Balance control is more affected in older than younger adults by repeated visual perturbations during walking

Um beim Gehen aufrecht zu bleiben, verlässt sich der menschliche Körper auf einen ständigen, lautlosen Dialog zwischen den Sinnen. Das Gehirn kombiniert das, was die Augen sehen, das, was das Innenohr hinsichtlich Bewegung und Orientierung fühlt, und das, was die Muskeln und die Haut über die Position des Körpers melden. Diese sensorische Mischung ermöglicht es uns zu schätzen, wo sich unser Massenschwerpunkt befindet und wo unsere Füße landen müssen, um uns vor dem Fallen zu bewahren. Im Alter verschlechtern sich oft die Sensoren selbst; das Innenohr wird weniger empfindlich und die Fähigkeit des Körpers, diese Signale zu verarbeiten, verlangsamt sich. Infolgedessen verlassen sich ältere Erwachsene häufig stärker auf die Sehkraft, um ihr Gleichgewicht zu halten. Die Sicht kann jedoch manchmal ein Trickser sein. Wenn die visuelle Welt sich in einer Weise bewegt, die der tatsächlichen Bewegung des Körpers widerspricht, kann dies die Illusion des Fallens oder Driftens erzeugen, was das Gehirn dazu zwingt, schnelle, oft unnötige Korrekturen vorzunehmen, die einen Menschen tatsächlich destabilisieren können. Zu verstehen, wie das alternde Gehirn mit diesen visuellen Tricks umgeht, ist entscheidend – nicht nur für das Verständnis der menschlichen Bewegung, sondern auch, um herauszufinden, warum Stürze im höheren Alter häufiger werden.

Forscher der Vrije Universiteit Amsterdam und der Universität Antwerpen wollten testen, wie ältere und jüngere Erwachsene reagieren, wenn ihre visuelle Welt beim Gehen absichtlich verwirrt wird. Sie rekrutierten gesunde jüngere Erwachsene mit einem Durchschnittsalter von 23 Jahren sowie gesunde ältere Erwachsene mit einem Durchschnittsalter von 75 Jahren. Alle Teilnehmer gingen in einem moderaten Tempo auf einem Laufband, während sie in einem Sicherheitsgeschirr getragen wurden. Die Forscher projizierten eine visuelle Szene auf eine große Leinwand vor ihnen und führten drei verschiedene Arten von visuellen Störungen ein. In einem Szenario bewegten sich Hintergrundstreifen nach rechts, während die Teilnehmer angewiesen wurden, einen festen roten Punkt in der Mitte anzustarren. In einem zweiten Szenario blieb der Hintergrund ruhig, aber der rote Punkt bewegte sich nach rechts, und die Teilnehmer wurden gebeten, ihn mit ihren Köpfen zu verfolgen. Im dritten Szenario bewegte sich der Punkt ebenfalls nach rechts, aber dieses Mal mussten die Teilnehmer ihren Kopf vollkommen ruhig halten und den Punkt nur mit den Augen verfolgen. Diese visuellen Tricks wurden etwa vierzehn Mal während jeder Gehsession wiederholt, um zu sehen, ob die Teilnehmer lernen konnten, die verwirrenden Signale zu ignorieren.

Die Studie maß, wie stark die Körper der Teilnehmer von Seite zu Seite schwankten, bekannt als Massenschwerpunkt, und wie ihre Füße landeten. Die Forscher hatten erwartet, dass ältere Erwachsene insgesamt mehr schwanken und langsamer auf die wiederholten visuellen Tricks reagieren würden. Überraschenderweise zeigten die älteren Erwachsenen bei Betrachtung der gesamten Gehsession keine größere allgemeine Instabilität als die jüngere Gruppe. Die Geschichte änderte sich jedoch, als die Forscher genau untersuchten, in welchen Momenten die visuellen Tricks stattfanden. In der Bedingung, in der sich der Hintergrund bewegte, während das Zielobjekt stillstand, schwankten die jüngeren Erwachsenen konsequent nach links, die entgegengesetzte Richtung der bewegten Hintergrundbewegung, als wäre ihr Gehirn in den Glauben gelassen worden, sie würden in diese Richtung fallen. Die älteren Erwachsenen zeigten jedoch keine solche konsistente Reaktion. Stattdessen begannen die älteren Erwachsenen nach einigen Wiederholungen des Tricks, in die entgegengesetzte Richtung zu schwanken, also nach rechts, also in die gleiche Richtung wie der Hintergrund. Dies deutet darauf hin, dass die Gehirne der älteren Erwachsenen möglicherweise den Fokus auf das feste Ziel verloren haben und begannen, den bewegten Hintergrund zu verfolgen, oder dass sie eine andere, schnellere Strategie zur Korrektur ihres Gleichgewichts begannen, die das Standbein statt der Fußplatzierung beinhaltete.

Wenn die Teilnehmer ein bewegliches Ziel verfolgen mussten, wurden die Unterschiede noch deutlicher. In der Bedingung, in der sie einen bewegten Punkt mit dem Kopf verfolgten, begannen die älteren Erwachsenen viel früher als die jüngeren Erwachsenen nach rechts zu schwanken und schwankten auch viel intensiver. Ihre Körper bewegten sich in die Richtung des Ziels, aber das Ausmaß dieser Bewegung war in der Anfangsphase der Bewegung etwa achtmal größer und in der stationären Phase fast viermal größer als bei der jüngeren Gruppe. Dies deutet darauf hin, dass die älteren Erwachsenen, wenn sich der Kopf bewegt, Schwierigkeiten haben, die Bewegung ihres eigenen Körpers von der Bewegung der visuellen Welt zu trennen, was zu einer viel stärkeren und potenziell gefährlichen Reaktion führt. In der Bedingung, in der sie das Ziel nur mit den Augen verfolgten, schwankten beide Gruppen in die Richtung des Ziels, aber die älteren Erwachsenen begannen früher zu reagieren.

Vielleicht war der aufschlussreichste Befund die Art und Weise, wie die Teilnehmer ihr Verhalten im Laufe der Zeit änderten. Wenn die visuellen Tricks wiederholt wurden, behielten die jüngeren Erwachsenen im Allgemeinen eine konsistente Reaktion bei. Die älteren Erwachsenen hingegen zeigten eine bemerkenswerte Lernfähigkeit. In der Augenverfolgungsbedingung nahm ihr Schwanken mit den Wiederholungen signifikant ab, was darauf hindeutet, dass sie erfolgreich lernten, das verwirrende visuelle Signal zu ignorieren und sich auf andere Sinne zu verlassen. Diese Fähigkeit, das Einflussvermögen unzuverlässiger visueller Informationen zu „herunterzuordnen“ oder zu reduzieren, blieb auch im Alter erhalten. Dieses Lernen fand jedoch nicht statt, wenn sie den Kopf bewegen mussten. In jenem Szenario zeigte keine der Gruppen eine Reduktion ihrer Reaktion, wahrscheinlich weil die Kopfbewegung auch die Sensoren des Innenohrs und des Nackens stört, was es dem Gehirn zu schwierig macht, zu entscheiden, welchen Signalen es vertrauen soll.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass ältere Erwachsene zwar die Kapazität besitzen, aus wiederholter visueller Verwirrung zu lernen und ihre Gleichgewichtsstrategien anzupassen, ihre ersten Reaktionen jedoch oft größer sind und früher auftreten als die der jüngeren Erwachsenen. Dies deutet darauf hin, dass das primäre Problem nicht ein totaler Verlust der Gleichgewichtskontrolle ist, sondern vielmehr eine Schwierigkeit, die Eigenbewegung präzise einzuschätzen, wenn visuelle Informationen mit anderen Sinnen in Konflikt geraten. Das alternde Gehirn scheint mehr Schwierigkeiten zu haben, das visuelle Rauschen herauszufiltern, insbesondere wenn sich der Kopf bewegt, was zu übertriebenen Korrekturen führt, die das Risiko eines Sturzes in realen Situationen, in denen die visuelle Umgebung ständig wechselt, erhöhen können.