Aktiv adaptives Verhalten sensomotorischer Systeme des Bewegungsapparates

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1 Aktiv adaptives Verhalten sensomotorischer Systeme des Bewegungsapparates Dr. Georg Blümel Kurzfassung Aus kybernetisch-physiologischer Sicht sind die aktiven Systeme der Skelettmotorik des Menschen vernetzte sensomotorische Systeme, die nach den Prinzipien hierarchisch strukturierter Regelkreise funktionell organisiert und aufgebaut sind, bei denen der Muskel als Stellglied (Biomotor) die Funktion einer steuerbaren Energie-Kraftquelle erfüllt. Die sensomotorischen Systeme sind selbstorganisierende, d.h. lernfähige Systeme, ausgestattet mit enormen adaptiven und regenerativen Potenzen sowohl der morphologischen als auch der informationsverarbeitenden Strukturen. Ein Wesensmerkmal sensomotorischer Systeme ist, dass Beanspruchungen mit Auslösung adaptiver Reaktionen beantwortet werden, die in Abhängigkeit von der Belastungsgröße und Qualität der Belastung zur Erhaltung bzw. Verbesserung aber auch zur Verschlechterung der Funktionalität führen kann. Diese Basiseigenschaft sensomotorischer Systeme ist verantwortlich z.b. für die Entstehung von Rückenproblemen infolge Überlastungen, einseitigen Beanspruchungen (Entstehung neuromuskulärer Dysbalancen), Immobilität (Entstehung neuromuskulärer Defizite) der Rumpfmuskulatur (Rumpfsensomotorik). Diese Basiseigenschaft sensomotorischer Systeme eröffnet aber auch große potentielle Möglichkeiten durch gezieltes Training, z.b. gezielte Beanspruchung der Rumpfmuskulatur, vorhandene Dysbalancen bzw. Defizite auszugleichen und angestrebten Leistungsprogress zu erreichen. Das Ausbleiben von Beanspruchungen führt in der Regel zum Verlust an Funktionalität. 1 Einleitung Viel Gewaltiges gibt es. Aber nichts ist gewaltiger als der Mensch." ( Antigone von Sophokles) Diese Aussage trifft nicht nur auf den Menschen als Ganzes, sondern auch auf den Bewegungsapparat des Menschen im Besonderen zu. Muskeln, Sehnen, Bänder, Bindegewebe und Skelettglieder, gekoppelt über eine große Anzahl von Gelenken, ermöglichen Bewegungsleistungen, die nur Bewunderung abverlangen. Wir sind gegenwärtig trotz der enormen Fortschritte in Wissenschaft und Technik noch weit davon entfernt, Konstruktionen zu kreieren, die es auch nur annähernd ermöglichen, ein so ausgeglichenes und leistungsfähiges Bewegungssystem, wie es die menschliche Skelettmotorik ist, zu bauen. Dieses Wunderwerk der Natur ist Ergebnis einer evolutionären Entwicklung über mehr als vier Millionen Jahre und einer Ureigenschaft der lebensfähigen Materie, nämlich Beanspruchungen mit adaptiven Reaktionen zu beantworten und die erzielten Ergebnisse unter bestimmten Bedingungen weiter zu vererben. Evolutionäre Entwicklungen dieser Art sind Ergebnis adaptiver Reaktionen auf Beanspruchungen, die aus den Verhaltensänderungen des Menschen resultieren, die sich im Kampf ums Überleben als vorteilhaft bzw. erforderlich erwiesen haben. 10. Wissenschaftstage der Hochschule Lausitz (FH)

2 Betrachtet man die Zeiträume solcher Entwicklungen stellt man fest, dass die Probleme, die wir heute mit dem Bewegungssystem haben, nicht auf diesem Weg gelöst werden können, wir müssen mit einem Bewegungsapparat auskommen, dessen evolutionäre Entwicklung vor einigen Tausend Jahren abgeschlossen wurde. In den hochentwickelten Industrieländern werden heute Verhaltensänderungen aus dem Bestreben zur weiteren Verbesserung des Lebensstandards initiiert. Verhaltensänderungen dieser Art sind durch eine eigene Struktur gekennzeichnet, die sich in der Regel durch Bewegungsmangel, Gewichtszunahme und einseitige Beanspruchung des Bewegungsapparates auszeichnen. So nehmen die statischen Belastungen der menschlichen Wirbelsäule z.b. durch zu langes und falsches Sitzen immer mehr zu. Die dadurch ausgelösten adaptiven Reaktionen der Sensomotorik führen zu - muskulären Leistungsdefiziten - muskulären Dysbalancen (Haltungsfehlern) und - Verlusten der Koordinationsdynamik durch Abnahme der sensomotorischen Regel- und Steuerleistungen. In der Folge entstehen muskuläre Schädigungen und letztendlich Erkrankungen des eigentlich für eine allseitige dynamische Arbeitsweise konstruierten Muskel - Skelett - Systems. Im Gegensatz dazu wird die Belastungstoleranz dieses Systems auch durch zu starke Beanspruchungen bei schwerer (meist einseitiger) körperlicher Arbeit sowie im leistungsorientierten Sport überschritten. Insgesamt ergibt sich deshalb die Forderung nach geeigneten Maßnahmen, die den bestehenden Defiziten in unserer Lebensweise bzw. unserem Verhalten entgegenwirken. Das können nur präventive Maßnahmen sein, die die entstandenen motorischen Beanspruchungsdefizite und Dysbalancen durch gezielte und medizinisch kontrollierte Beanspruchungen kompensieren. Die Effizienz solcher Maßnahmen ist vom Wissen über die Funktion der skelettmotorischen Systeme und ihre Reaktionen auf Beanspruchungen abhängig. 2 Organisationsform, Eigenschaften und Verhalten sensomotorischer Systeme An der Realisierung der Bewegungsleistung des menschlichen Bewegungsapparates sind etwa 316 Muskelpaare und 7 unpaare Muskeln beim Mann bzw. 315 Muskelpaare und 8 unpaare Muskeln bei der Frau beteiligt. Die enormen Potenzen des Bewegungsapparates resultieren nicht allein aus der großen Anzahl der beteiligten Muskeln, sondern vor allem aus der gewaltigen Steuer- und Regelleistung des Nervensystems bzw. des Gehirns und seinen Leistungen als Ganzes. Die an der Realisierung einer Bewegung bzw. gesteuerten Kraftentfaltung beteiligten neuromuskulären Systeme der Skelettmotorik sind sensomotorische Systeme. Die sensomotorischen Systeme sind hierarchisch aufgebaute biologische Regelkreise. Die Hierarchie erstreckt sich von den höchsten Ebenen des ZNS bis zum Muskel als Energiewandler. Auch an der einfachsten Bewegung um ein Gelenk sind bekanntlich mehrere sensomotorische Systeme und dementsprechend mehrere Muskeln beteiligt, die wechselhaft agonistisch-antagonistisch arbeiten. Dabei haben die einzelnen sensomotorischen Systeme zwei gut aufeinander abgestimmte Aufgaben zu erfüllen: - einmal die Gewährleistung der Stabilität der in die jeweilige Bewegung einbezogenen Gelenke, - zum anderen die Erzeugung einer gesteuerten, fein abgestimmten Kraftentfaltung der beteiligten großen Anzahl sensomotorischer Teilsysteme und die Kontrolle der da- 10. Wissenschaftstage der Hochschule Lausitz (FH)

3 raus resultierenden Bewegungssequenzen. Untersuchungen der sensomotorischen Systeme der Skelettmotorik haben gezeigt, dass diese signalspezifische, aktivadaptive, selbstorganisierende Systeme sind, d.h. es handelt sich um lernfähige Systeme. Solche Systeme haben die Eigenschaft, ihre Leistungsfähigkeit durch wiederholte Beanspruchung und dadurch initiierte Optimierung der Steuerleistung und Reorganisation der funktionalen und morphologischen Struktur aufgabenspezifisch zu erhöhen. Dieses Verhalten wurde sehr anschaulich durch ein Experiment von Anochin an der Sensomotorik des Kniegelenks einer Katze demonstriert. Das Experiment von Anochin bestand aus zwei Stufen: In der ersten Stufe wurden durch Elektroden-Implantation im Rückenmark die Populationen der Motoneuronen festgestellt, die für die Steuerung der Extensor- und Flexormuskeln verantwortlich sind. Die zweite Stufe des Experiments bestand darin, durch operativen Eingriff einen Teil des Extensor-Muskels auf die Gelenkseite, wo der Flexor-Muskel wirkt, umzunähen. Nach erfolgreicher Operation und Heilung konnte die Katze ihr Gelenk natürlich nicht richtig benutzen, da der Extensor-Muskel aufgrund der Aufteilung das Gelenk blockierte. Nach mehreren Wochen Umgang mit dieser künstlich hervorgerufenen Unzulänglichkeit lernte die Katze, das Gelenk richtig zu benutzen. Erneute Untersuchung der Motoneuronen-Populationen zeigte, dass die Population von Motoneuronen, die für die Steuerung des umgenähten Teils des Extensor-Muskels verantwortlich war, zu der Gruppe der Motoneuronen, die für die Steuerung des Flexor-Muskels verantwortlich ist, assoziiert wurde und erst bei Aktivierung der Flexormoto-neuronen selbst aktiv wurde. Dieses Beispiel zeigt Lernleistungen der Sensomotorik, die durch Zwang zur Reorganisation der funktionalen Struktur erzeugt wurden. Eigene Untersuchungen bestätigen ebenfalls die enormen aktiv-adaptiven Leistungen der Sensomotorik. Trainiert wurde unter isokinetischen Arbeitsbedingungen. Die Trainingsaufgabe bestand darin, maximalen Widerstand gegen den Stempel eines Hydraulik- Zylinders auszuüben. Gemessen wurde die Kraftentfaltung der oberen Extremitäten bei zwei deutlich unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Stempels, die als vl und vs bezeichnet sind. Gemessen wurden an einem Tag alternierend bei der schnellen und bei der langsamen Geschwindigkeitsstufe je drei Serien mit je drei Wiederholungen pro Serie, mit Pausen von 30 sec zwischen den einzelnen Wiederholungen und 3 min zwischen den Serien. Zu Beginn des Trainingsprozesses weichen die gemessenen Kraftwerte deutlich voneinander ab. Dieser Sachverhalt ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass bei der schnellen Geschwindigkeitsstufe die Dehnungsreflexe wirksam wurden, während bei der langsamen Geschwindigkeitsstufe allein die willkürlich entfaltete Kraft gemessen wurde. Der Verlauf der Kraftwerte am Anfang des Trainingsprozesses ist durch große Schwankungen gekennzeichnet mit deutlicher Tendenz zur geschwindigkeitsunabhängigen Kraftentfaltung, d.h. die beteiligten senso-motorischen Systeme suchten nach Möglichkeiten, die Kraftentfaltung unabhängig von den äußeren Arbeitsbedingungen zu beherrschen. Nach Erreichen dieses Ziels ließen die sensomotorischen Systeme eine größere Kraftentfaltung zu, was sich in einer sprunghaften Steigerung der Kraftentfaltungsfähigkeit demonstriert. Dieses Verhalten ist bekanntlich typisch für den Verlauf von Lernprozessen und folgt dem allgemeingültigen Gesetz, dass Anhäufung von Quantität zu sprunghaftem Umschlag in eine neue Qualität führt. 10. Wissenschaftstage der Hochschule Lausitz (FH)

4 Dieses Beispiel verdeutlicht wiederum, dass die sensomotorischen Systeme der Skelettmotorik fähig sind, Lernstrategien zu entwickeln, um ihr Verhalten aufgabenspezifisch zu optimieren. Experimentell können funktionelle Veränderungen im Verhalten sensomotorischer Systeme nachgewiesen werden, die sich exemplarisch nach einem Krafttraining von drei Wochen unter isometrischen Arbeitsbedingungen vollzogen haben. Die Trainingsaufgabe bestand darin, 50 % der isometrischen Maximalkraft des Handgriffes bis zum Versagen zu halten. Die Handgriffkraft wurde mittels eines Handdynamometers gemessen. Die Kontrolle der zu haltenden Kraftgröße erfolgte mittels optischer Biofeedbackinformation über einen Monitor. Gemessen wurde die Halte-Zeitdauer bis zum Versagen bzw. bis zum Abbruch, der Integralwert des EMG- Leistungsspektrums und die Medianfrequenz des M. flexor carpi ulnaris. Der Integralwert des Leistungsspektrums und der Wert der Medianfrequenz wurden alle 15 sec berechnet. Wie aus dem Ergebnis zu entnehmen ist, wird zu Beginn des Trainings der Zeitpunkt des Versagens durch die Ausschöpfung des Regelbereichs der beteiligten sensomotorischen Systeme, sichtbar durch das Erreichen einer Sättigung im Verlauf der Medianfrequenz und einer enorm steilen Erhöhung des Integralwerts des Leistungsspektrums angezeigt. Nach drei Wochen Training ist die Arbeitsdauer beträchtlich gestiegen. Die Medianfrequenz weist am Beginn der Belastung einen bedeutend höheren Wert auf als zu Anfang des Trainings und nimmt bis zum Versagen ab, ohne in einen Sättigungsbereich zu gelangen. Der Regelbereich wurde offensichtlich nicht ausgeschöpft, was auf einen frühzeitigen Abbruch deutet, der physiologisch nicht begründbar ist. Auch dieses Beispiel zeigt, dass die Erhöhung der aufgabenspezifischen Leistungsfähigkeit der beteiligten sensomotorischen Systeme eine Folge der Optimierung ihrer Steuerleistung und ein Ergebnis ablaufender aktiv-adaptiver Reaktionen ist. Ein letztes Beispiel soll verdeutlichen, dass auch die Muskelzellen ihr dynamisches Verhalten während des Trainings infolge ablaufender aktiv-adaptiver Reaktionen deutlich verändern. Um Veränderungen im Verhalten der beteiligten sensomotorischen Systeme zu objektivieren, wurden die isometrische Maximalkraft der Streckbewegung des Fußes an vier Testtagen und die Reiz - Antwortzeit des sensomotorischen Systems der Wadenmuskulatur täglich mit Hilfe des von mir entwickelten Bioseismographie-Verfahrens gemessen. Im Ergebnis ist der Zuwachs der Fußstreckkraft bei gleichzeitiger Verkürzung der Reizantwortzeit infolge eines dreiwöchigen Krafttrainings unter isometrischen Arbeitsbedingungen festzuhalten. Wie aufgezeigt, wird der Kraftzuwachs von enormen Veränderungen der Reiz- Antwortzeit begleitet. Oder richtiger gedeutet, der Kraftzuwachs ist eine Folge der Verkürzung der Reiz-Antwortzeit der beteiligten sensomotorischen Systeme. Erinnert man sich, dass in der Zeitdauer zwischen dem Auftritt eines elektrischen Reizes und der Kontraktion der Muskulatur eine Reihe von Prozessen ablaufen, die mit dem Ionenaustausch an der Muskelmembran zusammenhängen, so ist eine Verkürzung der Reiz-Antwort mit einer Erhöhung der Permeabilitätsleistung der Muskelmembranen zu erklären. Dies ist wiederum als eine adaptive Reaktion auf die spezifische Beanspruchung zu werten. Aus dem Gesagten ist unschwer abzuleiten, dass aktiv-adaptive Reaktionen der Sensomotorik auf Beanspruchungen sowohl für die Erhaltung als auch für den Verlust der Funktion des Bewegungsapparates verantwortlich sind. Andererseits ist aber auch die Möglichkeit gegeben, durch gezielte und gut dosierbare Beanspruchungen die Leistungsfähigkeit des 10. Wissenschaftstage der Hochschule Lausitz (FH)

5 Bewegungsapparates gezielt an die Erfordernisse anzupassen und aufgetretene Leistungsdefizite und Dysbalancen zu beseitigen. 3 Apparative Voraussetzungen zur gezielten Steuerung der adaptiven Reaktionen sensomotorischer Systeme Die regenerativen und funktionskonditionierenden Potenzen der sensomotorischen Systeme können, wie gezeigt, durch Beanspruchungen gezielt aktiviert und damit therapeutische Effekte erzielt werden. Eine effektive Nutzung der Beanspruchung in der Therapie und Prävention ist von der Erzeugung gut dosierbarer und gut kontrollierbaren Beanspruchungen abhängig. Die technische Realisierung der gewünschten Qualität der Beanspruchung kann durch Bewegungssimulation mittels Computergestützten Test- und Trainingsgeräten realisiert werden. Das Prinzip der Bewegungssimulation ist einfach. Mittels einer Trainingsmaschine wird der Proband durch Überwindung von Bewegungswiderständen motorisch beansprucht. Neben dem zu überwindenden Widerstand sind für die Beurteilung der Beanspruchung Bewegungsamplitude, Bewegungsverlauf und Bewegungsgenauigkeit sowie die Belastungsdauer von Bedeutung. Um reproduzierbare Beanspruchungen zu erzeugen, wird auf einem Bildschirm der geforderte Bewegungsablauf (Bewegungsamplitude, Bewegungsverlauf) in Form einer Kurve, einer vom Computer generierten Führungsfunktion, vorgegeben. Die Bewegung an der Maschine wird ebenfalls auf dem Bildschirm simultan in Form einer zweiten, durch Farbunterschied gekennzeichneten Kurve dargestellt. Die motorische Handlungsaufgabe besteht darin, die Bewegung an der Maschine so durchzuführen, dass eine bestmögliche Übereinstimmung zwischen Vorgabe (Führungsfunktion) und Vollzug (Folgefunktion) erfolgt. Durch Wahl der Vorgabe und des Bewegungswiderstandes können die mannigfaltigsten Beanspruchungsprofile generiert und beliebig oft reproduziert werden. Durch Vergleich zwischen Führungs- und Folgefunktion können Aussagen über die tatsächlichen energetischen Aufwände und über die Bewegungsqualitäten der in den Bewegungsablauf einbezogenen sensomotorischen Systeme des Bewegungsapparates gemacht werden. Das von uns entwickelte Biofeedback- System Bio Motor Control ermöglicht nicht nur, jedes im Rahmen der medizinischen Trainingstherapie angewandte Sequenztrainingsgerät durch Nachrüstung zu einem vollwertigen computergestützten Test- und Trainingsgerätesystem zu qualifizieren, zu einen Bruchteil der Kosten, die sonst für computergestützte Systeme üblich sind, sondern darüber hinaus eine neue Qualität bei der Behandlung durch den Einsatz von biofeedbackgestütztem Sequenztraining zu erzielen bei gleichzeitiger Einsparung von Personal. Für spezielle Aufgaben werden wir allerdings auch in Zukunft nicht umhin kommen, spezielle Computergestützte Gerätesysteme zu entwickeln und in der Praxis einzusetzen, die eine große Rationalität und Qualität bei der Behandlung ermöglichen und die Transparenz der tatsächlich gemachten Aufwendungen erlauben. Ziel ist, durch den Einsatz solcher Systeme mit hohem Automatisierungsgrad die Behandlungsqualität zu erhöhen und zu sichern sowie die Behandlungsdauer zu verkürzen. Im Folgenden möchte ich kurz fünf Gerätesysteme innovative BFMC Entwicklungen mit Alleinstellungswert - dieser Art vorstellen: Schultergelenksimulator IKARUS Ikarus ist ein dreidimensionales Messund Bewegungssimulationssystem zum Test und Biofeedbacktraining der sensomotorischen Schultergelenk-Antriebe des Menschen. 10. Wissenschaftstage der Hochschule Lausitz (FH)

6 Unter Nutzung von Bewegungs- und Kraftfeedbackinformationen kann ein spezifisches Training der sensomotorischen Systeme des Schultergelenks unter auxotonen und isometrischen Arbeitsbedingungen durchgeführt werden. aktive Beinpresse isolegpress isolegpress ist eine Beinpresse mit computergestütztem Mess- und Positionierungssystem zum Test und Biofeedbacktraining der biokinetischen Gelenkantriebskette Fuß-Knie-Hüfte des Menschen unter isokinetischen, isodynamischen und isometrischen Arbeitsbedingungen. 3D Rückengerät PEGASUS 3D Rückentrainager CENTAUR 3D Rückengerät PEGASUS ist ein Testund Trainingsgerät zur Bestimmung von neuromuskulären Dysbalancen und Defiziten der wirbelsäulenstabilisierenden Muskulatur im LWS-Bereich. Das Gerätesystem 3D Pegasus ermöglicht die Durchführung eines hocheffizienten biofeedbackgesteuerten Krafttrainings der BWS-/LWS-Muskulatur in den anatomischen Hauptebenen (sagittal, frontal und transversal) unter isometrischen Arbeitsbedingungen und ein biofeedbackgesteuertes Koordinationstraining unter isometrischen und auxotonen Arbeitsbedingungen. 3D Rückentrainager CENTAUR ist ein aktives Gerätesystem zur Konditionierung der räumlich um die Wirbelsäule angeordneten Muskulatur. Es wird die Konditionierung und Zusammenarbeit der wirbelsäulenstabilisierenden globalen und autochthonen Muskulatur unter gestörten Gleichgewichtsbedingungen im Gravitationsfeld der Erde trainiert. 3D BODY BALANCE CONTROL Gleichgewichtsplattform Die Gleichgewichtsplattform 3D Body Balance Control wurde zur Bestimmung der Standstabilität und der Gleichgewichtsregelleistung des Probanden entwickelt. Die Gleichgewichtsplattform ermöglicht auch ein Biofeedbacktraining zur Schulung der Kontrolle des Körperschwerpunktes sowie ein Biofeedback geführtes Kniebeugetraining. In dieser Funktion kann die Gleichgewichtsplattform als ein hocheffizientes Kniebeugeergometer bezeichnet werden. 4 Zusammenfassung Die Initiierung regenerativer Prozesse der Skelettmotorik, sei es zu Zwecken der Rehabilitation oder als Therapie, ist an die Auferlegung von Zwängen zur Adaptation gebunden. Die Zwänge zur Adaptation können durch zielgerichtete Beanspruchung der Sensomotorik der entsprechenden Gelenkantriebe des Bewegungsapparates erzielt werden. Dabei muss berücksichtigt werden, dass die Beanspruchung quantitativ-energetische und qualitativ-koordinative Komponenten beinhaltet. In Abhängigkeit von der Zielstellung ist die spezielle Gestaltung und Zusammensetzung der einzelnen Komponenten notwendig. Auf der Basis dieser Erkenntnisse und Erfahrungen wurde das Bio Motor Control - Gerätekonzept entwickelt, zur Anwendung sowohl für Prophylaxe, Therapie und Rehabilitation in der Klinik, in den ambulanten Physiotherapiezentren als auch in Bereichen des Fitnesstrainings zur Wiederherstellung und Erhaltung der Arbeitskraft. In diesem Konzept spielt die Beanspruchung der Sensomotorik für die Erhaltung bzw. Wiederherstellung der Funktionalität der Systeme des menschlichen Organismus im Allgemeinen und der Systeme des Bewegungsapparates im Speziellen eine zentrale Rolle. Hauptthese des Konzeptes ist: Die Beanspruchung ist ein Therapeutikum. Diese neue Sicht, die Beanspruchung der Skelettmotorik als Therapeutikum aufzufassen und zum Zwecke der Prävention und Therapie einzusetzen, erfordert eine sehr subtile Beherrschung der Erzeugung und Kontrolle von komplexen Beanspruchungsprofilen, die sowohl 10. Wissenschaftstage der Hochschule Lausitz (FH)

7 Forderungen an die Energiebereitstellung als auch an die Informationsverarbeitung stellen. Aus dem Gesagten ist unschwer abzuleiten, dass dabei der gesteuerten Simulation von Belastungsprofilen eine zentrale Bedeutung zugesprochen werden muss. Die Gerätesysteme, mit deren Hilfe solche Simulationen durchgeführt werden können, sind Computergestützte Testund Trainingsgerätesysteme. die Qualitätssicherung und -kontrolle im Bereich der medizinischen Trainingstherapie gründete er die BfMC Biofeedback Motor Control GmbH Computergestützte Trainingsmaschinen und Geräte für Prävention und Vitalprotektion und leitet die GmbH seither als Geschäftsführer ( Durch die Entwicklung und Einführung solcher Test- und Trainingssysteme in Prävention, Therapie und Rehabilitation eröffnen sich auch ganz neue diagnostische Zugänge, da auch kybernetische Untersuchungsmethoden praktische Anwendung finden. Sie erlauben neben der Identifikation der energetischen Eigenschaften auch das motorische Verhalten zu bestimmen. Diese Gerätesysteme sind uneingeschränkt auch zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung der durchgeführten Behandlung einsetzbar. Zum Autor Doz. Dr. sc. nat. Georg Blümel ist Dipl.- Physiker und Dipl.-Ing. für Regel- und Steuertechnik. Er promovierte auf dem Gebiet der Biophysik und habilitierte auf dem Gebiet der Biokybernetik. Mehr als zwei Jahrzehnte arbeitete er in der Leistungssportforschung auf den Gebieten Biokybernetik, Muskel- und Neurophysiologie. Er war u.a. Leiter der Abteilung Muskelphysiologie / Neurophysiologie und Leiter des Labors für Biokybernetik - Bewegungssimulation und Robotertechnik wechselte er in die Industrieforschung mit der Zielstellung, die in der Leistungssportforschung erworbenen Erfahrungen bei der Entwicklung von computergestützten Trainings- und Diagnosesystemen in die klinischen Bereiche zu übertragen. Er entwickelte mit seinem Team einzigartige innovative computerunterstützte Gerätesysteme für 10. Wissenschaftstage der Hochschule Lausitz (FH)