Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ingenieure modellieren Muskelkontraktion

20.02.2006


Wenn der Computer die Muskeln spielen lässt


RUBIN 1/06: Mit einem Trick in die dritte Dimension

... mehr zu:
»Gewebe »Muskel »RUBIN

Verschleiß im Alter, Nerven- und Muskelkrankheiten oder Lähmungen nach Unfällen können der Grund dafür sein, dass unsere Skelettmuskeln nicht mehr richtig funktionieren. Der Traum vom künstlichen Muskelersatz liegt nahe - seine Verwirklichung ist noch fern. Auf dem Weg dahin ist es wichtig, die normale Funktion des Muskels zu verstehen, um zu wissen, welche Kraft ein künstlicher Muskel haben müsste, um einen natürlichen Bewegungsablauf zu ermöglichen, wo wann welche Reize eingehen müssten. Um das zu erforschen, haben Maschinenbauer um Prof. Dr. Stefanie Reese ein virtuelles Muskelmodell entwickelt, das das natürliche Verhalten eines Skelettmuskels unter verschiedenen Bedingungen darstellen kann. Über ihre Studien berichten sie in der aktuellen Ausgabe von RUBIN, dem Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität.

Passive und aktive Kraft wirken zusammen


Verschiedene Parameter bestimmen die Kraft, die ein Skelettmuskel maximal ausüben kann: Die Dicke der Muskelzellen (physiologischer Aspekt), die Häufigkeit der über den versorgenden Nerv eingehenden elektrischen Reize (neurologischer Aspekt) und die Anzahl der durch einen Reiz zur Kontraktion angeregten Muskelfaserbündel (morphologischer Aspekt). Diese Informationen muss der Benutzer der Muskelsimulation in den Computer eingeben. Bei der Modellierung eines Muskels spielen aber noch viele weitere Faktoren eine Rolle: So mussten die Forscher z.B. berücksichtigen, dass die Kraft des Muskels nicht nur aus der aktiv durch Kontraktion von Muskelzellen ausgeübten Kraft besteht, sondern mit der passiven Kraft zusammenwirkt, die in der Zähigkeit der Fasern liegt. Auch sind die Muskelfasern eingebettet in Gewebe anderer Art, das wiederum bestimmte Eigenschaften hat, die sich auf das Gesamtgebilde auswirken.

Zuverlässige Abbildung des Muskelverhaltens

Für ihre Modellierung machten sich die Ingenieure unter anderem das Wissen zunutze, das sie über die Materialeigenschaften von Gummi besaßen. Es verhält sich in gewissem Maße ähnlich wie biologisches Gewebe. Durch einen Kunstgriff gelang es außerdem, aus den eindimensionalen Daten aus Physiologie und Biologie ein dreidimensionales Muskelmodell zu erzeugen, das mit wesentlich geringerem Aufwand das gesamte Verhalten eines Muskels zuverlässig abbildet.

Weitere Themen in RUBIN 1/06

In RUBIN 1/06 finden Sie außerdem folgende Themen: Die Silbermann-Orgel in der Dresdener Hofkirche nach der Restaurierung: Wie nahe sind wir dem Klang von 1755?; Strukturwandel und Frauenarbeit im Ruhrgebiet: Geschlechterrollen wirken lange nach; Koppelgeschäfte stärken EU-Kompetenz: Wer regiert Europa?; Neues OP-Verfahren bei Halswirbelsäulenerkrankungen: Befreiung durchs Schlüsselloch; Cochlea-Implantat-Forschung: Hören, wenn das Ohr nicht funktioniert; Dicht und steril im Doppelpack: Plasma-Sterilisation von PET-Flaschen; Suche nach dem chemischen Ursprung des Lebens: Moleküle, die sich selbst vermehren; Editorial (Prorektor Prof. Elmar W. Weiler): Zur Exzellenzinitiative. RUBIN ist in der Pressestelle der Ruhr-Universität (Tel. 0234/32-22830) zum Preis von 2,50 Euro erhältlich und steht im Internet unter: http://www.rub.de/rubin.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Stefanie Reese, Technische Universität Braunschweig, Institut für Allgemeine Mechanik und Festigkeitslehre, Schleinitzstr. 20, 38106 Braunschweig, Tel. 0531/391-7050, Fax: 0531/391-7053, E-Mail: s.reese@tu-bs.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/rubin

Weitere Berichte zu: Gewebe Muskel RUBIN

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Bei Notfällen wie Herzinfarkt und Schlaganfall immer den Notruf 112 wählen: Jede Minute zählt!
22.06.2017 | Deutsche Herzstiftung e.V./Deutsche Stiftung für Herzforschung

nachricht Tropenviren bald auch in Europa? Bayreuther Forscher untersuchen Folgen des Klimawandels
21.06.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften