Mechanismen zur Kontrolle der dynamischen Stabilität bei plötzlichen wegrutschartigen Perturbation des menschlichen Laufen

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Willwacher
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie ; Anatomie und Physiologie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538310865

Im Vergleich zu vielen anderen Säugetieren kann sich der Mensch mit relativ geringem Energieaufwand fortbewegen, was in unserer Evolution eine wichtige Rolle gespielt hat. Allerdings muss die Laufbewegung auch dynamisch stabil ausgeführt werden, um eine verletzungsfreie Fortbewegung auch in komplexeren Umgebungen oder bei plötzlich auftretenden Störungen (z.B. Ausrutschen) zu gewährleisten. Dieses Projekt zielt darauf ab, einen tieferen Einblick in die Auswirkungen von plötzlichen, rutschartigen Perturbationen auf die Biomechanik des Laufens zu gewinnen. Wir werden uns mit grundlegenden methodischen Fragen beschäftigen, die für die Untersuchung der biomechanischen Kontrolle von Perturbationen beim menschlichen Laufen auf Laufbändern notwendig sind. Wir werden weiterhin grundlegende Aspekte der biomechanischen Reaktionen des menschlichen neuromuskuloskelettalen Systems auf plötzliche Perturbationen untersuchen. Dabei verfolgen wir die folgenden spezifischen Hauptziele: 1. Die Entwicklung einer frei zugänglichen Methode zur präzisen Quantifizierung von laufbandinduzierten Perturbationen in anteroposteriorer und mediolateraler Richtung durch optische Messung der momentanen Laufbandgeschwindigkeit. 2. Die Untersuchung, wie funktionale Datenanalyseansätze zur Bestimmung der Perturbationsintensität und der Zeit bis zur Rückkehr zur normalen, ungestörten Bewegung eingesetzt werden können. 3. Der Vergleich verschiedener Ansätze zur Quantifizierung der dynamischen Stabilität von Läufern während laufbandbasierter Perturbationen. 4. Die Untersuchung prädiktiver Veränderungen in der Biomechanik des Laufens und der metabolischen Kosten, wenn Störungen auf dem Laufband erwartet werden. 5. Die systematische Untersuchung der Dosis-Wirkungs-Beziehung zwischen Perturbationsintensität und muskuloskelettaler Belastung während des Laufens. 6. Die Untersuchung des Einflusses der Laufgeschwindigkeit auf die Perturbationskontrolle und die muskuloskelettale Belastung. 7. Die Untersuchung der Rolle der Muskelkraft bei der Perturbationskontrolle beim Laufen. Ein besseres grundlegendes Verständnis der Störungskontrolle beim menschlichen Laufen wichtig für Fortschritte in verschiedenen Bereichen, einschließlich Biomechanik, Sportwissenschaft, Robotik und Sporttechnologie. Im Allgemeinen erweitert die Forschung in diesem Projekt unser Verständnis der komplexen neuromechanischen Systeme, die das menschliche Laufen steuern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Dominik Liebl; Professor Dr.-Ing. Bernd Waltersberger