Beim Herabtreten einer Stufe reduzieren jüngere, gesunde Menschen die Muskelaktivität in der Wade antizipativ, bereits im Kontakt vor der Stufe. So senken sie ihren Körperschwerpunkt frühzeitig ab und können den Schritt nach unten kontrolliert ausführen. Ältere Menschen scheinen jedoch eine andere Strategie zu nutzen: Sie wechseln von einer Reduktion der Muskelaktivität der Wade zu einer Erhöhung der Aktivität im Oberschenkel. Weshalb mit zunehmendem Alter die Strategie beim Stufenlaufen geändert wird, ist bisher nicht geklärt. Die Forschenden vermuten, dass vor allem der Verlust an Muskelkraft und die langsamere Übertragung von Nervensignalen im Alter eine Rolle spielen. Gerade im Hinblick auf die erhöhte Sturzgefahr älterer Menschen an Stufen oder Bordsteinkanten ist es deshalb wichtig zu verstehen, wie sich altersbedingte Veränderungen auf Bewegung und Kontrollstrategien der Muskeln auswirken.

Deshalb hat das Forschungsteam Computersimulationen durchgeführt, mit denen gezielt Szenarien beim Hinabsteigen von Stufen mit reduzierter Muskelkraft und verzögerter neuronaler Signalübertragung untersucht werden konnten. Sowohl die verringerte Muskelkraft als auch die langsamere Signalübertragung sind Faktoren, die sich in Experimenten mit „realen Menschen“ nicht isoliert betrachten lassen – in der Computersimulation aber schon. Darin läge der der Vorteil ihres Ansatzes, erklären die Wissenschaftler*innen. So konnten auch verschiedene Stufenhöhen und unterschiedliche Schweregrade an Muskelkraftverlust und verlangsamter Signalübertragung getestet werden.

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die bei älteren Menschen beobachtete reduzierte Muskelkraft den „Lösungsspielraum“ beim Hinabtreten deutlich reduziert: Je schwächer die Muskulatur, desto präziser müsste die Muskelaktivierung abgestimmt werden, um einen sicheren Schritt zu schaffen. Dieser eingeschränkte Lösungsspielraum könnte vor allem dann problematisch werden, wenn weitere altersbedingte Einschränkungen hinzukommen, wie eine verschlechterte Sehkraft, die dazu führt, die Stufenhöhe falsch einzuschätzen. In solchen Situationen steigt das Sturzrisiko laut dem Forschungsteam schon bei kleinen Abweichungen in der Bewegungsausführung.

Die Ergebnisse würden zeigen, dass die Kontrollstrategie der Erhöhung der Muskelaktivität im Oberschenkel eine weniger präzise Abstimmung benötigt als die Reduktion der Muskelaktivität in der Wade. Das könnte eine Erklärung für eine Änderung der Kontrollstrategie im Alter sein. Eine Kombination aus gezieltem Krafttraining und Training zur Wahrnehmungs- und Bewegungskontrolle könnte dem erhöhten Sturzrisiko somit entgegenwirken.

Die Forschungsarbeiten wurden von der Universität Bayreuth in Zusammenarbeit mit dem Hertie-Institut für klinische Hirnforschung in Tübingen und dem University Medical Center in Amsterdam durchgeführt.

Originalpublikation

Schreff L, Waterval NFJ, van der Krogt MM, Häufle DFB, Müller R. The effect of age-related sensorimotor changes on step-down strategy: a predictive simulation study. Sci Rep. 2025 Aug 21;15(1):30679. doi: 10.1038/s41598-025-14422-0

Quelle: Universität Bayreuth