Führt Exergaming zu einer akuten Steigerung der anaeroben Ausdauerleistung? Eine empirische Untersuchung der Einflussgröße dual task Exergaming auf die Critcal Power

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung und Problemstellung
1 Zielsetzung

2 Gegenwärtiger Forschungsstand
2.1 Ausdauerleistungsfähigkeit im anaeroben Bereich
2.1.1 Hämodynamik und Metabolismus bei anaeroben Ausdauerbelastungen
2.1.2 Neuronalen Erschöpfung bei anaerober Ausdauerleistung
2.2 Critical Power Modell
2.3 Physiologie des Motorischen Systems
2.3.1 Das motorische System
2.3.2 Noninvasive Stimulierung des präfrontalen Kortex
2.3.3 Studienlage anaerobe Leistungsfähigkeit und Präfrontaler Kortex Aktivierung
2.4 Exergaming
2.4.1 Evolution des Exergaming bis heute
2.4.2 Evidenzlage und Forschungsstand
2.5 Exergaming an der robotischen Beinpresse
2.5.1 Aufbau, Funktionsweise und Evidenz der DDRobotec Elite
2.5.2 Critical Power Testung an der DDRobotec
2.5.3 Warm Up Exergamingmodule
2.5.3.1 Nicht spielbasiertes single task und Spielbasiertes dual task Warm Up

3 Methodik
3.1 Forschungsfragen
3.2 Hypothesen
3.3 Untersuchungseinheit und Rekrutierung
3.4 Untersuchungsablauf/Untersuchungsdesign
3.5 Messinstrument robotische Beinpresse
3.6 Datenerhebung
3.6.1 Statistische Verfahren

4 Ergebnisse der empirischen Untersuchung
4.1 Deskriptive Statistik
4.2 Regressionsdiagnostik und Inferenz Statistische Ergebnissdarstellung

5 Diskussion
5.1 Kritische Reflexion zum Vorgehen
5.2 Kritische Reflexion der Ergebnisse
5.3 Diskussion zum Beantwortungsgrad der Forschungsfrage und der Forschungshypothese
5.4 Diskussion zu Objektivität, Validität und Reliabilität

6 Zusammenfassung

7 Danksagung

8 Literaturverzeichnis Reference List

9 Anhang 1 :

10 Anhang 2

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hinweis

Zur besseren Lesbarkeit wird in der vorliegenden Arbeit auf die gleichzeitige Verwendung männlicher und weiblicher Sprachformen verzichtet.

1 Einleitung und Problemstellung

„Exercise starts and ends in the brain“ (Kiss, Brueckner, & Muehlbauer, 2018).

Unter diesem Leitsatz erscheinen in Fachmagazinen wie dem german journal of sports medicine zunehmend Artikel, die den Zusammenhang von körperlicher und mentaler Leistung thematisieren.

Trotz hochprofessioneller Trainingssteuerung, technologisierten Trackingsystemen, Hightech Materialien und individualisierten Motivationscoachings stoßen Profisportler und Trainer an die physiologische Leistungsgrenze. Die unüberwindbare physiologische Grenze manifestiert Thurber et Al. für den Ausdauersport im Jahr 2019. Athleten unabhängig von der Sportart können nicht mehr als das 2,5fache ihrer Grundstoffwechselrate aufrechterhalten.

Mit Blick auf laufende Forschung im Bereich des neurozentrierten Trainings schließt Thurbers Artikel optimistisch: „Vielleicht schafft es einer von ihnen ja doch, dieses Limit zu überschreiten und zeigt uns, dass wir etwas übersehen haben“ (Thurber et al., 2019).

Abgeschlossene Studien weisen im Ausdauerbereich Leistungssteigerung bei neuronaler Stimulation nach. Eine frühe Pilotstudien bestätigte beispielhaft, dass transkraniale Magnetstimulation des Präfrontaler Kortex zu einer Verbesserung der Ausdauerleistung am Ergometer führt (Vitor-Costa et al., 2015). Bekannt ist das bei regelmäßigem Ausdauertraining die Leistungsfähigkeit des Gehirns steigt. Insbesondere räumliche Wahrnehmung und exekutive Funktionen profitieren von der erhöhten Durchblutung des präfrontalen Kortex und der Dopaminausschüttung nach und während sportlicher Belastung (Reinhardt, 2020). Eine Metaanalyse von Al-Yahya et al. aus dem Jahr 2011 belegt die enge Verbindung des Präfrontaler Kortex bei der Bewältigung von kognitiven und motorischen Aufgaben. Einzelstudien mit Ausdauersportlern konnten sogar anhand von MRT-Scans neuroplastische Adaptionen in dieser Hirnregion bei adulten Personen nachweisen (Hollmann W., Strüder HK., Tagarakis C., King G., Diehl J, 2006).

Auf dieser positiven Korrelation beruht das Konzept des eingangs erwähnten neurozentrierten Trainings, welches sporadisch im Profisportbereich und der Sporttherapie additiv zu klassischen Trainingsmethoden genutzt wird. Trainingsreize auf Ebene des zentralen und vegetativen Nervensystems und Stimulierung des Präfrontaler Kortex, sollen zu den Verbesserungen der Kognition und motorischen Ansteuerung führen. Sportwissenschaftler und Trainer setzen auf positive Effekte für die sportmotorischen Grundfertigkeiten. Konkrete leistungssteigernde Effekte des neurozentrierten Trainings sind nicht abschließend wissenschaftlich belegt (Lienhard, 2020). Für die neurozentrierte Trainingspraxis sind die invasiven oder magnetischen Stimulationen jedoch nicht praktikabel. Im Jahr 2020 belegt unteranderem Adcock et. AL, dass auch nicht invasive Stimulation des Präfrontaler Kortex kurzfristig ausdauerleistungsfördernd wirken (Adcock, Sonder, Schättin, Gennaro, & Bruin, 2020; Dallaway, Lucas, & Ring, 2020; Hermand et al., 2019).

Eine evidenzbasierte Option nicht invasiver Stimulationen des Präfrontaler Kortex sind dual task Aufgaben. Nachweislich potenzieren kognitive Aufgaben in Kombination mit motorischen Aufgaben den Aktivierungsgrad des Präfrontaler Kortex (Adcock et al., 2020; Anders et al., 2018; Hermand et al., 2019; Kiss et al., 2018; van Hedel, Lieber, Ricklin, & Meyer-Heim, 2017).

Den Synergieeffekt aus kognitiven und motorischen Aufgaben, nutzen Herstellerfirmen in serious Exergames, einem Innovationstrend der Fitnessbranche des Jahres 2019 (F.Schmidt, 2019). Speziell das zeitintensive, repetitive Training der Ausdauerleistungsfähigkeit setzen Sporttechnologiehersteller auf spielerische Trainingsformen – sogenannte serious Exergames. Mit Schwerpunkt im Leistungssportbereich bieten die Schweizer Entwickler der robotischen Beinpresse DDRobotec Elite® neurokognitives Training, funktionelle Tests und physisches Exergaming (Dynamic Devices AG, 2020a). Die DDRobotec Elite® eignet sich für empirische Untersuchungen, da funktionelle Testungen, Trainings und Exergames zeit- und kosteneffizient an nur einem Gerät erfolgen. Die Option der critical Power Testung an der DDRobotec mit modulierbaren Warm Ups ist ideal für eine Zusammenhangsuntersuchung von critical power und Exergaming Warm-ups. Abgeschlossene wissenschaftliche Studien an der DDRobotec validieren die Eignung für Probandenstudien.

Mit der Verschmelzung des Digitalisierungstrends und neurozentriertem Training eröffnet neue Forschungsgebiete der Demokratisierung für die Prävention, Rehabilitation und den sportwissenschaftlichen Bereich benötigten Verbraucher und Hersteller wie die Dynamic Devices AG oder die Hocoma AG als Traditionsunternehmen im Sport und Medizintechnikbereich.

1 Zielsetzung

Diese Arbeit umfasst eine Probandenstudie, um angelehnt an aktuelle Studienergebnisse zu prüfen, ob ein Präfrontaler Kortex stimulierendes Exergame im dual task Design Einfluss auf die critical power hat.

1. Empirische Untersuchung der Zusammenhänge zwischen der critical Power bei einem spielbasiertem dual task Warm up (PFC Stimulus) oder einem nicht spielbasiertem single task Warm Up.
2. Erkenntnisgewinn zur Einflussgröße des Warm Ups auf die critical Power.
3. Sammlung von Erfahrungswerten sowie Erweiterung der Datenbank der critical power Testung an einer robotischen Beinpresse.

2 Gegenwärtiger Forschungsstand

Relevante Sachinformationen zum Verständnis der forschungsrelevanten Termini und Systeme werden in Kapitel 3 skizziert.

Die Untersuchung der abhängigen Variable critical power unter Einfluss von dual task Exergaming, erfordert Grundkenntnis der physiologischen Prozesse unter Ausdauerbelastungen bei Menschen. Die determinierenden Zusammenhänge von Hämodynamik und Metabolismus, sowie der neuronalen Erschöpfung sind in Kapitel 3.1 dargestellt.

Das critical power Modell als Messgröße für anaerobe Leistungsfähigkeit ist in Kapitel 3.2 aufgezeigt. Das folgende Kapitel 3.3 umreißt die Funktionsweise des Motokortex, unter besonderer Berücksichtigung des Präfrontaler Kortex. Nachfolgend stehen in Kapitel 3.4 Informationen zur unabhängigen Variabel, dem Exergaming. Entwicklungshistorie und aktueller Kenntnisstand sind in Kapitel 3.4.1-3 aufgezeigt.

Kapitel 3.5.1-3 umfasst die Funktionsbeschreibung, Studienlage und critical power Messung an der robotischen Beinpresse. Die Erläuterung zu single task und dual task Aufgaben im Warm Up an der robotischen Beinpresse schließen das Kapitel und leiten als Darstellung der unabhängigen Variabler in den Methodik Teil über.

Die fundierte Kenntnis des Themas bietet Anknüpfpunkten für Diskussionspunkte in Kapitel 6 und deckt möglichen Forschungsbedarf bei mangelnder Informationslage auf.

2.1 Ausdauerleistungsfähigkeit im anaeroben Bereich

Die Ausdauerleistungsfähigkeit, als eine der zentralen konditionellen Grundfertigkeiten, besteht aus der Ermüdungswiderstandsfähigkeit und Regenerationsfähigkeit. Die Ermüdung kann auf physischer und/ oder psychischer Ebene erfolgen. Zudem gibt es Unterschiede zwischen lokaler gegenüber allgemeiner sowie statischer gegenüber dynamischer Ausdauer. In der Testung die dieser Arbeit zugrunde liegt, wird mehr als 15% der Skelettmuskelmasse dynamisch aktiviert. Die Ausdauerbelastung ist folglich als dynamisch allgemein zu charakterisieren (Ferrauti, 2019).

Ausdauerbelastungen sind weiter differenziert in vorwiegend anaerobe alaktazid und laktazid oder aerobe Energiebereitstellung (Vergleich Abbildung 1). Je nach Belastungsintensität und Dauer überwiegt eine Form der Energiebereitstellung. In Abbildung 1 sind die Zusammenhänge von Leistungsfähigkeit, Belastungsdauer und die vorwiegende Energiebreitstellung skizziert. Desto schneller die Energiegewinnung, desto höher die Leistungsfähigkeit. Maximale explosive Leistung kann. nur maximal 40 Sek. aufrechterhalten werden , da die ATP und Kreatinspeichermenge in der Muskelzelle gering ist ( ATP ca. 45-50 mmol /kg Muskel; 2g Kreatin/ kg Muskel) Die Energie entsteht durch Kreatinphosphatspaltung , um den ersten ATP Abfall zu resynthetisieren (Tomasits & Haber, 2016).

Bei Belastungsdauer über 40 Sek., wie in der critical power Messung, setzt anaerob alaktaziden übergehend in anaerob laktaziden Glykolyse ein. Nach Erreichen der mitochondrialen oxidativen Enzymmenge verbleiben Pyruvatreste in der Muskelzelle. Dieses können lediglich mit Laktatbildung kompensiert werden. Der steigende Laktatspiegel, bis hin zur Laktatazidose, limitiert die anaerobe laktazide Ausdauer. Die anaerobe Ausdauerfähigkeit auf zellulärer Ebene ist reguliert durch die enzymatische Oxidationsrate, die mitochondriale Masse sowie der Laktatpufferfunktion und Toleranzgrenze. Die Aufrechterhaltung der Homöostase fordert Leistungseinbußen bis die anaerobe Energiebereitstellung abebbt. Zunehmen wird unter Sauerstoffverbrauch Glykogen und parallel Triglyzeride verstoffwechselt (Brandes, Lang, & Schmidt, 2019; Ferrauti, 2019).

Die Determinanten der anaeroben Leistungsfähigkeit sind in Kapitel 2.1 in Hämodynamik und Metabolismus und in Kapitel 2.1.2 die neurophysiologische Aspekte aufgeteilt, um beide Einflussgrößen aufzuzeigen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 Darstellung der Verteilung der unterschiedlichen Energiebereitstellungswege bei erschöpfender Belastung je nach zeitlicher Dauer (Schurr, 2018)

Die Determinanten der anaeroben Leistungsfähigkeit sind in Kapitel 2.1 in Hämodynamik und Metabolismus und in Kapitel 2.1.2 die neurophysiologische Aspekte aufgeteilt, um beide Einflussgrößen aufzuzeigen.

2.1.1 Hämodynamik und Metabolismus bei anaeroben Ausdauerbelastungen

Ausdauerfähigkeit subsummiert die Leistungsfähigkeit des kardio-pulmonaren Systems. Hemmenden und begünstigenden Einflussgrößen, vom einzelnen Mitochondrium bis hin zur zentralen neurohumeralen Steuerung, definieren die individuelle Leistungsgrenze (Hottenrott & Neumann, 2010; Hottenrott & Neumann, 2010, pp. 186–197; Schurr, 2018, pp. 91–99; Schurr, 2018; Schurr, 2018) .Kardialer und pulmonaler Kreislauf als symbiotisches Konstrukt, stellen die funktionelle Basis der Energie- und Zellstoffwechselfunktionen und Oxygenierung dar. Zentrales, vegetatives und peripheres Nervensystem in Verbindung mit der myogenen Steuerung des Herzens adaptieren konstant den Organismus an die physiologischen Anforderungen, zur Sicherstellung der vital Funktionen und der Homöostase. Das beförderte Blut dient der Thermoregulation und als Transportsystem für die Immunabwehr, den Hormonhaushalt und Gerinnungsfaktoren (Tittel, 1994). Zu Darstellung der leistungsphysiologischen Aspekte bei dynamischer Arbeitsweise im Kurzzeitausdauerbereich sind im Folgenden die Adaptionen der kardio-pulmonaren Systems bei körperlicher Aktivität erläutert.

Das Herz als chem.-elektro-mechanische Druck-Saug-Pumpe fördert sauerstoffreiches Blut in den Körperkreislauf und transportiert aus der Peripherie sauerstoffarmes Blut zurück in den Lungenkreislauf. Die Aktionspotenziale breiten sich wellenförmig über die Herzmuskelzellen aus und sorgen für die Kontraktion und Relaxation des Myokards.

„Ein durchschnittlicher Erwachsener hat in Ruhe ein Herzzeitvolumen von ca. 5 l/min, das bei maximaler Belastung auf über 20 l/min ansteigen kann.“ (Tomasits & Haber, 2016, p. 167) Die dromotrope sympathische Erregung unter körperlicher Belastung potenziert die myogene Erregung der Herzmuskelzellen wodurch „…die kardiale Kontraktilität, der ZVD, der Tonus der Volumengefäße, der Widerstand der Arteriolen und die Herzfrequenz“ steigt (Brandes et al., 2019, p. 176). Die Erhöhung der Auswurffraktion, des Schlagvolumens und somit des Herzminutenvolumen steigert die Energiebereitstellung und den Abtransport. Bei Belastungen wie im Studiendesign angelegt, setzt die Energiebereitstellung der anaerober Glykolyse (6W/kg 30-40sek) ein. Die maximale Geschwindigkeit des Energieumsatzes ist nicht in der Vo2 max. determiniert sondern durch die mitochondrialen Masse. Die resultierende Erweiterung des Kreatinphosphatspeichers und der enzymatischen Kreatinphosphokinase ergänzt die Energiegewinnung aus der Abspaltung von ATP in ADP. Bei Belastungen oberhalb der VO2max übersteigt der Energiebedarf die zellulären Energiebereitstellungssystem, in Folge kann die physiologische Homöostase nicht garantiert werden. Die Muskellaktatkonzentration steigt, bei gleichzeitiger Absenkung des pH Werts. Zur Sicherstellung der physiologischen Homöostase erfolgt ein Leistungseinbruch mit Vertiefung und Verlangsamung der Atemfrequenz. Auf diesem Wege wird CO² verstärkt ausgestoßen und die generierte Energie der Inhalation reduziert. Bei der critical power Messung ist an diesem Punkt ein der Leistungsabfall in Form verminderter Wattleistung ablesbar. Das respirative System der Sauerstoffaufnahme ist nicht der limitierende Faktor, sondern der zelluläre Metabolismus der Mitochondrien. Die VO²max als Messgröße der Ausdauerleistung korreliert direkt mit der mitochondrialen Masse. Zusammenfassend sind die oxidative Kapazität der Muskelzellen und Mitochondrialmasse die Determinante der anaeroben Ausdauerleistung (Ferrauti, 2019).

2.1.2 Neuronalen Erschöpfung bei anaerober Ausdauerleistung

Schlussfolgernd aus Kapitel 3.1.1 markiert die oxidative Kapazität den metabolisch und hämodynamischen Point of Fatigue (Leistungseinbruch bei andauernden Belastungssituationen). Praktische Untersuchungen beweisen jedoch, dass die Regulationsmechanismen auf neuronaler und zentralnervöser Ebene den tatsächlichen Zeitpunkt definieren. Bei elektrischer Stimulation der Arbeitsmuskulatur nach einer maximalintensiven Belastung bis zum Leistungsabbruch, können weiterhin Kontraktionen ausgelöst werden (Marcora S., 2016).Derartige elektrische Muskelstimulationen übertragen Impulse aus der neuromuskuläre Endplatte über periphere Nerven hin zum zentralen Nervensystem. Jedes dieser einzelnen Elemente unterliegt Ermüdungsprozessen und ist potenziell limitierender Faktor der Ausdauerleistung. Die Erläuterung der präsynaptisch, spinalen und supraspinalen Ermüdungsprozesse verdeutlicht die Einflussgröße des präfrontalen Kortex. Präsynaptische Ermüdung erfolgt über die eine Permeabilitätsänderung, wodurch der Kalziumeinstrom verringert wird. Dies führt zu einer geringeren Reizleitung der Ia Fasern zum Alpha Motoneuron. Die intermuskuläre Koordination zwischen Agonisten und Antagonist wird ineffizient, durch die Minderung der Signale aus den Muskelspindeln. Im Antagonisten ist der Kalziumstrom weniger beeinträchtigt, wodurch das Ungleichgewicht zur Hemmung des Agonisten führt. Auf spinaler Eben erfolgt unter Belastungssituation auch eine Senkung der Reizschwelle des Motoneurons (H-Reflex Maximum). Hmax definiert die Erregungsbereitschaft des Motoneurons, welche bei Überschreitung inhibitorische auf die Muskelspindeln wirkt (Bachl, Löllgen, Tschan, Wackerhage, & Wessner, 2018) . Im supraspinalen Bereich erfolgt eine ermüdungsbedingte Inhibition, durch Senkung der Signaldichte von den projizierenden Fasern der III und IV Grupp zurück zu den Motoneuronen. Eine Abnahme der Signaldichte führt zu verlängerten silent periods im MEP, wodurch die Anzahl der aktivierten motorischen Einheiten abnimmt (Amann, Sidhu, Weavil, Mangum, & Venturelli, 2015). „ that it is your perception of effort that limits your endurance performance, not the actual capability of your muscles. He showed that the muscles were still able to achieve the power output required by endurance exercise even when the point of perceived exhaustion had been reached.“ (Marcora & Staiano, 2010, p. 765)

Es ist Athleten final nicht möglich willentlich die Gesamtkapazität an muskulärer und kardio-pulmonarer Leistung abzurufen. Der Leistungsabbruch erfolgt durch die neuronale Ermüdung und folgende Inhibition der muskulären Ansteuerung.

2.2 Critical Power Modell

Das Critical Power Modell ist eine mathematische Annäherung, welche die Leistungsgrenze zwischen höchstintensiv und hochintensiver Leistung definiert. Die Formel der Critical Powerbasiert auf einer Regression der Messdaten Watt oder Speed zur Belastungsdauer (MONOD & SCHERRER, 2007). Aus der hyperbolen Beziehung zwischen Leistung und Zeit lässt sich die Critical Power Funktionskurve ableiten. Als Grenze zwischen steigender VO² und sinkender VO² ergibt sich der sogenannte steady state Bereich. Für die Trainingswissenschaft wird die Critical Power Testungen häufig genutzt um ideale Trainingszonen zu definieren. Die Messung der Critical Power erfolgt entweder mehrstufig, als Einzeltestung oder retrospektiv auf Grundlage von Trainings- oder Wettkampfleistungen. Die CP bietet eine evidenzbasierte valide Messmethode der aeroben Ausdauerleistungsfähigkeit (Sommer, A.1,3 & Wahl, P.2,3, 2021). In der vorliegenden Arbeit findet die Messung im ein single-Session-Protokoll über 60 Sekunden statt.

https://www.dshs-koeln.de/fileadmin/redaktion/Institute/momentum/pdf/2020_criticalpower_wahl_sommer_p.pdf

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Abbildung 2: Critical Power Modell (Sommer, A.1,3 & Wahl, P.2,3, 2021)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3 Physiologie des Motorischen Systems

Das folgende Kapitel vermittelt Grundkenntnisse zur Funktionsweise des motorischen Systems. Mit Fokus auf den präfrontalen Kortex dessen Einflussgröße bei Ausdauerbelastung und Stimulierungsmöglichkeiten. Im Weiteren folgt eine Übersicht zur Studienlage der sportlichen Leistung bei PFC Stimulierung. Diese stützt vornehmlich die Annahme einer positiven Korrelation zwischen PFC Vorstimulierung und Ausdauerleistung.

2.3.1 Das motorische System

Das motorische System besteh aus zwei Subsystemen. Das somatomotorische System der quergestreiften Muskulatur, die zur Bewegung des knöchernen Skeletts dient. Ergänzt durch die vegetative Steuerung der glatten Muskulatur, welche das Gefäß und Organsystem reguliert. Willkürliche und unwillkürliche (vegetative) Bewegungsprozesse interferieren und laufen parallel ab.

Die willkürliche Motorik ist differenziert in Reflexmotorik, Kontrollbewegungen sowie Willkürbewegungen. Reflexe werden stereotyp und automatisch über das zentrale Nervensystem ausgelöst. Eine willkürliche Beeinflussung der Reflexe ist jedoch trainierbar (Trepel, 2015) .Kontrollbewegungen erfolgen willentlich , laufen aber auch ohne direktes Bewusstsein ab. Erlernte kinästhetische Erinnerungsbilder projizieren aus dem Kleinhirn und den Basalganglien auf die primär somatomotorische Rinde, wodurch die Abstimmung zwischen willkürlichen und unbewusst willkürlichen Bewegungen erfolgt. Zur Verdeutlichung der Funktion von Kontrollbewegungen dient die Betrachtung der Pathologie. Die Erbkrankheit Chorea Huntington führt zu einer schleichenden Zerstörung des Striatums. Hierdurch verliert das Striatum seine inhibitorische Wirkung. Die Übersteuerung mit aktivierenden Impulsen auf die somatomotorische Rinde äußert sich in hyperkinetischem Verhalten wie Zuckungen der Mimik und Rumpfmuskulatur, Impulsbewegungen der Arme oder unbewusstem Fingertrommeln. Es entsteht also eine unbewusste unkontrollierbare Ansteuerung von eigentlich willlensgebundenen Bereichen (Tittel, 1994). Willkürliche bewusste Bewegungssteuerung wie das Strecken des Kniegelenks, erfordert das Zusammenspiel vieler Regulationsmechanismen und Steuerungselemente. Kerngebiet ist der motorische Kortex als primär Feld des Neokortex. Als funktionelle Einheit mit Kleinhirn, Basalganglien und dem Thalamus verbindet Bewegungsaktivierung und Inhibition. Die Bewegungsimpulse und Impulsstärke werden über die Pyramidenbahn in das Rückenmark und jeden einzelne Muskeln übertragen. In Abbildung 3 sind die supraspinalen funktionellen Verschaltungen und Rückkopplungen ersichtlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: funktionelle Einbindung des Motokortex (Zimmer & Appell, 2021) (große Darstellung im Anhang)

Abbildung 3 erfasst die funktionelle Vernetzung derer es bedarf, bis eine Bewegungsvorstellung in Bewegung umgesetzt wird. Supraspinale Reize werde durch das Brückenhirn über die aufsteigenden Nervenfaser Bündel aus der Peripherie weitergeleitet. Für eine effiziente Bewegungssteuerung ist zwar der Motorkortex finale Steuerungszentrale. Er ist angewiesen auf den Empfang korrekter motorischer Reizintensität und sensorischen Information. Bei Missempfindungen oder unzureichender Reizleitung, kann der Motorkortex zwar integrierend wirken, aber keine optimale Bewegungsansteuerung erzielen. Auch die Efferente Reizleitung zurück in die Peripherie benötigt eine störungsfrei Reizleitung der bewegungsrelevanten Information. Dieses Konstrukt wird deutlich wen durch ein Protrusion der Spinalkanal verengt ist. Durch die Stenose können die auf -und absteigende Nervenbahnen keine konstante Erregungsleitung erlangen, wodurch Paresen oder motorische Ausfälle in die afferente Richtung und Kribbelparästhesien oder Schmerzzustände der efferenten Bahn auftreten. Die Reizaufnahme ist folglich ebenso wichtig, wie deren Integration und Verarbeitung.

Aufgrund der Komplexität der afferenten Reize bedarf es einer Selektion und Steuerung der Informationen. Der Thalamus als Selektions- und Integrationszentrum von Informationen schützt den Kortex vor Reizüberflutung und ermöglicht die gerichtete Aufmerksamkeit auf einzelne Prozesse. Afferente Impulse erhält er aus dem Kleinhirn, den Basalganglien und dem Prä- und Motokortex. Im ventralen Thalamus, bestehend aus dem vorderen und hinteren Kern, werden efferent Bewegungsimpulse an den Kortex projiziert.

Neben den spezifischen Kerngebieten des Thalamus, wirkt die formatio reticularis, welche den Thalamus netzartig umspinnt, auf den Kortex ein. Das ARAS hemmt den Nulcleus Reticularis wodurch reziprok die spezifischen Kerne des Thalamus enthemmt werden und so eine größere Informationslast an den Kortex erfolgt. Eine Reizung des ARAS kann über die Sinnesorgane z.B. optischer Reiz erfolgen oder die noradrenogenen Hirnstammfasern und begünstigt somit die Aktivierung der spezifischen Thalamuskerne (Schünke, Schulte, Schumacher, Voll, & Wesker, 2012; Trepel, 2015). Die Intensität der Kraftaufwendung, Geschwindigkeit und kinästhetische Bewegungsvorstellung ist ein Zusammenspiel aller genannten funktionellen Einheiten. Der primärmotorische Kortex integriert die inhibitorische und exzitatorische Reizleitungssysteme der supraspinalen Bewegungssteuerung. In Zusammenarbeit der Institute für Kreislauf und dem Sportmedizinischen Institut der deutschen Sporthochschule entstand im Rahmen einer Studie die Abbildung 4. Diese verdeutlich erneut die zentrale Rolle des Präfrontalen Kortex, desto später eine Ermüdung dieser Struktur eintritt, desto länger ist eine erfolgreiche exekutiv Funktion mit ausreichender Signalstärke und Dichte gewährleistet. Bisher konnten bei Ausdauerathleten und Musikern neuronale Adaptionen in dieser Hirnregion nachgewiesen werde, welche durch adulte Neurogenes höhere Ermüdungstoleranzen aufweisen (Hollmann W., Strüder HK., Tagarakis C., King G., Diehl J, 2006).

https://www.germanjournalsportsmedicine.com/fileadmin/content/archiv2006/heft06/155-160.pdf

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Abbildung 4: Beziehungen es der Arbeit ( (Hollmann W., Strüder HK., Tagarakis C., King G., Diehl J, 2006)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3.2 Noninvasive Stimulierung des präfrontalen Kortex

Die gezielte Stimulierung des präfrontalen Kortex wird in der Therapie und Forschung meist noninvasiv durchgeführt. Die ventrale Lage im Frontallappen ermöglicht eine schmerzfreie transkraniellen Magnetstimulation (TMS) des präfrontalen Kortex. Die Motorschwelle (engl. motoric threshold) als Reizintensitätsminimum wird mit magnetischen Impulswelle herabgesetzt. In der Therapie werden so Über- oder Minderaktivitätslevel in dem Areal akut normalisiert. Erhöhte Neurotransmitterausstoß, eine Steigerung der Dopaminsynthese und des BDNF Levels verbessern die exekutive Funktion und fördern die Neurogenese. In den S3 Leitlinien für die Behandlung von Depressionen wird diese Therapieform explizit empfohlen (Liu et al., 2017; Okano et al., 2015).

Eine erhöhter Aktivierungszustand des präfrontalen Kortex ist messbar bei allen motorischen Aufgaben , desto komplexer und neuer , desto mehr Aktivität (Lienhard, 2019).Eine weitere gezielte Aktivierungsmöglichkeit ist das im Volksmund genannte „Gehirnjogging“. Diese Form des Trainings umfasst alle Aufgabenarten, bei denen der Trainerende umdenken oder gegen Automatismen arbeiten muss. Ein Beispiel hierfür sind Textbasierte Spiele, bei denen bestimmte Buchstabenfolgen markiert werden sollen. Oder Texte auf dem Kopf gelesen werden müssen. Als Klassiker gelten Spiele die de Stroop Effekt nutzen: das Wort „Gelb“ ist in grüner Farbe geschrieben, nun soll der Trainierende entweder die Kolorierung oder den Wortlaut benennen. Alle Aufgaben außerhalb des alltäglichen, erwartbaren sind somit denkbar (van Hedel et al., 2017). Schnelle Entscheidungsfindung erzielt ebenfalls eine höhere Aktivierung. In der Studie wird daher ein spielbasiertes Warm Up benutzt, bei dem sowohl die Ausdauertrainingskomponente (erhöhte zerebral Durchblutung) als auch die kognitive Aktivierung durch schnelle Entscheidungsaufgaben integriert wird.

2.3.3 Studienlage anaerobe Leistungsfähigkeit und Präfrontaler Kortex Aktivierung

In Tabelle 1 sind exemplarische Studien aufgelistet, welche eine enge Verbindung zwischen der Ausdauerleistungsfähigkeit und einer verstärkten Erregung des präfrontalen Kortex nachweisen konnten.

In einer Metaanalyse und einem Review wird der limitierende Zusammenhang bestätigt.

Tabelle 1 Studienauswahl Themenkomplex anaerobe Ausdauerleistung und präfrontale Kortexaktivierung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4 Exergaming

Das Kapitel beinhaltet die Entstehungsgeschichte und den aktuellen Kenntnisstand der Zusammenhänge trainingsrelevanter neuronaler Adaption im serious Exergaming. Einleitend in das Kapitel 2.5 wird die robotische Beinpresse, die als Messinstrument für diese Thesis genutzt wird, in die Entstehungsgeschichte eingebunden.

2.4.1 Evolution des Exergaming bis heute

In den 1980ern startet die Erfolgsgeschichte von „Exergaming“ im Rahmen der Entwicklungen im virtuellen Realitätssektor der Technikbranche. Einfache Arcadespiele und virtuelle Ergometer Touren mit Audioguide und Head-up-Display werden ab 1990 von internetfähigen Fitnessgeräten mit Gewichts Sensorik abgelöst. Der Dance Dance Revolution® von Konamis demokratisierte den Trend und stellte den Unterhaltungsaspekt von Exergames in den Vordergrund. Spielekonsolenhersteller komplettieren die Exergames 2000 bis 2010 mit eingebauten Motion-Control-Cams, Bewegungs- und Gewichtssensoren im Konsolenzubehör. (Schouten, Fedtke, Schijven, Vosmeer, & Gekker, 2014). Mit der Veröffentlichung einer Studie zur positiven Wirksamkeit von serious Exergaming an der WiiFit im German Journal of Sports Medicine im Jahr 2012 drängen weitre Hersteller mit Exergame basierten Trainingskonzepten in den Gesundheits- und Leistungssportmarkt (Anderson-Hanley et al., 2012). Beispielhaft ist die Firma Hocoma als etablierter Spezialist für die Behandlung von neurologischen Erkrankungen mit Roboter gestützten Therapiegeräten. Der LokomatPro® als Exoskelett-Roboter für das Gangtraining ist ein fester Bestandteil evidenzbasierter Neuro-physiotherapie. Ein Software Update des Hersteller Hocoma im Jahr 2017 implementiert Exergaming als festen Bestandteil für das neuromuskuläre Training in der Rehabilitation der Zukunft (Hocoma AG, 2020). Somatosensorisches Feedback über die Abbildung des eigenen Körpers auf einem Display während der Bewegung integrieren kognitive Stimulation und Lauftraining (Schouten et al., 2014; Sween et al., 2014).

Visuelle Feedbackschleifen der Bewegungsqualität und des Bewegungstempos ergänzt die Dynamic Devices AG mit justierbarem pneumatisch erzeugtem Widerstand. Statt eines Laufbandes konzipiert das Schweizer Unternehmen eine robotische Beinpresse. Durch die einzeln ansteuerbaren Pedale kann eine Laufbewegung imitiert werden. Mit Exergames bei denen der Benutzer mit den Pedalen Skier steuert oder einen Ball durch einen Parkour führt, wird eine breites Kundensegment angesprochen. Die robotische Beinpresse wird bereits in einer pädiatrischen Rehabilitationsbereich Einrichtung als Therapiegrät genutzt. Im Profisportsegment ist Sie in das Training des Schweizer Leistungszentrum für Alpinsport integriert. Die Bandbreite der Trainingsoptionen und somit das breite Kundensegment sichert das Wachstum der Branche Technologie, Exergaming und Robotik (Fitnessmanagement -Ressort Business, 2019)

Programmatisch erweitert die Firma ICAROS GmbH im Jahr 2020 den Gesundheitsmarkt mit dem ICAROS Pro. In einem kardanischen Gestell auf Unterschenkeln und Unterarm gestützt, steuert der Trainierende mittels Rumpfspannung und Gewichtsverlagerung eine Figur in einer virtuellen Realität. Über einen Bildschirm oder unmittelbar über eine Virtual Reality Brille erhält der Trainierende visuelles Feedback zu Lage und Ausrichtung des Rumpfes. Die direkte Umsetzung von realer Bewegung in die VR ist das Zukunftsfeld in der serious Exergaming Branche. (Fitnessmanagement -Ressort Business, 2019; M. Schmidt & J.Scholl, 2021).

2.4.2 Evidenzlage und Forschungsstand

In diesem Kapitel wird der Stand der Forschung zum Thema Exergaming und dessen Einfluss auf kognitive Leistung erläutert. In der nachfolgenden Tabelle werden die Ergebnisse von sechs Studien vorgestellt, welche eine Übersicht zum aktuellen Stand der Forschung repräsentieren. Exergaming findet aktuell fokussiert im Bereich der Sturzprävention und Neurorehabilitation Anwendung, wodurch wenig Grundlagenforschung und Aussagen über die Adaptionsmechanismen des Trainings bestehen. Die dargestellten Studien dienen zur Veranschaulichung der breiten Adaptionen in Relation mit Exergaming

Tabelle 2 Studienlage Exergaming

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.5 Exergaming an der robotischen Beinpresse

Das Kapitel 2.5 dient zur Beschreibung der DDRobotec Elite, an der critical power Testungen und das Exergaming erfolgt. Die Beinpresse bietet verschiedene Trainingsmodule die nicht im Zusammenhang mit Exergaming oder der critical Power stehen. Die folgenden Unterpunkte sind demnach nicht vollumfänglich, sondern nur auf die studienrelevanten Funktionen reduziert.

2.5.1 Aufbau, Funktionsweise und Evidenz der DDRobotec Elite

Die DDRobotec Elite der Dynamic Devices AG Switzerland ist eine dynamische Beinpresse mit pneumatisch Betrieben unilateral steuerbaren Pedalen. In das Interface des Betriebssystems gelangt der Trainerende über App Login oder das passwortgeschützt Benutzerprofil. Das Cloudbasierte DDSystem+ bietet vorausgewählte Trainingsmodule und Testbatterien zu den motorischen Fähigkeiten: Strenght (Maximalkraft), Koordination (Propriozeption, Links-rechts Symmetrie, sensomotorische Kontrolle, Endurance (Kraftausdauer, aerobe und anaerobe Ausdauer) und Power (Reaktivkraft, Beschleunigung, Schnellkraft) an. Entsprechend der Fähigkeiten sind Trainingsdauer, Bewegungsamplitude, Trainingslast und Belastungsweise (isometrisch, konzentrisch, exzentrisch) individuell einstellbar. Vorgefertigte Workout-Playlist kombinieren mehrere Trainingsmodule die mit vorab geplanten Pausenzeiten aufeinanderfolgend automatisch starten. Die relevanten Programme für die Studie werden in Kapitel 3.3.4 und 3.4.2 dargestellt (Dynamic Devices AG, 2020a).

2.5.2 Critical Power Testung an der DDRobotec

Das critical Power Modell wird in Kapitel 2.2 beschrieben.

Die critical power Testung ist ein Standard Modul an der DDRobotec, zur Ermittlung der „Critical power [W], anaerobic work capacity [J], average mechanical power for concentric and eccentric parts of movement [W], anaerobic fatigue [W], L/R differences (force, power)“ (Dynamic Devices AG, 2020b, p. 6) wodurch die Messgrößen automatisch erfasst werden. Die gespeicherten Geräteeinstelllungen werden automatisiert abgerufen und das Gerät stellt sich entsprechend ein. Die Messung erfasst 60 Sekunden lang die Beinbewegung über Hochpräzisionssensorik. Mittels der Geschwindigkeit der Pedalbewegung und des Kraftaufwandes, wird die Wattzahl jeder einzelnen Beinbewegung ermittelt W(Watt) = F (Kraft in Newton) *s (Strecke in Metern). Mit den ermittelten Wattwerten wird die Power Asymptote grafisch dargestellt und alle Bewegungsinformationen abgespeichert (Flück, Bosshard, & Lungarella, 2017).

2.5.3 Warm Up Exergamingmodule

Vor jeder Messung der Critical Power durchlaufen die Probanden ein 120-sekündiges Warm Up Modul. Die Warm Ups ermöglichen das Kennenlernen der Testbewegung, welche dem Radfahren stark ähnelt. Zu dem dienen Sie alle Probanden mental und physiologisch auf die Testung vorzubereiten. Beide Exergaming Module erfolgen in einer bilateralen Beuge/Streckbewegung der Beine im Sitzen mit einem Hüftwinkel von 100 Grad. (siehe Abbildung 3+ 4)

2.5.3.1 Nicht spielbasiertes single task und Spielbasiertes dual task Warm Up

Um die Anforderung eines dual task Designs zu erfüllen bedarf es kognitiver Aufgabenstellung bei parallel laufender motorischer Aktivität. In dem spielbasierten Warm Up steuert der Proband 120 Sek. einen Ball, welcher auf vier Bahnen läuft. Zufallsbasiert erscheinen Hindernisse, die durch entsprechende links oder rechts Streckung eines Beines umfahren werden. Während der gesamten Spielzeit, muss der Proband eine isometrische Spannung zur Beschleunigung oder Abbremsung des Balls aufrechterhalten.

Die Probanden müssen zum erfolgreichen Durchlaufen des Spiel schnell kognitive Entscheidungen treffen und diese motorisch Umsetzen. Die bilaterale Beinbewegung ist identisch in der Critical Power Testung und wird mit 25% des Körpergewichts des Probanden durchgeführt.

Das nicht spielbasierte Warm Up erfolgt mit 25% des Körpergewichts des Probanden. Bei dieser Form des Warm Ups erfolgt die gleiche motorische Aufgabe wie im spielbasierten Warm Up, jedoch ohne Hindernisse. Zwei Tempolinien folgend führt der Proband 120 Sek. bilaterale Beugestreck Bewegung der Beine durch. Beide Warm Ups bereiten somit die Testung vor und erfüllen die jeweiligen Anforderung an single und dual task Designs (Dello Iacono, Vigotsky, Laver, & Halperin, 2019; Dynamic Devices AG, 2020a; Hermand et al., 2019)

3 Methodik

In diesem Kapitel wird die Methodik zur Falsifizierung der Nullhypothese der empirischen Untersuchung vorgestellt. Bezugnehmend zu dem gegenwärtigen Kenntnisstand und unter Berücksichtigung der wissenschaftlichen Gütekriterien, wird die quantitative empirische Untersuchung erläutert. Zur Beantwortung der induktiven Forschungsfrage erfolgt eine im Paneldesign angelegte Messung mit Messwiederholungen. Die Datenerhebung, Speicherung und deren Verarbeitung wird grafisch dargestellt. Die Erläuterung der deskriptiven Analyse und Regressionsdiagnostik, sichert die Objektivierung und Validität. Zur Sicherung der Reproduzierbarkeit werden die Methodik und die Versuchsplanung aufgezeigt. (Döring & Bortz, 2016)

3.1 Forschungsfragen

Die Problemstellung und Einleitung aus Kapitel 1.0 eröffnet den Raum für Forschungsfragen, vor dem Hintergrund des gegenwärtigen Kenntnisstandes Die Ausformulierung der Forschungsfragen als Vorstufe zur Operationalisierung definiert und bedingt den Versuchsaufbau. (Döring & Bortz, 2016, pp. 175–177)

1. Wie wirkt sich ein spielbasiertes Warm Up im dual-task Design akut auf die Critical Power aus?
2. Wie wirkt sich ein nicht spielbasiertes Warm Up im single task design akut auf die Critical Power aus?
3. Besteht eine höhere Critical Power bei einem spielbasiertem dual task Warm up im Vergleich zu einem nicht spielbasiertem single task warm up ?

3.2 Hypothesen

Hº

Wenn Probanden ein dual-task Exergame als Warm Up absolvieren, ist ihre Critical Power niedriger als bei einem nicht spielbasiertem Warm Up.

H¹

Wenn Probanden ein dual-task Exergame als Warm Up absolvieren, ist ihre Critical Power höher als bei einem nicht spielbasiertem Warm Up.

3.3 Untersuchungseinheit und Rekrutierung

Untersuchungen mit einer großen Probandenanzahl erzielen hohe repräsentative Aussagekraft, da Rückschlüsse auf die Gesamtpopulation vollzogen werden können. Die geltenden Kontaktbeschränkung im Rahmen der Corona Pandemie schließen jedoch die Datenerhebung mit einer möglichst großen Stichprobe zur Rohdatengewinnung aus.

Somit erfolgt die Auswahl der Stichprobe unter dem Aspekt einer hohen Reabilitätsaussage. Die Reliabilität oder Zuverlässigkeit ist bei möglichst homogenen Gruppen höher, da hierbei dir intraindividuelle Unterschiede weniger Streuung erzeugen. (Döring & Bortz, 2016, p. 98)

Um eine möglichst große Homogenität der Probanden zu gewährleisten erfolgt die Rekrutierung der Probanden im Damenbereich eines Handballsportvereins. Durch das Mannschafttraining und den Ligabetrieb besteht ein vergleichbares Leistungsniveau und Trainingsvolumen der Probanden. Die vorliegende Gelegenheitsstichprobe ( n ) ermöglicht wenig Rückschluss auf die Gesamtpopulation lässt aber Zusammenhangsprüfbarkeit und Kausalaussagen zu.

Die Rekrutierung erfolgte via Textnachricht über den Emailverteiler der Damenmannschaften mit der standardisierten Anfrage nach freiwilliger Teilnahme. Unter Berücksichtigung der Ausschlusskriterien wurden von den 27 Freiwilligen 20 zur Testung zugelassen. Die Terminvereinbarung und Aufklärung erfolgte im direkten Austausch mit dem Testleiter via Telefon.

Tabelle 3 Stichproben Beschreibung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.4 Untersuchungsablauf/Untersuchungsdesign

Der Untersuchungsablauf erfolgte im Paneldesign mit vier Panelwellen. Der abhängigen Variable Critical Power steht die unabhängige Variable beziehungsweise der Stimulus der verschiedenen Warm Ups gegenüber. Die vierfache Messung ermöglicht einen intraindividuellen Vergleich. Die Stichprobe wird in einer randomisierte Zuteilung in zwei Experimentalgruppen auf gesplittet. Experimentalgruppe 1 startet mit dem Exergame basiertem Warm Up. Experimentalgruppe 2 startet mit einem nichtspielbasiertem Warm Up (vergleich Tabelle 3).Beide Module werden in Kapitel 3.5.3.1 ausführlich beschrieben.

Durch diese Art der Zuteilung werden Datensätze ermittelt die Kausalaussagen zum Zusammenhang von spielbasiertem Warm Up auf die Critical Power zu lassen, da Lerneffekte bei beiden Gruppen mit einberechnet sind.

Tabelle 4 eigene Darstellung : Panelwellendesign der Untersuchung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.5 Messinstrument robotische Beinpresse

Die Testoptionen des Messinstrument DDRobotec Elite ergab in bisher durchgeführten Studien einen Coeffienct of Variation zwischen 3-8 % (M. Lungarella, 2020). Mittels Hochpräzisions Sensoren und der Software bestehen nur geringe Abweichungsmöglichkeiten. Durch die individuell gespeicherte Kalibrierung der Probanden und voreingestellten Testmodule, besteht eine geringe Einflussname des Versuchsleiters. An der Datenerhebung und Speicherung ist der Testleiter nicht beteiligt, wodurch wenige Störgrößen entstehen.

3.6 Datenerhebung

Zu Datenerhebung und Messwertermittlung wird die Software Alvin 3.3 der Dynamic Devices AG verwendet. Die cloudbasierte Datensicherung erfolgt in xlxs und cls Format. Im Rahmen der Kalibrierung des Gerätes erfolgt eine standardisierte Abfrage von Größe, Alter, Gewicht und Geschlecht. Zur Verifizierung werden alle Probanden durch den Testleiter mit einer geeichten Waage gewogen und mit einem fixierten Rollmaßband gemessen. Die Befragung zu Ausschlusskriterien findet vor der Terminvereinbarung telefonisch statt.

Alle Kalibrierungsdatensätze sind codiert mit numerischen Benutzernamen. In einem passwortgeschützen Dashboard erfolgt die Trainingsberichterstattung mit verschiedenen Auswertungsparametern. Die einzelnen Datensätze werden lokal und in der Cloud gespeichert. Wie in Abbildung 4 ersichtlich wird die Wattleistung und Geschwindigkeit jeder einzelnen Beinbewegung gemessen. Durch die bilaterale Ansteuerung ist die Messung für das linke und rechte Bein individuell erfasst. Bei 60 Sekunden wir das Regressionsmodell angewandt, wobei die Critical Power (Watt) addiert wird zur durchschnittliche Wattzahl Anpassung der CP- und AWC-Mengen verwendet.“

Die Angabe der Critical Power in der Endauswertung orientiert sich an der schwächeren Seite als limitierenden Faktor. Die Datenabfrage erfolgte nach der letzten Testung am 12.01.2021.

Eine Bereinigung der Daten ist aufgrund der geringen Varianz der Messwerte nicht notwendig.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Ausschnitt aus dem Auswertungspprotokoll einer Testung ( DDRobotic User Portal )

3.6.1 Statistische Verfahren

Zur Beantwortung der Forschungsfragen und Untersuchung der Hº und H¹ erfolgen kategorisierte Vergleiche der Datensätze, sowie eine multiple lineare Regression. Abbildung 5 erfasst die Analyseschritte.

Schritt Eins erfasst die individuelle Analyse der Probanden. Durch vier Messzeitpunkte sind Aussagen zu Mittelwert, Median, Varianz, Standardabweichung, Minimum, Maximum, Spannweite, Interquartilbereich, Schiefe und Kurtosis möglich.

Ein interindividueller Vergleich detektiert Abweichungen von der Gruppendurchschnittsleistung.

In Schritt zwei wird die Abhängigkeit der kritischen Leistung in Watt in Punkto Gruppenzugehörigkeit zu 1 oder 2 untersucht.

Eine Validierung oder Falsifizierung der Ergebnisse aus Schritt 2, erfolgt in Schritt 3 eine Gruppierung nach G = 0 oder G= 1. Folglich erhält man Messwerte aus m1-m4 mit spielbasiertem Warm Up und nichtspielbasiertem Warm Up. Mögliche Effekte, welche die Reihenfolge der Warm Ups auf die Messwerte haben könnte, kann in Schritt 3 gegengeprüft werden.

Zur inferenzstatistischen Auswertung wird mit einer multiplen linearen Regression die Korrelation der kritischen Leistung in Watt zu allen erfassten abhängigen Variable ermittelt. Die multiple lineare Regression stellt ein statistisches Verfahren dar, welches den Zusammenhang einer abhängigen Variable (Regressand) und mehrerer unabhängiger Variablen (Regressoren) modelliert. Auf diese Weise wird die Analyse des Effekts in Form von Richtung und Stärke einzelner unabhängiger Variablen auf die abhängige Variable möglich (Döring & Bortz, 2016).

Tabelle 5: Variablen und Methodikdarstellung der Statistik (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4 Ergebnisse der empirischen Untersuchung

In Kapitel 5.1 erfolgt die deskriptive Statistik zur Veranschaulichung der Ergebnisse und Stichprobenbeschaffenheit. Im Anschluss sind die Ergebnisse der multiplen linearen Regression und der Varianzanalyse dargestellt.

Die Einordnung und Bewertung der Ergebnisebene erfolgt in Kapitel 6.

4.1 Deskriptive Statistik

Die Stichprobe der Studie umfasst insgesamt 20 weibliche Probanden. Neben den Messwerten der kritischen Leistung, werden Alter, Körpergewicht und Körpergröße erfasst. Zwischen der ersten Messung der kritischen Leistung in Watt (kLiW) und der vierten liegen maximal 14 Tage, wodurch voraussichtlich keine relevanten Schwankungen der biometrischen Daten auftreten. Daher werden Alter, Körpergröße und Gewicht nur bei der Eingangsmessung erhoben. Zunächst erfolgt die Ergebnisbeschreibung der biometrischen Daten der Stichprobe, im Anschluss wird die kritische Leistung in Watt zu vier Messzeitpunkten aufgeschlüsselt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Altersverteilung (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Körpergrößenverteilung (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Körpergewichtsverteilung (eigene Darstellung)

Alle Probanden sind zwischen 18 und 26 Jahren. Es liegt ein Mittelwert von 21,3 Jahren vor, bei einer geringen Abweichung von +5 Jahren und -3 Jahren. Es besteht eine gering linksschiefe Verteilung bei -0,39.

In Punkto Körpergröße sind mit 55% mehr als die Hälfte der Probanden zwischen 171-180 cm. Der Mittelwert liegt hier bei 171,5 cm. Absolut sind nur 2 Probanden unter 160cm. Die übrigen 40% sind zwischen 160cm und 170cm. Es besteht eine positive Kurtosis von 5,78 mit stark ausgeprägten Randbereichen.

Die Körpergewichtsverteilung weist eine positive Schiefe von 1,03 auf, bei einer nah am Nullpunkt gelegenen Kurtosis von 0,18.Über 50 % der Probanden wiegen zwischen 55 und 65kg. Ein Viertel wiegt 67-74 kg und die restlichen Probanden wiegen zwischen 75kg und 90kg.

In Tabelle 4 sind die statistischen Maße zusammengestellt. Alle Werte sind auf zwei Nachkommstellen gerundet. Auf Basis der Kennzahlen erfolgt in Abbildung sieben die Darstellung der zentralen Tendenz. Das Streuungsmaß erfasst Abbildung acht. Alle biometrischen Daten und die unabhängige Variable weisen geringe Streuung und eine starke zentrale Tendenz auf.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 6: statistische Maße der Stichprobe (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: zentralen Tendenz der Einzelkategorien (eigene Darstellung )

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9: Streuung mit Angabe des Minimum – Mean und Maximum (eigene Darstellung)

Die abhängige Variable kritischen Leistung in Watt wird in vier Messzeitpunkten erfasst. Die Streuung der Datenpunkte, um die linear Funktion der kLiW, ist in Abbildung 9-12 aufgezeigt. Jeder Datenpunktunkt definiert die erreichte kLiW eines Probanden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10 1..Messzeitpunkt (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11: 2. Messzeitpunkt (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 12: 3. Messzeitpunkt (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 13 4. Messzeitpunkt (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 14 Boxplot der kLiW in 4 Messzeitpunkten ( eigene Darstellung aus Power Point)

Die fünf statistischen Maße: das Minimum, das untere Quartil, der Median, das obere Quartil und das Maximum bilden die Basis des Box Whisker Plot in Abbildung 13. Diese dient zur deskriptive Beschreibung der Ausreißer, Lage und Streubreite aller vier Messzeitpunkte.

Lediglich in der ersten Messung ist ein Ausreißer zu verzeichnen. Bei der Kontrolle des Datensatzes, konnte ein Tippfehler oder ähnliches ausgeschlossen werden. Es besteht keine starke Veränderung der Kennwerte der Datensatzgruppe durch den Ausreißer Wert, somit wird auf eine Bereinigung der Daten verzichtet.

Es besteht eine geringe Varianz, bei Betrachtung der geringen Differenz der Medianstärken um maximal 3,05 Watt (Min. 1Messung, Max. 3 Messung). Die Boxen für den Interquartilbereich bilden keine nennenswerten Streubreiten ab. Auch bei der Varianzuntersuchung konnte keine signifikante Differenz der Streubreiten ermittelt werden. Bei der Betrachtung der Whisker ist lediglich der ermittelte Ausreißer in Messung eins und drei erneut prägnant sichtbar.

In der ersten Messung liegt eine geringe linksschiefe vor, welche in Messung zwei und drei zunimmt. Die Streuung um den Median nimmt in der letzten Messung wieder geringfügig ab, wodurch dieser eine geringerer Linksschiefe als die zweite und dritte Messung aufweist. Als Grenzwerte für eine substanzielle Abweichung von einer Normalverteilung gelten bei der Schiefe zwei und bei der Wölbung sieben

Eine deskriptive Darstellung der Forschungshypothese erfolgt in Abbildung 14, in dieser erfolgt die lineare Funktionsbeschreibung der gemessenen kritischen Leistung im Gruppenvergleich Gamer versus No Gamer. Die Steigung b von 0,4016 der No Gamer liegt 0,1355 Punkte unter der Steigung der Gamer. Zwischen den Ergebnissen der beiden Gruppen liegt eine geringe Differenz vor. Zur Überprüfung der Aussagekraft, erfolgt der Vergleich weiterer Variablen in Korrelation zur kritischen Leistung in Watt.

Deskriptiv sind die Werte nicht weiter interpretierbar. P-Werte, welche im Rahmen der multiplen linearen Regression ermittelt werden, bleiben weiterhin interpretierbar. Der Datensatz kann so für die Regressionsdiagnostik herangezogen werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 15: Vergleich kLiW Gamer vs. NoGamer (eigene Darstellung)

4.2 Regressionsdiagnostik und Inferenz Statistische Ergebnissdarstellung

Es folgt die Darstellung der Ergebnisse auf Inferenz statistischer Basis. Bestimmte Anwendungsvoraussetzungen müssen erfüllt sein, um eine multiple lineare Regression zu ermöglichen. Unabdingbar ist der Nachweis eines sachlogischen linearen Zusammenhangs von unabhängiger Variable und abhängiger Variable der Nullhypothese (Auer, 2016).

Der Datensatz umfasst rund 80 Datenpunkte, wodurch laut Döring and Bortz (2016) eine Normalverteilung unterstellt werden kann. Die geringen Differenzen der zentralen Tendenzen der Variablen, ein geringer Streuungsgrad und die geringe Anzahl von Ausreißern unterstreicht diese Annahme. Die unabhängige Variable ist rationalskaliert, wodurch keine Einschränkungen der Operatoren bestehen.

Neben der Datensatzgröße und dem Skalenniveau könnten Ausreißer den Verlauf der Regressionsgerade maßgeblich beeinflussen und damit die Ergebnisse des t-Tests (Auer, 2016). Eine Überprüfung mittels Varianzanalyse ergibt keine signifikanten Standardabweichungen, daher kann davon ausgegangen werden, dass der vorhandene Ausreißer keine Verfälschung erzeugt hat. Einen konstruierten Beleg des linearen Zusammenhangs, stellt in Abbildung 12 der Modell-Zusammenhang der Datenwerte kLiW von Gamern im Vergleich zur Gesamtpopulation dar. Der Shapiro-Wilk Test bestätigt zusätzlich die angenommene Normalverteilung der Stichprobe auf Basis des ermittelten p-Werts in Bezug zur Nullhypothese.

Aufgrund der genannten und begründeten Anforderungspunkte, kann eine multiple lineare Regression mit den Datensätzen durchgeführt werden. Durch die multiple lineare Regression besteht die Option Zusammenhänge zwischen allen erfassten biometrischen Größen zusätzlich zu der Art des Warm Ups aufzuschlüsseln. Die Option der multiplen linearen Regression eröffnet somit, im Rahmen der Forschungsfrage, weitere Korrelationen zwischen biometrischen Daten und der kLiW zu detektieren.

Das Bestimmtheitsmaß des Modells liegt bei 18,95% und das angepasste Bestimmtheitsmaß bei 12,29%. Folglich können durch die unabhängigen Variablen 12,29% der Variation der abhängigen Variable erklärt werden. Die Bestimmtheitsmaße weichen um 6,66% voneinander ab.

Der p-Wert der Varianzanalyse ist mit 0,01519 sehr klein und liegt unter dem Signifikanzniveau von 0,05 α. Dies legitimiert Aussagen zu den Ergebnissen der multiplen linearen Regression. In Tabelle 5 ist ersichtlich, dass lediglich die Größe der Probanden mit einem Signifikanzniveau von 0,009899, eine relevante Einflussgröße auf die kritische Leistung in Watt darstellt. Mit einem gewählten Signifikanzniveau von 5%, welches zufällig validen Ergebnisses ausschließen soll, weisen das spielbasierte Warm Up (Gamer), Gewicht und Alter keine Signifikanz auf.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 16: Vergleich der kLiW Gamer vs. kLiW n

Tabelle 7: statistische Auswertung der Messwerte, Varianzanalyse und multiple lineare Regression (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

5 Diskussion

Als Anknüpfpunkt startet die Diskussion mit der Erläuterung der Zielsetzung. Aus dieser sind alle methodischen und forschungsrelevanten Entscheidungen abgeleitet.

Die Zielsetzung der Arbeit liegt in der Verbindung zweier evidenzbasierter Forschungsergebnisse, um eine sportpraktischen Synergieeffekt zu messen. Zum einen die Erkenntnis, dass eine Stimulation des präfrontalen Kortex die Ausdauerleistung positiv beeinflusst. Zum anderen den messbar höheren Aktivierungsgrade des PFC bei dual task Aufgaben. Eine Kombination von dual task Aufgaben und Trainingsmodulen bietet das Exergaming. Den zwei vorgestellten Theorien folgend, müsste ein Exergaming einen positiven Einfluss auf die Ausdauerleistung erzielen. Die empirische Untersuchung misst in einer Probandenstudie die anaerobe Ausdauerleistungsfähigkeit in Abhängigkeit zu einem Exergame warm up oder nicht spielbasierten Warm Up.

In Kapitel 5 werden Untersuchungsdesign und Methodik der empirischen Arbeit erörtert. Es folgt eine Einordnung der Forschung in Bezug zum Gegenwärtigen Forschungsstand. Vorhandene Limitationen werden beleuchtet und ein Ausblick auf anschließende Verbesserungsoptionen evaluiert. Es folgt eine Abschätzung zum Beantwortungsgrad der Forschungsfrage. Schließend wird die Beachtung der wissenschaftlichen Gütekriterien der Arbeit begutachtet.

5.1 Kritische Reflexion zum Vorgehen

Die Forschungsidee entstand durch die tägliche Arbeit an der DDRobotec und interesseweckende Artikel über neurozentriertes Training in Fachzeitschriften.

Die Aktualität der Thematik bedingt geringe Trennschärfe und variierende Definitionen der spezifischen Fachbegriffe. Als Beispiel hierfür stehen die Begriffe des neurozentriert, neurophysiologischen und neuroathletischen Trainings, die alle eigentlich das gleiche abbilden: Die Verbesserung der extero- und interozeptiven Signalverabreitung. Bei der Literaturrecherche führte dies zu Schwierigkeiten in der Abgrenzung. Eingeschlossen sind Studien unter den Suchbegriffen mit serious Exergaming, Exergaming und (spielbasiertes) dual task Design. Die Übersicht der Studien als Basis der Forschungshypothese, ist daher vorselektiert. Faktisch liegt für die unabhängige Variable keine eindeutige Definition vor, da der Begriff Exergaming nicht final defineirt ist. Die Auswahl welches Exergame (Unabhängige Variable) für das treatment am geeignesten ist , erfolgte unter Berücksichitung des dual task Designs und Tipps des technischen Herstellers, da kein Kriterienkatalog für Exergames existiert.

Die abhängige Variable der critical power ist klar definiert und sauber abgrenzbar zu anderen Ausdauermessgrößen. Sie wurde in vier Messzeitpunkten im Paneldesign erfasst. Da aufgrund der Corona Pandemie groß angelegte Probandenstudien zu viel Ansteckungsrisiko bergen, konnte nur eine kleine Gruppe von Probanden untersucht. Die Entscheidung eine möglichst homogene Gruppe zu wählen, um Faktoren wie Geschlechts und Altersunterschied zu minimieren, kann kritisiert werden. Eine homogene Gruppe schließt zwar Störgrößen aus und vermindert gleichzeitig die Allgemeingültigkeit

Die Vorgehensweise bei den Messungen direkt lief ohne Störungen ab. Die Probanden wurden gebeten am Testtag und den Tag davor keine Trainings zu absolvieren, die zu einem Muskelkater führen können und am Tag der Testung keine koffeinhaltigen Getränke zu sich zunehmen. Jedoch fanden hierzu keine detaillierte Protokollierung und Auswertung statt.

Bei der Erfassung und Speicherung der Messwerte ergaben sich keine Komplikationen, die Vorgehensweise empfiehlt sich somit für weitere Studien. Die Übertragung und Verarbeitung in Excel verlief ebenfalls störungsfrei. Ein Kritikpunkt ist die Nutzung der robotischen Beinpresse statt eines klasisschen Ergometertests. Die DDRobotec Elite ist nur in geringen Stückzahlen auf dem Markt. .Es existieren daher nicht viele Vergleichsdaten und die Ergebnisse sind schlecht skalierbar. Im Hinblick auf eine Besserung für zukünftige Studien, wurden alle Daten , die während einer critical power Messung abrufbar sind, als Vergleichdatensatz der Dynamic Devis AG zur Verfügung gestellt.

5.2 Kritische Reflexion der Ergebnisse

Die Untersuchung hat gezeigt, dass Exergame basiertes Warm Up keinen akuten Effekt auf die citical Power hat . Ein Messfehler kann ausgeschlossen werden wie in Kapitel 5.4 erläutert. In Bezug zum aktuellen Forschungsstand , wurde eine positive Korrelation vermutet. Das Ausbleiben eines Effektes kann nur hypothetisch durchdacht werden.

Eine mögliche Erklärung ist die sportartspezifische Anpassung der Probandinnnen. Alle sind aktive Ballsportler, wodurch spielbasiertes Aufwärmen und folgender Leistungsabruf traineirt sind. Wie stark der präfrontale Kortex stimuliert werden müsste, um Effekte zu erzielen ist nicht bekannt. Denkbar wäre so, dass das Warm Up nicht ausreichend ist um einen Effekt zu erzielen.

Für folgende Studien sollte die Interventionshäufigkeit höher angesetzt werden. Zusätzlich wäre eine EEG Messung oder eine STROOP Testung vor und nach einem Exergame interessant, um potenzielle Ermüdungseffekte zu erkennen. Anhand dessen könnte man die nötige Stimulationsschwelle festmachen.

Als Zufallsbefund ist ein Zusammenhang zwischen Größe und critical power signifkant (Signifikanzniveau von 0,009899. Die Beinlänge ist für eine bessere Pedalhebelwirkung logisch erklärbar. Schlussfolgernd muss die Methodik zur Datengewinnung valide sein, da logisch konsistente Ergebnisse ausgeamcht wredne können.

5.3 Diskussion zum Beantwortungsgrad der Forschungsfrage und der Forschungshypothese

Mit einer empirische Untersuchung , der Zusammenhänge zwischen der critical Power Leistung nach einem spielbasiertem dual task Warm up (PFC Stimulus) oder einem nicht spielbasiertem single task Warm Up , wurde die Forschungsfrage teilweise beantwortet. .

Die robotische Beinpresse DDRobotec liefert valide Messergebnisse mit geringer intraindividueller und individueller Varianz. Bei den ermittelten Daten gab es keine Ausreißer oder Auffälligkeiten. Die Test-Re-Retest Reliabilität liegt laut interner Aussagen bei 1-3% Varianz bei critical power Testungen. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Messergebnisse valide sind. Die Zielsetzung der Arbeit, valide Datensätze und Erfahrungswerte für Critical Power Messungen an der robotischen Beinpresse zu sammeln, ist somit erfüllt.

5.4 Diskussion zu Objektivität, Validität und Reliabilität

Die quantitativen Gütekriterien müssen erfüllt sein, um Ergebnisse wissenschaftlich auswerten zu können. Anhand der Darstellung von Döring und Bortz., welche die Gütekriterien und deren Bemessungshorizonte zusammengefasst haben , erfolgt die Bewertung dieser Arbeit (Döring & Bortz, 2016).

Durch den Testleiter erfolgte nach Kalibrierung und Instruktion keine motivationale Unterstützung.

- Die DDRobotec Elite ist für Teletraining konzipiert. Daher reduziert sich die Einflussgröße des Testleiters auf ein Minimum. Durch die vollautomatisierte Erfassung der Messwerte treten auch hier keine Beeinflussungen auf. Die größte Beeinflussung erfolgt bei der Kalibrierung des Messinstruments, da hier die Kniewinkelposition mit einem Goniometer durch den Testleiter eingestellt wird. Die Messung erfolgte im Trainingsraum eines Rehazentrums nach Betriebsschluss, wodurch Störfaktoren minimiert sind. Eine Kritikpunkt besteht mit dem Verhältnis zwischen Testleiter und Probandengruppe. Die Rekrutierung erfolgte im Sportverein des Testleiters, wodurch alle Testpersonen persönlich bekannt sind. Vor Studienbeginn, wurden die Probanden informiert, dass Gespräche persönlicher Art erst nach der Messung erfolgen, um negative oder positive Einflüsse zu vermeiden. Das Kriterium der Objektivität kann als erfüllt bewertet werden, jedoch wären die Ergebnisse eine Zufallsstichprobe noch besser. Durch die Corona Pandemie war dies nicht realisierbar.

Hoch zu bewerten ist der Punkt der Reliabilität der Studie. Bei der Interpretation besteht aufgrund der absoluten Messwerte wenig Spielraum. Wenn eine DDRobotec zur Verfügung steht, ist die Studie eins zu eins reproduzierbar. Wie bereits erwähnt, erfolgten die Messungen in einer ruhigen Umgebung ohne Störeinflüsse. Alle Messungen erfolgten zwischen18.30 Uhr. Und 20.30 Uhr.

Bezugnehmend zur Validität stellen Döring und Bortz folgende Unterpunkte auf: Auswahl des Untersuchungsgegenstands, Verlauf, Datenerhebung, Verlust, Mehrdeutigkeit.

Die Probandengruppe als Untersuchungsgegenstand, lässt nur eine geringe Schlussfolgerung auf die Gesamtpopulation zu. Sie repräsentiert nicht den gesellschaftlichen Durchschnitt , da nur junge Frauen, ohne Gesundheitseinschränkungen teilgenommen haben. Zusätzlich sind alle aktive Ballsportler, wodurch vermutlich ein höheres Fitnesslevel besteht. Das vorgesehen Konzept der Probandenorganisation musste wegen der Coronapandemie adaptiert werden. Private Treffen mit mehr als zwei Haushalten waren nicht erlaubt, wodurch die Messungen nicht in fünfer Gruppen erfolgten, sondern Einzeltermine nötig waren. Aus Infektionsschutzgründen, waren nur Messungen nach Betriebsschluss möglich Dies limitierte den zeitlichen Rahmen, wodurch nur 20 Probanden eingeladen worden. In den vorgestellten vergleichbaren Studien, lag die Probandenzahl meist um n=40. Da kein positiv gerichteter Zusammenhang nachweisbar war, kann die Mehrdeutigkeit nur über externe Studien widerlegt werden. Da die Größe als signifikante Einflussgröße bestätigt wurde durch die Ergebnisse, besteht Gewissheit, dass die Messmethodik Eindeutige Ergebnisse ermittelt. Um ein klarer Zusammenhang herzustellen, müsste neben den akut Effekten Langzeiteffekt gemessen werden. Zu dem besteht die Option das vier Messzeitpunkte nicht ausreichend Lerneffekt erzielen, oder dass das Exergame zu niedrigschwellig war.

Die letzte Kategorie: Verlust der Validität ist nicht gegeben. Alle Probanden haben alle vier Messzeitpunkte absolviert. Wodurch kein Verlust entstand. Durch die geringe Anzahl und die 1:1 Situation im leeren Trainingsraum, entstanden keine uneingeplanten Störfaktoren.

Ein bestehender Kritikpunkt ist die geringe Relevanz der Forschungsergebnisse entstanden aus der Homogenität der Gruppe. Sinnhaft wäre eine größeren Probandengruppe mit mehr Varianz, bei gleichhoher Methodenqualität, um eine höhere Allgemeingültigkeit zu erzielen.

6 Zusammenfassung

Aktuelle Forschungsergebnisse belegen, dass die Stimulation des präfrontalen Kortex mittels transkranialer Magnetomographie positiven Einfluss auf die anaerobe Leistungsfähigkeit hat (Dallaway et al., 2020). Ob diese Ergebnisse in der Sportpraxis abbildbar sind bildet, dem aktuellen neurozentrierten Trainingstrend folgend, den Forschungsansatz dieser empirischen Arbeit.

Für die Trainingswissenschaft bietet Exergaming eine praktikable Option, um eine Stimulation des präfrontaler Kortex zu erzielen (Hermand et al., 2019).Eine noninvasive Stimulation des präfrontaler Kortex ist mittels dual task Aufgaben möglich (Hermand et al., 2019). Exergames verknüpfen im dual task motorische und kognitive Aufgaben. Ob präfrontaler Kortex Stimulation mittels Exergaming auch zu einer Leistungssteigerung der Ausdauer führt, soll empirisch ermittelt werden. Für die Studie wird die DDRobotec Elite genutzt, welche als pneumatische bilaterale Beinpresse, Leistungsdiagnostik, Training und Exergaming kombiniert. Als valide Messgröße der anaeroben Leistungsfähigkeit gilt die critical Power Testung (Anders et al., 2018). Zur Ermittlung der Einflussgröße des Exergaming, durchlaufen zwei Probandengruppen in vier critical power Messungen, je zwei Exergames als Warm Up und zwei gleichwertige Warm UPs ohne Gamingcharakter.

Um mögliche Unterschiede der critical power Leistung möglichst störungsfrei zu untersuchen, wird eine homogene Probandengruppe getestet. Die Rekrutierung erfolgt auf freiwilliger Basis in zwei Handball Damenmannschaften. Eine geringe Alterspanne, ähnliches Fitnesslevel und Trainingsvolumen sind folglich garantiert. Die Probandengruppe liegt mit durchschnittlicher Körpergröße von 170,6 cm und durchschnittlich 68,5kg im Idealgewichtsbereich und circa 10cm über der durchschnitts Körpergröße für Frauen in Deutschland. Durch die Wahl einer Gelegenheitsstichprobe ( n ) sind nur geringfügige Rückschlüsse auf die Gesamtpopulation zulässig. Dafür ist Zusammenhangsprüfbarkeit hoch und Kausalaussagen mit geringer Störgröße möglich.

Bei den 20 Probanden liegt über vier Messzeitpunkte eine geringe Differenz der Medianstärken um maximal 3,05 Watt der abhängigen Variabler vor. Das Dispersionsmaß und der p-Wert der Varianzanalyse fielen mit 0,01519 sehr gering aus. Die Ergebnisse sind folglich keine Zufallsprodukte, sondern erlauben valide Aussagen zur Hº und H¹. Mit einer multiplen Regression wurden Einflussgröße der zusätzlich erfassten unabhängigen Variablen auf die critical Power erfasst.

Die Beantwortung der Forschungsfragen und Zielsetzung ist teilweise erreicht. Bereits aus der deskriptiven Statistik ist ablesbar, dass die unabhängige Variable des spiel / nichtspielbasierten Warm Ups keinen signifikanten Einfluss auf die kritische Leistung in Watt aufweist. Die Forschungshypothese einer positiven Beeinflussung wird verworfen. Die Antithese oder Nullhypothese einer negativen Korrelation wird falsifiziert. Die Zielsetzung umfasst die Generierung von Vergleichsdaten für die Critical Power Messung und Ermittlung der Testkonsistenz an der DDRobotec. Die positiven Erfahrungswerte mit der DDRobotec, die gewonnen Messdaten und Test-Retestabilität ermöglichen die Beantwortung der dritten Forschungsfrage. Zusätzlich kann der Testleiter die Eignung der robotischen Beinpresse für wissenschaftliche Studien in allen Gütekriterien bestätigen.

Zusammenfassend kann keine akute Verbesserung der critical Power durch ein stimulierendes Exergame, nachgewiesen werden.

Ergebnisbasierte Handlungsempfehlung für die Trainingspraxis, leiten sich aus den unveränderten critical power Leistung bei spielbasierten Warm Ups ab. Repetitives und eintöniges Ausdauertraining, kann ohne Leistungsminderung ergänzt werden durch Exergaming. In unprotokollierten Feedbackgesprächen geben alle Testpersonen an, dass Sie in die spielbasierten Testungen motivierter gestartet sind.

Für zukünftige Forschungsprojekte an der DDRobotec eröffnen die motivationalen Aspekte einen spannenden Anknüpfpunkt.

Im Verlauf der Literaturrecherche des Themengebietes, erfolgten häufig Verweise auf brain endurance Training, welches bereit in Exergames umgesetzt wird. Eine Untersuchung der Effekte ist gut umsetzbar und ein mögliches Forschungsprojekt für die Zukunft. Als Ergänzung zu kognitivem Training im Volksmund als Gehirnjogging bezeichnet, ergänzt es das physische Training und soll die gerichtete Konzentrationsleistung verbessern. Um Ergebnisse aus Probandenstudien im Themenkomplex Exergaming effizienter zu nutzen, empfiehlt es sich Untersuchungsleiter aus mehreren Fachbereichen einzubinden, um die diversen Effekte sachverständig zu bemessen.

Progressive Erkenntnisse und Verdichtung der wissenschaftlichen Evidenz, demokratisieren bereits den Trend Exergaming. Ein breiteres Angebot und steigende Akzeptanz der gesundheitsfördernde Synergieeffekte von physiologischem und neurozentriertem Training, führen wünschenswerter Weise zur modernen Bewegungs- und Gesundheitsförderung

7 Danksagung

Mein besonderer Dank gilt Herrn Andreas Stommel.

Als leitender Physiotherapeut und Gründer des Bonner Zentrums für ambulante Rehabilitation bietet er seit über 25 Jahren Studierenden und Berufseinsteigern den Raum eigene Ideen und Projekte umzusetzen. Ohne das geschenkte Vertrauen, wäre die Durchführung der vorliegenden Studie nicht möglich gewesen.

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9 Anhang 1 :

In der Offlineversion wird auf Veröffentlichung des Anhangs verzichtet, da in diesem Firmeninterne Dokumente enthalten sind.

10 Anhang 2

Abbildung 3

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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