Vorwärtsmodell

Vorwärtsmodell ist ein internes Modell, das aus einem motorischen Befehl eine Vorhersage der zukünftigen sensorischen Folgen ableitet. Es beschreibt die Beziehung zwischen Handlungen und ihren erwarteten sensorischen Reaktionen, noch bevor diese Reize auftreten. Ziel ist es, Bewegungen effizient zu planen und zu steuern sowie Wahrnehmung zu unterstützen.

In der Neurophysiologie und Motorsteuerung dient das Vorwärtsmodell der Online-Kontrolle und des Lernens. Dem Cerebellum wird häufig eine zentrale Rolle bei der Generierung prädiktiver Signale zugeschrieben. Diese Vorhersagen werden mit tatsächlichen Sinneseindrücken verglichen; der resultierende Fehler dient der schnellen Korrektur laufender Bewegungen und der Anpassung des Modells über Lernprozesse. Durch die Vorhersage eigener Bewegungen lässt sich zudem selbst erzeugter Reiz von externem Geschehen unterscheiden, was zu einer Sinnesabschwächung führen kann.

Beziehung zu anderen Modellen: Gegenüber dem Inversen Modell, das aus einem gewünschten Ziel die notwendigen Motorbefehle ableitet, fungiert das Vorwärtsmodell als Vorhersageinstrument. In vielen Ansätzen der Robotik und der künstlichen Intelligenz werden Vorwärts-Modelle in Kombination mit Inversen Modellen oder in Kalman- bzw. Particle-Filter-Ansätzen verwendet, um Zustände zu schätzen und Bewegungen zu planen.

Beispiele und Relevanz: In der Sprachproduktion helfen Forward-Modelle bei der Vorhersage der auditorischen Konsequenzen eigener Äußerungen. In der Blick- und Handkoordination unterstützen sie die Schätzung von Positionen und Bewegungen. Das Konzept ist zentral für das Verständnis von Handlungssinn, motorischer Adaptation und sensorischer Integration.