Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine revolution\u00e4re Methode entwickelt, um Muskelkontraktionen mithilfe von Licht auszul\u00f6sen. Diese Technik k\u00f6nnte Menschen, die aufgrund von L\u00e4hmungen ihre Gliedma\u00dfen nicht bewegen k\u00f6nnen, eine verbesserte Kontrolle \u00fcber ihre Muskulatur erm\u00f6glichen. Im Gegensatz zur herk\u00f6mmlichen elektrischen Stimulation verhindert die optogenetische Methode eine schnelle Erm\u00fcdung der Muskeln.<\/p>\n
Die Studie mit dem Titel „Closed-loop optogenetic neuromodulation enables high-fidelity fatigue-resistant muscle control“ wurde an M\u00e4usen durchgef\u00fchrt. Dabei wurden die Muskeln der Tiere mithilfe der optogenetischen Technik stimuliert. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science Robotics ver\u00f6ffentlicht. Die Forscher stellten fest, dass die Kontrolle der Muskeln durch den Einsatz von Licht auf eine nat\u00fcrlichere Art und Weise erfolgen kann.<\/p>\n
Hugh Herr, Experte f\u00fcr Medienkunst und -wissenschaften am MIT, \u00e4u\u00dferte sich positiv \u00fcber die Ergebnisse der Studie. Er betonte, dass diese Art der Schnittstelle in der klinischen Anwendung einen enormen Nutzen haben k\u00f6nnte.<\/p>\n
Aktuell ist es noch nicht m\u00f6glich, die Optogenetik-Methode am Menschen anzuwenden. Die Technik basiert auf der genetischen Manipulation von Zellen, um lichtempfindliche Proteine zu produzieren. Dadurch k\u00f6nnen die Forscher die Aktivit\u00e4t der Zellen mithilfe von Licht kontrollieren. Die Wissenschaftler arbeiten jedoch bereits daran, eine sichere Methode zu entwickeln, um diese lichtempfindlichen Proteine in den menschlichen K\u00f6rper einzuf\u00fchren. Erste Versuche an M\u00e4usen waren teilweise erfolgreich.<\/p>\n
Die Forscher verglichen sowohl die elektrostimulative Stimulation (Functional Electrical Stimulation – FES) als auch die Optogenetik, um herauszufinden, welche Methode eine gr\u00f6\u00dfere Muskelkraft bei geringerer Erm\u00fcdung erzeugen kann. Daf\u00fcr wurden den M\u00e4usen Elektroden implantiert. Bei der Optogenetik wurden die M\u00e4use genetisch ver\u00e4ndert, um das lichtempfindliche Protein Channelrhodopsin-2 zu produzieren. Anstatt Elektroden wurde eine kleine Lichtquelle in der N\u00e4he des Tibialisnervs der M\u00e4use implantiert, um die Muskulatur des Unterschenkels zu steuern. Die Forscher ma\u00dfen die Muskelkraft w\u00e4hrend der Lichtstimulation und stellten fest, dass die Kraftentwicklung gleichm\u00e4\u00dfig anstieg.<\/p>\n
Im Gegensatz zur FES-Methode, bei der eine Stimulation durch elektrischen Strom zu einer abrupten und intensiven Kontraktion f\u00fchrt und eine ungenaue Steuerung der Muskeln erm\u00f6glicht, gestaltet sich die Kontrolle der Muskeln durch die optogenetische Methode als einfacher. Guillermo Herrera-Arc, ein Absolvent des MIT, erkl\u00e4rte, dass die Muskelkraft nahezu linear gesteuert werden kann, wenn die optische Stimulation des Nervs angepasst wird. Dies \u00e4hnelt der Art und Weise, wie Signale aus dem Gehirn die Steuerung der Muskeln beeinflussen.<\/p>\n
Die Forscher entwickelten ein mathematisches Modell, um einen geschlossenen Regelkreis zu erstellen, der es erm\u00f6glicht, die Muskeln pr\u00e4zise mithilfe der optogenetischen Methode anzusteuern. Zudem entwickelten sie ein Kontrollger\u00e4t, das die St\u00e4rke der Muskelkontraktion nach der Lichtstimulation mithilfe eines Sensors messen kann. Die gewonnenen Informationen wurden verwendet, um die erforderlichen Anpassungen bei der Lichtstimulation vorzunehmen und die gew\u00fcnschte Kraft zu erreichen.<\/p>\n
Bei den Experimenten stellten die Forscher fest, dass die Muskeln der M\u00e4use f\u00fcr etwa eine Stunde stimuliert werden konnten, bevor Anzeichen von Erm\u00fcdung auftraten. Diese Ergebnisse sind vielversprechend und k\u00f6nnten in Zukunft dazu beitragen, Menschen mit L\u00e4hmungen eine verbesserte Kontrolle \u00fcber ihre Muskulatur zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n
Schlagw\u00f6rter: MIT + Hugh Herr + Lisa<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine revolution\u00e4re Methode entwickelt, um Muskelkontraktionen mithilfe von Licht auszul\u00f6sen. Diese Technik k\u00f6nnte Menschen, die aufgrund von L\u00e4hmungen ihre Gliedma\u00dfen nicht bewegen k\u00f6nnen, eine verbesserte Kontrolle \u00fcber ihre Muskulatur erm\u00f6glichen. Im Gegensatz zur herk\u00f6mmlichen elektrischen Stimulation verhindert die optogenetische Methode eine schnelle...<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":7956,"comment_status":"","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-7957","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-uncategorized"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7957","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=7957"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7957\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/7956"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=7957"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=7957"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/byte-bucket.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=7957"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}