Neuronale Anpassungen als Reaktion auf langfristiges Gleichgewichtslernen bei jungen und alten Menschen: Verhaltensmäßige, strukturelle, funktionelle und neurophysiologische Unterschiede

Die Haltungskontrolle unterscheidet sich zwischen jungen und älteren Menschen, und ältere Menschen sind einem höheren Sturzrisiko ausgesetzt. Daher wird ein Gleichgewichtstraining als Gegenmaßnahme empfohlen. Neben den Defiziten bei der Haltungskontrolle gibt es jedoch auch Hinweise auf langsamere und/oder andere Lernprozesse im Alter. Bei jungen Probanden wurde eine neuronale Plastizität in kortikalen Strukturen (z. B. M1, SMA) beobachtet, nachdem sie 4 bis 6 Wochen lang Gleichgewichtsaufgaben gelernt hatten. Die Probanden zeigten auch eine verbesserte Leistung nicht nur bei den explizit trainierten Übungen, sondern auch bei Transfer-Gleichgewichtsaufgaben. Im Gegensatz dazu scheinen neuronale und verhaltensbezogene Anpassungen bei älteren Menschen langsamer abzulaufen und möglicherweise sogar unterschiedliche Hirnareale zu betreffen. Die vorliegende Studie vergleicht daher das langfristige Erlernen von Gleichgewichtsaufgaben im Hinblick auf verhaltensbezogene, strukturelle und funktionelle Hirnanpassungen zwischen jungen und alten Probanden. Mit elektrophysiologischen und bildgebenden Verfahren werden Anpassungen nach 2 und 6 Monaten a) in Ruhe (Mikrostruktur der weißen und grauen Substanz mit quantitativer MRT; qMRI), b) während der mentalen Simulation von Gleichgewichtsaufgaben (fMRI, TMS) und c) während der tatsächlichen Ausführung von Gleichgewichtsaufgaben (TMS, NIRS) bestimmt. Nach dem 6-monatigen Training werden positive Transfereffekte auf das Lernen und die Leistung bei neuen Haltungsaufgaben getestet.

Neural adaptations in response to long-term balance learning in young and old: Behavioural, structural, functional and neurophysiological differences

Postural control differs between young and elderly and elderly face a higher risk of falls. Thus, balance training is recommended as a countermeasure. However, in addition to deficits in postural control, evidence suggests slower and/or different learning processes in old age. In young subjects, neural plasticity in cortical structures (e.g. M1, SMA) was observed after learning balance tasks for 4 to 6 weeks. Subjects displayed also improved performance not only in the explicitly trained exercises but also in transfer balance tasks. In contrast, neural and behavioral adaptations seem to occur slower and may even involve different brain areas in the elderly. The current study therefore compares long-term learning of balance tasks with respect to behavioural, structural and functional brain adaptations between young and old subjects. Electrophysiological and imaging methods are used to determine adaptations after 2 and 6 months a) at rest (white and grey matter microstructure with quantitative MRI; qMRI), b) during mental simulation of balance tasks (fMRI, TMS) and c) during actual execution of balance tasks (TMS, NIRS). Positive transfer effects on learning and performance of novel postural tasks are tested after the 6 months training.