US-Studie / Exoskelette haben ein Problem: Sie können das Gehirn belasten
Exoskelette – tragbare Geräte, die von Arbeitern an Fließbändern oder in Lagerhallen verwendet werden, um die Belastung des unteren Rückens zu lindern – können während der Arbeit mit wertvollen Ressourcen im Gehirn konkurrieren und die körperlichen Vorteile des Tragens zunichte machen, schlägt eine neue Studie vor
Exoskelette, die in Applied Erogonomics veröffentlichte Studie
Die kürzlich in der Fachzeitschrift Applied Ergonomics veröffentlichte Studie ergab, dass, wenn Menschen Exoskelette trugen, während sie Aufgaben ausführten, bei denen sie über ihre Handlungen nachdenken mussten, ihr Gehirn Überstunden machte und ihre Körper mit den Exoskeletten konkurrierten, anstatt in Harmonie mit ihnen zu arbeiten.
Die Studie zeigt, dass Exoskelette das Gehirn so stark belasten können, dass potenzielle Vorteile für den Körper zunichte gemacht werden
„Es ist fast so, als würde man mit einem wirklich schlechten Partner tanzen“, sagt William Marras, leitender Autor der Studie, Professor für integrierte Systemtechnik und Direktor des Wirbelsäulenforschungsinstituts der Ohio State University.
„Das Exoskelett versucht, Ihre Bewegungen zu antizipieren, aber es läuft nicht gut, also kämpfen Sie mit dem Exoskelett, und das verursacht diese Veränderung in Ihrem Gehirn, die die Muskelrekrutierung verändert – und könnte höhere Kräfte auf Ihren unteren Rücken verursachen, was möglicherweise zu Schmerzen und mögliche Verletzungen.“
Exoskelette und Gehirnermüdung, die Studie:
Für die Studie baten die Forscher 12 Personen – sechs Männer und sechs Frauen –, in zwei 30-minütigen Sitzungen wiederholt einen Medizinball zu heben. Für eine der Sitzungen trugen die Teilnehmer ein Exoskelett. Für die anderen taten sie es nicht.
Das Exoskelett, das an Brust und Beinen des Benutzers befestigt wird, soll helfen, die Haltung und Bewegung beim Heben zu kontrollieren, um den unteren Rücken zu schützen und die Möglichkeit von Verletzungen zu reduzieren.
Die Forscher verwendeten Infrarotsensoren, um die Gehirnaktivität der Teilnehmer zu bewerten und die Kraft auf den unteren Rücken jedes Teilnehmers während jeder Sitzung zu messen.
Sie verfolgten auch, wie oft jeder Teilnehmer den Medizinball in jeder Sitzung heben konnte.
Dann baten sie in getrennten Sitzungen dieselben Teilnehmer, dieselbe Aufgabe auszuführen – einen Medizinball 30 Minuten lang zu heben, in einer Sitzung ein Exoskelett zu tragen –, fügten jedoch eine mentale Aufgabe hinzu: Sie ließen die Teilnehmer 13 von einer Zufallszahl zwischen 500 subtrahieren und 1,000 jedes Mal, wenn sie den Ball hoben.
Sie fanden heraus, dass das Exoskelett die Belastung des unteren Rückens der Teilnehmer leicht reduzierte, wenn die Teilnehmer einfach den Ball heben und senken.
Aber als die Teilnehmer beim Heben und Senken des Balls im Kopf rechnen mussten, verschwanden diese Vorteile.
Obwohl Benutzer von Exoskeletten am Fließband möglicherweise keine Berechnungen im Kopf durchführen müssen, könnte jede Art von psychischer Belastung wie psychischer Stress oder Anweisungen, die sie befolgen müssen, die gleiche Wirkung haben, sagte Marras.
„Als wir uns ansahen, was im Gehirn vor sich ging, gab es mehr Konkurrenz um diese Ressourcen im Gehirn“, sagte Marras.
„Die Person machte diese Kopfrechnung, aber das Gehirn versuchte auch herauszufinden, wie es dem Körper helfen kann, mit dem Exoskelett zu interagieren, und das verwirrte die Art und Weise, wie das Gehirn die Muskeln rekrutierte, um die Aufgabe auszuführen.“
Wenn diese Muskeln miteinander konkurrieren, arbeitete das Gehirn weniger effizient und die Kräfte auf den Rücken nahmen zu, fanden die Forscher heraus.
„Wenn Sie ein Unternehmen sind, das Hunderte oder Tausende von Dollar pro Exoskelett ausgibt, besteht eine sehr gute Chance, dass das Exoskelett Ihren Mitarbeitern nicht gut tut“, sagte Marras.
„Alle Exoskelette sind nicht schlecht, aber die Leute sind unordentlich, und jeder ist anders: Man muss Exoskelette mit etwas Intelligenz und einem Verständnis dafür, was der Job mit sich bringt, verwenden.“
Diese Studie wurde am Spine Research Institute des Bundesstaates Ohio in Zusammenarbeit mit Forschern der Texas A&M University durchgeführt. Co-Autoren der Studie sind Eric B. Weston von Ohio State und Yibo Zhu und Ranjana K. Mehta von Texas A&M.
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