Die Analyse der Griffkraft bei der Manipulation von Objekten

Zusammenfassung

Die Kontrolle isometrischer Fingerkräfte ist eine grundlegende Voraussetzung beim täglichen Umgang mit Gegenständen. Die wesentlichen Aspekte einer physiologischen Koordination der Fingerkräfte bei der Manipulation von Objekten wurden in den vergangenen 2 Jahrzehnten bestens dokumentiert. Normalerweise ist die Griffkraft effizient auf die physikalischen Eigenschaften eines Gegenstandes, wie Gewicht, Oberflächenbeschaffenheit und Form, abgestimmt. Bei der Manipulation wird die Griffkraft parallel mit dem Profil der Last (Kombination aus Gewichtskraft und Trägheitskräften) moduliert und ist dabei nur einen geringen Betrag höher als die minimal erforderliche Griffkraft, die ein aus der Hand Rutschen des Gegenstands verhindert. Die synchrone Regulation des Profils der Griffkraft mit der bewegungsinduzierten Last wird durch eine prädiktive Planung möglich. Periphere sensible und propriozeptive Afferenzen ermöglichen die ökonomische Anpassung des Kraftniveaus. Zu hohe Fingerkräfte, die eine feine Manipulation von Gegenständen unmöglich machen, und zu niedrige Fingerkräfte, die den Griff instabil machen, werden vermieden. Krankhafte Veränderungen der Kontrolle isometrischer Fingerkräfte beinhalten sowohl eine unökonomisch überhöhte Griffkraft, als auch eine Desynchronisation der Profile von Griffkraft und Last. Störungen der Kontrolle der Griffkraft werden anhand verschiedener neurologischer Krankheitsbilder beispielhaft dargestellt. Die Analyse der Fingerkräfte bei der Manipulation von Gegenständen ist unkompliziert und hoch sensitiv, um sowohl gesunde als auch krankhafte Handmotorik zu dokumentieren. Sie ermöglicht insbesondere die objektive Bewertung des Therapieerfolges in der sensomotorischen Rehabilitation von Handfunktionsstörungen.

Abstract

The control of prehensile finger forces is an essential feature of all skilled manual performance. The basic aspects of healthy grip force control have been well documented within the past two decades. In healthy subjects, grip force is accurately adjusted to the mechanical object properties such as weight, surface friction, and shape: when we move a hand-held object, grip force is modulated in parallel with movement-induced load fluctuations without an apparent temporal delay. At all phases of the movement, grip force is always slightly higher than the minimum necessary to prevent the object from slipping. The absence of a temporal delay between grip and load force profiles implies that the central nervous system is able to predict load variations precisely before the intended manipulation, and consequently regulates grip force in anticipation. Feedback from the grasping fingertips is used to adjust the force level efficiently to the actual load requirements. Pathologic grip force control affects the efficiency of the forces produced and the predictive temporal coupling between grip and load force profiles. Here we demonstrate pathologic grip force control in various neurologic disorders. The analysis of grip force control is simple and highly sensitive for detecting healthy and pathologic motor behaviour. The examination of grip force control is well suited for an objective evaluation of therapy during sensorimotor rehabilitation of deficient hand function.