Meine Forschungsgruppe und ich untersuchen das Phänomen Schnarchen mit den Mitteln der Mathematik. Dazu haben wir ein mathematisches Modell gefunden und nutzen dazu die Gesetze der klassischen Fluiddynamik. Die Luftwege funktionieren wie ein Schlauch. Mit Differentialgleichungen verstehen wir erstmals, unter welchen Umständen dieser "Schlauch" beim Atemstillstand komplett in sich zusammenfällt.
Veränderungen des menschlichen Atems während des Schlafs untersucht der finnische Populationsbiologe Professor Mats Gyllenberg mit Hilfe eines innovativen, mathematischen Modells. Ein nagelneuer Roboter - ein so genannter Schnarch-Roboter - im Institut für Mathematik und Statistik der Universität Helsinki hilft ihm dabei.
Wir haben auch einen Schnarch-Roboter gebaut. Diese Schnarchmaschine enthält eine Luftpumpe, deren Lungenflügel wir maschinell simulieren. Als künstliche Luftröhre dient der Gummihandschuh eines Chirurgen. Pumpen wir Luft in einen seiner Finger, dann beginnt dieser zu vibrieren. Der Roboter schnarcht. Und wir gewinnen neue Daten.
Luft wird hinein geblasen. Der Roboter schnarcht. Manchmal kommt er dabei aus dem Rhythmus - je nach Intensität des Luftstroms. Ähnlich wie Menschen. Ein Drittel der Bevölkerung klagt über gestörten Schlaf - über Schnarchen bis hin zur Apnoe, zu Atemnot und Atemstillstand. Doch ist das Gerät nur ein relativ primitiver Versuch, das menschliche Schnarchen mechanisch zu modellieren. Computer und Software leisten die Hauptarbeit. Sie sind viel eleganter, wenn es darum geht, den aus dem Rhythmus geratenen Schlaf zu beschreiben und zu analysieren. Nicht weniger als 88 verschiedene Schlafstörungen detektiert das Hypnogramm, das individuelle so genannte Schlafprofil. Die Störungen sind in der internationalen Klassifikation ICSD festgelegt, der International Classification of Sleep Disorders. Gefunden haben die Forscher diese Vielfalt verschiedener Schnarchtypen nach Experimenten im Schlaflabor - und vor allem nach vielen Simulationen im Rechner - ohne Belastung für die Patienten, betont der finnische Mathematiker:
Tatsächlich schnarcht man auf verschiedene Art und Weise. Ändert man nur einige wenige Parameter, dann bekommen wir alle Daten für die verschiedenen Schnarchtypen. Besonders wichtig ist dabei die Elastizität der oberen Muskulatur. Das halten wir für eine interessante Beobachtung: Die gesamte Feinabstimmung der Atmung kann von einzelnen, winzigen Messwerten abhängen. Werden diese gestört, gerät die gesamte Atmung aus dem Takt.
Jeder Schnarcher ist anders. Jeder hat beim Atmen unterschiedlich flexible Muskeln. Die finnische Schnarch-Datenbank von Mats Gyllenberg erklärt dies mathematisch. Sie hat mit ihre mathematischen Modellen schon viele wichtige Hinweise für Schnarcher beigesteuert. Doch sind die finnischen Schlafexperimente nicht Forschung um ihrer selbst willen. Es gibt auch ganz konkrete Anwendungen: Erstmals bieten Experten nun einen globalen virtuellen Internetverbund an, der seine Expertise und Kapazität weltweit zur Verfügungen stellt. Die Patientendaten werden verschlüsselt übermittelt, eine neue Softwarelösung wertet die Rohschlafdaten aus und übermittelt die Ergebnisse umgehend an Schlaflabore zurück.
Veränderungen des menschlichen Atems während des Schlafs untersucht der finnische Populationsbiologe Professor Mats Gyllenberg mit Hilfe eines innovativen, mathematischen Modells. Ein nagelneuer Roboter - ein so genannter Schnarch-Roboter - im Institut für Mathematik und Statistik der Universität Helsinki hilft ihm dabei.
Wir haben auch einen Schnarch-Roboter gebaut. Diese Schnarchmaschine enthält eine Luftpumpe, deren Lungenflügel wir maschinell simulieren. Als künstliche Luftröhre dient der Gummihandschuh eines Chirurgen. Pumpen wir Luft in einen seiner Finger, dann beginnt dieser zu vibrieren. Der Roboter schnarcht. Und wir gewinnen neue Daten.
Luft wird hinein geblasen. Der Roboter schnarcht. Manchmal kommt er dabei aus dem Rhythmus - je nach Intensität des Luftstroms. Ähnlich wie Menschen. Ein Drittel der Bevölkerung klagt über gestörten Schlaf - über Schnarchen bis hin zur Apnoe, zu Atemnot und Atemstillstand. Doch ist das Gerät nur ein relativ primitiver Versuch, das menschliche Schnarchen mechanisch zu modellieren. Computer und Software leisten die Hauptarbeit. Sie sind viel eleganter, wenn es darum geht, den aus dem Rhythmus geratenen Schlaf zu beschreiben und zu analysieren. Nicht weniger als 88 verschiedene Schlafstörungen detektiert das Hypnogramm, das individuelle so genannte Schlafprofil. Die Störungen sind in der internationalen Klassifikation ICSD festgelegt, der International Classification of Sleep Disorders. Gefunden haben die Forscher diese Vielfalt verschiedener Schnarchtypen nach Experimenten im Schlaflabor - und vor allem nach vielen Simulationen im Rechner - ohne Belastung für die Patienten, betont der finnische Mathematiker:
Tatsächlich schnarcht man auf verschiedene Art und Weise. Ändert man nur einige wenige Parameter, dann bekommen wir alle Daten für die verschiedenen Schnarchtypen. Besonders wichtig ist dabei die Elastizität der oberen Muskulatur. Das halten wir für eine interessante Beobachtung: Die gesamte Feinabstimmung der Atmung kann von einzelnen, winzigen Messwerten abhängen. Werden diese gestört, gerät die gesamte Atmung aus dem Takt.
Jeder Schnarcher ist anders. Jeder hat beim Atmen unterschiedlich flexible Muskeln. Die finnische Schnarch-Datenbank von Mats Gyllenberg erklärt dies mathematisch. Sie hat mit ihre mathematischen Modellen schon viele wichtige Hinweise für Schnarcher beigesteuert. Doch sind die finnischen Schlafexperimente nicht Forschung um ihrer selbst willen. Es gibt auch ganz konkrete Anwendungen: Erstmals bieten Experten nun einen globalen virtuellen Internetverbund an, der seine Expertise und Kapazität weltweit zur Verfügungen stellt. Die Patientendaten werden verschlüsselt übermittelt, eine neue Softwarelösung wertet die Rohschlafdaten aus und übermittelt die Ergebnisse umgehend an Schlaflabore zurück.