Nikolai Bernstein

Nikolai Alexandrowitsch Bernstein ( russisch : Николай Александрович Бернштейн ; 5. November 1896 – 16. Januar 1966) war ein sowjetischer Neurophysiologe und Pionier auf dem Gebiet der Bewegungserfassungsgeräte sowie der formalen Verarbeitung der mithilfe dieser Geräte gewonnenen Informationen. Er war auch einer der ersten Psychologen, der die These vertrat, dass Verhalten generativ und konstruktiv und nicht reaktiv ist. Er wurde in Moskau geboren und starb dort auch .

Nikolai Bernstein schloss 1913 die High School ab. Da er sich für Sprachen und Philosophie interessierte und Linguist werden wollte, schrieb er sich an der Moskauer Universität für Geschichte und Philologie ein . Als jedoch im Sommer 1914 der Erste Weltkrieg ausbrach, verspürte die Familie Bernstein den Drang, ihrem Land in dieser schweren Zeit beizustehen. Nikolai schlug daraufhin einen anderen Bildungsweg ein und begann ein Medizinstudium, das er 1919 mit dem Doktortitel abschloss. Anschließend wurde er als Arzt in die Rote Armee eingezogen . Nach seinem Militärdienst 1921 vermittelte ihm sein Vater eine Anstellung als Arzt in der Giljarowski-Psychiatrischen Klinik. Bis zum Tod seines Vaters übernahm Nikolai dessen Praxis. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Seine erste wissenschaftliche Arbeit begann 1922, als er zusammen mit anderen Forschern an das Moskauer Zentrale Arbeitsinstitut eingeladen wurde, Bewegungsabläufe bei manueller Arbeit zu untersuchen . Ziel der Studie war die Optimierung der Produktivität, und Bernsteins Analyse konzentrierte sich auf das Schneiden von Metall mit einem Meißel. Er nutzte zyklographische Verfahren, um die menschliche Bewegung zu erfassen – eine Technik, die er in vielen seiner Experimente weiterhin anwandte. Seine Forschung zeigte, dass die meisten Bewegungen, wie beispielsweise das Schlagen eines Meißels mit einem Hammer, aus kleineren Teilbewegungen zusammengesetzt sind. Jede Veränderung einer dieser Teilbewegungen beeinflusst die gesamte Bewegung.

1926 begann Bernstein eine Reihe von Experimenten zur Erforschung des menschlichen Gangs. Ursprünglich sollten diese Arbeiten die Konstruktion von Fußgängerbrücken unterstützen. Er untersuchte die Entwicklung des Gehens im Laufe des menschlichen Wachstums und Alters und analysierte auch die Gangart von Menschen mit Hirnschädigungen.

1935 erhielt er den Doktortitel der Naturwissenschaften, ohne eine Dissertation einzureichen. Er war außerdem eines der ersten Mitglieder der 1944 gegründeten Akademie der Medizinischen Wissenschaften der UdSSR. 1948 wurde ihm der Stalinpreis für Wissenschaft verliehen.

1960 besuchte Norbert Wiener Moskau. Dort traf er Bernstein, der zusammen mit Alexander Luria auch als Dolmetscher für Wiener fungierte, als dieser an der Moskauer Staatlichen Universität einen Vortrag hielt . Wieners bahnbrechendes Werk „ Die Koordination und Regulierung von Bewegungen“ wurde aus dem Russischen ins Englische übersetzt und 1967 veröffentlicht.

Bernstein entdeckte mehrere Phänomene und lieferte einige originelle Erkenntnisse über die Konstruktion von Handlungen.

Bernstein war einer der Pioniere auf dem Gebiet der motorischen Kontrolle und des motorischen Lernens und erfand originelle Geräte, die die Bewegungen von Menschen mit und ohne Erfahrung in Handlungen aufzeichnen.

Die motorische Kontrollforschung untersucht, wie das zentrale Nervensystem (ZNS) Haltung und Bewegung steuert. Das Verständnis der menschlichen Bewegungsplanung und -steuerung stellt aufgrund der Vielzahl an Gelenken, die dem menschlichen Bewegungsapparat zahlreiche kinematische Freiheitsgrade verleihen, eine große Herausforderung dar. Da das Ziel der meisten Bewegungsaufgaben, wie beispielsweise das Führen einer Hand zu einem Ziel, durch eine deutlich geringere Anzahl kinematischer Freiheitsgrade definiert ist, kann es auf unendlich viele verschiedene Arten erreicht werden (auch als „ Freiheitsgradproblem “ oder „inverses Kinematikproblem“ bezeichnet). ^{[ 3 ]} Darüber hinaus übersteigt die Anzahl der an einem Gelenk wirkenden Muskeln in der Regel die Anzahl der kinematischen Freiheitsgrade dieses Gelenks. Folglich kann eine bestimmte Bewegung durch unendlich viele Muskelaktivierungsmuster realisiert werden (auch als „inverses Dynamikproblem“ bezeichnet). Obwohl ein Ziel auf unendlich viele Arten erreicht werden kann, haben zahlreiche Studien sehr konsistente und stereotype Muster der Kinematik und Muskelaktivierung aufgezeigt. Offenbar ist das zentrale Nervensystem (ZNS) in der Lage, die vielen Freiheitsgrade adäquat zu steuern. Die Frage, wie das ZNS die vielen Freiheitsgrade des Bewegungsapparates adäquat steuern kann, wurde erstmals von Bernstein ^{[ 4 ]} behandelt und ist heute als „ Bernstein-Problem “ bekannt (obwohl es sich von Bernsteins mathematischem Problem unterscheidet).

Zu Bernsteins Zeiten war die Pawlowsche Theorie die vorherrschende psychologische Theorie, die sich zum Behaviorismus als deren Extremform weiterentwickelte. Der Behaviorismus (jedoch nicht Iwan Pawlow selbst) ging davon aus, dass Verhalten auf bedingten Reflexen beruht, die vergangene Erfahrungen wiederholen. Im Gegensatz dazu schlug Bernstein ein paradoxes Prinzip vor: „Keine der Handlungen wird wiederholt, sondern jede Handlung wird neu konstruiert; es ist lediglich eine Frage, welche Ebene diese Konstruktion reguliert.“ ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Er entwickelte eine Theorie der „Kontrollebenen der Handlungskonstruktion“, die später in der kognitiven Psychologie in der Theorie der Kontrollebenen aufgegriffen wurde. Wahrscheinlich war er stark von den Arbeiten John Hughlings Jacksons beeinflusst , der eine hierarchische Organisation des Nervensystems postulierte. Ausgehend von der Idee fünf Kontrollebenen, die je nach Komplexität und Neuartigkeit der Aufgaben unterschiedlich genutzt werden, wies Bernstein auf die Verlagerung der bewussten Handlungsregulation vom Frontallappen auf die striatalen Systeme während des Lernens hin, also auf die automatischeren Ebenen. Dadurch stellte er eine korrekte Verbindung zwischen der gewohnheitsmäßigen, automatischen Regulationsebene und den pallidalen Systemen ( Globus pallidus ) her, was später neurowissenschaftlich bestätigt wurde. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Er vermutete außerdem, dass das ZNS Freiheitsgrade „funktionell einfrieren“ kann. Zum Vergleich: Die vier Räder eines Autos unabhängig voneinander zu steuern, ist sehr schwierig. Durch die funktionale Einschränkung der Freiheitsgrade (die beiden Hinterräder dürfen sich nur um eine gemeinsame horizontale Achse drehen, und die beiden Vorderräder dürfen sich parallel um eine Längsachse drehen, die vom Lenkrad gesteuert wird) wird ein Auto jedoch viel einfacher zu steuern.

Bernsteins Arbeit begründete eine neue Disziplin namens Kinesiologie , die die Struktur und die Mechanismen der Bewegung untersucht. Der amerikanische Kinesiologe Karl Newell ist einer von vielen, die stark von Bernstein beeinflusst wurden. Newell (1986) unterteilte die Einschränkungen in drei Hauptgruppen: individuelle (strukturelle oder funktionelle), aufgabenbezogene und umweltbedingte Einschränkungen. ^{[ 3 ]}

Bernstein leistete auch bedeutende Beiträge zum motorischen Lernen und entwickelte ein Modell für die einzelnen Phasen der Handlungsausführung, einschließlich des Lernens. Dieses Modell umfasste die Bausteine ​​„Informationssammlung“, „Programmierung (Integration und Sequenzierung von Handlungen), internes Modell des zukünftigen Ergebnisses“, Ausführung, Vergleich der Ergebnisse mit dem erwarteten Modell (Feedback-Block) und die Wiederholung des Handlungszyklus mit einer Anpassung, die als Differenz zwischen erwartetem und tatsächlichem Ergebnis berechnet wurde. ^{[ 5 ]} Seine Arbeiten in den 1950er und 1960er Jahren waren bemerkenswert aufschlussreich und sind bis heute gültig und anerkannt. Ähnliche Modelle wurden später von dem Neuropsychologen Alexander Luria , dem Neurophysiologen Pjotr ​​Anochin und im Rahmen des neurochemischen Modells des Funktionalen Ensembles des Temperaments verwendet . ^{[ 6 ]}

In seinem 1935 erschienenen Buch lieferte Bernstein detaillierte Beispiele (mit Illustrationen) und eine Begründung für das, was heute als „ Theorie der verkörperten Kognition “ bekannt ist . Diese Theorie verdeutlicht die Rolle (und die kognitiven Verzerrungen) des Körpers bei der Informationsverarbeitung. ^{[ 7 ]} Bernstein beschrieb beispielsweise, wie Menschen, die jemanden bei einer angespannten körperlichen Handlung beobachten, ihre eigenen Muskeln in ähnlicher Position anspannen und Gesten ausführen, die die beobachtete Person imitieren. Bernstein unterstrich die Bedeutung der Kontrolle von Handlungen durch die Körperhaltung und bezog sich dabei auf seine Theorie der Kontrollebenen.

Bernstein prägte auch den Begriff Biomechanik , die Untersuchung der Bewegung durch die Anwendung mechanischer Prinzipien.

• Runbot , ein „schnell gehender“ Roboter, dessen Bewegungen und Anpassungsfähigkeit auf Bernsteins Theorien basieren.

• Obshchaya Biomekhanika , „Allgemeine Biomechanik“ (1926) ^{[ 7 ]}
• Biomekhanika dlya Instruktorov, „Biomechanik für Ausbilder“ (Moskau, 1926) ^{[ 7 ]}
• O Poestroenii Dvizhenni , "Über die Konstruktion von Bewegungen" (1947) ^{[ 7 ] [ 9 ]}
• Ocherki po Fiziologii Dvizheniy i Fiziologii Aktivnosti , „Essays on Physiology of Movements and Activity Physiology“ (1966) ^{[ 10 ]}
• O Lovkosti i ee Razvitii , „On Dexterity and its Development“ (1991) ^{[ 7 ]}
• Sovremennye Iskaniia v Fiziologii Nervnogo Protsessa , „Zeitgenössische Untersuchungen zur Physiologie des Nervenprozesses“ (Moskau, 2003) ^{[ 11 ]}

• Die Koordinierung und Regulierung von Bewegungen, Pergamon Press (Oxford, 1967) ^{[ 12 ]}
• Geschicklichkeit und ihre Entwicklung , Lawrence Erlbaum Associates (1996), Neuauflage bei Psychology Press (2009), Routledge (Oxford und New York, 2016)
• Biomechanik für Ausbilder , Springer (Schweiz, 2020)
• Bernsteins Konstruktion von Bewegungen: Originaltext und Kommentare , Routledge (New York und Abingdon, 2020)

• Bewegungsphysiologie , „Bewegungsphysiologie“ (Leipzig, 1982)
• Die Entwicklung der Bewegungsfertigkeiten, Kapitel 8 von O Poestroenii Dvizhenni (Leipzig, 1996) ^{[ 13 ]}

• Latash, Mark L. (Hrsg.) Fortschritte in der motorischen Kontrolle: Bernsteins Traditionen in der Bewegungsforschung, Band 1
• Joseph M. Feigenberg. Nikolai Bernstein: Vom Reflex zum Modell der Zukunft . Übers.: Julia Linkova. Hrsg.: Eberhard Loosch; Vera Talis. ( http://www.lit-verlag.de/isbn/3-643-90583-3 )
• Irina Sirotkina, Elena Biryukova. Futurismus in der Physiologie: Nikolai Bernstein, Antizipation und kinästhetische Vorstellungskraft
• Irina Sirotkina. Die Kunst und Wissenschaft der Bewegung in Frankreich und Russland
• Vera Talis. Neue Seiten in der Biografie von Nikolai Alexandrowitsch Bernstein [1]

• Nikolai Bernstein im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Genealogie der Familien Eger und Bernstein
• Geschichte der Fortbewegungsforschung