünftiger Forschungsbedarf Folgestudien können dazu beitragen, vorhandenes Wissen über die Biomechanik des Reitens zu vertiefen. Der hieraus resultierende Erkenntnisgewinn wäre nicht nur für den Dressursport, sondern auch für viele weitere mit dem Pferd in Verbindung stehende Sparten äußerst wertvoll. Letztlich ermöglicht die wissenschaftliche Erforschung des Reitsitzes für alle Sparten des Reitsports, aber auch für verschiedene Anwendungsbereiche der pferdegestützten Interventionen eine Verbesserung der Ausbildung von Unterrichtenden und folglich eine Verbesserung der Methodik im Unterricht. Sie könnte die Abkehr von starren Haltungsvorschriften fördern und zu einer verbesserten Bewegungsergonomie in Reitsport und Reitwesen beitragen. Damit würden starre Haltungsvorschriften an Relevanz verlieren und eine natürliche Haltung zu Pferd an rechtmäßiger Bedeutung gewinnen. Reiterliche Schwierigkeiten beim Erwerb der komplexen Bewegungsstrukturen des Reitens könnten so einer sinnvollen Lösung im Sinne der Entwicklung spezifischer Übungsreihen zugeführt werden. Die Erarbeitung funktional-physiologischer Sitzschulungskonzepte setzt jedoch eine vorherige wissenschaftliche Analyse der zugrunde liegenden Pferdebewegung als Basis der Reitbewegung voraus. Es müssen dafür entsprechende Instrumentarien entwickelt und umfassende Studien durchgeführt werden. Solange die komplexen Zusammenhänge des Reitens nicht auch wissenschaftlich aufgearbeitet werden, kann es in der Reiterei keinen fundierten und eindeutig standardisierten Fortschritt geben. Modernste technische Hilfsmittel wie die Hochfrequenzkinematographie, die Motographie und die Videometrie können heute die Struktur von Bewegungsabläufen des Reiters und des Pferdes sowohl in zeitlicher als auch in räumlicher Ebene in beachtlichen Auflösungen darstellen. Auf dieser Basis könnten eine wissenschaftlich fundierte Analyse konkurrierender Bewegungsmuster sowie die Optimierung aufga- Abb. 4: Die Bewegung des Sattels - schematische Darstellung in sagittaler Ansicht Abb. 5: Die bemessenen Muskeln und ihr Einsatz im Trab Bauchmuskel Hint. Obersch. m. Hüftbeuger Rückenmuskel 78 | mup 2|2012 Hübner - Die Koordination der Reitbewegung benangepasster Bewegungslösungen erfolgen. Es ergibt sich daraus die Notwendigkeit quantitativer Analysen, wie sie in anderen Sportdisziplinen üblich sind. Fazit Die erhobenen Daten legen nahe, dass die phasenspezifische Synchronität von M. rectus abdominis und M. biceps femoris sowie von M. erector spinae und M. gluteus medius für eine qualitative Aussitzbewegung von Bedeutung sind. Die alternierende Aktivität von Bauch- und Rückenmuskulatur resultiert in einem Vor- und Rückschwingen des reiterlichen Beckens. Damit kann vermutet werden, dass von drei statt, wie in der Fachliteratur (Deutsche Reiterliche Vereinigung 2007; Deutsche Reiterliche Vereinigung 2000; Hess / Schlemm 2005) wiederholt beschrieben, zwei funktionalen Beckenpositionen: nach vorne gekipptes Becken (= unterer Beckenkamm nach hinten, oberer Beckenkamm nach vorne verlagert), Mittelstellung und nach hinten gekipptes Becken (= unterer Beckenkamm nach vorne, oberer Beckenkamm nach hinten verlagert) ausgegangen werden kann. Aus den Ergebnissen ergeben sich - vorbehaltlich vertiefender wissenschaftlicher Analysen - weitreichende Konsequenzen für die Sitzschulung. Anhand der Ergebnisse der Untersuchung lassen sich Hinweise auf potentiell vorteilhafte Muskelaktivitätsmuster ableiten, deren Gültigkeit jedoch in umfangreichen Folgeuntersuchungen zu überprüfen ist. Die Analyse konnte erste Anhaltspunkte liefern, thematisiert jedoch lediglich einen Teilaspekt der vielschichtigen Faktoren, welche die Qualität des reiterlichen Sitzes bedingen. Sie ist daher als erster Schritt in der wissenschaftlichen Untersuchung der Thematik zu verstehen, deren Komplexität weit umfassendere Erhebungen erfordert. Literatur ■ Deutsche Reiterliche Vereinigung (Hrsg.) (2000): Die Deutsche Reitlehre. Der Reiter. FN, Warendorf ■ Deutsche Reiterliche Vereinigung (Hrsg.) (2007): Richtlinien für Reiten und Fahren. Band 1. Grundausbildung für Reiter und Pferd. FN, Warendorf ■ Hess, C., Schlemm, P. (2005): Besser Reiten. Wo ist das Problem? FN, Warendorf ■ Kaspareit, T. (2007): Der Ausbildungsweg des Reiters. In: Deutsche Reiterliche Vereinigung (Hrsg.): FN-Handbuch. Lehren und Lernen im Pferdesport. FN, Warendorf ■ Rohen, J. W., Lütjen-Drecoll, E. (2006): Funktionelle Anatomie des Menschen. 11. Aufl. Schattauer, Stuttgart ■ Von Dietze, S. (2003): Balance in der Bewegung. Der Sitz des Reiters. FN, Warendorf ■ Wirhed, R. (2001): Sportanatomie und Bewegungslehre. 3. Aufl. Schattauer, Stuttgart Die Autorin Marieke Hübner Jg. 1982; BSc Pferdewissenschaften, MSc Agrarwissenschaften Anschrift: Marieke Hübner · Wacholderweg 1 D-25853 Drelsdorf marieke.huebner@googlemail.com www.kastner-motion.com