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External load and movement velocity: implications on the mechanical output and the physiological responsens of resistance exercise.
No full textDie akuten physiologischen und metabolischen Anpassungen an Kraftbelastungen werden maßgeblich durch die Belastungsintensität bedingt. Die Belastungsintensität wird bei Kraftbelastungen oft mit der Zusatzlast gleichgesetzt, welche im Wesentlichen die generierte Kraft bestimmt. Die Gleichsetzung von Last und Intensität ist jedoch nicht hinreichend, den das Maß der Intensität ist die Leistung, welche zu gleichermaßen auch von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt. Dieser Zusammenhang führt zu folgenden Fragestellungen: 1) Welchen Einfluss haben die Leistungsfaktoren Zusatzlast und Geschwindigkeit auf Deskriptoren des Belastungsumfangs? 2) Welchen Einfluss haben die Leistungsfaktoren Zusatzlast und Geschwindigkeit auf akute physiologische Reaktionen? 3) Welche Auswirkung haben mechanische Größen auf die physiologische Antwort? 4) In wie fern lassen sich die Krafttrainingsmethoden Kraftausdauer (SE), Schnellkraftausdauer (FFE), Hypertrophietraining (HYP) und Maximalkrafttraining (MAX) in Hinblick auf deren mechanischen und metabolischen Anforderungen beschreiben und miteinander vergleichen. Zehn krafttrainingserfahrene Probanden absolvierten Kraftbelastungen an der Sitzbrustpressmaschine bei Zusatzlasten (LOAD) von 55% (LOW), 70% (MID) und 85% (HIGH) des Einwiederholungsmaximums (1RM) für so viele Weiderholungen wie möglich und in vier Modi (MODE): 4-1-4-1 (4-s konzentrisch, 1-s isometrisch, 4-s exzentrisch und 1-s isometrisch), 2-1-2-1, 1-1-1-1 und EXPL (maximal Geschwindigkeit konzentrisch). Die Anzahl der erreichten Wiederholungen (REPS) sowie die Belastungsdauer (EXTIME) wurden aufgezeichnet und die gesamt gehobene Last, Zusatzlast x REPS, wurde bestimmt. Desweiteren wurden die mittlere konzentrische Leistung und die gesamt konzentrische Arbeit ermittelt. Die Sauerstoffaufnahme (V̇O2) wurde während der Belastung und während 30 Minuten Nachbelastungszeit gemessen. Das während der Belastung verbrauchte Sauerstoffvolumen (Consumed O2) und die Sauerstoffschuld (EPOC) wurden berechnet. Die maximale Blutlaktatkonzentration (blood LAmax) und Herzfrequenz (HRmax) wurden ebenfalls ermittelt. LOAD hatte einen signifikanten Effekt auf REPS (LOW > MID > HIGH, p < 0.01). Eine signifikante Vergrößerung von REPS bei schnellerem MODE erreicht, außer zwischen 1-1-1-1 und EXPL (p < 0.01). EXTIME verringerte sich signifikant bei höherer LOAD (LOW > MID > HIGH; p < 0.01 für alle) und bei schnellerem MODE (4-1-4-1, 2-1-2-1, 1-1-1-1 > EXPL; p > 0.01). MASS verringerte sich signifikant bei erhöhter LOAD (p < 0.01), vergrößerte sich jedoch bei schnellerem MODE (p < 0.05) außer zwischen 1-1-1-1 und EXPL. 2) MODE hatte einen signifikanten Effekt auf die V̇O2 (4-1-4-1 > EXPL; p > 0.05). LOAD hatte einen signifikanten Effekt auf consumed O2 (LOW > MID and HIGH; p > 0.01) und auf blood LAmax (LOW and MID > HIGH; p < 0.01). Die Ergebnisse zeigen, dass der Belastungsumfang und die akuten physiologischen Reaktionen sowohl von der Zusatzlast als auch der Geschwindigkeit abhängen. Für die Trainingsgestaltung gilt, dass zur Überwindung einer möglichst großen Gesamtlast mit niedrigem Zusatzgewicht und maximaler Geschwindigkeit trainiert sollte. Weiterhin gilt, dass bei einer gesetzten Zusatzlast die Anzahl der Wiederholungen bis zur Ausbelastung von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt. Der Einsatz niedriger Lasten ermöglicht höhere Energieumsatze, oxidative und glykolytische. 3) Die V̇O2 verhält sich linear zur MCP. Die MCP weist keinen Effekt auf EPOC und blood LAmax. Eine Erhöhung der TCW führte zu einer linearen Steigerung des consumed O2 und des EPOC. Eine höhere TCW bedingte eine signifikante asymptotische Steigerung der blood LAmax. Es lässt sich sagen, dass eine höhere mechanische Anforderung eine größere physiologische Reaktion erzeugte. Eine Erhöhung der Leistung führte zu einer Steigerung der aeroben Energieumsatzrate. Maximalwerte oxydative und/oder glykolytischer Stoffwechselparameter werden nicht von der Leistung, sondern von der mechanischen Arbeit bedingt. 4) MCP war signifikant höher (p < 0.01) bei FFE und MAX als bei SE und HYP. TCW war bei FFE signifikant größer als bei den anderen Methoden (p < 0.01). EXTIME war bei SE signifikant länger (p < 0.01) und bei MAX kürzer (p < 0.01) als bei den anderen Methoden. Die V̇O2 war während FFE höher als bei den übrigen Methoden (p < 0.01). Consumed O2 war bei SE größer als bei HYP und MAX und es war ebenfalls bei FFE und HYP größer verglichen mit MAX (p < 0.05). Blood LAmax war lediglich nach FFE höher als nach MAX (p < 0.05). Zwischen den Methoden wurden keine Unterschiede im EPOC gefunden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich zum Training der muskuläre Leistung sowohl FFE als auch MAX an besten eignen, trotz der Diskrepanz in der Zusatzlast. Da bei der Ausübung von FFE die meiste Arbeit verrichtet wird, kann dabei auch der höchste Energieumsatz angenommen werden. Die Anforderungen am aeroben Metabolismus sind bei FFE am höchsten, und SE ermöglicht die längste Belastungszeit, so dass sich beide Methoden zur Verbesserung aerober muskulärer Kapazitäten eignen. Die EPOC und LA-Werte deutet darauf hin, dass der anaerobe Anteil am Energieumsatz bei HYP und MAX nicht höher ist im Vergleich zu den Methoden mit niedriger Zusatzlast.
Acute physiological and metabolic responses to resistance exercise depend on exercise intensity. However, in research and in practical training the intensity of resistance exercise often has been defined only by the imposed external load. This equalisation of load and intensity does not consider that the dimension of intensity is the power which is defined by load and movement velocity in equal measure. On basis of this relation the following four questions were attended: 1) What effects do the external load and the movement velocity have on the exercise volume? 2) What effects do the external load and the movement velocity mode have on physiological/metabolic responses? 3) How is the relationship between mechanical load and the physiological response? 4) How to characterize the resistance training methods strength endurance (SE), fast force endurance (FFE), hypertrophy (HYP) and maximum strength (MAX) in regard to their mechanical and metabolic demands? Therefore, ten resistance-trained healthy male subjects performed bench press exercise each at a load (LOAD) of 55% (LOW), 70% (MID) and 85% (HIGH) of 1 repetition maximum (1RM) for as many repetitions as possible and in four training modes (MODE): 4-1-4-1 (4-s concentric, 1-s isometric, 4-s eccentric and 1-s isometric successive actions), 2-1-2-1, 1-1-1-1 and EXPL (explosive velocity concentric). Number of repetitions (REPS) and exercise time (EXTIME) were recorded. Accumulated lifted mass (MASS), defined by REPS x lifted mass, was calculated. Also, mean concentric power (MCP) and total concentric work (TCW) were determined. Oxygen uptake (V̇O2) was measured during exercise and for 30-min post-exercise. Total volume of consumed oxygen during exercise (consumed O2) and excess post exercise oxygen consumption (EPOC) were calculated. Maximum blood lactate concentration (blood LAmax) and heart rate (HRmax) were also determined. 1) LOAD had a significant effect on REPS (LOW > MID > HIGH, p < 0.01). A significant increase of REPS was obtained exercising at a faster MODE except from 1-1-1-1 to EXPL (p < 0.01). EXTIME significantly decreased with increasing LOAD (LOW > MID > HIGH; p < 0.01 for all) and faster MODE (4-1-4-1, 2-1-2-1, 1-1-1-1 > EXPL; p > 0.01). MASS decreased significantly with increasing LOAD (p < 0.01) but increased with a faster MODE (p < 0.05) with the exception of 1-1-1-1 to EXPL. 2) MODE had a significant effect on V̇O2 (4-1-4-1 > EXPL; p > 0.05). LOAD had a significant effect on consumed O2 during exercise (LOW > MID and HIGH; p > 0.01) and on blood LAmax (LOW and MID > HIGH; p < 0.01). The data indicate that exercise volume and physiological responses on different resistance exercises depend on both the load and the velocity mode. For exercise prescription it has to be taken into account that in order to achieve a high amount of total lifted mass training should be performed with lower loads and as fast as possible. Furthermore, for a given load, the number of repetitions to failure depends of the movement velocity. Low load exercise enables highest energy expenditure, no matter if the total or the fractions covered by oxidative and/or glycolytic pathways are considered. 3) V̇O2 exhibited a linear dependency on MCP. MCP did not have a detectable effect on EPOC and blood LAmax. An augmentation of TCW resulted in significant linear increase of O2-consumed and EPOC. TCW caused a significant increase in blood LAmax (p<0.001). In general, a higher mechanical load induced a larger physiological response. An increase in MCP elicited higher aerobic energy turnover rates. Maximum values in energy demands covered by oxidative and/or glycolytic pathways do not depend on MCP output, but on TCW. 4). MCP was significantly higher (p < 0.01) for FFE and MAX compared to SE and HYP. TCW was significantly higher for FFE than for all other RTM (p < 0.01) and it was also lower for SE than for MAX (p < 0.05). EXTIME for SE was significantly higher (p < 0.01) than for all other training methods, while EXTIME for MAX was significantly lower (p < 0.01) than for all other training methods. Mean V̇O2 was significantly higher during FFE than during all other training methods (p < 0.01). Consumed O2 was significantly higher (p < 0.05) during SE than for HYP and MAX and it was also significantly higher for FFE and HYP compared to MAX (p < 0.05). Blood LAmax was significantly higher after FFE than after MAX (p < 0.05). There were no significant differences in EPOC between all RTM. The results indicate that FFE as well as MAX are adequate to train muscular power despite the discrepancy in the external load. As FFE performance achieves the highest amount in mechanical work, it also may elicit the highest total energy expenditure. FFE challenges aerobic metabolism most and SE enables the longest EXTIME, indicating both are appropriate to enhance aerobic muscular capacities. EPOC and blood LA values may indicate that energy needs covered by anaerobic metabolism are not higher during HYP and MAX compared with the training methods of lower external load
Aufmerksamkeit für Sponsoren im Rahmen von Sportübertragungen: Theoretische Erklärung und datenbasierte Prognose der Aufmerksamkeitswirkung
No full textIn nahezu allen Bereichen des professionellen Sports verfolgen Sponsoren das Ziel, ihre Marke bei den Sportzuschauern bekannter zu machen oder günstiger zu positionieren. Allerdings kann ein Sportzuschauer nur solche Informationen aufnehmen und verarbeiten, denen er ausreichend viel Aufmerksamkeit schenkt. Da sowohl die visuelle als auch die kognitive Kapazität eines Sportzuschauers begrenzt ist, stellt die Aufmerksamkeit aus Sponsorensicht eine chronisch knappe Ressource dar.
Vor diesem Hintergrund besteht die zentrale Leistung dieser Arbeit darin, die Wirkung von Sponsoring auf die Aufmerksamkeit von Sportzuschauern theoretisch erklärbar, empirisch analysierbar und schließlich valide prognostizierbar zu machen. Dadurch lässt sich zum einen das Verständnis für die komplexen Vorgänge in der „Black-Box“ des Zuschauers erweitern; zum anderen führt die Analyse der Aufmerksamkeit zu einer höheren Transparenz in der Bewertung von Sponsoring.
Zur theoretischen Fundierung der Thematik werden verschiedene wissenschaftliche Erklärungsansätze analysiert und zu einem theoretischen Gesamtmodell verknüpft. Um die theoretisch postulierten Zusammenhänge empirisch messbar zu machen, wird eine Methodenkombination aus Exposure-Analyse, Eye-Tracking und schriftlicher Befragung eingesetzt. Durch die mehrmethodische Herangehensweise kann der Erkenntnisbereich signifikant erweitert werden, da ursprünglich getrennte Merkmalsträger und Wirkungsebenen simultan analysierbar werden.
Die Forschungsergebnisse zeigen auf, dass die visuelle Aufmerksamkeit für Sponsoren durch optische Merkmale wie Größe und Farbe beeinflusst wird, allerdings ab einem gewissen Grad der medialen Sichtbarkeit nicht weiter zunimmt. Für die Steuerung der kognitiven Aufmerksamkeit sind sponsorbezogene Variablen wie die Markenbekanntheit ausschlaggebend. Die visuelle und kognitive Form der Aufmerksamkeit sind eng miteinander verknüpft.
Über den wissenschaftlichen Wert hinaus schafft die Arbeit einen wesentlichen praktischen Nutzen für das Sponsoringmanagement, da die entwickelten Modelle valide Prognosen über die Aufmerksamkeitswirkung von Sponsoring liefern. Auf Basis der Prognosen können Sponsoringbudgets effizienter gesteuert werden, wodurch ein wichtiger Beitrag zur weiteren Professionalisierung des Sponsorings geleistet wird.
In almost all relevant areas of professional sports, sponsors attempt to enhance brand value by placing their signage on the jersey of a soccer team or on the press conference table at a Formula 1 race, to name just a few examples. However, sport viewers will only process sponsorship information which they have given a sufficiently large amount of attention to. Since both the visual and cognitive attention capacity of a sports viewer is limited, attention represents a chronically scarce resource from a sponsor's point of view.
Against this backdrop, this research contributes to the body of literature as it explains the effectiveness of sponsorship on sport viewer’s attention both in a theoretical and empirical way. Based on the derived model the viewer’s attention to sponsorship information becomes statistically predictable. As a consequence, the critical understanding of the complex information processing within the consumer’s black-box is exceeded. From a practical perspective, the analysis of attention leads to a more transparent evaluation of sponsorship.
Different research streams have been approached and analyzed to form a solid theoretical basis for the model. For the empirical part, a quasi-experimental study was implemented which combined multiple methods - exposure analysis, eye tracking, questioning - to test for the allocation of attention within sport telecasts. The data sets were analyzed by using artificial neural networks. Finally, the results were compared to both linear and nonlinear regression models.
The empirical results provide evidence that the visual attention for sponsorship information is dependent on optical features such as size and color. Further, the degree of attention reaches a saturation limit at a certain level of exposure. For the allocation of the viewer’s cognitive attention, sponsor-related variables such as brand familiarity and product knowledge play a critical role.
Beyond the scientific contribution this research supports the strategic decision making of sponsorship managers by providing quantitative predictions on the attentional effect of a sponsorship. This allows for systematic evaluations of various sponsorship alternatives with regard to their effectiveness and their efficiency. Thus, the application of the study’s results leads to greater transparency in the evaluation of sponsorship and contributes to a further professionalization of this marketing discipline
Angiogenic Stimuli of Resistance Exercise and Superimposed Whole-Body Vibrations
Get PDFAbstract / Zusammenfassung (English)
OBJECTIVES: Whole-body vibration (WBV) training has become a popular training mode in the past few years and is nowadays applied in various fields like sports, rehabilitation and preventive medicine. WBV training has been shown to improve peripheral perfusion and may elicit muscle deoxygenation. We hypothesized that the superposition of WBV to resistance exercise would add a pro-angiogenic stimulus to the training and we aimed to find a novel training mode that concurrently induces muscle hypertrophy and capillary growth in order to improve muscle performance. METHODS: A six-week training study including 26 healthy males was conducted in a randomized two-group parallel design, in which one group performed resistance exercise (RE) and the other group resistance exercise with superimposed whole-body vibrations (RVE). Subjects trained 2-3 times per week, concluding 16 training sessions. The training consisted of squatting exercise and calf raises performed with heavy loads that were set at 80% of the one-repetition maximum. During the initial and final exercise sessions of the 6-week intervention, measurements were performed at rest, during and acutely after exercise. Blood volume and tissue oxygenation were determined in gastrocnemius via near infrared spectroscopy. Angiogenic markers (matrix metalloproteinase -2 and -9, vascular endothelial growth factor (VEGF) and endostatin) were measured in serum via ELISA and the proliferative effect upon human umbilical vein endothelial cells was determined in vitro. Finally, long-term effects of the trainings on muscle morphology were determined in soleus biopsies. RESULTS: Our data are to our knowledge the first to describe transient increases of circulating angiogenic markers after resistance exercise. VEGF levels were acutely higher in the RE group, which supposedly provoked increased proliferation of endothelial cells in vitro. Furthermore, acute increases in circulating endostatin were higher in the RE group after the six-week training intervention. These effects were elusive in the RVE group. Despite differences in acute VEGF levels, capillary growth in soleus muscle was not different between groups. However, total blood volume and exercise hyperemia was increased after six weeks of RVE training.
CONCLUSIONS: Our data indicate the pro-angiogenic stimulus of RE is not increased by superimposing WBV to the training. While structural adaptations in muscle tissue were similar in both groups, regular RVE training seems to influence the functional state of small arterioles and potentially capillaries, enhancing muscle perfusion and post-exercise hyperemia.
Abstract / Zusammenfassung (Deutsch)
Hintergrund: Ganzkörper-Vibrationstraining (‚Whole-Body Vibration‘, WBV) ist in den letzten Jahren zu einer beliebten Trainingsmethode geworden und findet heutzutage in vielen Bereichen Anwendung, z.B. in Fitnessstudios oder in der Rehabilitations-und Präventionsmedizin. Bisherige Studien zeigen, dass WBV u.a. einen positiven Effekt auf die Durchblutung hat und eine Deoxygenierung der vibrierten Muskeln herbeiführen kann. Die dieser Arbeit zu Grunde liegende Hypothese ist, dass Ganzkörpervibrationen in Kombination mit konventionellem Widerstandstraining einen zusätzlichen angiogenen Stimulus erzeugen. Ziel war es, eine neue Trainingsmethode zu entwickeln und wissenschaftlich zu überprüfen, die gleichzeitig Hypertrophie und Kapillarwachstum im Muskel induziert und dadurch Muskelleistung im Sinne von Maximalkraft und Ermüdungswiderstandsfähigkeit verbessert.
Methoden: Eine sechswöchige Trainingsstudie mit 26 gesunden Männern wurde im Parallel-Design durchgeführt. Eine Gruppe trainierte mit konventionellem Widerstandstraining (‚resistive exercise‘: RE), während die andere Gruppe ein Widerstandstraining kombiniert mit Ganzkörpervibrationen (‚resistive vibration exercise‘: RVE) absolvierte. Die Probanden trainierten 2-3 Mal pro Woche. Das Training bestand aus Kniebeugen und Zehenständen, welche mit hohen Zusatzgewichten durchgeführt wurden (80% des One-Repetition Maximums). Funktionelle Messungen wurden während des ersten und letzten Trainings der sechswöchigen Intervention durchgeführt: jeweils vor, während und direkt nach dem Training. Muskeldurchblutung und Oxygenierung im Gastrocnemius Muskel wurden mit Nah-Infrarot Spektroskopie gemessen. Desweiteren wurden die Angiogenesemarker Matrix Metalloproteinase -2 and -9, Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) und Endostatin im Serum via ELISA gemessen und deren Effekt auf Endothelzellen (human umbilical vein endothelial cells) wurde in vitro bestimmt. Außerdem wurden Langzeit-Anpassungseffekte auf die Morphologie des Soleus Muskels bestimmt.
Ergebnisse: Nach dem Widerstandstraining konnten wir eine Erhöhung der gemessenen Angiogenesemarker im Serum feststellen. VEGF-Konzentrationen und Endothelzellen-Proliferation waren in der RE Gruppe höher im Vergleich zur der RVE Gruppe. Außerdem wurde nach der 6-wöchigen Trainingsintervention in der RE Gruppe eine erhöhte Endostatin-Konzentration direkt nach dem letzten Training gemessen, während solch ein Effekt in der RVE Gruppe ausblieb. Morphologische Daten zeigen, dass die strukturellen Muskelanpassungen zwischen beiden Gruppen vergleichbar waren, obwohl sich die funktionelle Muskeldurchblutung der RVE Gruppe erhöhte.
Schlussfolgerungen: Die Daten zeigen, dass der Zusatz von Ganzkörpervibrationen zu konventionellem Widerstandstraining den pro-angiogenen Stimulus des Trainings nicht erhöht. Es wurde gezeigt, dass zwischen den beiden Gruppen strukturelle Muskelanpassungen vergleichbar sind. Dennoch scheinen Ganzkörpervibration, wenn sie in Kombination mit Widerstandstraining appliziert werden, die Dilatationsfähigkeit von Arteriolen und eventuell auch von Kapillaren zu beeinflussen was sich in der erhöhten funktionellen Muskeldurchblutung widerspiegelt
Self-generated emotions and their influence on physical performance
Get PDFThe main aim in the current research program was to investigate the impact of discrete self-generated emotions on physical performance. Chapter 2 presents different models related to the understanding of the emotion-performance relationship and provides a review on the current state of research in this area. In Chapter 3, the research approach employed and main research questions addressed in this thesis are presented. Chapter 4 focuses on the physical performance of strength and presents the influence of different self-generated emotions on: the strength of the finger musculature, the jumping height within a counter-movement jump and throwing strength. Results demonstrate that participants produce better physical performances when recalling happiness or anger emotions in contrast to anxiety, sadness emotions or an emotion-neutral state. In Chapter 5, two experiments highlight the influence of self-generated emotions on the physical performance of speed. Results indicate that this performance is greater when recalling happiness compared with anxiety and an emotion-neutral state. Chapter 6 investigates the efficiency of a new intervention program (the wingwave method; Besser-Siegmund & Siegmund, 2010) for reducing anxiety and enhancing physical performance and compares an experimental group (EG) with a control group (CG) at two times of measurement (T1 and T2). This study revealed that the wingwave method decreases the intensity of anxiety and the state and trait anxiety from T1 to T2. Additionally, the study demonstrates that the physical performance under the induction of participants’ anxiety increases after the intervention with the wingwave method. Finally, Chapter 7 specifies how the research program has broadened and extended the emotion-performance relationship literature, having both theoretical and practical implications, and offering some promising avenues for future investigations.
Das hauptsächliche Ziel dieser Arbeit bestand darin, den Einfluss von verschiedenen selbst-generierten Emotionen auf die körperliche Leistungsfähigkeit zu untersuchen. Kapitel 2 präsentiert verschiedene Modelle, die sich mit der Beziehung zwischen Emotionen und Leistungsfähigkeit beschäftigen und bietet einen Überblick über den gegenwärtigen Forschungsstand in diesem Gebiet. In Kapitel 3 wird der Forschungsansatz sowie die hauptsächlichen Forschungsfragen dieser Arbeit präsentiert. Kapitel 4 befasst sich mit der physischen Leistungsfähigkeit der Kraft und beschäftigt sich mit dem Einfluss von verschiedenen selbst-generierten Emotionen auf: die Kraft in der Fingermuskulatur, die Sprungkraft bei einem Counter-Movement-Jump und die Wurfkraft. Die Ergebnisse zeigen, dass die Versuchsteilnehmer mehr Kraft hierbei erzeugen können wenn sie zuvor die Emotion Freude oder die Emotion Ärger generieren im Vergleich zu der Emotion Angst, der Emotion Trauer und einem emotions-neutralen Zustand. In Kapitel 5 zeigen 2 Experimente den Einfluss von selbst-generierten Emotionen auf die Schnelligkeit. Die Ergebnisse zeigen, dass die Leistung hierbei größer ist wenn die Versuchsteilnehmer vorab die Emotion Freude generieren im Vergleich zu der Emotion Angst und einem emotions-neutralen Zustand. Kapitel 6 untersucht die Wirksamkeit eines neuen Interventionsprogrammes (die wingwave Methode; Besser-Siegmund & Siegmund, 2010) zur Angstreduktion und zur körperlichen Leistungssteigerung. Hierbei wurde eine Experimentalgruppe (EG) und eine Kontrollgruppe (KG) zu zwei verschiedenen Testzeitpunkten (T1 und T2) untersucht. Die Studie konnte zeigen, dass die wingwave Methode sowohl die Intensität der Angst als auch die State-und Trait-Angst der Versuchsteilnehmer reduzierte. Weiterhin zeigte die Studie, dass die körperliche Leistungsfähigkeit unter der Induktion der Emotion Angst nach der Intervention mit der wingwave Methode in der EG anstieg. Kapitel 7 enthält theoretische und praktische Implikationen abgeleitet aus den Ergebnissen der Studie und gibt Ansätze für zukünftige Forschungsarbeiten in diesem Bereich
Human fine motor control and cognitive performance in simulated weightlessness by water immersion
No full textSummary
The present thesis explored the nature of human fine motor control and cognitive performance in between 20 cm and 5m depth of water immersion. Subjects performed different isometric fine motor and cognitive tasks by handling a joystick and a key box, and targets were presented via screen. Displacement movements were also performed by using an elbow joint positioning task. Experiments were executed both during water immersion and under dry conditions under normal ambient pressure.
Fine motor control was both increased and decreased during shallow water immersion, depending upon whether subjects performed isometric or displacement responses. The quality of isometric motor response was decreased in shallow water. Deficits occurred for isometric peak but not for initial responses, which indicates that peak force exaggerations are rather related to inadequate proprioceptive feedback than to errant planning. The effects of practice did not reduce this deficit, and the deficit was distinctly but not entirely eliminated by visual feedback. Proprioceptive deficits seem to be related to ambient pressure and weight force changes that in turn reduce the resting muscular tone. In contrast, the precision of displacement movements is increased underwater. Displacement arm movements seem to compensate for decrease of muscle tone as a result of working against water viscosity. This in turn improves proprioceptive precision.
Cognitive deficits are already present in shallow water immersion. Different decision-making tasks and sustained attention were impaired in depths of 5 m. Deficits were present for simple but not for complex tasks. This finding indicates that cognitive decay in 5 m is dependent upon task complexity; this may in turn be explained by means of a parallel processing model. Cognitive deficits are possibly due to the influence of ambient pressure, because deficits were present at a depth of 5 m but not in the very shallow immersion of 20 cm.
Subjects were not aware about their motor and cognitive deficits under shallow water immersion. This might implicate a safety problem. The considerations presented within this thesis should be taken into account when designing specific underwater training programs for astronauts, SCUBA diving instructors, professional working divers, and firemen or policemen who dive.
Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit untersuchte die feinmotorische und kognitive Leistungsfähigkeit des Menschen während Wasserimmersion im Bereich zwischen 20 cm und 5 m Tiefe. Probanden führten verschiedene manuelle feinmotorische und kognitive Aufgaben, die über einen Bildschirm präsentiert wurden, mit Bedienung eines isometrischen Joystick und einer Tastenbox durch. Experimente mit Bewegung der Extremitäten wurden mit Hilfe einer Ellenbogengelenk-Winkeleinstellungsaufgabe durchgeführt. Alle Untersuchungen wurden jeweils während Wasserimmersion und unter trockenen Bedingungen unter normalem Umgebungsdruck ausgeführt.
Die feinmotorische Leistungsfähigkeit war sowohl erhöht als auch verringert während Flachwasserimmersion, abhängig davon, ob die Probanden isometrische oder bewegliche Aufgaben durchführten. Die Genauigkeit von isometrischen Kräften war deutlich beeinträchtigt. Defizite traten bei peak, aber nicht bei initialen Kräften auf, was bedeutet, daß der Kraftüberschuß durch Störungen im propriozeptiven Feedback und nicht durch eine falsche zentrale Planung ausgelöst wurde. Übungseffekte konnten dieses Defizit nicht verringern, und das Defizit wurde deutlich, aber nicht vollständig durch visuelles Feedback eliminiert. Die propriozeptiven Defizite scheinen auf Einflüssen des erhöhten Umgebungsdrucks und der Veränderung der Gewichtskraft zu basieren, die beide anscheinend einen reduzieren Muskeltonus induzieren. Im Gegensatz dazu wird die Präzision beim Einstellen von Ellbogenwinkeln Unterwasser erhöht. Bewegung gegen den hohen Wasserwiderstand scheint den Abfall des Muskeltonus zu kompensieren und die Präzision der Propriozeption zu verbessern.
Kognitive Defizite waren auch bereits während Flachwasserimmersion vorhanden. Reaktionszeit und Fehlerrate von verschiedenen Wahlreaktionsaufgaben und die Aufmerksamkeit waren in einer Tiefe von 5 m deutlich beeinträchtigt. Bei den Wahlreaktionsaufgaben gab es Defizite bei einfachen, aber nicht bei komplexen Aufgaben. Dieser Befund zeigt eine Abhängigkeit von kognitiven Störungen von der Aufgabenkomplexität, was durch eine parallele Verarbeitung von kognitiven und sensomotorischen Prozessen erklärt werden könnten. Kognitive Defizite sind möglicherweise auf den Einfluß des ansteigenden Umgebungsdrucks zurückzuführen, da Defizite in 5 m, aber nicht in 20 cm Wassertiefe lokalisiert werden konnten.
Die Probanden waren sich ihrer motorischen und kognitiven Defizite im Wasser nicht bewußt. Dies könnte ein Sicherheitsproblem darstellen. Die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit sollten bei der Planung von Trainingsprogrammen für Astronauten, Tauchlehrer, Berufstaucher, und Feuerwehrleuten oder Polizisten die tauchen berücksichtigt werden
Relation of muscular contractions to mechanical deformation in the human tibia during different locomotive activities
No full textAbstract
Bone deformation is widely accepted as one of the most important factors in bone adaptation. It was hypothesized that the largest load on bone is primarily caused by muscle forces. Nevertheless, in vivo bone deformation amplitude and regimes measurements are still technically challenging, especially in humans. Furthermore, the relationship between the local muscle activities and the bone loading pattern remained largely unclear. Therefore, taking human shank as an object, one of the purposes of the present thesis was to investigate the tibia loading regimes, in terms of tibia segment deformation pattern, during different locomotor activities in humans. Moreover, the role of calf muscle activities in tibia deformation regimes was further examined.
Utilizing a novel optical segment tracking (OST) approach, the in vivo tibia segment deformation regimes in five male volunteers were investigated during walking, running, stair ascent and isometric muscle contraction. The reliability study of the OST approach suggested that the OST approach is capable of assessing in vivo tibia deformation regimes with high resolution, accuracy and repeatability. Most importantly, the surgical procedure of the entire experiments was well tolerated by the test subjects. During the stance phase of walking, results suggested that the proximal tibia primarily bends to the posterior aspect, medial aspect and twists to the external aspect with respect to distal tibia. The peak to peak (p2p) antero-posterior (AP) bending angles increased linearly with the vertical ground reaction force and speed, respectively. Similarly, p2p torsion angles increased with the vertical free moment. However, the exact relationship between the tibia deformation and reaction force or moment was different between individuals. P2p AP bending angle during treadmill running was speed-dependant and larger than walking. In contrast, p2p tibia torsion angle was smaller during treadmill running than walking. Furthermore, peak posterior bending and peak torsion occurred during the first half (21%-22%) and second half (72%-76%) of the stance phase of walking, respectively. Two noticeable peaks of torsion with forefoot contact (38% and 82% of stance phase), but only one peak of torsion with full foot contact (78% of stance phase) were found during stair ascent. The peak-to-peak torsion angle was larger with forefoot contact than full foot contact during both the stance phase of stair ascent and running. The tibia deformation regimes were characterized mostly by torsion than bending during isometric plantar flexion.
To conclude, bending and torsion predominated the tibia deformation regimes during the investigated activities. The relationship of tibia deformation with locomotor speed and ground reaction forces bears highly individual-related information. Unexpectedly large torsional deformation was induced by forefoot exercises and isometric contraction. Together with the specific fixed phase relationship between torsional deformation angles and local muscle activities, it seems that tibia torsion deformation is closely related to the local muscle contractions. It thus can be speculated that the torsional deformation might be another candidate, besides the compression and tension, to drive the long bone adaptation.
Zusammenfassung
Knochenverformung ist weitgehend anerkannt als einer der wichtigsten Faktoren bei Knochenanpassungsvorgängen. Man nimmt an, dass die größten Lasten auf den Knochen vorrangig durch Muskelkräfte verursacht werden. Nichtsdestoweniger sind Messungen in vivo von Knochendeformationen in Amplitude und in den verschiedenen Verformungs-Regimes immer noch eine große Herausforderung, insbesondere beim Menschen. Darüber hinaus war bisher die Beziehung zwischen lokaler Muskelaktivität und dem Muster der Knochenbelastung weitestgehend unklar. Eines der Ziele der vorliegenden Thesis war daher, am Beispiel des menschlichen Schienbeins die unterschiedlichen Last-Fälle der Tibia bei unterschiedlichen Fortbewegungs-Aktivitäten im Menschen zu untersuchen, und zwar in Form von Verformungsmustern von Tibia-Segmenten. Zusätzlich wurde die Rolle der Wadenmuskelaktivität für die Tibiaverformung untersucht.
Ein neuartiger Ansatz zur optischen Segment-Verfolgung (optical segment tracking, OST) kam zum Einsatz, um in vivo die Tibia Segment-Verformung von 5 männlichen Freiwilligen beim Gehen, Laufen, Treppensteigen und bei isometrischer Muskelkontraktion zu untersuchen. Eine Zuverlässigkeitsstudie zur OST-Methodik ergab, dass diese Methode in der Lage ist, die Tibia-Verformung in vivo in hoher Auflösung, Genauigkeit und Wiederholbarkeit darzustellen. Die chirurgischen Eingriffe der gesamten Experimente wurden von den Probanden gut vertragen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich während der Stand-Phase beim Gehen die proximale Tibia vornehmlich in posteriale und mediale Richtung biegt sowie in externale Richtung in Bezug auf die distale Tibia verdreht. Die Amplitude der „peak to peak (p2p)“ antero-posterioe (AP) Biegewinkel stieg linear mit vertikaler Bodenreaktionskraft und Geschwindigkeit. Ähnlich vergrößerten sich die p2p Torsionswinkel mit dem vertikalen freien Drehmoment. Die genaue Beziehung zwischen Tibiaverformung Reaktionskraft oder –drehmoment war jedoch interindividuell unterschiedlich. Der P2p AP Biegungswinkel während des Laufens auf dem Laufband war geschwindigkeitsabhängig und größer als beim Gehen. Im Gegensatz dazu war der p2p Torsionswinkel der Tibia beim Laufen kleiner als beim Gehen. Die Maxima der posterialen Biegung und der Torsion fielen in die erste Hälfte (21%-22%) und entsprechend in die zweite Hälfte (72%-76%) der Standphase beim Gehen. Zwei ausgeprägte Maxima der Torsion bei vollem Fuß-Kontakt (78% Standphase) traten beim Treppensteigen auf. Der p2p Torsionswinkel war größer bei Vorderfuß-Kontakt als bei vollem Fußkontakt während der Standphase sowohl bei Treppensteigen als auch beim Laufen. Die Tibiaverformung während der isometrischen Plantarflexion war mehr durch Torsion als durch Biegung charakterisiert.
Zusammenfassend kann man sagen, dass bei den untersuchten Aktivitäten Biegung und Torsion bei der Tibiaverformung vorherrschten. Die Beziehung zwischen Tibiadeformation einerseits und Fortbewegungsgeschwindigkeit und Bodenreaktionskräften andererseits birgt hochgradig individuumbezogene Informationen. Unerwartet hohe Torsionsdeformation wurde durch Vorderfuß-Übungen und durch isometrische Kontraktion hervorgerufen. Zusammen gesehen mit der auffälligen Beziehung zwischen den Phasen des Torsionswinkels und der lokalen Muskelaktivitäten scheint die torsionale Deformation der Tibia eng verbunden zu sein mit den lokalen Muskelkontraktionen. Man kann spekulieren, dass die torsionale Verformung neben Kompression und Dehnung ein weiterer Treiber bei der Anpassung von Röhrenknochen ist
Betriebliche Gesundheitsförderung zur Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen – Konzeption und Evaluation des innovativen, interdisziplinären Adipositasprogrammes „leicht erreicht“
Get PDFAbstract (deutsch)
Einleitung – In Folge einer veränderten Lebenswelt zeigt sich eine zunehmende Prävalenz von Übergewicht und Adipositas bei Erwachsenen in westlich geprägten Industrienationen. Aufgrund der negativen gesundheitlichen und sozioökonomischen Konsequenzen sind effektive Maßnahmen zur Verbesserung der Versorgungsqualität erforderlich. In der vorliegenden Studie wurden die Auswirkungen der interdisziplinären Interventionsmaßnahme „leicht erreicht“ (IG) im Vergleich zu einer Kontrollgruppe (KG) untersucht. Bei „leicht erreicht“ handelt es sich um ein Adipositasprogramm im betrieblichen Setting (Ford). Es zeichnet sich durch eine Kombination aus Einheiten zur körperlichen Aktivität, zur Ernährung und Verhaltensmodifikation (Weight Watchers) sowie durch den Einsatz der Telemedizin (Vitaphone) aus.
Bisherige Interventionsprogramme zur Adipositastherapie fokussieren primär den Aspekt der Gewichts- und BMI-Reduktion. Die Verbesserung der körperlichen Fitness sowie die Abnahme des viszeralen Fettgewebes bleiben dabei weitgehend unberücksichtigt. In diesem Kontext wurde das 12monatige standardisierte Interventionsprogramm „leicht erreicht“ konzipiert, dessen Hauptziele in einer langfristigen Gewichtsreduktion, einer Abnahme des Bauchumfangs sowie der Verbesserung der körperlichen Fitness (UKK-Walking-Test) liegen. Aus diesen drei Parametern wurde der sog. innovative „Bonusfaktor“ gebildet, der sich aus der Summe der prozentualen Veränderung der jeweiligen Größen zusammensetzt.
Methodik – Insgesamt nahmen 45 Ford-Mitarbeiter und Versicherte der Pronova BKK (80,0 % männlich, 20,0 % weiblich) zu jeweils drei Testzeitpunkten (T1, T2, T3) im Abstand von jeweils sechs Monaten an der Untersuchung teil (Alter: 46,7 ± 9,3 Jahre, Körperhöhe: 176,8 ± 9,0 cm, Gewicht: 109,5 ± 13,6 kg, BMI: 35,0 ± 3,0 kg/m²), randomisiert in IG (n=30) und KG (n=15). Die Langzeitkontrolle erfolgt nach 24 Monaten. Zu allen drei Testzeitpunkten wurden die anthropometrischen Daten, Daten zur Bestimmung der Körperkomposition, Laborparameter, das kardiovaskuläre Risiko (ESC-SCORE Deutschland) und die körperliche Leistungsfähigkeit (VO2max; UKK-Walking-Test) erhoben. Die Intervention beinhaltete ein Bewegungsprogramm (53 Einheiten), das phasenweise aufgebaut wurde, bestehend aus einem Ausdauer- und Krafttraining. Zusätzlich gehörten 17 Weight Watchers Einheiten zum Konzept der Interventionsmaßnahme. Zum täglichen Gewichtsmonitoring erhielt jeder Teilnehmer eine Körperwaage sowie eine persönliche elektronische Akte der Firma Vitaphone.
Ergebnisse – Im Längsschnitt zeigte sich im Verlauf der Studie von T1 zu T3 eine Senkung des Body-Mass-Index der IG (-3,5 ± 2,2 kg/m²; p<0,001 im Vergleich zur KG), eine Reduzierung des Körpergewichtes der IG (-10,8 ± 7,1 kg; p<0,001 im Vergleich zur KG) und eine Abnahme des Bauchumfangs der IG (-11,9 ± 6,4 cm; p<0,001 im Vergleich zur KG). Die körperliche Fitness konnte um 49,1 ± 20,0 UKK-Punkte (p<0,001 im Vergleich zur KG) gesteigert werden. Auch abgesehen vom „Bonusfaktor“ zeigten sich signifikante Veränderungen in anderen Parameter, die das kardiovaskuläre Risiko mitbestimmen. So fand sich im Verlauf der Studie eine signifikante Reduzierung des Körperfettgehaltes von -4,8 ± 3,9 % (p=0,015 im Vergleich zur KG), des viszeralen Fettanteils (-3,1 ± 3,2 Stufen; p=0,018 im Vergleich zur KG), der Insulinkonzentration im Blut (-10,4 ± 9,8 µU/ml; p=0,044 im Vergleich zur KG) und des Blutzuckerspiegels (-15,8 ± 16,4 mg/dl; p=0,027 im Vergleich zur KG). Zudem konnte eine Steigerung der maximalen Wattleistung um insgesamt 31,9 ± 35,3 Watt (p=0,037 im Vergleich zur KG), sowie eine Verbesserung der relativen Sauerstoffaufnahme um 4,9 ± 5,6 ml/kg/min (p=0,017 im Vergleich zur KG) erzielt werden.
Diskussion – Auf Basis der aktuellen Datenlage können evidenzbasierte Empfehlungen zum optimalen Vorgehen zur Gesundheitsförderung adipöser Mitarbeiter eines Betriebes abgeleitet werden. Eine phasenweise aufgebaute Bewegungsförderung in Kombination zu Weight Watchers Einheiten bewirkt positive Effekte auf den Body-Mass-Index, die Körperkomposition, die körperliche Leistungsfähigkeit sowie insgesamt auf das kardiovaskuläre Risikoprofil adipöser Teilnehmer. Abzuwarten bleibt, inwieweit langfristige Veränderungen erzielt werden konnten. Dies gilt es im vierten Untersuchungstermin nach 24 Monaten zu evaluieren. Es scheint gesichert, dass das gesamte Lebensumfeld adipöser Menschen, in Form eines sozialen Netzwerkes aus Arbeitgebern, Krankenkassen, Telemedizin, Sportvereinen und Fitnessstudios in die Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen eingebunden werden sollte.
Abstract (english)
Introduction – As a result of a changing lifestyle, there is a worldwide increasing prevalence of overweight and obesity in adults, especially in the westernized industrial nations. Due to the negative health and economic consequences, effective measures to improve the quality of care are required. In the present study, the effects of the interdisciplinary intervention "easily reached" (TG) was examined in comparison to a control group (CG). "Easily reached" is an obesity program in an occupational setting (Ford). It is characterized by a combination of physical activity, nutrition and behavior modification (Weight Watchers) and by the use of telemedicine (Vitaphone).
Existing intervention programs for obesity therapy primarily focus to affect weight and BMI reduction. The improvement of physical fitness as well as the decrease in visceral adipose tissue remains largely ignored. In this context, the 12-month standardized intervention program "easily reached" was conceived. Its main objectives were to impact long-term weight reduction, decrease waist circumference and improving physical fitness (UCC-walking test). From these three parameters, the so-called innovative "triple index" was formed, composed of the sum of the percentage change in the respective sizes.
Method - A total of 45 Ford employees and policyholders of Pronova BKK participated (80.0% male, 20.0% female) at three testing times (T1, T2, T3) at intervals of six months (age: 46.7 ± 9.3 years, body height: 176.8 ± 9.0 cm, weight: 109.5 ± 13.6 kg, BMI: 35.0 ± 3.0 kg / m²), were randomized to TG (n = 30) and CG (n = 15). The long-term control took place after 24 months. At all three test times, the anthropometric data, data for the determination of body composition, laboratory parameters, cardiovascular risk (ESC SCORE Germany) and physical performance (VO2max; UCC-walking test) were collected. The intervention included an exercise program (53 units), which was built in phases, consisting of a cardiovascular and strength training. In addition, 17 Weight Watchers units were applied. For daily weight monitoring, each participant received a physical level and a personal electronic file of Vitaphone.
Results – The longitudinal section from T1 to T3 showed a reduction in BMI of TG (-3.5 ± 2.2 kg / m², p <0.001 compared to CG), a reduction in body weight of TG (-10.8 ± 7.1 kg, p <0.001 compared to CG) and a decrease in waist circumference of TG (-11.9 ± 6.4 cm, p <0.001 compared to CG). The physical fitness increased by 49.1 ± 20.0 UCC-points (p <0.001 compared to CG). Even apart from the "triple index", significant changes in other parameters showed to decrease the cardiovascular risk. Significant reductions in body fat content from -4.8 ± 3.9% (p = 0.015 compared to CG), visceral fat (-3.1 ± 3.2 levels, p = 0.018 in compared to body weight), insulin concentration in the blood (-10.4 ± 9.8 mU / ml, p = 0.044 compared to body weight) and blood glucose levels (-15.8 ± 16.4 mg / dl, p = 0.027 in compared to CG) were found. In addition, an increase of the maximum power output (p = 0.037 compared to CG), and an improvement in the relative oxygen uptake by 4.9 ± 5.6 ml / kg / min (p = 0.017 be achieved compared to CG) were achieved.
Discussion – Based on the present data, evidence-based best practices for health promotion in obese employees of a company may be recommended. A phase structured physical activity in combination with Weight Watchers units causes a positive effect on BMI, body composition, physical performance and overall cardiovascular risk profile of obese participants. However, future research will need to focus on how long-term changes could be achieved. This is the evaluation for the fourth diagnostic point after 24 months of investigation. Apparently, the entire living environment of obese people should be involved in the form of a social network of employers, health insurance, telemedicine, sports clubs and gymnasiums in the prevention of cardiovascular diseases
Akute und chronische Anpassung des humanen Skelettmuskels auf Kraft- und Ausdauerbeanspruchungen
No full textProblematik: Die allgemeine Trainingslehre orientiert sich in der Konzeption von Belastungsmustern im Trainingsprozess überwiegend an allgemeingültig formulierten Trainingsprinzipien. Obwohl diese Prinzipien für den Trainer und Athleten ein gutes Rahmenkonzept liefern, fehlen diesen Leitsätzen vielfach inhaltlich begründete Fakten der biologisch zellulären Anpassung des Skelettmuskels sowie der zugrunde liegenden biologischen Mechanismen. Dies hat zur Folge dass wesentliche Anpassungsvorgänge des Skelettmuskels, als Folge von geplanten Trainingskonzepten, bislang mehr auf Versuch und Irrtum beruhen denn auf weitgehender Planbarkeit myozellulärer Anpassung. Zielsetzung: Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel die Ebene der biologisch zellulären Anpassung des Skelettmuskels mit gut definierten Belastungsmustern auf akute und langfristige Kraft- und Ausdauerbeanspruchung zu verknüpfen. Hierdurch sollten weiterführende Informationen zur Trainingskonzeption im Krafttraining, zum Zeitverlauf muskulärer Ermüdungsparameter nach Belastung, sowie zur Fasertyptransformation durch Ausdauertraining generiert werden. Methodik: Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden drei unterschiedliche Einzelstudien durchgeführt. Studie 1: An 22 männlichen Probanden wurden drei definierte akute Krafttrainingsbelastungen mit unterschiedlichen Belastungsintensitäten aber gleicher Zeit unter Muskelspannung appliziert. Im akuten Zeitverlauf nach Training wurden mehrfach Muskelbiopsien entnommen um frühe Signaltransduktionsprozesse im Skelettmuskel zu untersuchen und hinsichtlich Ihrer Effektivität auf die Dynamik der Signalantwort einzuordnen. Studie 2: An 7 männlichen Probanden wurde eine maximal exzentrische Krafttrainingsbelastung appliziert. Im engen Zeitverlauf wurden Muskelbiopsien entnommen und im akuten Zeitverlauf auf die potentielle Phosphorylierung des Ryanodinrezeptors-1 untersucht welcher für das Ca2+-handling und die Skelettmuskelermüdung eine besondere Rolle spielt. Studie 3: Über ein 12-wöchiges, umfangsbetontes Radausdauertraining wurde eine gezielte Erhöhung neuromuskulärer Aktivität an 21 männlichen Probanden appliziert. An Muskelbiopsien unmittelbar vor und nach der Trainingsintervention wurden Veränderungen der Muskelfaserverteilung bestimmt. Dies sollte Aufschluss darüber geben, ob erhöhtes Trainingsvolumen, auch bei heterogenen Probandenkollektiven hinsichtlich der basalen Fasertypverteilung, eine gerichtete Transformation in Richtung langsamer Fasertypen induziert. Ergebnisse: Es wurden drei wesentliche Kernergebnisse festgestellt. Studie 1: Erhöhte Krafttrainingsintensität generiert eine stärkere Antwort des Skelettmuskel Signalings als submaximale Kraftbeanspruchung. Studie 2: Intensive Kraftbeanspruchung induziert die Phosphorylierung von RyR1 bis 60min nach Trainingsbelastung und generiert darüber potentiell kontraktilitätsmindernde Prozesse auf den Skelettmuskel. Studie 3: Mehrwöchiges, extensives Radausdauertraining induziert eine vermehrte Expression von Typ I Fasern in Abhängigkeit von der basalen Verteilung der Fasertypen und der individuellen Leistungsfähigkeit.
Fazit: Die in der vorliegenden Arbeit dargestellten Zusammenhänge sind für die angewandte Trainingswissenschaft von hoher Bedeutung da sie die Wirkung essentieller Parameter der Belastungssteuerung mit zellulär gemessenen Fakten der Skelettmuskelanpassung kombinieren. Die Befunde können einen Beitrag dazu leisten, eine sensiblere Konzeption akut und langfristig angelegter Trainingsprogramme vorzunehmen, sofern die Applikation akuter Belastungsvariablen stärker überdacht wird. Die dargestellten Ergebnisse weisen insbesondere dem Faktor der Belastungsintensität, sowohl unter der Maßgabe intensiver Kraft- als auch extensiver Ausdauerbelastung, eine bedeutsame Rolle für die Trainingsgestaltung zu.
Abstract:
Introduction: The conception of practical training applications is predominantly carried out after generalized principles. Although these guidelines entail a good framework for the planning of training strategies, the basis of these principles is not founded on comprehensible biological mechanisms of skeletal muscle adaptation. Hence, anticipated adaptations of skeletal muscle in response to exercise programs pursue mainly the principle of “Try and Error” than being precisely comprehensible as a consequence of defined exercise interventions. Purpose: The present study endeavored to link the level of molecular and cellular skeletal muscle adaption with defined modulations of relevant exercise determinants for resistance and endurance exercise. It was aimed to add further knowledge concerning training conception in resistance exercise, the time course of fatiguing mechanisms in acutely loaded skeletal muscle and myofiber type transformations in response to endurance exercise. Methods: Within the scope of the present work three distinct studies were conducted. Study 1: Three different resistance exercise modes with distinct resistance exercise intensity but equalized time under tension were applied to 22 male subjects. Acutely after exercise several muscle biopsies were collected to assess the acute signaling response of loaded skeletal muscle and to compare signaling dynamics concerning the most effective training stimulus induced by these exercise modes. Study 2: Maximal eccentric resistance exercise was applied to 7 male subjects. Several muscle biopsies were collected in an early time course upon resistance exercise and were further investigated on potential phosphorylation events of ryanodine receptor-1 which plays a key role in facilitating myocellular Ca2+-handling and skeletal muscle fatigue. Study 3: By the elevation of extensive cycling training volume over 12 weeks we applied increased neuromuscular activity to 21 male subjects. Muscle biopsies were collected “Pre” and “Post” to the exercise intervention and changes in skeletal muscle myofiber distribution were assessed. We aimed to comprehend whether potential increases in neuromuscular activity induces the general transition of myofiber types towards increased type I myofiber abundance, regardless of a basal heterogeneous myofiber type disposition. Results: We determined three key results. Study 1: Higher resistance exercise intensity induces a stronger response of anabolic signaling in skeletal muscle compared to exhausting and submaximal resistance exercise. Study 2: Intense resistance exercise induces the phosphorylation of RyR1 up to 60 min after stimulation and hereby generates the potential to decline skeletal muscle contractility. Study 3: Extensive cycling exercise over several weeks induces the increased expression of type I myofibers in dependency of basal myofiber distribution and individual performance levels. Conclusion: The depicted relations of the present work are of high importance for applied exercise sciences since the effects of major exercise parameters are linked with well determined facts of skeletal muscle adaptation. These findings may contribute to a more sensitive conception of acute and long term applied exercise interventions, when acute variables for exercise determinants, e.g exercise intensity, are stronger reconsidered. The obtained results importantly attribute the intensity of muscle contractions to be of crucial importance for the maintenance and facilitation of skeletal muscle adaptation in response to intensive resistance and extensive endurance exercise interventions
Lernen, Schulklima und Bewegung - Einflussfaktoren, Zusammenhänge und Wechselwirkungen im Lebensraum Schule
No full textAbstract (deutsch)
Einleitung
Nicht nur vor dem Hintergrund der großen Schulleistungsstudien (PISA, TIMMS, PIRLS u.a.) sind Strategien zur positiven Beeinflussung von schulischen Leistungen und Lernerfolgen von besonderem Interesse. Als mögliche Einflussfaktoren werden in der Literatur neben Bewegungsaktivität zunehmend das individuelle Wohlbefinden und damit verbunden auch das schulische Klima in Betracht gezogen. Zusammenhänge dieser beiden Bereiche werden unter anderem auf bewegungsneurowissenschaftlicher Ebene diskutiert. Alle aufgeführten Bereiche unterliegen weiterhin dem Einfluss soziokultureller und sozioökonomischer Merkmale. Ziel dieser Arbeit ist es daher, den Einfluss von Schulklima und Bewegung auf die schulischen Lernvoraussetzungen insgesamt und hinsichtlich ihrer Wechselwirkungen sowie unter Berücksichtigung soziokultureller und sozioökonomischer Einflussfaktoren zu überprüfen.
Methodik
Mit Hilfe eines theoretischen Konstrukts wurden die ausgewählten Faktoren im Kontext Schule zusammengefasst und operationalisiert. Für den Komplex Lernen wurde das Lernklima (Lernfreude und Anstrengungsbereitschaft) durch einen Fragebogen zur Erfassung emotionaler und sozialer Schulerfahrungen von Grundschulkindern (FEESS) abgebildet. Das Schulklima (Schuleinstellung und Gefühl des Angenommenseins) wurde ebenfalls mit Hilfe des FEESS operationalisiert. Der Bereich Bewegung wurde zum einen durch die sportliche Aktivität mittels Elternfragebogen und zum anderen durch die motorische Leistungsfähigkeit mittels Dordel-Koch-Test (DKT) erfasst. Ebenfalls mit Hilfe des Elternfragebogens wurden Migrationshintergründe der Probanden sowie das elterliche Bildungsniveau erhoben. Die ausgewählten Testverfahren wurden im Rahmen des Projektes FOG (SportFörderunterricht in der Offenen Ganztagsschule) an vier Kontrollschulen der Stadt Köln im Ganztagsbereich der Jahrgangsstufen eins bis vier durchgeführt. Die Untersuchungsgruppe umfasste 136 Kinder (44,1% männlich, 55,9% weiblich). Sie waren im Durchschnitt 8,0±1,3 Jahre alt, 1,29±0,09 m groß und 29,3±7,2 kg schwer. Der mittlere BMI der Gesamtgruppe betrug 17,5±2,7 kg/m2.
Ergebnisse
Das Schulklima (Schuleinstellung und Gefühl des Angenommenseins) korrelierte im Rahmen separater Betrachtungen sowohl mit der Lernfreude als auch mit der Anstrengungsbereitschaft. Unter Berücksichtigung aller Faktoren ergaben sich im Rahmen von Regressionsanalysen Einflüsse der Schuleinstellung auf das Lernklima (Lernfreude und Anstrengungsbereitschaft). Diese wurden auch unter Einbezug soziokultureller und sozioökonomischer Faktoren bestätigt. Für das Gefühl des Angenommenseins wurden unter Berücksichtigung aller Faktoren keine Einflüsse auf das Lernklima ermittelt. Zwischen der sportlichen Aktivität der Kinder und dem Lernklima ergaben sich keine Korrelationen. Mittels Regressionsanalysen konnten jedoch Einflüsse auf die Lernfreude ermittelt und auch unter Einbezug soziokultureller und sozioökonomischer Faktoren bestätigt werden. Während einzelne Items des Dordel-Koch-Tests (DKT) im Rahmen separater Betrachtungen mit der Lernfreude korrelierten (Seitliches Hin- und Herspringen und 6-Minuten-Lauf), zeigten sich unter Berücksichtigung aller Faktoren im Rahmen der Regressionsanalysen Einflüsse einzelner Items auf die Anstrengungsbereitschaft (Sit and Reach und Situps). Diese blieben auch unter Einbezug soziokultureller und sozioökonomischer Faktoren bestehen. Abschließend konnten weder für die sportliche Aktivität noch für die motorische Leistungsfähigkeit Zusammenhänge mit dem Schulklima (Schuleinstellung und Gefühl des Angenommenseins) berechnet werden.
Diskussion
Obwohl die theoretisch hergeleiteten Einflüsse, Zusammenhänge und Wechselwirkungen von Lernen, Schulklima und Bewegung im Rahmen der vorliegenden Untersuchung nicht gänzlich bestätigt werden konnten, wurden insgesamt bedeutsame Hinweise empirisch belegt. Die Diskrepanzen zwischen separaten Betrachtungen mittels Korrelationsanalysen und der Überprüfungen innerhalb des theoretischen Konstrukts mittels Regressionsanalysen weisen insbesondere auf die Bedeutsamkeit der Wechselwirkungen zwischen allen drei Komplexen hin. Schulklima und Bewegung haben sich demnach als potentielle Faktoren zur Beeinflussung schulischer Lernerfolge bestätigt. Es erscheint deshalb sinnvoll und zielführend die ermittelten Tendenzen weiter zu verfolgen, indem das schulische Klima und die Bewegungsaktivität der Kinder immer auch im Hinblick auf die Lernerfolge sowie unter Berücksichtigung aller Wechselwirkungen betrachtet werden.
Schlagworte:
Kinder, Grundschule, Lernen, Lernklima, Schulleistungen, Bewegung, körperliche Aktivität, motorische Leistungsfähigkeit, Schulklima, FEESS, DKT
Abstract (english)
Introduction
Not only due to the results of large-scale studies such as PISA, TIMMS, PIRLS, etc. the identification of factors which may positively influence students' academic achievements has become of great importance. Apart from physical activity, which has often been identified as an influencing factor in the literature, subjective well-being and thus school climate are increasingly discussed. Correlations between these two domains are discussed on a level of movement and neuroscience. All of these factors can, furthermore, be influenced by socio-cultural and socio-economic characteristics. Thus, the current study aims at examining the interdependence of school climate and physical activity as well as their influence on primary school children's academic learning conditions whilst taking socio-cultural factors and socio-economic status into account.
Methods
The selected factors were summarized and operationalized with the help of a theoretical construct. The two domains learning, or rather learning climate, (including joy of learning and the willingness to make an effort) and school climate (including attitudes towards school and the feeling of being accepted) were measured by a questionnaire determining primary school children's emotional and social experiences in the school context (FEESS). Information on the domain movement was gathered by a parental questionnaire concerning the children's involvement in physical activities and the Dordel-Koch-Test (DKT) which measures the children's motor abilities. Information on migration background and the parents' level of education were also collected with a parental questionnaire. The study was conducted within the project FOG (SportFörderunterricht in der Offenen Ganztagsschule) in four all-day schools in Cologne from grade one to four. A total of 136 children (44.1% male, 55.9% female) participated in the study. They were 8.0±1.3 years old, 1.29±0.09 m tall, 29.3±7.2 kg in weight and their average BMI was 17.5±2.7 kg/m2.
Results
School climate correlated with joy of learning and willingness to make an effort. Regression analyses considering all factors revealed an influence of attitudes towards school on learning climate. This influence could further be supported when socio-cultural and socio-economic factors were taken into account. The feeling of being accepted did not have an influence on learning climate. For physical activity and learning climate no correlations could be found. Regression analyses, however, revealed an influence of physical activity on joy of learning; these results could further be supported taking socio-cultural and socio-economic factors into account. Single items from the Dordel-Koch-Test (DKT) correlated with joy of learning (lateral jumping and 6-minute-run) and regression analyses showed other items to have an effect on willingness to make an effort (Sit and Reach and Situps). Again, including socio-economic and socio-cultural factors did not result in any differences. Neither physical activity nor motor abilities correlated with school climate.
Discussion
Although influences, correlations and interdependency concerning learning, school climate and movement could not entirely be supported, the current study did reveal some crucial tendencies. Major differences could be found between correlations of individual factors on the one hand and regression analyses on the other. This discrepancy suggests a great importance of the interdependence of all three domains. School climate and movement could thus be identified as factors which potentially influence learning and academic achievements. In the light of these tendencies it seems reasonable to further examine the factors school climate and movement with regard to the children's academic achievements as well as their interrelations.
Key words:
Children, primary school, learning, learning climate, academic achievement, movement, physical activity, motor abilities, school climate, FEESS, DK
Hämoglobinkonzentrationen, Hämatokrit-Werte und Retikulozyten in der Sportwissenschaft: Untersuchungen zu biologischen und analytischen Varianzen und Referenzwerten
No full textAbstract:
Die Menge an sauerstofftransportierendem Hämoglobin (Hb) der Erythrozyten (RBC) ist ein bestimmender Faktor der aeroben Energiegewinnung und Ausdauerleistungsfähigkeit eines Athleten. Die Laborparameter Hämoglobinkonzentration ([Hb] (g/dl)), Hämatokrit-Wert (Hk (%)) und die gesamte
Hb-Masse (tHb (g)) sind daher wesentliche Messgrößen in der Sportwissenschaft. Die Messung der [Hb] und des Hk ist im Gegensatz zur Messung der tHb relativ einfach und schnell durchführbar. Ein weiterer Biomarker der Erythropoese ist die relative Menge der Retikulozyten (% RET) im Blut, die letzte Vorstufe der RBC im peripheren Blut. Alle drei Parameter können sich durch natürliche Anpassungsprozesse verändern, sind jedoch auch gleichzeitig Marker der indirekten Dopinganalytik.
Veränderungen der [Hb], des Hk und der % RET können aus unterschiedlichen Gründen hervorgerufen werden. Auf der einen Seite können erniedrigte Werte durch einen Eisen (Fe)-Mangel hervorgerufen werden, da der Fe-Stoffwechsel eines Hochleistungssportlers einem erhöhten Fe-Verlust bzw. -Bedarf unterliegt. Auf der anderen Seite können akute und chronische Anpassungsprozesse hervorgerufen durch beispielsweise einen Wechsel der Körperlage, Veränderungen des Hydratationszustandes, Training (in Abhängigkeit der Umfänge und Intensitäten) oder eine Höhenexpositionen entweder zu erhöhten oder erniedrigten Messwerten führen und stehen sich gegenüber. Die Messung von Biomarkern unterliegt also präanalytischen Einflussgrößen und Störfaktoren die zu biologischen Varianzen führen können. Für sportwissenschaftliche Fragestellungen wurden diese noch nicht ausreichend unter realen Trainingsbedingungen untersucht.
Individuelle Varianzen von [Hb], Hk und % RET werden jüngst aber auch vermehrt im Zusammenhang mit unterschiedlichen analytischen Methoden bzw. Messgeräten diskutiert. Hierdurch wird die biologische Varianz um die analytische Varianz erweitert. Hierzu bietet die Literatur zahlreiche Untersuchungen, jedoch fast ausschließlich im klinischen und weniger im sportwissenschaftlichen Kontext.
Weiterhin werden die zur Verfügung stehenden Referenzwerte zur Beurteilung eines einzelnen Messwertes in der postanalytischen Phase kritisch gesehen. Diese wurden in der Regel anhand einer Stichprobe aus der untrainierten Normalbevölkerung erhoben. Auch die in der Vergangenheit zum indirekten Nachweis manipulativer Methoden zur Erhöhung der tHb ausgesprochenen Grenzwerte für die [Hb], Hk und %RET verschiedener Sportorganisationen wurden an Referenzwerte angelehnt. Es rückt vermehrt die Frage in den Vordergrund, ob die Untersuchungsklientel in der Sportwissenschaft mit der Referenzpopulation vergleichbar ist.
Die vorliegende Arbeit setzt sich aus sieben verschiedenen Untersuchungen zu folgenden übergeordneten Fragestellungen zusammen:
1. Wie hoch ist der Einfluss von präanalytischen Einflussgrößen und analytischer Variabilität durch unterschiedliche Messmethoden bzw. -geräte auf die inter- und intraindividuelle biologische Varianz der [Hb], Hk und % RET?
2. Welche Referenzwerte zur Beurteilung eines Messwertes von Athleten in der postanalytischen Phase lassen sich mittels einer Stichprobe von Kaderathleten verschiedener Alters- und Sportartklassen ermitteln, und sind sie mit denen einer Normalpopulation vergleichbar?
In der ersten Untersuchung wurden Profi-Skilangläufer vier verschiedener Nationalteams in ihren unterschiedlichen Trainingslagern hinsichtlich akuter Anpassungen der [Hb], Hk und % RET untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass sowohl ein Wechsel von einer stehenden in eine liegende Position (20 Min.) zu erniedrigten [Hb] führen kann (im Mittel bis zu 0,6 g/dl und individuell bis zu 1,0 g/dl) als auch die Zufuhr von 2 Liter Wasser (im Mittel bis zu 0,9 g/dl und individuell bis zu 1,3 g/dl). Nach einem Grundlagen-Ausdauertraining im mittleren Intensitätsbereich wurden im Mittel bis zu 0,3 g/dl und individuell bis zu 1,3 g/dl erhöhte [Hb] gemessen. Der Hk korrespondierte weitestgehend mit der [Hb]. Die % RET zeigten keine Veränderungen nach Wechsel der Körperlage oder Flüssigkeitsaufnahme. Nach dem Training konnten jedoch in einigen Fällen höhere Werte gemessen werden (im Mittel bis zu 0,3 % und individuell bis zu 1,3 %). Während eines Trainings in mittleren Höhen wurden höhere [Hb], Hk und % RET nachgewiesen als in geringer Höhe (15,1 ± 0,47 vs. 14,7 ± 0,80 g/dl und 1,25 ± 0,43 vs. 1,13 ± 0,31 %). Die höchsten interindividuellen Varianzen (Variationskoeffizient (VK %)) für [Hb], Hk und % RET betrugen 10,8, 8,9 und 40,0 %. Der intraindividuelle VK % betrug 5,7 % für die [Hb] und Hk sowie 18 % für die % RET. Die Ergebnisse zeigen, dass präanalytische Einflussfaktoren die intraindividuelle biologische Varianz erhöhen, diese jedoch immer kleiner ausfällt als die interindividuelle Varianz.
In fünf weiteren Untersuchungen wurde die mögliche Höhe einer analytischen Varianz der [Hb], Hk und % RET durch unterschiedliche Messmethoden oder -geräte untersucht. Zum Einsatz kamen große und kleine Laborvollautomaten sowie Point of Care Testing (POCT)-Geräte. Bei nahezu allen Vergleichen wurden hohe Korrelationen der Messwerte ermittelt, aber auch gleichzeitig eine mittlere Abweichungen gemessen, die je nach Vergleich entweder höhere oder niedrigere Messwerte für die [Hb], Hk und % RET mit dem Referenzgerät (Sysmex KX 21N) ergaben. Die Spannbreiten der Differenzen fielen unterschiedlich hoch aus, so dass je nach Ergebnis von einer systematischen oder eher zufälligen Abweichung auszugehen ist. Durch die Untersuchungsergebnisse konnte gezeigt werden, dass von einem Wechsel der Messmethode bei Longitudinalstudien dringend abzuraten ist, da sonst die interindividuellen Varianzen erhöht werden können. Gleiches gilt auch im Zusammenhang mit Untersuchungen zur indirekten Dopinganalytik.
Die siebte Studie hatte zum Ziel, die Datengrundlage für die [Hb], Hk und % RET von Kaderathleten mit einer Stichprobe von 557 Athleten zu verbessern, laborinterne Referenzwerte zu ermitteln und diese mit denen aus allgemeinmedizinischer Literatur zu vergleichen. Für die Ergebnisse ist insbesondere hervorzuheben, dass für die männliche Stichprobe bereits ab einer Altersklasse von 13 Jahren steigende [Hb] und Hk mit zunehmendem Alter festzustellen waren. Im Zusammenhang mit der Sportartklasse wurden für die männliche Stichprobe niedrigere [Hb] und Hk für Ausdauersportarten im Vergleich zu anderen Sportartklassen ermittelt. Es ist davon auszugehen, dass langfristige physiologische Anpassungen an Ausdauertraining zu einer Erhöhung des Plasmavolumens (PV) und Erniedrigungen der [Hb] und Hk führten. Sowohl in Abhängigkeit der Alters- als auch der Sportartklasse liegen einige untere Referenzwertgrenzen für beide Geschlechter unter denen aus allgemeinmedizinischer Literatur. Auch hierfür werden PV-Veränderungen verantwortlich gemacht und weniger ein Fe-Mangel, der durch andere Serumparameter weitestgehend ausgeschlossen werden konnte. Für die % RET konnten keine geschlechts-, alters- und sportartspezifischen Unterschiede und auch keine Unterschiede zu den Angaben aus allgemeinmedizinischer Literatur festgestellt werden.
Mit der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass Blutproben für Longitudinaluntersuchungen im Zusammenhang mit sportwissenschaftlichen Untersuchungen und auch zur indirekten Dopinganalytik unter hohen standardisierten präanalytischen Voraussetzungen durchgeführt werden müssen. Außerdem ist in beiden Fällen der Einsatz der gleichen Messmethode bzw. -geräte unausweichlich. Für die Beurteilung eines einzelnen Messwertes im Vergleich zu Referenzwerten ist darauf zu achten, dass die Referenzwerte einer vergleichbaren Stichprobe entstammen. Die Ergebnisse der eigenen Untersuchung können als Vergleichswerte herangezogen werden. Für besondere Fragestellungen sind nach Möglichkeit individuelle Referenzwerte vorzuziehen. Referenzwerte müssen zudem in Abhängigkeit der Messmethode gesehen werden.
Abstract (English):
The mass of oxygen transporting hemoglobin (HB) of the erythrocytes (RBC) is a crucial factor for an athlete´s aerobic energy production and endurance capacity. The measurement parameters hemoglobin concentration ([Hb] (g/dl)), hematocrit (Hk (%)) und total hemoglobin concentration (tHB (g)) are therefore essential indicators in sport science. The measurement of [Hb] and Hk is relatively easy and quick compared to measurement of tHb. A further biomarker for erythropoiesis is the percentage of reticulocytes (% RET), the last precursor of RBC in the peripheral blood. All three parameters can be changed by natural adaption processes but they are marker for direct doping analysis at the same time.
Changes in [HB], Hk and % RET can be evoked by different reasons. On the one hand lower values can be caused by an iron (Fe) deficit as a top athlete´s Fe-metabolism shows higher Fe-losses and thus a higher demand, respectively. On the other hand acute and chronic adaption processes caused by changes in body position, hydration status, training (dependent on volume and intensity), and exposition to hypoxia can lead to elevated or lowered measured values and contrast each other. The measurement of biomarkers underlies pre-analytical variables that influence the biological variation. For sport science problems these have not been examined sufficiently under real training conditions.
Individual variation of [Hb], Hk and % RET are recently increasingly discussed in the context of different analytical methods and measuring devices, respectively. Analytical factors influence biological variation as well. The scientific literature provides numerous studies in this context, but they mainly exclusively with focus on the clinical situation and less in the sport science context.
Furthermore existing reference values in the post-analytical phase for the assessment of a single parameter are viewed critically. Normally they are collected from a sample of the untrained normal population. Threshold values of different sport organizations for [Hb], Hk and % RET used as indirect marker for manipulative methods of elevating tHb have been derived from reference values in the past as well. The question is whether the examination clientele in sport science is comparable with the reference population. The present work consists of seven different studies concerning the following questions:
1. How great is the influence of pre-analytical factors and analytical imprecision by different measurement methods and devices on the inter- and intraindividual biological variation of [Hb], Hk and % RET?
2. Can reference values for the evaluation of athletes´ measurement values in the post-analytical phase be determined by a sample of cadre athletes of different age- and sportsgroups and are these comparable with the normal population?
In the first study acute responses of [Hb], Hk und % RET were examined in professional cross-country skier of four different national teams in their training camps. It was shown that either a change of the body position from standing to lying (20 min) can lead to lower [Hb] (in average up to 0.6 g/dl and individually up to 1.0 g/dl) as well as the consumption of 2 liter water (in average up to 0.9 g/dl and individually up 1.3 g/dl). After a basic endurance training session with medium intensity the measured [Hb] was elevated up to 0.3 g/dl in average and up to 1.3 g/dl individually. Hk was mainly corresponding to [Hb]. % RET did not show differences after changing the body position or fluid uptake. After the training, however, higher sessions values have been measured in some cases (in average up to 0.3 % and individually up to 1.3 %). During a training session at medium altitude higher [Hb] and % RET were observed than at lower altitude (15.1 ± 0.47 vs. 14.7 ± 0.80 g/dl and 1.25 ± 0.43 vs. 1.13 ± 0.31 %). The highest interindividual variation (Coefficient of variation (CV %)) for [Hb], Hk and % RET were 10.8 %, 8.9 % and 40.0 %. The intraindividual CV was 5.7 % for [Hb] and Hk and 18 % for % RET. These results show that pre-analytic influencing variables elevate the intraindividual biological variation. However, the change is always smaller than the interindividual variation.
In five further studies the influence of different measurement methods and devices on the analytical variance of the [Hb], Hk und % RET was examined. Large and small full automatic devices as well as point of care testing (POCT) devices were used. During all comparisons high concentrations of the measured parameters were observed as well as a high average deviation for [Hb], Hk und % RET compared to the reference device (Sysmex KX 21N). The range of the differences varied leading to the assumption that a systematic or a random difference might be the cause depending on the result. The results of the present study show that a change of the measurement method during longitudinal studies is not advisable, as it might elevate the interindividual variation. The same is true for examinations for direct doping analysis.
The aim of the seventh study was to improve the database for [Hb], Hk und % RET of squad athletes with a sample size of 557 athletes, determine intern laboratory reference values and compare these values with the available literature. The most prominent result was that the male sample showed an elevation of [Hb] and Hk with age starting at the age group of 13 years. For the male sample a connection of the discipline with [Hb] and Hk was observed as endurance athletes showed lower values than athletes from other sports. It can be assumed that a long-term adaption to endurance training results in an increase of plasma volume (PV) and degradation of [Hb] und Hk. For both age group and discipline some lower threshold reference values are below of those in the common medical literature. PV-changes rather than a Fe-deficiency, which was excluded by further serum parameters, may be accountable for this. For % RET no gender, age group or discipline specific differences as well as no differences to data from common medical literature were determined.
The present work has shown that blood samples for longitudinal studies in sport scientific context and for the indirect doping analysis as well need to be performed with high-standardized pre-analytical conditions. Furthermore the use of the same measurement method and device is crucial for both cases. For the assessment of a single measured value compared to a reference value it must be ensured that the reference values are from a comparable sample. The results of the own study can serve as reference values. For specific research questions the use of individual reference values, where possible, is preferable. Furthermore reference values need to be seen in dependence of the performed method to perceive these values