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Im Rahmen dieser Abschlussarbeit zur Erlangung des Magister Artium an der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main wurde ein apparativ gestützter Gangtest zur Analyse neurologischer Krankheitsbilder an einer Stichprobe Morbus Parkinson erkrankter Probanden (n = 28) und einer Kontrollgruppe (n = 9) erprobt. Bei diesem sogenannten Adaptationstest variiert die Laufbandgeschwindigkeit während der Testdauer von 5:28 min in definierten Zeitabständen um unterschiedlich große positive und negative Beträge in einem Bereich von 1,4 km/h bis 3,3 km/h, (SCHWED ET AL. 2005). Die Fähigkeit der Adaptation an äußere Einflüsse und wechselnde Umweltbedingungen ist bei Morbus Parkinson durch neuropathologische und pathophysiologische Veränderungen erheblich erschwert bzw. gestört (vgl. CONRAD 1998, MORRIS ET AL. 1999 & 2001, SCHARF & WEINECK 2004, SCHWED ET AL. 2005). Die Beurteilung dieser Adaptationsfähigkeit ist mittels bestehender Ganganalyseverfahren nicht möglich. Die Applikation eines extern auferlegten Rhythmuszwanges (Metronom, Laufbandgeschwindigkeit) ermöglicht nach EBERSBACH ET AL. (1999, 619ff) die Feststellung gangmotorischer Abnormitäten, die bei freier Gangmusterwahl nicht erkennbar sind. Dies äußert sich beispielsweise in einer gesteigerten Schritt-zu-Schritt Variabilität bei Parkinson-Patienten, die auf eine Störung der periodisch lokomotorischen Aktivitätserzeugung (engl.: periodic locomotor activity generation) hindeuten (EBERSBACH ET AL. 1999, 619ff). In der vorliegenden Untersuchung wurden mit einem apparativ gestützten biomechanischen Verfahren die Positionsveränderungen der Probanden auf den acht-sekündigen Geschwindigkeitsstufen in Folge der Geschwindigkeitswechsel mittels verschiedener Kennwerte untersucht. Ergänzend wurden klinische Daten erhoben. Über den Verlauf des gesamten Testes zeigten sich bei den berechneten Streuungsmaßen jeder Geschwindigkeitsstufe signifikant (p < .05) bis hoch signifikant (p < .01) höhere Kennwerte auf Seiten der Morbus Parkinson-Gruppe. Bei Betrachtung der einzelnen Stufen fanden sich signifikant bis hoch signifikant höhere Kennwerte für die Morbus Parkinson-Gruppe bei größeren Sprüngen (³ 0,4 km/h) auf höhere Geschwindigkeiten (³ 2,4 km/h). Die Signifikanzen traten nahezu ausschließlich in der zweiten Testhälfte in dem Geschwindigkeitsbereich mit der höchsten Durchschnittsgeschwindigkeit von 3,0 km/h auf. Die nicht antizipierbare positive oder negative Variation der Laufbandgeschwindigkeit stellt hohe Anforderungen an propriozeptive und sensomotorische Reflexsysteme (vgl. SCHWED ET AL. 2005). Die Störung dieser Systeme konnte in dieser Untersuchung durch den Nachweis vermehrter und größerer Positionsveränderungen der Parkinson-Patienten nach Wechseln der Laufbandgeschwindigkeit im Vergleich zur Kontrollgruppe belegt werden. Die vermehrten Unterschiede in der zweiten Testhälfte könnten auf parkinson-typische Konzentrationsschwächen oder vorzeitige Ermüdungserscheinungen hindeuten. Die Ausdifferenzierung des Testsettings und der Auswertungsstrategie bringt sicherlich weitere diagnostische Möglichkeiten und Erkenntnisse mit sich. Die Anwendung der grundlegenden Methode, in für den Probanden nicht antizipierbaren ständig wechselnden Laufbandgeschwindigkeiten, könnte zudem in der Gangtherapie von neurologischen Krankheitsbildern Einsatz finden. In der von SCHARF UND WEINECK (2004, 128) geforderten Schulung der Auswahl von Gangmustern unter möglichst vielen verschiedenen Bewegungssituationen bei Parkinson-Patienten, bietet der Adaptationstest eine nützliche und ökonomische Anwendungsmöglichkeit. Stürze sind bei Parkinson-Patienten auf Grund der Symptomkonstellationen (posturale Instabilität, Bradykinese, Festination, Freezing, usw.) häufig und ziehen mitunter schwere Verletzungen nach sich. Weitere Einschränkungen der Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) und Verschlechterungen der Lebensqualität sind die Folge. In sogenannten „Jahrmarktsituationen“ (häufiges Abstoppen, Losgehen, Bremsen, Beschleunigen) geben Parkinson-Patienten verstärkt Unsicherheiten an. Es ist daher wichtig den Patienten ein breites Übungsrepertoire anzubieten, auf das sie im Notfall zurück greifen können (SCHARF & WEINECK 2004, 128). Die Aktivierung des, bei Morbus Parkinson geschädigten, dopaminergen Systems wird nach SCHULTZ (1998) durch neuartige Stimuli und nicht antizipierbare Reize erreicht. Anwendungsfelder des Adaptationstestes bieten sich in diagnostischen und therapeutischen Bereichen. Die Ausdifferenzierung der Methoden sollte weiter verfolgt werden.

Introduction: Postural control is a prerequisite to many everyday and sporting activities which requires the interaction of multiple sensorimotor processes. As long as we have no balance disorders, the maintenance of an erect standing position is taken for granted with automatic running control processes. It is well known that with increasing age or disease balance problems occur which often cause fall-related injuries. To assess balance performance, posturography is widely applied in which body sway is traditionally viewed as a manifestation of random fluctuations. Thus, the amount of sway is solely used as an index of postural stability, that is, less sway is an indication of better control. But, traditional measures of variability fail to account for the temporal organisation of postural sway. The concept of nonlinear dynamics suggests that variability in the motor output is not random but structured. It provides the stimulus to reveal the functionality of postural sway. This thesis evaluates nonlinear analysis tools in addition to classic linear methods in terms of age-related modifications of postural control and under different standing conditions in order to broaden the existing knowledge of postural control processes. Methods: Static posturographic analyses were conducted which included the recording of centre of pressure (COP) time series by means of a force plate. Linear and nonlinear methods were used to quantify postural sway variability in order to evaluate both the amount and structure of sway. Classic time and frequency domain COP parameters were computed. In addition, wavelet transform (WT), multiscale entropy, detrended fluctuation analysis, and scaled windowed variance method were applied to COP signals in order to derive structural COP parameters. Two experiments were performed. 1) 16 young (26.1 ± 6.7 years), healthy subjects were asked to adopt a bipedal stance under single- and dual-task conditions. Three trials were conduced each with a different sampling duration: 30, 60, and 300 seconds [s]. 2) 26 young (28.15 ± 5.86 years) and 13 elderly (72 ± 7 years) subjects stood quietly for 60 s on five different surfaces which imposed different biomechanical constraints: level ground (LG), one foot on a step (ST), uphill (UH), downhill (DH), and slope (SL). Additional to COP recordings, limb load symmetry was assessed via foot pressure insoles. Results: We found a higher sensitivity of structural COP parameters to modulations of postural control and partly an improved evaluation of sway dynamics in longer COP recordings. WT revealed a reweighing of frequency bands in response to altered standing conditions. Scaling exponents and entropy values of COP signals were task-dependent. Higher entropy values were found under the dual-task and condition ST. The time scales affected under the altered standing positions differed between groups and sway directions. Mainly larger posturograms were found in the elderly. Age effects were especially revealed in position ST and concerning medial-lateral COP signals. Load asymmetry was stronger in elderly subjects for LG, UH, and DH positions. Discussion: Modifications of multiple time scales corresponds to an interplay of control subsystems to cope with the altered task demands. The affected time scales are age-dependent suggesting a change of control processes. Higher irregularity under the dual-task indicates a more complex motor output which is interpreted as less attentional investment into postural control. Larger complexity is evident for ST in contrast to LG position. ST obviously challenges lateral sway which is counteracted differently between groups. Load asymmetry suggests that especially elderly subjects adopt a step-initiation strategy. Conclusion: A continued application of nonlinear methods is necessary to broaden the understanding of postural control mechanisms and to identify classifiers for balance dysfunctions. Structural COP parameters provide a more comprehensive indication of postural control system properties between groups and task demands. COP recordings of at least 60 s are recommended to adequately quantify COP signal structure. The analysis of postural strategies in everyday activities increases the ecological validity of postural control studies and can provide valuable information regarding the development of effective rehabilitation programs.