Unerwartete Veränderungen sind allgegenwärtig und können den Nutzen einer gerade geplanten Aktion verändern. Die Bewertung der optimalen Reaktion braucht Zeit. Währenddessen können überholte Aktionen ausgeführt werden. Bei Blickbewegungen verhindert die Sakkadenhemmung die Ausführung überholter Aktionen. Existiert ein analoger Mechanismus für Handbewegungen? Wir haben Signaturen der Sakkadenhemmung definiert: Signifikante Hemmung, zeitlicher Vorrang, eine vollständige Aktualisierung der Bewegung und Salienzabhängigkeit. In drei Online-Experimenten konnten wir diese Signaturen in Handbewegungen finden. In unseren Studien tippten Versuchspersonen auf ihren Smartphones schnell auf eine Reihe von Bewegungszielen, während wir entweder relevante (Positionsveränderungen) oder irrelevante (Helligkeitsveränderungen) Ereignisse präsentierten. Wir beobachteten verringerte Tippraten nach relevanten und irrelevanten Ereignissen (Signifikante Hemmung). Die Hemmung endete gleichzeitig mit dem Beginn der aktualisierten Bewegungen (Zeitlicher Vorrang). Aktualisierte Bewegungen spiegelten keine Zwischenziele wider (Vollständige Aktualisierung). Im Vergleich der drei Experimente bestätigten wir, dass der Kontrast einer irrelevanten Veränderung, nicht ihr Ort, die Hemmung nach irrelevanten Veränderungen steuert (Salienzabhängigkeit). Wir wiederholten zwei dieser Experimente in unserem Labor, wo wir zusätzliche technische Messungen durchführten. Wir fanden heraus, dass wir die Signaturen der motorischen Hemmung mit einer Verzögerung in unseren Online-Experimenten messen können. Frühe Wahrnehmungsmechanismen können spätere Prozesse unterstützen. Während ein schnelles Signal zur Hemmung bevorstehender Handlungen nicht direkt zu einer Bewegungsaktualisierung beiträgt, unterdrückt es die Folgen veralteter und unvollständiger Bewegungspläne. Dies verdeutlicht das empfindliche Gleichgewicht zwischen schnellen, automatischen und langsamen, bewussten Reaktionen. / Unexpected changes can change the utility of a currently planned action. It takes time to evaluate the optimal action. During that delay, outdated actions might be executed, requiring corrections. Saccadic Inhibition is a perceptually driven mechanism that inhibits upcoming movements after salient changes in the oculomotor system. Does an analog mechanism assist in preventing outdated limb movements? We defined key behavioral signatures of Saccadic Inhibition: Significant inhibition, temporal precedence, a complete movement update, and saliency dependence. In three online experiments, we confirmed that these signatures also exist in hand movements. In our online studies, participants rapidly tapped on a series of movement targets on their smartphones while we presented either relevant (changes in the location of the target) or irrelevant (changes in the brightness of the background or the target) events. We observed reduced tapping rates after relevant and irrelevant events (significant inhibition). The offset of inhibition aligned with the onset of updated movements (temporal precedence). Updated movements did not reflect intermediate targets (complete movement update). Finally, across the three experiments, we confirmed that the visual contrast of an irrelevant change, not its location, drives inhibition after irrelevant changes (saliency dependence). We repeated two experiments in our laboratory, combining online data collection with additional measurements on the mobile device. This replication confirmed that motor inhibition can be measured in online experiments with a temporal delay. This replication lays the foundation for continued online research into motor control mechanisms. This work shows how a fast perceptual mechanism can support deciding about an upcoming action. While a rapid signal to inhibit upcoming actions does not contribute directly to a movement update, it suppresses the consequences of outdated and incomplete movement plans.

Stürze sind weltweit die zweithäufigste Ursache für Verletzungen und Todesfälle, und stellen eine massive Belastung für jedes Gesundheitssystem dar. Die meisten Stürze resultieren aus einer fehlgeschlagenen Reaktion auf unerwartete Störungen der Fortbewegung, wie z. B. Stolpern oder Ausrutschen. Unter den vielen bestehenden Interventionsmodellen, die auf das Risiko von Stürzen abzielen, sind bewegungsbasierte Interventionen die kosteneffektivsten. Da bei den meisten Trainingsansätzen die verbesserte Gleichgewichtsfähigkeit nur begrenzt auf untrainierte Situationen übertragen werden kann, müssen Faktoren, wie die Retention und die Dosis-Wirkungs-Beziehung noch ermittelt werden. Des Weiteren sind die Mechanismen, welche den wirksamen Trainingsmaßnahmen zugrunde liegen, noch nicht vollständig erforscht. Training der grundlegenden Mechanismen zur Wiederherstellung des Gleichgewichts (d. h. die Gegenrotation von Körpersegmenten und die Modulation der Unterstützungsfläche) unter instabilen Bedingungen, sowohl unter den trainierten Bedingungen als auch unter unbekannten Bedingungen, verbessert. Darüber hinaus erhöhte dieses Training die kraftgenerierende Kapazität der Muskeln der unteren Extremitäten, was die Ausführung von Gleichgewichtswiederherstellungsreaktionen weiter fördert. Auf der Grundlage dieser vielversprechenden Ergebnisse versucht diese Arbeit, Kenntnisse über die zugrundeliegenden neuromechanischen Anpassungen dieses vorteilhaften Trainingsansatzes, zu liefern. Robustheit kann als Folge verschiedener Modulationen von Muskelsynergien entstehen. Die Wahl der Strategie von Faktoren wie der Ausprägung der Störung, sowie der Ausprägung und Beschränkungen der Bewegungsaufgabe, und der wahrgenommenen Herausforderung für das Gleichgewicht bestimmt wird. Außerdem erhöht das Training auf instabilen Oberflächen nicht per se die mechanischen Anforderungen an die Beinmuskulatur. Die Zunahme der Muskelkraft scheint daher eine Folge neuronaler Anpassungen zu sein. / Falls are the second leading cause of unintentional injury and death worldwide. Among manifold causes, most fall result from a failed response to unexpected perturbations such as a trip or slip. Fall-related injuries can significantly impair quality of life, and their consequences represent a massive burden for any healthcare system. Amid fall prevention paradigms, exercise-based interventions are the most cost-effective. However, most training approaches have a limited transfer to untrained situations and the underlying mechanisms of effective training interventions are still not fully understood. Training the execution of the fundamental balance recovery mechanism (i.e., counterrotating body segments and increasing the base of support) in the presence of perturbations has been reported as an alternative capable of improving balance recovery performance in both trained and non-trained situations and of increasing the force capacity of the lower limb, further promoting the execution of balance recovery reactions. Based on these promising results, this thesis endeavours to provide insight into the fundamental elements promoting the neuromechanical adaptations underpinning the reported advantages of this training paradigm. The analysis of the neuromuscular responses to unstable surfaces during a training session revealed different strategies to cope with perturbations and increase robustness. These different modulations of muscle synergies depend on several factors such as the characteristics of the task and the individual capacities. Moreover, training on unstable surfaces did not increase the mechanical demands upon the leg muscles per-se. Thus the gains in muscle force observed after training the fundamental mechanism of balance recovery onto unstable surfaces are likely a consequence of neural adaptations.