Medizin
Trainingsfaktor Auge: „Schnell vor scharf“ im Tennis
„Wenn Sportarten wie Baseball, Tennis oder Volleyball langsamer gespielt würden, wären sie ”Kinderspiele”. Sie sind es aber nicht, aufgrund der hohen Anforderungen an die visuelle Wahrnehmung, wegen der Komplexität der Spielhandlung sowie der Notwendigkeit, unter permanentem Zeitdruck zu agieren.“ (nach Allard & Starkes, 1980)
Dr. Gernot Jendrusch, Prof. Dr. Hermann Heck, Lehrstuhl für Sportmedizin, Fakultät für Sportwissenschaft der RUB

Die visuelle Wahrnehmung dient im Sport zur Orientierung, zur Kontrolle der Eigenbewegung und zur Erfassung von Fremdbewegungen. Bei den Sport- und Rückschlagspielen wie Volleyball und Handball oder Tennis, Tischtennis und Badminton dominiert vorwiegend reaktives und vorausberechnendes (antizipatives) Handeln auf der Basis von Informationen, die über die Augen aufgenommen werden.
Wenn das Auge so sportlich sein muß wie der Körper
So erfordert z. B. das visuelle Erfassen und Verarbeiten der Ball-Flugwege und des Gegnerverhaltens gut entwickelte Fähigkeiten, speziell im Bereich des Bewegungssehens und der Tiefenwahrnehmung (räumliches Sehen).
Die im folgenden dargestellten Ergebnisse zur Bedeutung guten Sehens im Sport basieren auf Untersuchungen, die Anfang der 80er Jahre von Prof. Dr. H. DE MARÉES an der Ruhr-Universität initiiert und seitdem kontinuierlich fortgeführt wurden. Weit über 1000 Spitzen- und Breitensportler und -sportlerinnen sowie "Nicht-Sportler" wurden am Lehrstuhl für Sportmedizin im Hinblick auf ihre Sehleistung untersucht. Am Beispiel des Tennissports soll die Bedeutung einer guten Bewegungs- und Tiefenwahrnehmung für das Erreichen sportlicher Höchstleistungen näher aufgezeigt werden.
Um sich bewegende Objekte (wie z. B. den Tennisball) scharf sehen und identifizieren zu können, müssen diese durch koordinierte Augen- und Kopfbewegungen in der Fovea centralis - der Stelle des schärfsten Sehens auf der Netzhaut (Retina) - abgebildet werden. Im Sport kommt erschwerend hinzu, daß der Sportler während seiner Eigenbewegung komplexe Spielsituationen sowie Objekt- und Gegnerbewegungen (meist unter Zeitdruck) erfassen muß.
Ein Parameter für die Leistungsfähigkeit des Sehens bei gleichsinnigen Augenbewegungen ist die sog. Dynamische Sehschärfe. Sie ist die Fähigkeit, ein möglichst kleines Detail in einem - mit konstanter Geschwindigkeit - bewegten Objekt korrekt zu erkennen.
Von größerer Bedeutung für den Leistungssport, vor allem bei Sportarten mit hohen Ball- und Aktionsgeschwindigkeiten, ist jedoch die Fähigkeit des optischen Systems, ein Objekt bestimmter Größe mit konstantem "kritischen Detail" bei möglichst hohen Geschwindigkeiten korrekt zu "orten". Bei dieser - von der Bochumer Arbeitsgruppe als "Sakkadische Ortungsgeschwindigkeit" bezeichneten - Kenngröße des Bewegungssehens steht weniger die Auflösungsleistung der Netzhaut (die Sehschärfe) als vielmehr die koordinative Leistungsfähigkeit der Augenmuskulatur (Blickmotorik) im Vordergrund.
Beim Verfolgen sich bewegender Objekte versucht der Sportler zunächst, das Objekt mit Hilfe von Augenfolgebewegungen "einzufangen". Augenfolgebewegungen ermöglichen eine kontinuierliche Verfolgung des Objektes bis zu einer Winkelgeschwindigkeit von ca. 100 °/s.
Ein Blicksprung - und das Bild ist wieder "im Auge"
Das bewegte Sehziel kann dabei mit einer Genauigkeit von ca. 1° in der Fovea "gehalten" und dort scharf wahrgenommen werden. Die bei höheren Objektgeschwindigkeiten resultierende retinale Bildwanderung (das Auge bleibt relativ zum Sehobjekt zurück) führt zum Einsetzen von Sakkaden, d. h. von ruckartigen Blicksprüngen. Über den "schnellen" Blicksprung erfolgt eine möglichst präzise Annäherung an das sich bewegende Objekt. Die anschließende Augenfolgebewegung dient dann der kurzzeitigen Abbildung des Objektes in der Fovea und damit der Identifizierung von Objektdetails.
Abhängig von der Größe des Blicksprungs können maximale Sakkadengeschwindigkeiten von 600-700°/s erzielt werden. Die während eines Blicksprunges unvermeidliche Wahrnehmungseinschränkung (Suppression) hat zur Folge, daß es bei hohen Objektgeschwindigkeiten ohne ein optimales "vorausschauendes Timing" nicht möglich wäre, den "Fovea-Transport" mit dem sich bewegenden Objekt zu koordinieren. Folglich müssen die Größe und die Geschwindigkeit des Blicksprungs, der notwendig ist, um das "verlorengegangene" Objekt wieder einzufangen, möglichst präzise vorausberechnet werden.
Die Sakkadische Ortungsgeschwindigkeit wird bei fixiertem Kopf und Projektion von Sehzeichen von links nach rechts in einem in Bochum in Anlehnung an ein amerikanisches Verfahren [1] entwickelten Test [2] bestimmt. Dabei werden Sehzeichen (sog. Landoltringe, d. h. c-förmige Ringe mit einer kleinen "Lücke", deren Richtung es zu erkennen gilt) mit schrittweise gesteigerter Winkelgeschwindigkeit über eine bogenförmige Leinwand projiziert.
Spitzensportler: Mit den Augen sind die Männer schneller
Unter standardisierten Beleuchtungsbedingungen und bei einer relativ geringen (statischen) Sehschärfeanforderung (eine Sehschärfe von 10% genügt, um die "Lücke" in dem Landoltring zu erkennen) gilt schließlich diejenige Winkelgeschwindigkeit als Schwellenwert, bei der 80% der Sehzeichen noch korrekt erkannt werden. Die Untersuchungen an Spitzensportlerinnen und Spitzensportlern zeigen, daß die Rückschlagspieler (Tennis- und Tischtennisspieler) deutlich höhere Ortungsgeschwindigkeiten erzielen als Sportler aus den Sportspielen (Basketball, Handball und Volleyball), den Individualsportarten (Schwimmen und Rhythmische Sportgymnastik/Turnen) oder "Nicht-Sportler". Für Tennisspieler konnte zum Beispiel ein Zusammenhang zwischen der Ortungsgeschwindigkeit und der aktuellen Ranglistenposition (Dt. Rangliste) nachgewiesen werden: Tennisspieler, die höhere Sakkadische Ortungsgeschwindigkeiten erreichen, sind auch in der Rangliste tendenziell besser plaziert als Spieler mit geringeren Ortungsgeschwindigkeiten. So erreichen z. B. Mitglieder des deutschen Davis-Cup-Teams Winkelgeschwindigkeiten von bis zu 350°/s. Unterschiede in der statischen Sehschärfe (bei ruhenden Objekten) - wie sie bei jedem Sehtest beim Augenarzt oder Optiker bestimmt wird - bestehen hingegen nicht.
Interessante Ergebnisse liefert eine geschlechtsspezifische Differenzierung: Hier zeigt sich, daß die männlichen Sportler in den schnelleren Sportarten (z. B. Tennis, Handball oder Volleyball) höhere Ortungsgeschwindigkeiten erzielen als die weiblichen, während bei "Nicht-Sportlern" kaum Unterschiede festzustellen sind. Diese Geschlechtsspezifik könnte darin begründet sein, daß die Ball- und Aktionsgeschwindigkeiten in den genannten Sportarten im Herrenbereich deutlich höher sind als bei den Damen. Dies stellt möglicherweise einen adäquaten Trainingsreiz für adaptive Prozesse der Blickmotorik dar.
Aufschlußreich ist ferner der Vergleich von jugendlichen Kaderathleten (Teilnehmer der Deutschen Jugendmeisterschaften) und erwachsenen Spielern. So erzielen erwachsene Tennisspieler deutlich höhere Ortungsgeschwindigkeiten als Nachwuchsspieler. Geschlechtsspezifische Unterschiede zugunsten der männlichen Tennisspieler konnten nur bei den erwachsenen Sportlern nachgewiesen werden.
Die Leistungsentwicklung der Ortungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Alter ist neben der zu erwartenden allgemeinen koordinativen Entwicklung auch auf beanspruchungsinduzierte Anpassungseffekte, d. h. Training, zurückzuführen. Dafür spricht auch die Tatsache, daß Geschlechtsunterschiede in der Ortungsgeschwindigkeit erst deutlich nach der Pubertät - also zu einem Zeitpunkt, an dem die Kraftentwicklung bei den männlichen Jugendlichen in "höhere Ballgeschwindigkeit" umgesetzt wird - auftreten.
"Schnelle Augen" haben oder trainieren
Die Tatsache, daß in Einzelfällen auch schon in der Altersklasse der 10-12jährigen Ortungsgeschwindigkeiten von > 300°/s erzielt werden, zeigt, daß auch genetische Ursachen (das "schnelle Auge" von Natur aus) beteiligt sind. Zur Zeit laufen mehrjährige Untersuchungen mit Tenniskindern des Westfälischen Tennisverbandes, um individuelle Entwicklungsunterschiede und mögliche Anpassungseffekte durch gezieltes Training besser beurteilen zu können.
Alle beschriebenen Ergebnisse unterstützen die These, daß belastungsinduzierte Anpassungserscheinungen durch sportarttypisch hohe Ball- und Aktionsgeschwindigkeiten für das bessere dynamische Sehvermögen der Rückschlagspieler von Bedeutung sind. Die Trainierbarkeit der Sakkadischen Ortungsgeschwindigkeit und der koordinativen blickmotorischen Leistungsfähigkeit wurde inzwischen im Laborversuch belegt [2].
Als eine Konsequenz für die Trainingspraxis ergibt sich somit die Möglichkeit, z. B. hohe Ball- und Aktionsgeschwindigkeiten, die entsprechend hohe koordinative Anforderungen an die Blickmotorik stellen, als Trainingsreiz für die Blickmotorik einzusetzen.
Wie ist aber der Einfluß der Statischen Sehschärfe - z. B. auf die Schlagpräzision - zu bewerten? Wir haben am Beispiel Tennis den Versuch unternommen, den Einfluß der Sehschärfe auf die sportartspezifische Leistungsfähigkeit genauer zu analysieren. Dabei wurde mit Hilfe von Okklusionsfolien - die die Sicht "vernebeln" - die beidäugige Sehschärfe stufenweise künstlich reduziert.
Zur Quantifizierung der tennisspezifischen Leistungsfähigkeit wurde ein Ballmaschinentest mit Trefferquotenbestimmung (BMT) verwendet. Dabei hat der Spieler die Aufgabe, Bälle mit Vorhand- und Rückhand-Schlägen in bestimmte Ziel- oder Trefferzonen im gegnerischen Feld zu plazieren. Als Maß für die Spielpräzision gilt die Fehlerquote in Prozent.
Für Auge-Hand-Koordination: Sehschärfe nachrangig
Trotz deutlicher künstlicher Sehschärfeminderung auf reale Sehschärfewerte von nur 20% (Visus 0,2) konnten bei Ranglisten- und Vereinstennisspielern kaum Leistungseinbußen in der Zielschlagpräzision festgestellt werden. Das heißt, die Ballflugkurve kann trotz der beidäugigen Sehschärfeminderung noch so gut "gelesen" werden, daß kaum Einschränkungen in der Qualität der Auge-Hand-(Schläger-)Koordination resultieren.
Im Gegensatz dazu zeigen sich beim Tiefensehen (räumlichen Sehen), das besonders bei der Einschätzung von Entfernungen von Bedeutung ist, deutliche Unterschiede. Bei zusammenfassender Betrachtung der Ergebnisse von Tiefensehtests - hier in Form des Helmholtz´schen Drei-Stäbchen-Tests - zeigt sich zunächst, daß Sportler generell kleinere Tiefensehschärfewinkel und damit ein um ca. 20-35% besseres Tiefensehvermögen als "Nicht-Sportler" erreichen. Unterschiede zwischen den verschiedenen Sportarten bestehen hingegen nicht.
Die Bedeutung gerade des Tiefensehvermögens kann aber am Beispiel des Tennis aufgezeigt werden, wenn man künstlich (durch Abdecken eines Auges) die Beidäugigkeit aufhebt oder die Seh-
Boris Becker: "Meine Augen sind meine Stärke"
schärfe eines Auges stark reduziert und damit das räumliche Sehvermögen vor allem im Nahbereich beeinträchtigt. Hier zeigt sich, daß selbst Spitzentennisspieler aufgrund der verschlechterten "Tiefen- bzw. Entfernungseinschätzung" den Ball nur schlecht treffen und ihn wesentlich unpräziser im gegnerischen Feld plazieren.
Die Fehlerquote steigt bei einseitiger Herabsetzung der Sehschärfe auf 40% (Visus 0,4) deutlich an. Bei künstlich herbeigeführter Einäugigkeit sind entsprechend stärkere Leistungseinbußen zu verzeichnen. Selbst gute Spieler treffen den Ball hier nur noch "mit dem Schlägerrahmen", zumindest aber nicht mehr im optimalen Trefferbereich, dem sog. "Sweet-Spot".
Die Bedeutung der visuellen Wahrnehmung - vor allem des räumlichen Sehvermögens - wird auch durch Befunde von KLEINÖDER u.a. belegt [3]. So zeigen sich kaum Unterschiede in den maximalen Schlägergeschwindigkeiten bei der Aufschlagbewegung von Weltklassetennisspielern im Vergleich zu Spielern niedrigeren Spielniveaus (Kreisklasse), während die resultierenden Ballgeschwindigkeiten bei den Spitzenspielern deutlich höher sind.
Auch im Hinblick auf die Präzision beim Anwerfen des Balles beim Aufschlag finden sich kaum leistungsklassenabhängige Unterschiede.
Warum Weltklassespieler dennoch höhere Aufschlag- und Spielgeschwindigkeiten erzielen, läßt sich anhand des Ball-Treffermusters auf der Schlagfläche erklären. In Abbildung 7 und 8 (Im Internet leider nicht verfügbar) ist das Treffermuster und damit indirekt die Präzision der Auge-Hand-(Schläger-)Koordination dargestellt.
Neben individuellen Besonderheiten bezüglich der Abweichung der Treffpunkte vom "Sweet-Spot" fällt bei den Weltklassespielern die im Vergleich zu Kreisklasse-Spielern deutlich geringere Streuung des Treffermusters auf. Der Balltreffpunkt liegt bei den Spitzenspielern meist deutlich näher an der - für die Ballbeschleunigung - optimalen Zone der Schlagfläche. Spitzenspieler sind somit offensichtlich in der Lage, Informationen über den Ballwurf und Ballflug visuell genauer zu erfassen, zu verarbeiten und in eine präzise sowie vom Timing her optimale Aushol- und Schlagbewegung umzusetzen, so daß der Ball zum richtigen Zeitpunkt an der "individuell-optimalen" Stelle auf der Schlagfläche getroffen wird.
Dabei ist das stereoskopische (beidäugige) räumliche Sehvermögen von entscheidender Bedeutung. Die leistungsbeeinflussende Bedeutung des Tiefensehens im Tennis zeigen Erhebungen [4], wonach in den letzten 10 Jahren in der Tennis-Bundesliga kein einziger einäugiger (oder funktionell einäugiger) Spieler - mit Defiziten im räumlichen Sehvermögen - anzutreffen war.
Visuelle Leistungsfähigkeit als Talentkriterium und Trainingsziel
In anderen Sportarten (z. B. Fußball) finden sich hingegen auch in höheren Spielklassen immer wieder "einäugige" Sportler.
Die Ergebnisse machen deutlich, daß die Sehleistung ein Faktor zur Erklärung von Leistungsunterschieden in den Sport- und Rückschlagspielen ist. Analog zu anderen leistungsbestimmenden Faktoren erscheint es daher notwendig, die visuelle Leistungsfähigkeit bei der Talentauswahl und Talentförderung als eigenständige Größe mit zu berücksichtigen und einer regelmäßigen Kontrolle im Rahmen der Gesundheitsuntersuchung zu unterziehen. Nur so lassen sich möglichst frühzeitig individuelle Defizite in einzelnen Teilbereichen der Sehleistung aufdecken und - soweit möglich mit Sehhilfen (Brille oder Kontaktlinsen) - korrigieren.
Daneben ist in Anbetracht der komplexen visuellen Anforderungen in den Sport- und Rückschlagspielen eine stärkere Einbeziehung sinnesphysiologischer Erkenntnisse in die Trainingspraxis erforderlich. So sollte z. B. die nachgewiesene Trainierbarkeit der blickmotorischen Leistungsfähigkeit im Trainingsprozeß genutzt werden. Entsprechende Trainingsprogramme werden z. Zt. in Zusammenarbeit mit den Sportfachverbänden und Verbandstrainern entwickelt und auf Wirksamkeit überprüft.
Sinnesphysiologische Erkenntnisse sollten generell auch in der Trainer-, Übungsleiter- und Sportlehrerausbildung stärker berücksichtigt werden. Die Ruhr-Universität Bochum ist hier im Bereich der Lehramts- und Diplomsportlehrerausbildung Vorreiter und hat entsprechende Inhalte in das Lehrangebot integriert.
Danksagung
Ein Teil der Untersuchungen wurde vom Bundesinstitut für Sportwissenschaft (Köln) gefördert.
Literatur:
[1] LUDVIGH, E. J., MILLER, J. W.: A Study of Dynamic Visual Acuity. Joint Project NM 001. 075. 01.01, Kresge Eye Institute and United States School of Aviation Medicine, Pensacola, 1953
[2] TIDOW, G.: Zur Optimierung des Bewegungssehens im Sport. In: BARTMUS, U., HECK, H., MESTER, J., SCHUMANN, H., TIDOW, G. (Hrsg.): Aspekte der Sinnes- und Neurophysiologie im Sport - In memoriam Horst de Marées. Verlag Sport und Buch Strauß, Köln 1996, 241-286
[3] KLEINÖDER, H., NEUMAIER, A., LOCH, M., MESTER, J.: Untersuchungen zur Variation beim Aufschlag - Ausgewählte Aspekte zu biomechanischen Merkmalen im Spitzentennis. In: KOCH, P., MAIER, P., (Hrsg.): Tennisvermittlung als Interpretation und Auswertung sportwissenschaftlicher Erkenntnisse, Academia Verlag, St. Augustin, 1995
[4] SCHNELL, D.: Sehorgan und Sport. In: BARTMUS, U., HECK, H., MESTER, J., SCHUMANN, H., TIDOW, G. (Hrsg.): Aspekte der Sinnes- und Neurophysiologie im Sport - In memoriam Horst de Marées. Verlag Sport und Buch Strauß, Köln 1996, 175-240
ALLARD, F., STARKES, J. L.: Perception in Sport: Volleyball. Journal of Sport Psychology (1980) 2, 22-33


23.10.1998 Kontakt