Ziel der Rehabilitation von Menschen mit neuromuskulärer Dysfunktion ist es, das Gangbild zu verbessern und damit das Sturzrisiko zu verringern, die Mobilität zu erhöhen und die Selbständigkeit wiederherzustellen.

Kristin Morganein Assistenzprofessor für Biomechanik an der UConn, untersucht, wie Rehabilitationsstrategien für solche Zustände optimiert werden können, indem positives motorisches Lernen durch asymmetrische Gehprotokolle induziert wird, eine Technik, die absichtlich Gangunterschiede in gegenüberliegenden Gliedmaßen mit einem speziellen Laufband mit zwei Riemen oder einem instrumentierten Laufband einführt.

Der Gang ist das Ergebnis der koordinierten Aktion des Bewegungsapparates und des neuromuskulären Systems. Pathologische Zustände, die sich auf diese Systeme auswirken, wie Schlaganfälle und Erkrankungen wie Parkinson oder die Huntington-Krankheit, verändern das Gangmuster einer Person. Morgans Arbeit konzentriert sich auf die Verwendung fortschrittlicher Datenanalysen und zeitvariabler Analysen, um neue Wege zur Visualisierung und Quantifizierung der Gangdynamik zu erschließen, um pathologische Zustände schnell und nicht-invasiv zu diagnostizieren. Sie und ihr Team haben erfolgreich Personen mit neuromuskulären und neurologischen Beeinträchtigungen identifiziert und arbeiten daran, die Anzahl der Erkrankungen zu erhöhen, die sie diagnostizieren können.

„Mein Labor konzentriert sich auf die Kombination unserer experimentellen Biomechanik und Computermodellierung, um die mechanistischen Veränderungen in der Motorsteuerung zu bestimmen, die die Annahme gesunder Bewegungsmuster vorantreiben“, sagt Morgan. „Dies wird zusammen mit unseren klinischen Erfahrungen unser größeres Ziel unterstützen, Rehabilitationsprotokolle zu entwerfen, zu optimieren und umzusetzen und schädliche Gangstrategien in pathologischen Populationen zu korrigieren.“

Morgans Pionierarbeit in der Gangbiomechanik hat ihr einen 2022 Early Career Development (CAREER) Program Award der National Science Foundation eingebracht. Sie ist eine von 11 Nachwuchsfakultäten an der UConn, die den hart umkämpften Preis erhalten, der das Potenzial des Empfängers als Vorbild in Bildung und Forschung anerkennt.

CAREER Awards sind mit einer fünfjährigen Förderung ausgestattet, die eine Grundlage für das Forschungsprogramm eines jungen Professors bilden soll. Im Rahmen ihres Projekts wird Morgan ihre Arbeit in den Bereichen Gangbiomechanik und 3-D-Modellierung nutzen, um unterrepräsentierte Mittelschüler durch praktische, interaktive Aktivitäten wie das STEM In Motion-Sommerprogramm an der UConn mit MINT vertraut zu machen.

„Ich glaube nicht, dass ich einen afroamerikanischen Professor hatte, aber ich glaubte, ich gehöre dazu, weil meine Eltern beide Akademiker waren“, sagt Morgan. „Oft wird People of Color gesagt, dass sie etwas nicht tun können. Ich möchte, dass die Leute wissen, dass es möglich ist. Man muss nicht perfekt sein und der Weg ist vielleicht nicht linear, aber man findet einen Weg.“

Morgans Vater war ordentlicher Professor für Chemieingenieurwesen am Rensselaer Polytechnic Institute. 1996 traten er und ihre Mutter der Fakultät der Hampton University bei. Ihr Vater war Professor und Massey-Lehrstuhl für Umwelttechnik und war von 1998 bis 2003 Dekan der School of Engineering. Ihre Mutter war von 1996 bis 2007 Inhaberin des Lehrstuhls für Mathematik.

Als sie aufwuchs, verbrachte Morgan die Wochenenden damit, ihrem Vater beim Rennen zuzusehen, ihrem Bruder beim Basketballspielen zuzusehen und sie selbst spielte Fußball. Dieses sportliche Engagement habe ihr Interesse an einem Studium der Biomechanik geweckt, sagt sie.

Sie erinnert sich an die Begeisterung, die sie empfand, als sie Athleten an den Universitäten von Duke und Virginia Commonwealth studierte, wo sie Bachelor- und Masterabschlüsse in Biomedizintechnik erwarb. Ihre Doktorarbeit an der University of Tennessee konzentrierte sich auf die Verwendung dynamischer Simulationen und Data Mining in Bezug auf ACL-Verletzungen.

Eine weitere Auszeichnung, die Morgan in diesem Jahr erhalten hat – ein K Award der National Institutes of Health (NIH) – wird es ihr ermöglichen, auf dieser Arbeit aufzubauen, indem sie ihre Forschung zum Asymmetric Walking Protocol finanziert, um die Rehabilitation nach ACL-Rekonstruktion zu verbessern.

Neben der finanziellen Unterstützung bietet der K Award ein Mentoring-Stück, das es Morgan ermöglichen wird, mit drei prominenten Forschern auf ihrem Gebiet zusammenzuarbeiten: Dr. Cato Laurencin, einem renommierten, angesehenen Professor für orthopädische Chirurgie an der UConn; Ki Chon, Professor und Abteilungsleiter für Biomedizinische Technik an der UConn; und Brian Noehren, Direktor der Human Performance and Biomotion Laboratories an der University of Kentucky und Postdoktorand von Morgan.

Im Laufe der Jahre hat sich Morgans Gangforschung weit über den Sport hinaus entwickelt. Heute sieht sie die Ganganalyse als ein leistungsfähiges diagnostisches Instrument und entwickelt Anwendungen dafür, die sie sich früher nicht hätte vorstellen können. Seit ihrer Ankunft an der UConn im Jahr 2016 half sie mit ihrem Team beim Aufbau des ersten Ganglabors der Universität.

Derzeit sind sie an Studien beteiligt, die sich auf die Entwicklung neuer Metriken zur Quantifizierung der optimalen Gangdynamik konzentrieren. Neben dem neuartigen Reha-Protokoll implementieren und vergleichen sie auch Gangunterschiede im Zusammenhang mit körperlichen Beeinträchtigungen und kognitiven Beeinträchtigungen wie Parkinson und Huntington sowie Schlaganfall.

Für ein weiteres Projekt, das von der gefördert wird Office of Naval Research der US-Marine, Morgan und ihr Team haben ein tragbares Gerät entwickelt, um normale und anormale Gehmuster zu erkennen, einschließlich solcher, die mit Müdigkeit verbunden sind. Das Ziel des Projekts ist es, einen Algorithmus zu entwickeln, der anhand der Gehmuster einer Person vorhersagen kann, ob sie einem Verletzungsrisiko ausgesetzt ist und was die Verletzung sein könnte.

„Wir versuchen, das Gehen zu nutzen, um das Leben der Menschen zu verbessern, und ermutigen die nächste Generation von Forschern, Lösungen dafür zu finden“, sagt Morgan.