Muskel-Sehnen Plastizität und Adaptation
Leitung: Dr. Falk Mersmann
Doktorand*innen: Georgios Charcharis, Theresa Domroes, Gunnar Laube, Robert Marzilger, Nikos Pentidis, Meng-Shiuan Tsai, Kolja Weidlich
Die Leistungsfähigkeit unseres motorischen Systems ist in hohem Maße von der Fähigkeit der Krafterzeugung des neuromuskulären Systems und der Kraftübertragung durch unsere Sehnen abhängig. Unsere Arbeitsgruppe versucht mechanische Belastungsreize zu identifizieren, durch die sich Muskelkraft und -leistung sowie die mechanische Widerstandsfähigkeit von Sehnen effektiv beeinflussen lassen. Dabei wird zudem das Ziel verfolgt, die zugrundeliegenden Prozesse der Mechanotransduktion besser zu verstehen.
Kenntnisse des Zusammenspiels aus mechanischer Belastung und der Adaptation von Gewebe sind nicht nur für die Entwicklung sportlicher Leistungsfähigkeit relevant, sondern auch für die Wiedererlangung funktioneller Fähigkeiten nach einer Verletzung oder hinsichtlich der Abmilderung alterungsbedingter degenerativer Prozesse. Darüber hinaus ist die ausgewogene Anpassung von Muskel und Sehne von besonderem Interesse im Kontext von Verletzungsprävention. Da das Jugendalter durch die Interaktion von Reifung und mechanischer Belastung in diesem Zusammenhang offenbar ein kritisches Alter darstellt, gilt dieser Phase ein besonderes wissenschaftliches Interesse unserer Gruppe.
Die Diagnostik von Muskel- und Sehneneigenschaften basiert auf inverser Dynamik und Elektromyographie zur Bestimmung von Gelenkmomenten. Durch die Integration von Ultraschallbildgebung können morphologische Eigenschaften des Muskels und die Widerstandsfähigkeit von Sehnen bestimmt werden. Darüber hinaus hat die Gruppe Expertise in der Rekonstruktion von Muskel- und Sehnengewebe aus Magnetresonanztomographieaufnahmen sowie in der Abschätzung des neuromuskulären Aktivierungsdefizits mittels Elektrostimulation.
Abb. Ultraschallbasierte Messung der Längenänderung einer Patellarsehne (links) und 3D- Muskel-Rekonstruktionen von Knie-Extensoren.
Ausgewählte Publikationen
Arampatzis, A., Mersmann, F., Bohm, S. (2020): Individualized Muscle-Tendon Assessment and Training. Frontiers in Physiology, 11:723, doi: 10.3389/fphys.2020.00723.
Marzilger, R., Legerlotz, K., Panteli, C., Bohm, S., Arampatzis, A. (2018): Reliability of a semi-automated algorithm for the vastus lateralis muscle architecture measurement based on ultrasound images. European Journal of Applied Physiology, 118: 291–301.
Mersmann, F., Bohm, S., Schroll, A., Marzilger, R., Arampatzis, A. (2016): Athletic training affects the uniformity of muscle and tendon adaptation during adolescence. Journal of Applied Physiology, 121: 893–899.
Bohm, S., Mersmann, F., Tettke, M., Kraft, M., Arampatzis, A. (2014): Human achilles tendon plasticity in response to cyclic strain: effect of rate and duration. Journal of Experimental Biology, 217, 4010-4017.
Sharifnezhad, A., Marzilger, R., Arampatzis, A. (2014): Effects of load magnitude, muscle length and velocity during eccentric chronic loading on the longitudinal growth of vastus lateralis muscle. Journal of Experimental Biology 217, 2726-2733.
Mersmann, F., Bohm, S., Schroll, A., Arampatzis, A. (2014): Validation of a simplified method for muscle volume assessment. Journal of Biomechanics, 47, 1348–1352.