Studie zeigt, wie sich das Körperbild von Menschen entwickelt, die den Umgang mit Roboterprothesen erlernen

Die Art und Weise, wie wir die Bewegung unseres eigenen Körpers verstehen, spielt eine wichtige Rolle beim Erlernen körperlicher Fähigkeiten, vom Sport bis zum Tanzen. Eine neue Studie zeigt jedoch, dass dieses Phänomen bei Menschen, die den Umgang mit Roboterprothesen erlernen, ganz anders funktioniert.

„Wenn Menschen zum ersten Mal mit einer Beinprothese laufen, denken sie, dass sich ihr Körper unbeholfener bewegt, als sie tatsächlich sind“, sagt Helen Huang, korrespondierende Autorin einer Arbeit über die Arbeit. „Mit zunehmender Übung können Menschen mit zunehmender Leistungsfähigkeit immer noch schlecht einschätzen, wie sich ihr Körper bewegt, aber sie sind auf ganz andere Weise ungenau.“

„Dies ist die erste Studie, die dieses Phänomen bei Menschen untersucht, die Roboterprothesen für die unteren Gliedmaßen verwenden, und sie wirft eine Reihe von Fragen auf, die uns dabei helfen sollten, die Gehfähigkeit der Menschen mit diesen Geräten zu verbessern“, sagt Huang, der Jackson Family Distinguished Professor für Biomedizintechnik am Lampe Joint Department of Biomedical Engineering der North Carolina State University und der University of North Carolina at Chapel Hill.

Jeder hat ein persönliches Körperbild – ein Verständnis dafür, wie sein Körper aufgebaut ist, wie er sich bewegt und so weiter. Und dieses Verständnis unseres Körpers prägt die Art und Weise, wie wir uns bewegen. Wenn wir eine neue körperliche Fähigkeit erlernen, wie zum Beispiel Tanzen, haben wir eine mentale Vorstellung davon, wie sich unser Körper bewegt – aber das ist oft nicht die Art und Weise, wie sich unser Körper tatsächlich bewegt. Mit der Zeit stimmt unser mentales Bild davon, wie sich unser Körper bewegt, immer mehr mit unseren tatsächlichen Bewegungen überein und unsere körperliche Leistungsfähigkeit verbessert sich.

Wir wollten mehr darüber erfahren, wie und ob Menschen, die Roboterprothesen verwenden, diese Prothese in ihr Körperbild integrieren. Ändert sich das, wenn die Menschen mit der Verwendung dieser Geräte vertrauter werden? Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Einbindung dieser Geräte in das eigene Körperbild und der Leistung bei der Nutzung dieser Geräte?“

Helen Huang, korrespondierende Autorin

Für diese Studie rekrutierten die Forscher neun arbeitsfähige Studienteilnehmer. Über einen Zeitraum von vier Tagen wurden die Studienteilnehmer mit dem Gehen mit einer Roboterprothese beauftragt, die an einem im rechten Winkel gebeugten Knie befestigt war. Konkret wurden sie gebeten, so schnell wie möglich auf einem Laufband zu laufen, ohne die Handläufe zu berühren.

Die Teilnehmer übten jeden Tag den Umgang mit der Prothese. Nach jeder Übung wurde den Teilnehmern eine Computeranimation gezeigt, die eine Reihe verschiedener biomechanischer Gangarten zeigte, und sie wurden gebeten, auszuwählen, welche Gangart ihrer jüngsten Leistung mit der Prothese am nächsten kam.

„Anfangs hatten die Teilnehmer das Gefühl, ihr Gang sei unausgeglichener und gestelzter, als er tatsächlich war“, sagt Huang. „Am Ende der viertägigen Studie hatten die Teilnehmer das Gefühl, dass ihr Gang flüssiger und natürlicher war, als er tatsächlich war. Die Leistung aller Teilnehmer verbesserte sich in diesen vier Tagen erheblich. Allerdings waren alle Teilnehmer immer noch ungenau darin, die Art und Weise einzuschätzen, wie sich ihr eigener Körper bewegte – nur auf eine selbstbewusstere Art und Weise.“

Die Forscher fanden heraus, dass sich die Studienteilnehmer bei der Beurteilung ihres eigenen Gangs unter anderem auf die Position ihres Oberkörpers konzentrierten. Die Teilnehmer legten wenig Wert auf das Verhalten der Prothese selbst.

„Ein Grund dafür ist wahrscheinlich, dass sie sehr wenig direktes Feedback über das Verhalten des Geräts erhalten – sie können sich keine Bewegung vorstellen“, sagt Huang. „Dies eröffnet die Möglichkeit, die Leistung zu verbessern, indem den Menschen visuelles oder anderes Feedback gegeben wird, mit dem sie ihr Körperbild und ihren Gang während des Trainings mit der Prothese kalibrieren können.“

„Es wird auch wichtig sein, das übermäßige Vertrauen der Menschen in ihre eigenen Bewegungsfähigkeiten anzugehen“, sagt Huang. „Wenn Sie bereits glauben, dass es Ihnen gut geht, ist es weniger wahrscheinlich, dass Sie die nötige Arbeit investieren, um besser zu werden – selbst wenn es erheblichen Raum für Verbesserungen gibt. Wir glauben, dass es wertvoll wäre, einen Weg zu finden, den Menschen eine genauere Einschätzung darüber zu geben, wie sich ihr Körper wirklich bewegt.“

Der Artikel „Projecting the New Body: How Body Image Evolves While Learning to Walk with a Wearable Robot“ wird am 17. Februar im Open-Access-Journal veröffentlicht PNAS-Nexus. Erstautor des Artikels ist I-Chieh Lee, ein ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Lampe Joint Department. Das Papier wurde von Huan Min, einem Ph.D., mitverfasst. Student an der NC State, und von Ming Liu, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter in der Lampe Joint Department.

Diese Arbeit wurde mit Unterstützung der National Institutes of Health im Rahmen des Zuschusses R01HD110519 durchgeführt; und von der National Science Foundation unter der Fördernummer 2211739.

Quellen: