Mechanismen zur Gleichgewichtsregelung während des Gehens

• Antragsteller: Dr. Hendrik Reimann
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289390093

Das Ziel dieses Projektes ist es, Mechanismen zur Gleichgewichtskontrolle beim Gehen im Menschen zu identifizieren. Wir benutzen Ansätze zur Laufsteuerung von humanoiden Robotern, um testbare Voraussagen über motorische Reaktionen auf Perturbationen während des Gehens zu machen. Um Reaktionen des aktiven, neuronalen Steuerungsprozesses von rein passiven, mechanischen Effekten zu unterscheiden, benutzen wir ausschließlich sensorische Perturbationen des vestibulären und des visuellen Systems. Wir verfolgen drei konkrete Ziele:A. Wir wollen herausfinden, ob Auswahl der Fußposition als Mechanismus zur Gleichgewichtsregelung während des Gehens benutzt wird. Wenn man die Fußposition beim Aufsetzen in eine bestimmte Richtung verschiebt, erzeugt dies über die Gewichtskraft eine Beschleunigung des Körpers in die entgegengesetzte Richtung. Dies kann als Mechanismus zur Gleichgewichtsregelung benutzt werden und ist konsistent mit experimentellen Daten. Dabei ist allerdings unklar, ob die beobachteten Änderungen der Fußposition das Resultat eines aktiven Regelungsprozesses des Nervensystems oder ein rein passiver, mechanischer Effekt ist.B. Wir wollen untersuchen, ob Gleichgewicht während des Gehens ein kontinuierlicher Prozess ist. Während eines Schrittes kann das Standbein benutzt werden, um den Körper aktiv vom Boden weg in eine bestimmte Richtung zu drücken und so die Bewegung des Körpers auf eine gewünschte Weise zu beeinflussen. Einige Studien haben Effekte beobachtet, die darauf hindeuten, dass Menschen diesen Mechanismus zur Gleichgewichtsregelung einsetzen. Ein eindeutiger Beleg ist bislang jedoch nicht erbracht worden.C. Wir wollen das Verhältnis zwischen Bewegungen des Oberkörpers und der Beine während des Gehens verstehen. Mechanische Interaktionen zwischen verschiedenen Körperteilen während des Gehens sind als biomechanisches Problem extensiv untersucht worden, aber nur wenige Studien haben sich mit den Auswirkungen dieser Interaktionskräfte auf das Gleichgewicht und den Problemen für die neuronalen Regelungsprozesse beschäftigt.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor John Jeka, Ph.D.