Ein For­schungs­team um PD Dr. Jus­tus Mar­que­tand vom Her­tie-In­sti­tut für kli­ni­sche Hirn­for­schung der Uni­ver­si­tät Tü­bin­gen und der Uni­ver­si­tät Stutt­gart hat zwei Ver­fah­ren ent­wi­ckelt, mit denen sich Mus­kelak­ti­vi­tät und Trai­nings­an­pas­sun­gen voll­stän­dig kon­takt­los mes­sen las­sen. Die in den Fach­zeit­schrif­ten Jour­nal of Elec­tro­myo­gra­phy and Ki­ne­sio­lo­gy und Jour­nal of Neu­ral En­gi­nee­ring pu­bli­zier­ten Stu­di­en zei­gen: Ma­gnet­fel­der, die bei Mus­kel­be­we­gung ent­ste­hen, las-

sen sich mit hoch­sen­si­blen Quan­ten­sen­so­ren er­fas­sen - ganz ohne Elek­tro­den oder Haut­kon­takt.

Die For­scher nutz­ten so­ge­nann­te op­tisch ge­pump­te Ma­gne­to­me­ter (OPM), um die ma­gne­ti­schen Fel­der ak­ti­ver Mus­keln zu mes­sen - ein Ver­fah­ren, das als Ma­gne­to­myo­gra­phie (MMG) be­zeich­net wird. In der ers­ten Stu­die, an­ge­führt von Tim Brüm­mer, trai­nier-

ten Pro­ban­den ihren Bi­zeps über vier Wo­chen. Die Er­geb­nis­se zei­gen, dass MMG ähn­lich zu­ver­läs­sig wie das eta­blier­te Ver­fah­ren der Elek­tro­myo­gra­phie (EMG) Ver­än­de­run­gen der neu­ro­mus­ku­lä­ren Ak­ti­vi­tät durch das Trai­ning er­fas­sen kann - mit dem Vor­teil, dass die Mes­sung völ­lig kon­takt­los er­folgt.

In der zwei­ten Stu­die, unter Er­st­au­to­ren­schaft von Jo­han­nes-Dich­gans Sti­pen­di­at Lukas Baier, ge­lang es dem Team erst­mals, die so­ge­nann­te Mus­kel­fa­ser­lei­tungs­ge­schwin­dig­keit (Mus­cle Fiber Con­duc­tion Ve­lo­ci­ty, MFCV) rein ma­gne­tisch zu mes­sen. Die­ser wich­ti­ge Pa­ra­me­ter gibt Aus­kunft dar­über, wie schnell Si­gna­le ent­lang der Mus­kel­fa­sern ge­lei­tet wer­den - ein Wert, der in der Sport­wis­sen­schaft und Dia­gnos­tik eine zen­tra­le Rolle spielt. Auch hier zeig­te sich: Mit stei­gen­der Mus­kel­kraft er­höht sich die Lei­tungs­ge­schwin­dig­keit - ein be­kann­tes Phä­no­men, das nun erst­mals kon­takt­los ge­mes­sen wurde.

Be­son­ders be­mer­kens­wert ist, dass diese Er­geb­nis­se nicht nur Ein­bli­cke in die Mus­kel­phy­sio­lo­gie er­lau­ben, son­dern auch prak­ti­sche An­wen­dun­gen er­mög­li­chen. Durch die kon­takt­lo­se Tech­nik ent­fällt die auf­wen­di­ge Vor­be­rei­tung der Haut, die bei klas­si­schen Elek­tro­den­mes­sun­gen oft nötig ist. Das macht die Me­tho­de be­son­ders at­trak­tiv für wie­der­hol­te Mes­sun­gen im Trai­ning, Mes­sun­gen bei Kin­dern oder in der Re­ha­bi­li­ta­ti­on.

"Ich freue mich, dass wir mit un­se­rem in­ter­dis­zi­pli­nä-

ren Team einen sicht­ba­ren Bei­trag zur Über­tra­gung von Quan­ten­tech­no­lo­gi­en in kon­kre­te me­di­zi­ni­sche An­wen­dun­gen leis­ten kön­nen. Un­se­re Stu­di­en zei­gen, dass sich Mus­kelak­ti­vi­tät hoch­prä­zi­se er­fas­sen lässt - ganz ohne Haut­kon­takt", sagt Stu­di­en­lei­ter PD Dr. Jus­tus Mar­que­tand. "Das er­öff­net neue Per­spek­ti­ven für die kli­ni­sche Dia­gnos­tik, die Trai­nings­steue­rung und die neu­ro­wis­sen­schaft­li­che For­schung. Wir ver­ste­hen zu­neh­mend bes­ser, in wel­chen Be­rei­chen Quan­ten­sen­so­ren künf­tig eine zen­tra­le Rolle in der Me­di­zin spie­len könn­ten", er­gänzt Prof. Dr. Mar­kus Sie­gel, Lei­ter der Ab­tei­lung für neu­ro­na­le Dy­na­mik und Ma­gne­t­en­ze­pha­logra­phie, in der die Stu­di­en durch­ge­führt wur­den.

Die Er­geb­nis­se ver­deut­li­chen, wel­ches Po­ten­zi­al in der Ver­bin­dung von mo­der­ner Sen­sor­tech­no­lo­gie und neu­ro­wis­sen­schaft­li­cher For­schung steckt - und wie sich Er­kennt­nis­se aus der Grund­la­gen­for­schung in all­tags­na­he An­wen­dun­gen über­füh­ren las­sen.

Ori­gi­nal­pu­bli­ka­ti­on:

Baier L, Brüm­mer T, Senay B, Sie­gel M, Keles AD, Röhr­le O, Klotz T, Noury N, Mar­que­tand J.
Con­ta­ct­less mea­su­re­ment of mus­cle fiber con­duc­tion ve­lo­ci­ty - a novel ap­proach using op­ti­cal­ly pum­ped ma­gne­to­me­ters.
J Neu­ral Eng. 2025 Apr 16;22(2).
https://​doi.​org/​10.​1088/​1741-​2552/​adc83b

Brüm­mer T, Lu H, Yang H, Baier L, Braun C, Sie­gel M, Mar­que­tand J.
Trai­ning ad­ap­ta­ti­ons in ma­gne­to­myo­gra­phy,
Jour­nal of Elec­tro­myo­gra­phy and Ki­ne­sio­lo­gy, 2025, 103012, ISSN 1050-6411.
https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​jelekin.​2025.​103012.

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