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Teilhabe an der realen Welt sowie kognitive Vitalität durch Haltungsschulung steigern

WARUM WIRD HALTUNGSSCHULUNG MIT KOGNITIVEM VERFALL ASSOZIIERT?

UNSER FORSCHUNGSANSATZ

Die Aufrechterhaltung der Haltungskontrolle ist eine automatische, doch äußerst anspruchsvolle Aufgabe für das Gehirn, die die Integration verschiedener sensorischer Informationen und eine vorausschauende Bewegungskontrolle erfordert. Außerdem schränken Haltungsdefizite die Teilhabe an der realen Welt ein, was sich z. B. an den Einschränkungen von Patienten mit vestibulären Symptomen zeigt. Daher können sich Haltungsdefizite negativ auf die Kognition auswirken, entweder direkt durch eine geringere Beanspruchung des Gehirns oder indirekt durch eine geringere Beteiligung an der realen Welt und damit eine geringere kognitive, motorische und soziale Stimulation. Es hat sich gezeigt, dass dynamisches Gleichgewichtstraining neuronale Anpassungen im oberen frontalen Kortex hervorruft, und Gleichgewichtsverbesserungen mit interindividuellen Unterschieden in der kortikalen Morphologie und Plastizität verbunden sind. In Anbetracht der kritischen Rolle der oberen frontalen Hirnregionen für die kognitive Kontrolle stellen wir die Hypothese auf, dass die Stärkung der Haltungskontrolle bei älteren Menschen und Patienten nicht nur die Teilhabe an der realen Welt, sondern auch die kognitive Leistung verbessern wird.

Wir werden neuartige Gleichgewichtstrainingsmaßnahmen für gesunde ältere Menschen und Patienten mit vestibulären Defiziten testen. Mit Hilfe von adaptiven Trainingsstrategien, hochauflösendem Längsschnitt-Neuroimaging und Fernmessungen der kognitiven Fähigkeit und Teilhabe am echten Leben wollen wir die komplexe Interaktion zwischen Haltungsdefiziten und kognitiver Vitalität verstehen. Mit einem neuartigen closed-loop Posturographiesystem, das mit Kraftsensoren und einer in Echtzeit steuerbaren Platte ausgestattet ist, können die subtilen Bewegungen und Haltungsänderungen eines Patienten sowie die damit verbundenen sensorischen Beiträge analysiert werden. Das adaptive Haltungstraining zielt auf die proaktiven Elemente (d. h. die Fähigkeit einer Person, ihre Haltung oder ihren Gang zu erkennen und anzupassen, um eine potenzielle Gefährdung des Gleichgewichts zu vermeiden) sowie auf die reaktiven Elemente (d. h. die Fähigkeit einer Person, Störungen zu widerstehen, ohne das Gleichgewicht zu verlieren) der Haltungs- und Gangkontrolle ab.

Was wir erreichen wollen

Unsere Projektziele

Entwicklung

Entwicklung einer Screening-Strategie für Haltungsschwächen unter realen Bedingungen

Entziffern

Entziffern des Beitrags visueller, propriozeptiver und vestibulärer Informationen zur Haltungskontrolle bei älteren Menschen und Patienten mit vestibulärer Dysfunktion

Verbinden

Zusammenhänge zwischen modalitätsspezifischen sensorischen Beiträgen und der kortikalen Oberflächenmorphologie der oberen Frontalregion und der damit verbundenen Regionen (kortikale Form und mikrostrukturelle Merkmale) herstellen

Erforschung

Erforschung der funktionellen und strukturellen Integrität der Konnektivität zwischen kortikalen und subkortikalen Netzwerken bei Personen mit vestibulärer Dysfunktion

Bewertung

Auswirkungen von Haltungsschulung auf die Integrität des Gehirns, die Beteiligung an der realen Welt und den kognitiven Abbau bei älteren Menschen und Patienten mit vestibulärer Dysfunktion bewerten

Verknüpfung

Zusammenhänge zwischen individuellen Unterschieden in der Beteiligung an der realen Welt (körperliche Aktivität, soziales Engagement usw.), der neuronalen Reservekapazität (kortikale Form) und trainingsbedingten kurzfristigen Anpassungen der kortikalen Mikrostruktur bei älteren Menschen und bei Patienten mit vestibulären Dysfunktionen herstellen

Projektteam

Prof. Dr. Martin Durisin

Dr. Nico Lehmann

Dr. Beate Stadler

Prof. Dr. Marco Taubert

Publikationen

10/2023

Changes in cortical microstructure of the human brain resulting from long-term motor learning

J Neurosci
Lehmann N, Aye N, Kaufmann J, Heinze H-J, Düzel E, Ziegler G, Taubert M
03/2022

Brain Activation During Active Balancing and Its Behavioral Relevance in Younger and Older Adults: A Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) Study

Front Aging Neurosci
Lehmann N, Kuhn YA, Keller M, Aye N, Herold F, Draganski B, Taube W, Taubert M
04/2020

Converging patterns of aging-associated brain volume loss and tissue microstructure differences

NeuroBiol Aging
Taubert M, Roggenhofer E, Melie-Garcia L, Muller S, Lehmann N, Preisig M, Vollenweider P, Marques-Vidal P, Lutti A, Kherif F, Draganski B
03/2020

Co-Localized White Matter Plasticity And Increased Cerebral Blood Flow Mediate The Beneficial Effect Of Cardiovascular Exercise On Long-Term Motor Learning

J Neurosci
Lehmann N, Villringer A, & Taubert M
06/2016

Rapid and Specific Grey Matter Changes Induced by Balance Training

NeuroImage
Taubert M, Mehnert J, Pleger B, Villringer A
01/2014

Structural brain plasticity in Parkinson's disease induced by balance training

Neurobiology of Ageing
Sehm B, Taubert M, Conde V, Weise D, Classen J, Dukart J, Draganski B, Villringer A, Ragert P
08/2011

Long-term effects of motor training on resting-state networks and its underlying brain structure

NeuroImage
Taubert M, Lohmann G, Margulies DS, Villringer A, Ragert P
09/2010

Dynamic properties of human brain structure: learning-related changes in cortical areas and associated fiber connections

J Neurosci
Taubert M, Draganski B, Anwander A, Müller K, Horstmann A, Villringer A, Ragert P
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Otto-von-Guericke-Universität
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Heike Sommermeier
+49 391 67 25476 heike.sommermeier@med.ovgu.de
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+49 391 67 25061 judith.wesenberg@med.ovgu.de
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