Achillessehnen-Vibration als spezifische Störreizung der propriozeptiven Rückmeldung bei der Standkontrolle des Menschen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Bedeutung der Propriozeption bei der Standregulation des Menschen. In dieser ist eine lokale Rückkopplungsschleife zur Regelung der Körperposition im Sprunggelenk gegen die Füße auf einer Fußunterstützungsfläche realisiert. Es wurde eine Methode entwickelt, mit der über Achillessehnen-Vibration gezielt in diese Schleife eingegriffen werden kann. Für einen systemanalytischen Ansatz wurde der Vibrationsreiz über ein Frequenz- und Amplitudenspektrum variiert. Die durch die Vibration simulierte Muskeldehnung induzierte eine posturale Antwort, die anhand der Auslenkungen des Körperschwerpunktes (COM) und des Oberkörper, sowie der Verlagerung des mittleren Belastungspunktes auf der Fußunterstützungsfläche (COP) charakterisiert wurde. Zunächst erfolgte diese Charakterisierung bei Normalpersonen auf einer stabilen Fußunterstützungsfläche. Anschließend wurde durch Untersuchung von Patienten mit beidseitigem vollständigen Ausfall der Labyrinth-Funktion und einen Vergleich mit den Daten der Normalpersonen die Interaktion mit dem vestibulären System untersucht. Ferner wurde bei Normalpersonen die Interaktion mit dem visuellen System betrachtet. Um den Eingriff der Vibrationsreize in die lokale Schleife der Propriozeption weiter zu verstehen, wurde diese Schleife durch eine Kopplung der Bewegungsplattform an die Eigenbewegung der Versuchsperson in graduellen Abstufungen unterbunden. Zudem erfolgte eine Vibrationsreizung auf einer in anterior-posterior frei beweglichen Fußunterstützungsfläche. Abschließend wurde die Interaktion einer durch die Vibration simulierten Muskeldehnung mit einer tatsächlichen Dehnung durch eine transiente Kippung der Plattform im Sprunggelenk der Versuchsperson untersucht. Die induzierte Vibrationsantwort gliederte sich in drei Reaktionsteile, von denen die erste (aR1) als eine „Sicherheitsreaktion“ nach vorn angesehen wurde, um den COP in einen optimalen Arbeitsbereich zu verlagern, und die letzte (aR2) eine dynamische Rückkehr zur Ausgangsposition darstellte. Die Haupt-Vibrationsantwort (pR) erfolgte als eine Verlagerung von COM, Oberkörper und COP nach hinten, wobei der Oberkörper durch ein Abknicken im Hüftgelenk nur eine kleine Auslenkung erfuhr. Das zeitliche Auftreten der Antwort war an die Reizdauer gekoppelt, und „pR“ erfolgte immer nach ca. drei Viertel der Reizdauer. Die Antwortamplitude von "pR“ war sowohl von der Reizfrequenz, als auch von der Vibrationsamplitude abhängig und ließ sich als eine Abhängigkeit von der „Vibrationsmenge“, also dem Integral (Reizstärke x Reizdauer) beschreiben. Für die Übertragung des Reizes auf den Muskel postulieren wir eine Totzone von 0,07 mm, unterhalb der keine posturale Antwort induziert wird. Auch die Patienten ohne ein funktionierendes Gleichgewichtsorgan waren in der Lage, bei der durch die Vibration induzierten Ausgleichsbewegung ihre Balance zu halten. Ihre Körperbewegungen fielen jedoch größer aus als die der Normalpersonen. Wenn den Normalpersonen die Möglichkeit gegeben war, während der Vibration eine visuelle Raumreferenz zu nutzen, fiel die Vibrationsantwort wesentlich kleiner aus als ohne eine visuelle Rückmeldung. Vor allem der Oberkörper wurde mit Hilfe der visuellen Referenz annähernd im Raum stabilisiert. Eine graduelle Unterbindung der propriozeptiven lokalen Schleife durch Kopplung der Fußunterstützungsfläche an die Körperbewegung mit unterschiedlichen Faktoren bewirkte in gradueller Abstufung eine Verstärkung der Vibrationsantwort. Auf einer frei beweglichen Fußunterstützungsfläche erfolgte bei fixiertem Körper und einer waagerechten Ausgangsposition der Füße die induzierte Ausgleichsbewegung als Rotation der Füße im Sprunggelenk nach unten. Die posturale Antwort auf eine transiente Plattformkippung schien sich mit der durch Vibration induzierten Ausgleichsbewegung additiv zu verhalten. Dies galt sowohl für Plattformkippungen im Sprunggelenk nach vorn als auch nach hinten. Dabei wird durch zunehmende Vibration der Körper auf einer nach vorn ausgelenkten Plattform zunehmend besser im Raum stabilisiert, während die Körperauslenkung nach hinten auf einer nach hinten gekippten Plattform durch die Vibration verstärkt wird. Sobald das Gleichgewicht durch eine potentiell bewegbare Plattform in Gefahr geriet, fiel die Vibrations-induzierte Körperauslenkung nach hinten kleiner aus als auf fortwährend stabiler Fußuntertstüzungfläche. Dies galt gleichermaßen für Normalpersonen und Patienten. Das von Merger et al. (2003) vorgelegte posturale Modell wurde mit den Erkenntnissen dieser Arbeit erweitert, indem eine mögliche Verschaltung der propriozeptiven Wege und die Interaktion mit Vibrationsreizen implementiert wurde. Die Computersimulation lieferte für alle vorgelegten Befunde über die Interaktion der entsprechenden Sinnessysteme eine sehr gute Beschreibung der Daten.
Standkontrolle, Mensch, Vibration, posture control, human, tendon vibration, proprioception
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