Vibrierende Sohlen für besseres Gleichgewicht

Durch Zufallsrauschen werden schwache Signale verstärkt

Wer auf wackligen Beinen steht, dem könnte in Zukunft durch spezielles Schuhwerk geholfen werden. „Vibrierende“ Sohlen, die ein Zufallsrauschen zur Verstärkung feiner Signale an das Gehirn nutzen, sollen vor allem älteren Personen wieder festen Stehvermögen ermöglichen. An der Realisierung scheitern Forscher der Boston University derzeit noch. Die Entwickler arbeiten an einer effizienten Energieversorgung der Sohlen.

Schwankt eine Person auf eine Seite, erhöht sich auf dieser Seite auch der Druck des Fußes auf die Sohle. Gewöhnlich erkennt dies das Nervensystem und korrigiert automatisch die Haltung. Vorwiegend ältere Personen haben Schwierigkeiten diese Signale zu erfassen und schwanken mehr als normal in eine Richtung. Betroffene selbst sind aber der Meinung, still zu stehen. Bostoner Forscher unter der Leitung von Jim Collins untersuchten in der Folge, ob diese Personen von der so genannten „stochastische Resonanz“ profitieren könnten. Die stochastische Resonanz ist ein Verstärkungseffekt, der in vielen Systemen beobachtet wird. Dabei wird ein periodisches Signal durch zusätzliches Rauschen erheblich verstärkt. Der Effekt macht ein schwaches Signal besser erkennbar, wenn es von einem Zufallsrauschen im Hintergrund überlagert wird. Unter einem Zufallsrauschen versteht man in der Fachsprache ein Signal, bei dem keinerlei Beziehungen zwischen Amplitude und Zeit bestehen und in dem viele Frequenzen zufällig, ohne Muster und in nicht voraussagbarer Folge auftreten.

Die Forscher bauten eine auf diesem Prinzip basierte Plattform, deren Vibrationen bei den darauf stehenden Testpersonen die Signale der Füße verstärken und diese somit gerade stehen sollten. Die Probanden schwankten bei einer sanft vibrierenden Plattform einige Millimeter weniger in jede Richtung, berichtet New Scientist. Die Vibrationen wurden dabei nicht bewusst wahrgenommen. Die verringerte Schwankung entsprach jener Differenz, wie sie zwischen älteren Personen und Personen im Alter zwischen 20 und 30 Jahren besteht. „Durch die Steigerung der Information, die aus den Fußsohlen kommt, verbessert sich die Gleichgewichtskontrolle“, resümiert Collins im Fachblatt Physical Review Letters.