Interaktion der Muskelaktivierung und der Muskel-Sehnen-Entkopplungsmechanismen während Störungen des menschlichen Ganges

• Antragsteller: Dr. Sebastian Bohm
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513866416

Die realen Umweltbedingungen erlauben nur selten stabile und konstante Fortbewegung. Vielmehr ist unser Bewegungsverhalten unbeständig und mit verschiedenen externen Störungen konfrontiert. Im Fall einer unvorhergesehenen Störung der Fortbewegung ermöglichen reaktive neuromuskuläre Anpassungen (Preflexe, Reflexe, Verhaltensanpassungen) schnelle Adjustierungen der Muskelkraft um einen Sturz zu verhindern. Die Erfahrung einer Bewegungsstörung führt darüber hinaus zu einer Anpassung der proaktiven neuromuskulären Kontrolle, die die Muskelkraft in Erwartung einer wiederholten Störung vorab reguliert. Effektive kompensatorische Muskelkräfte werden nicht nur durch schnelle Anpassungen der Muskelaktivierung reguliert, sondern sind ebenfalls von der aktuellen Faserlänge und -geschwindigkeit des Muskels abhängig. Derzeit ist nur wenig über die zugrundeliegenden Mechanismen bekannt, die geeignete kompensatorische Kontraktionsbedingungen der Muskulatur (hohes Kraft-Längen- und Kraft-Geschwindigkeits-Potential) während Bewegungsstörungen regulieren. Die Entkopplung des Muskelfaserverhaltens von dem des Muskelbauches durch die Rotation der Muskelfasern, die Entkopplung des Muskelbauchverhaltens von dem der Muskel-Sehnen-Einheit (MSE) durch die Nachgiebigkeit der Sehne sowie die Kraft-Längen-Aktivierungsabhängigkeit sind wichtige Mechanismen, die die Kontraktionslänge und -geschwindigkeit der Muskelfasern beeinflussen. Das Ziel des vorliegenden zweijährigen Projektes ist es, ein verbessertes Verständnis über die funktionale Integrität von Muskelaktivierung und MSE-Entkopplungsmechanismen während gestörter Fortbewegung im Kontext realer Umweltbedingen zu erhalten. Wir adressieren mit dem Projekt (i) wie die Muskelaktivierung und die Mechanismen der Entkopplung durch Faserrotation und Sehnennachgiebigkeit interagieren und das Muskelkraftpotential während den verschiedenen zeitlichen Phasen der Stabilitätssicherung nach einer Störung, d.h. Preflexe, Reflexe, Verhaltensanpassungen, regulieren, (ii) wie das aktuelle Kraftniveau während des Auftretens der Störung den Beitrag der Entkopplung durch Faserrotation und Sehnennachgiebigkeit beeinflusst, und (iii) wie die Erfahrung von vorherigen Störungen das Zusammenspiel der Muskelaktivierung mit den MSE-Entkopplungsmechanismen während wiederholter erwarteter Störungen moduliert. Mit den erzielten Ergebnissen wollen wir grundlegende mechanistische Kenntnisse darüber erhalten, wie die MSE-Entkopplung und Kraft-Längen-Aktivierungsabhängigkeit die Faserlänge und -geschwindigkeit während Störungen der Fortbewegung beeinflusst und reguliert. Die Befunde werden darüber hinaus wichtige Informationen für den klinischen und geriatrischen Kontext liefern, in denen eingeschränkte Fortbewegungsfähigkeiten prävalent sind, oder für das Design von bewegungsassistierenden Geräten, optimiert für realistische Umgebungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Adamantios Arampatzis, Ph.D.