Klinik für Neurologie und Neurophysiologie

Die Arbeitsgruppe Klinische Sensomotorik (Clinical Sensorimotor Control) beschäftigt sich mit der Bewegungskontrolle des Stehens, des Gehens sowie der Kontrolle von Extremitätenbewegungen. Die Analyse basiert meist auf Transferfunktionen, also dem Verhältnis von externem Reiz zu motorischer Reaktion. Die Interpretation der Daten erfolgt häufig durch Simulation physiologisch und biomechanisch plausibler Modelle. Untersucht werden gesunde Probanden und Patienten unterschiedlicher Krankheitsgruppen.

Motion Capture

Wir entwickelten eine objektive modellbasierte Bewegungsanalyse mit Hilfe eines Sensoranzugs bzw. eines speziellen Kamerasystems. Ein Computerprogramm stellt Bewegungen des Körpers als Avatar dar und ermöglicht die Identifikation von Parametern.

Standregulation

Mechanismen der Standstabilität und Standregulation werden mit Hilfe von Mustern aus Messungen der posturalen Kontrolle untersucht. Dabei analysieren wir das spontane Bewegungsverhalten des menschlichen Körpers (Spontanschwanken) und die Reaktion auf externe Reize, z.B. Plattformbewegungen, Bewegungen der visuellen Umgebung usw. (extern gestörtes Stehen). Ziel ist die Identifikation pathophysiologischer Mechanismen bei verschiedenen Krankheitsbildern.

Muskeltonus

Untersucht wird außerdem die Kontrolle des Muskeltonus während passiver Nacken- und Armbewegungen, die als aktiver Prozess aufgefasst wird. Wir entwickelten eine Armschiene zur exakten Quantifizierung des Tonus während passiver Armbewegungen und zur Identifikation von sensorischen und motorischen Kontrollparametern in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangsvariablen (Bewegungs-Amplitude, Geschwindigkeit, Frequenz).

Schwindel

Im Rahmen des EU-Projektes EMBalance wird ein webbasiertes „Decision Support System“ entwickelt, das die Diagnosefindung bei Schwindelerkrankungen unterstützt. U.a. erstellten wir einen Algorithmus zur Diagnostik von Schlaganfall-assoziiertem Schwindel in Abgrenzung zu peripheren Schwindelformen. Zusätzlich beteiligten wir uns am Aufbau einer multinationalen Datenbank über Schwindel unterschiedlichster Ursachen (http://www.embalance.eu/).

Standtraining

Wir entwickeln einen Standtrainer für virtuelles Stehen. Dies kann Menschen, die nicht aus eigener Kraft stehen können, das Trainieren der Balance ermöglichen.

Psychophysik

Wir untersuchen die Orientierung im Raum. Subjektive visuelle Vertikale (SVV), subjektive visuelles Geradeaus (VSA) und subjektive visuelle Einstellung auf Augenhöhe (VPEL) werden durch die Positionierung eines virtuellen Objektes erfasst.

Angebote für Doktorarbeiten

Wir bieten Projekte für Doktoranden und gegebenenfalls auch für PhD-, Bachelor- und Masterstudenten an. Bitte kontaktieren Sie PD Dr. Maurer (E-Mail)

• Exzellenzcluster BrainLinks–BrainTools: Analyse von Bewegungen und Bewegungsinitiation bei Parkinson-Patienten zur Optimierung der tiefen Hirnstimulation (THS) und Entwicklung einer bewegungsbasierten ‚Closed-Loop‘ THS-Ansteuerung in Zusammenarbeit mit dem Institut für Informatik der Universität Freiburg dem Translational Neurotechnology Lab, Universität Freiburg und der Abteilung Stereotaktische und Funktionelle Neurochirurgie des Universitätsklinikums Freiburg.
• Untersuchung der Standregulation bei
  • Jungen und älteren Probanden (Zusammenarbeit mit dem Institut für Sport und Sportwissenschaft, Universität Freiburg)
  • Patienten mit ADHS (Zusammenarbeit mit der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Universitätsklinikums Freiburg)
  • Patienten mit Hereditärer Spastischer Spinalparalyse (HSP)
  • Patienten mit Amyotropher Lateralsklerose (ALS)
  • Patienten mit Chemotherapie-induzierter Polyneuropathie (Zusammenarbeit mit der Klinik für Innere Medizin, Hämatologie, Onkologie und Stammzelltransplantation und dem Institut für Bewegungs- und Arbeitsmedizin des Universitätsklinikums Freiburg
  • Patienten mit M. Parkinson vor und nach Implantation einer tiefen Hirnstimulation
  • Patienten mit Chorea Huntington
  • Patienten mit lumbaler Spinalkanalstenose
  • Patienten mit bilateraler Vestibulopathie
• Untersuchung des Muskeltonus (axial/ peripher) bei
  • Patienten mit M.Parkinson
  • Patienten mit aufgabenspezifischer Hand-Dystonie
  • Patienten mit Torticollis
  • Jungen und älteren Probanden
  • Rechts- und Linkshändern
• Schwindel
  • EU-Projekt Holobalance: „HOLOgrams for personalised virtual coaching and motivation in an ageing population with BALANCE disorders“
  • EU-Projekt Embalance: “A Decision Support System incorporating a validated patient-specific, multi-scale Balance Hypermodel towards early diagnostic Evaluation and efficient Management plan formulation of Balance Disorders”.
  • Klinische Evaluation eines selbstentwickeltenh Schwindelfragebogens
  • https://holobalance.eu/
• Virtueller Standtrainer Die Daten des virtuellen Stehens von 15 gesunden Probanden werden mit den korrespondierenden Daten aus Messungen der posturalen Kontrolle verglichen.
• Perception
  Wir untersuchen die räumliche Orientierung von gesunden Probanden, Parkinsonpatienten und Schwindelpatienten.

Universität Freiburg

Arbeitsgruppe Postural Control

Institut für Sport und Sportwissenschaft: A. Gollhofer

Institut für Informatik: W. Burgard

Deutschland

K. Bötzel, Neurologische Klinik und Poliklinik & Deutsches Schwindel- und Gleichgewichtszentrum IFB, Ludwig-Maximilians-Universität München, Klinikum Großhadern, München

A. Philipsen, Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Fakultät für Medizin und Gesundheitswissenschaften in der Karl-Jaspers-Klinik Oldenburg, European Medical School Oldenburg-Groningen (EMS) an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

International

L. Luxon, Ear Institute, University College London, London, und National Hospital for Neurology and Neurosurgery, London, Großbritannien

F. Wuyts, Research Center for Equilibrium and Aerospace, Department of Ear, Nose, Throat (ENT), University Hospital of Antwerp, Belgien

T. Bibas, 1st Department of Otolaryngology - Head & Neck Surgery, National & Kapodistrian University of Athens, Griechenland

A. Schouten, Department of Biomechanical Engineering, Delft University of Technology and University of Twente, Niederlande

G. Spanoudakis, Department of Computer Science and School of Mathematics, Computer Science & Engineering, City University London, Großbritannien

D. Fotiadis, Unit of Medical Technology and Intelligent Information Systems,  Department of Materials Science and Engineering,  University of Ioannina, Griechenland

D. Anastosopoulos, Department of Basic Sciences, Faculty of Nursing, University of Athens, Griechenland

H. Van der Kooij, Department of Biomechanical Engineering, University of Twente, Niederlande

R. J. Peterka, Biomedical Engineering, Oregon Health and Sciences University (OHSU), USA

Principal investigator Exzellenzcluster BrainLinks–BrainTools, Projekt Calimotion, DFG ADV 139

Principal investigator EU-Projekt EMBalance: A Decision Support System incorporating a validated patient-specific, multi-scale Balance Hypermodel towards early diagnostic Evaluation and efficient Management plan formulation of Balance Disorders, European Union FP7, grant agreement 610454

EU-Projekt Holobalance: „HOLOgrams for personalised virtual coaching and motivation in an ageing population with BALANCE disorders”

Kinect (Intel)

BMBF Technologietransfer

Stiftung Bort

• Jansen I, Philipsen A, Dalin D, Wiesmeier IK, Maurer C. Postural instability in adult ADHD - A pilot study. Gait Posture. 2019 Jan;67:284-289. doi: 10.1016/j.gaitpost.2018.10.016. Epub 2018 Oct 17.
• Becker W, Kassubek J, Maurer C, Mergner T. Targeting head movements in humans: Compensation for disturbance from simultaneous body rotations. Hum Mov Sci. 2018 Oct;61:197-218. doi: 10.1016/j.humov.2018.08.007. Epub 2018 Sep 3.
• van Kordelaar J, Pasma JH, Cenciarini M, Schouten AC, van der Kooij H, Maurer C. The Reliance on Vestibular Information During Standing Balance Control Decreases With Severity of Vestibular Dysfunction. Front Neurol. 2018 Jun 4;9:371. doi: 10.3389/fneur.2018.00371. eCollection 2018.
• Kammermeier S, Maierbeck K, Dietrich L, Plate A, Lorenzl S, Singh A, Bötzel K, Maurer C. Qualitative postural control differences in Idiopathic Parkinson's Disease vs. Progressive Supranuclear Palsy with dynamic-on-static platform tilt. Clin Neurophysiol. 2018 Jun;129(6):1137-1147. doi: 10.1016/j.clinph.2018.03.002. Epub 2018 Mar 19.
• Kuhner A, Schubert T, Cenciarini M, Wiesmeier IK, Coenen VA, Burgard W, Weiller C and Maurer C. (2017) Correlations between Motor Symptoms across Different Motor Tasks, Quantified via Random Forest Feature Classification in Parkinson’s Disease. Front. Neurol. 8:607. doi: 10.3389/fneur.2017.00607
• Buettner D, Dalin D, Wiesmeier IK, Maurer C. Virtual Balancing for Studying and Training Postural Control. Front Neurosci. 2017 Sep 26;11:531. doi: 10.3389/fnins.2017.00531. eCollection 2017.
• Wiesmeier IK, Dalin D, Wehrle A, Granacher U, Muehlbauer T, Dietterle J, Weiller C, Gollhofer A and Maurer C (2017) Balance Training Enhances Vestibular Function and Reduces Overactive Proprioceptive Feedback in Elderly. Front. Aging Neurosci. 9:273. doi: 10.3389/fnagi.2017.00273
• Kuhner A, Schubert T, Cenciarini M, Maurer C, Burgard W. A probabilistic approach based on random forests to estimating similarity of human motion in the context of Parkinson’s disease. Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 2016; 1851–1856.
• Exarchos TP, Rigas G, Bibas A, Kikidis D, Nikitas C, Wuyts FL, Ihtijarevic B, Maes L, Cenciarini M, Maurer C, Macdonald N, Bamiou DE, Luxon L, Prasinos M, Spanoudakis G, Koutsouris DD, Fotiadis DI. Mining balance disorders' data for the development of diagnostic decision support systems. Comput Biol Med. 2016;77:240-248. doi: 10.1016/j.compbiomed.2016.08.016. Epub 2016 Aug 24.
• Exarchos TP, Rigas G, Bibas A, Kikidis D, Nikitas C, Wuyts FL, Ihtijarevic B, Maes L, Cenciarini M, Maurer C, Macdonald N, Bamiou DE, Luxon L, Prasinos M, Spanoudakis G, Koutsouris DD, Fotiadis DI. Multiparametric data analysis for diagnostic decision support in balance disorders. BHI 2016: 437-440
• Burget T, Maurer C, Burgard W, Bennewitz M. Learning motor control parameters for motion strategy analysis of Parkinson’s disease patients. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 2015; 5019-5025.
• Exarchos TP, Stefanou KA, Rigas G, Bibas A, Kikidis D, Nikitas C, Wuyts FL, Ihtijarevic B, Maes L, Cenciarini M, Maurer C, Iliopoulou D, Macdonald N, Bamiou DE, Luxon L, Prasinos M, Spanoudakis G, Koutsouris D, Fotiadis DI. Diagnosis of balance disorders using decision support systems based on data mining techniques. BIBE 2015: 1-4
• Wiesmeier IK, Dalin D, Maurer C. Elderly use proprioception rather than visual and vestibular cues for postural motor control. Front. Aging Neurosci. 2015;7:97. doi: 10.3389/fnagi.2015.00097
• Cnyrim C, Mergner T, Maurer C. Potential roles of force cues in human stance control. Experimental Brain Research 2009;194(3):419–433. doi:10.1007/s00221-009-1715-7
• Maurer C, Mergner T, Peterka RJ. Multisensory control of human upright stance. Experimental Brain Research 2006;171(2):231–250. doi:10.1007/s00221-005-0256-y
• Maurer C, Schweigart G, Mergner T. Pronounced overestimation of support surface tilt during stance. Experimental Brain Research 2006;168(1-2):41–50. doi:10.1007/s00221-005-0087-x
• Maurer C, Peterka RJ. A new interpretation of spontaneous sway measures based on a simple model of human postural control. Journal of Neurophysiology 2005;93(1):189–200. doi:10.1152/jn.00221.2004
• Maurer C, Mergner T, Peterka RJ. Abnormal resonance behavior of the postural control loop in Parkinson’s disease. Experimental Brain Research 2004;157(3):369–376. doi:10.1007/s00221-004-1852-y
• Maurer C, Mergner T, Xie J, Faist M, Pollak P, Lücking CH. Effect of chronic bilateral subthalamic nucleus (STN) stimulation on postural control in Parkinson’s disease. Brain 2003;126(5):1146–1163. doi:10.1093/brain/awg100
• Mergner T, Maurer C, Peterka RJ. A multisensory posture control model of human upright stance. Progress in Brain Research 2003;142:189–201. doi:10.1016/S0079-6123(03)42014-1
• Mergner T, Maurer C, Peterka RJ. Sensory contributions to the control of stance: a posture control model. Advances in Experimental Medicine and Biology 2002;508:147–152.  

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