{"id":143,"date":"2021-05-08T10:59:17","date_gmt":"2021-05-08T10:59:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.alexreichenbach.de\/?page_id=143"},"modified":"2021-05-08T10:59:31","modified_gmt":"2021-05-08T10:59:31","slug":"koordination-und-erlernen-von-komplexen-bewegungen-mit-redundanten-gliedmassen","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.alexreichenbach.de\/?page_id=143","title":{"rendered":"Koordination und Erlernen von komplexen Bewegungen mit redundanten Gliedmassen"},"content":{"rendered":"\n

Einblick in die Arbeit meines medizinischen Doktoranden David Mehler<\/a> in London (2013).<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die Ausf\u00fchrung der meisten nat\u00fcrlichen Bewegungen, zum Beispiel das Ergreifen eines Glases, kann durch eine Vielzahl von Bewegungskombinationen und Gelenkstellungen von Rumpf und distalen (k\u00f6rperfernen) Gliedmassen erreicht werden. Zum Beispiel kann das Glas von der Seite gegriffen werden, was ein st\u00e4rkeres Abspreizen des Ellenbogens erfordert als das Greifen des Glases von der Vorderseite. Diese Redundanz des menschlichen Bewegungsapparates bedingt sich durch die Tatsache, dass der K\u00f6rper mit weit mehr Freiheitsgraden ausgestattet ist als ben\u00f6tigt werden, um in unserer dreidimensionalen Welt ein Ziel zu erreichen. Einen neurologisch gesunden Menschen stattet die beschriebene biomechanische Redundanz mit einem enormen Flexibilit\u00e4tsgrad aus. Wird die Bewegung eines Gelenks kurzfristig eingeschr\u00e4nkt oder wird ein Gelenk suboptimal angesteuert, k\u00f6nnen andere reflexartig kompensieren, was die Leichtigkeit und Varianz allt\u00e4glicher Bewegungen charakterisiert. Auf der anderen Seite stellt diese Flexibilit\u00e4t das Gehirn auch vor die Herausforderung aus der Vielzahl m\u00f6glicher Bewegungen die gerade passende auszuw\u00e4hlen. Gegenw\u00e4rtig ist nur wenig bekannt dar\u00fcber, wie das Gehirn beispielsweise die 13 Freiheitsgerade vom Sternoklavikular- bis zum Fingerendgelenk (13-dimensionaler Gelenkraum) in einem nur durch 3 Dimensionen definierten Raum koordiniert.<\/p>\n\n\n\n

Auch existiert derzeit nur wenig Wissen dar\u00fcber, wie sich diese fundamentale Eigenschaft des Bewegungsapparats gezielt in der Physiotherapie zu Nutze machen l\u00e4sst. Insbesondere die Kontrolle des Handgelenks ist bei vielen Pathologien zB nach einem Schlaganfall vulnerabel und symptomanf\u00e4llig. Patienten verlieren h\u00e4ufig die Kontrolle von k\u00f6rperfernen Gelenken und kompensieren diesen Funktionsverlust mit k\u00f6rpernahen Gelenken (\u201emotor compensation\u201c), was in Folge die Flexibilit\u00e4t der Bewegungen erheblich einschr\u00e4nkt. Eine rechtzeitig und zielgerichtet erfolgende Physiotherapie ist jedoch in der Lage, Funktionen in betroffenen k\u00f6rperfernen Gelenken teilweise wieder herzustellen (\u201emotor recovery\u201c).<\/p>\n\n\n\n

G\u00e4ngige Versuchsaufbauten zur Untersuchung der motorischen Kontrolle k\u00f6nnen die Redundanz in Armbewegungen nicht erfassen und kontrollieren. Daher wurde in einem Kollaborationsprojekt mit der Human Robotics Group<\/a> des Imperial College ein innovativer Roboterarm entwickelt, mit welchem die Redundanz von Armbewegungen explizit erforscht und kontrolliert werden kann. Ziel meines Projekts ist es, diese neue Technologie f\u00fcr die neurowissenschaftliche Forschung zu validieren, experimentelle Methoden zur Charakterisierung redundanter Armbewegungen zu entwickeln, und schlussendlich etablierte Lernmechanismen unter Ber\u00fccksichtigung der Redundanz in diesem neuen Experimentaufbau zu testen.<\/p>\n\n\n\n

Diese Arbeit bildet die Grundlage f\u00fcr eine \u00dcbertragung der Technologie in die neurologische Rehabilitationsmedizin als Robot-assistierte Physiotherapie. Ein wesentlicher Vorteil des Robot-assistierten Trainings sind die Effizienz, Pr\u00e4zision und der spielerische Anreiz beim Ausf\u00fchren von Bewegungen mit einem Roboterarm. Auf diese Grundlagenarbeit sollen im assoziierten National Hospital for Neurology and Neurosurgery<\/a> Patientenstudien folgen. Auch mit Blick auf den stattfindenden demographischen Wandel ist daher das hier beschriebene Projekt ein Beitrag zur Entwicklung zukunftsweisender Technologien f\u00fcr die neurologische Rehabilitationsmedizin.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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