Zukunftspreis Kommunikation Titel: Kommunikation: Simulator Versus Mensch, Universität der Bundeswehr Stand ZK 12 Autor: Miriam Ködderitzsch-Frank & Denise Rahn

Muskuläre Leistungsdiagnostik am Beispiel der „MaxxF-Studie“ Gliederung: 1. Einleitung 2. Studiendesign 3. Testdurchlauf 4. Ergebnisse 5. Zusammenfassung

1. Einleitung: Zielstellung: 1.) Bestimmung der muskulären Leistungsfähigkeit von Bewerbern und Anwärtern für eine fliegerische Verwendung in der Bundeswehr (= allgemeine Trainingsintervention). 2.) Erhaltung und Verbesserung von muskulären Fähigkeiten und Fertigkeiten aktiver LFF und Besatzungsmitglieder unter Berücksichtigung der beruflichen Exposition (= spezifische Trainingsintervention). 3.) Adipositasinterventions- und Präventionsprogramm.

2. Studiendesign Die Gruppeneinteilung für die Trainingsintervention: MaxxF (N=9 von N=32) Klassisches Krafttraining (N=17 von N=27) Funktionsgymnastik mit propriozeptivem Training (N=19 von N=36) Kontrollgruppe (N=14 von N=34) N (gesamt): N=59 von N=129

Unterschiede zwischen den Trainingsprogrammen: MaxxF Internet 0% Anleitung Kraft Elektr. Trainingsplan 50% Anleitung Funktion Sportw. 100% Anleitung

MaxxF

Klassisches Krafttraining

Funktionsgymnastik

Funktionsgymnastik Aquafitnessprogramme

Funktionsgymnastik Gesundheitssport Reiten

3. Testdurchlauf MaxxF-Eingangstest und Ersteinweisung. (60 Min) Fragebogenanalyse zu sportlichem Verhalten. (5 Min) Einweisung in den elektronischen Trainingsplan zur Erfassung der täglichen sportlichen Aktivität. (15 Min) Eingangs- und Ausgangstest Bioimpedanz. (10 Min jeweils) Eingangs- und Ausgangstest FPZ. (120 Min jeweils)

Fragebogenanalyse:

Wie trainieren Sie am liebsten?

MaxxF-Programm Wie empfanden Sie das Training?

Ergebnisse:

Veränderungen in % Eingangs- zu Ausgangstest Mittelwerte Extensoren Flexoren Lat rechts Lat links Rota rechts Rota links MaxxF Relativkraft HWS Eingangswert 0,78 0,38 0,60 0,64 0,26 Ausgangswert 0,85 0,44 0,61 Veränderung in % 8,72 15,72 0,28 1,05 1,95 0,65 Krafttraining 0,39 0,56 0,59 0,25 0,79 1,74 0,31 0,90 2,10 -0,89 Funktionsgymnastik 0,77 0,45 0,58 0,54 0,62 0,70 0,29 16,70 21,11 11,96 20,46 7,69 13,02 Kontrollgruppe 0,71 0,37 0,49 0,57 0,21 0,23 0,73 0,40 0,53 0,22 2,07 6,87 7,27 8,06 5,08 -1,48

Veränderungen in % Eingangs- zu Ausgangstest Mittelwerte Extensoren Flexoren Lat rechts Lat links Rota rechts Rota links MaxxF Relativkraft HWS Eingangswert 0,78 0,38 0,60 0,64 0,26 Ausgangswert 0,85 0,44 0,61 Veränderung in % 8,72 15,72 0,28 1,05 1,95 0,65 Krafttraining 0,39 0,56 0,59 0,25 0,79 1,74 0,31 0,90 2,10 -0,89 Funktionsgymnastik 0,77 0,45 0,58 0,54 0,62 0,70 0,29 16,70 21,11 11,96 20,46 7,69 13,02 Kontrollgruppe 0,71 0,37 0,49 0,57 0,21 0,23 0,73 0,40 0,53 0,22 2,07 6,87 7,27 8,06 5,08 -1,48

Veränderungen in % Eingangs- zu Ausgangstest Mittelwerte Extensoren Flexoren Lat rechts Lat links Rota rechts Rota links MaxxF Relativkraft BWS/LWS Eingangswert 4,57 2,74 2,33 2,35 2,02 1,96 Ausgangswert 4,81 3,08 2,49 2,40 2,07 1,95 Veränderung in % 5,33 12,60 6,58 2,06 2,73 -0,77 Krafttraining 4,63 2,80 2,41 2,36 2,09 4,90 2,89 2,17 2,16 5,80 3,20 -2,51 -0,05 4,51 3,29 Funktionsgymnastik 5,04 2,99 2,19 5,86 3,39 2,65 2,25 2,43 16,26 13,44 16,08 13,96 2,81 12,77 Kontrollgruppe 4,09 2,14 2,18 1,82 1,86 4,62 2,82 2,27 2,28 1,94 2,01 11,49 6,02 5,75 4,19 6,14 7,51

Veränderungen in % Eingangs- zu Ausgangstest Mittelwerte Extensoren Flexoren Lat rechts Lat links Rota rechts Rota links MaxxF Relativkraft BWS/LWS Eingangswert 4,57 2,74 2,33 2,35 2,02 1,96 Ausgangswert 4,81 3,08 2,49 2,40 2,07 1,95 Veränderung in % 5,33 12,60 6,58 2,06 2,73 -0,77 Krafttraining 4,63 2,80 2,41 2,36 2,09 4,90 2,89 2,17 2,16 5,80 3,20 -2,51 -0,05 4,51 3,29 Funktionsgymnastik 5,04 2,99 2,19 5,86 3,39 2,65 2,25 2,43 16,26 13,44 16,08 13,96 2,81 12,77 Kontrollgruppe 4,09 2,14 2,18 1,82 1,86 4,62 2,82 2,27 2,28 1,94 2,01 11,49 6,02 5,75 4,19 6,14 7,51

Vergleich der Absolutkraft von HWS/BWS/LWS

Vergleich der Relativkraft von HWS/BWS/LWS t-Statistik -1,88 P(T<=t) einseitig 0,04

4. Zusammenfassung: Das beste Training ist ein 100% angeleitetes Training mit Supervisionscharakter und gruppendynamischen Prozessen. Das Training muss regelmäßig und individuell angepasst sein. Der trainingsspezifische Reiz sollte ständig reguliert werden. Gesundheitsorientiertes Training erzielt auch größten Kraftzuwachs. (Funktionsgymnastik)

Was ist das KFG?

Koordinations-Fecht-Gerät

Unterschiedliche Experimente am KFG

Möglichkeiten der Datenauswertung

Möglichkeiten der Datenauswertung

N = 45 Kaderathleten Fechten Mittelwert Median Minimum Maximum Varianz STABW Alter 15,14 14,00 11,00 31,00 12,63 3,55 Körpergröße 167,31 167,50 140,00 192,00 150,28 12,26 Gewicht 56,43 56,00 84,00 237,36 15,41 BMI 20,04 20,14 14,91 25,31 8,91 2,98 Reaktionszeit 228,89 207,00 156,00 427,00 3528,49 59,40 Fehler 0,11 0,00 1,00 0,10 0,31 Tastendruck 9,51 9,00 19,00 19,87 4,46

Vorherige Testung WTS Mit 2HAND kann die Auge-Hand und Hand-Hand-Koordination reliabel erfasst werden. Die Streckenführung erlaubt den Vergleich der Koordinationsleistung bei einfacher und erschwerter Anforderung. 2Hand MDG Mittlere Dauer Gesamt MFG Mittlere Fehlerdauer Gesamt PFG Prozent Fehlerdauer Gesamt PR Prozentrang T T-Wert Roh Rohwert ZBA Zeit-Bew.-Antizipation MA Median Abweichungszeit MRA Median Richtungsabweichung Fv Flimmerverschmelzungsfrequenz VF Verschmelzungsfrequenz MVF Messfehler der Verschmelzungsfrequenz ZBA ist ein neuartiges Verfahren zur Erfassung der Fähigkeit, Geschwindigkeiten und Bewegung im Raum zu messen. Diese Fähigkeit ist vor allem in der Verkehrspsychologie äußerst relevant. FLIM ist ein objektives Testverfahren zur Ermittlung des Aktivierungsniveaus, bei dem nicht auf eine stets subjektive Selbstbeurteilung zurückgegriffen werden muss.

Übersicht Wiener Testsystem Mittelwert Median Minimum Maximum Varianz STABW 2HK MDG Roh 27,02 25,36 7,93 52,54 141,45 11,89 MDG PR 60,63 60,50 11,00 100,00 829,69 28,80 MDG T 55,50 52,50 38,00 80,00 157,91 12,57 MFG Roh 2,48 1,64 0,40 14,04 6,58 2,57 MFG PR 35,89 35,00 0,00 81,00 443,65 21,06 MFG T 43,63 46,00 20,00 59,00 97,07 9,85 PFG Roh 10,44 7,16 1,77 39,49 77,14 8,78 PFG PR 30,86 31,50 77,00 633,90 25,18 PFG T 40,50 43,00 57,00 141,43 KE 2,91 2,80 1,63 5,98 0,93 0,96 ZBA MA Roh 1,01 0,34 2,41 0,28 0,53 MA PR 62,19 65,00 15,00 669,25 25,87 MA T 54,50 54,00 40,00 81,68 9,04 MRA Roh 74,41 69,00 22,00 133,00 610,89 24,72 MRA PR 38,75 37,50 5,00 683,87 26,15 MRA T 46,72 46,50 34,00 90,72 9,52 Fv VF Roh 32,77 33,40 50,55 7,11 MVF Roh 0,41 0,90 0,05 0,23

Übersicht Wiener Testsystem Mittelwert Median Minimum Maximum Varianz STABW 2HK MDG Roh 27,02 25,36 7,93 52,54 141,45 11,89 MDG PR 60,63 60,50 11,00 100,00 829,69 28,80 MDG T 55,50 52,50 38,00 80,00 157,91 12,57 MFG Roh 2,48 1,64 0,40 14,04 6,58 2,57 MFG PR 35,89 35,00 0,00 81,00 443,65 21,06 MFG T 43,63 46,00 20,00 59,00 97,07 9,85 PFG Roh 10,44 7,16 1,77 39,49 77,14 8,78 PFG PR 30,86 31,50 77,00 633,90 25,18 PFG T 40,50 43,00 57,00 141,43 KE 2,91 2,80 1,63 5,98 0,93 0,96 ZBA MA Roh 1,01 0,34 2,41 0,28 0,53 MA PR 62,19 65,00 15,00 669,25 25,87 MA T 54,50 54,00 40,00 81,68 9,04 MRA Roh 74,41 69,00 22,00 133,00 610,89 24,72 MRA PR 38,75 37,50 5,00 683,87 26,15 MRA T 46,72 46,50 34,00 90,72 9,52 Fv VF Roh 32,77 33,40 50,55 7,11 MVF Roh 0,41 0,90 0,05 0,23 25-75 durchschnittlich, 76-84 durchschnittlich bis überdurchschnittlich, x>84 überdurchschnittlich ausgeprägte koordinative Leistungsfähigkeit. Von einfachen motorischen Aufgaben, bis hin zu Komplexen (Binet), dient die 2HK –Testbatterie dazu, kognitive Leistungen und sensomotorische Aspekte koordinierter Bewegungen näher zu erläutern. Geschwindigkeit, Genauigkeit bei feinen kleinräumigen Bewegungen und der Informationsverarbeitung!

Übersicht Wiener Testsystem Mittelwert Median Minimum Maximum Varianz STABW 2HK MDG Roh 27,02 25,36 7,93 52,54 141,45 11,89 MDG PR 60,63 60,50 11,00 100,00 829,69 28,80 MDG T 55,50 52,50 38,00 80,00 157,91 12,57 MFG Roh 2,48 1,64 0,40 14,04 6,58 2,57 MFG PR 35,89 35,00 0,00 81,00 443,65 21,06 MFG T 43,63 46,00 20,00 59,00 97,07 9,85 PFG Roh 10,44 7,16 1,77 39,49 77,14 8,78 PFG PR 30,86 31,50 77,00 633,90 25,18 PFG T 40,50 43,00 57,00 141,43 KE 2,91 2,80 1,63 5,98 0,93 0,96 ZBA MA Roh 1,01 0,34 2,41 0,28 0,53 MA PR 62,19 65,00 15,00 669,25 25,87 MA T 54,50 54,00 40,00 81,68 9,04 MRA Roh 74,41 69,00 22,00 133,00 610,89 24,72 MRA PR 38,75 37,50 5,00 683,87 26,15 MRA T 46,72 46,50 34,00 90,72 9,52 Fv VF Roh 32,77 33,40 50,55 7,11 MVF Roh 0,41 0,90 0,05 0,23 Physiologische Untersuchungen: hoch und niederfrequente Lichtreize, die im auf- oder absteigenden Verfahren dargeboten werden, beinhalten bereits auf retinaler Ebenen unterschiedliche Verarbeitungen. Nachbildeffekte, psychologische Variablen! Zentrale Ermüdung

Übersicht Wiener Testsystem Mittelwert Median Minimum Maximum Varianz STABW 2HK MDG Roh 27,02 25,36 7,93 52,54 141,45 11,89 MDG PR 60,63 60,50 11,00 100,00 829,69 28,80 MDG T 55,50 52,50 38,00 80,00 157,91 12,57 MFG Roh 2,48 1,64 0,40 14,04 6,58 2,57 MFG PR 35,89 35,00 0,00 81,00 443,65 21,06 MFG T 43,63 46,00 20,00 59,00 97,07 9,85 PFG Roh 10,44 7,16 1,77 39,49 77,14 8,78 PFG PR 30,86 31,50 77,00 633,90 25,18 PFG T 40,50 43,00 57,00 141,43 KE 2,91 2,80 1,63 5,98 0,93 0,96 ZBA MA Roh 1,01 0,34 2,41 0,28 0,53 MA PR 62,19 65,00 15,00 669,25 25,87 MA T 54,50 54,00 40,00 81,68 9,04 MRA Roh 74,41 69,00 22,00 133,00 610,89 24,72 MRA PR 38,75 37,50 5,00 683,87 26,15 MRA T 46,72 46,50 34,00 90,72 9,52 Fv VF Roh 32,77 33,40 50,55 7,11 MVF Roh 0,41 0,90 0,05 0,23 genau schnell ungenau schnell genau langsam ungenau langsam 15,38 42,31 26,92

Wie funktioniert die Verdrahtung im Gehirn? Bei zielgerichteten Handlungen ist vor allem das Striatum aktiv, auch als Belohnungssystem bezeichnet. Gedächtnisfunktionen finden hauptsächlich im Hippocampus dagegen statt. Talente sind an der Umwelt interessierte Menschen, bei denen das Zusammenspiel und das Feedback gut funktionieren.

Wie werden schnell richtige Entscheidungen gefällt? Zeitdruck, Balance zwischen schnellen und präzisen Lösungen (fMRT) Beteiligung des prä-supplementär-motorischen Areals u. Basalganglien Stärkere Ausprägung bei hoher Aktivität, jedoch bei KFG geschlechtsspezifische Unterschiede.

Geschlechtsspezifische Unterschiede in der Schnelligkeit und Präzision Frauen sind präziser bei der Trefferleistung. Männer sind schneller in der Bewegungsgeschwindigkeit. Dabei sind Reaktionszeiten auf visueller Basis und Bewegungszeiten nicht aneinander gekoppelt.

Geschlechtsspezifische Unterschiede am KFG Das KFG dient zur Erfassung fechtspezifischer Parameter, die primär die Angriffsbewegung betreffen und entscheidend bei der Trefferleistung sind. Die Planung und Durchführung der richtigen Angriffstechnik hat mehr Einfluss auf Erfolg oder Niederlage als eine richtig gewählte Abwehrtechnik.

Aufmerksamkeitssteuerung Nicht alle Informationen, aufgenommen vom Auge, werden in gleicher Weise verarbeitet. In der Peripherie des Gesichtsfelds werden beim Fechten schon die ersten Informationen wahrgenommen. (Blickbewegungskamera)

Willentliche und reflexartige Aufmerksamkeit Unterschiedliche neuronale Mechanismen Willentliche Aufmerksamkeit langsamer als reflexartige (150 ms) Auswirkung auf die Bewegungszeit und die Zielentscheidung!

Kontake auf Vorrat, Simulator versus Training Im Training erlernte Bewegungen werden nach längerem Nichtgebrauch nicht vergessen, sondern nur inaktiviert. Visuelle Informationen, erhöhtes Aufwachsen von neuen Zellkontakten. Neuorganisation auch am KFG, durch spezielles Training der Angriffstechniken auch bei Videosequenzen. (Talentdiagnostik)

Ein Beispiel eines Parameters in der Talentdiagnostik

Nachteile des KFG Vorgänge im Gehirn können nicht mit dem Simulator selbst untersucht werden. Untersuchungen der Plastizität psychischer Art sind schwer nachzuweisen. (Zwei-Photonen-Mikroskop, Einfärbung der Synapsen) Stop-and-go Prinzip wenig untersucht, bzw. hier die Umstellungsfähigkeit und das sogenannte sparse coding (wie viele Neuronen sind bei Komplexbewegungen und Programmänderungen nötig?) Vorhersage von Bewegungen nur mit Computermodellen möglich. Visuelle Informationen werden von retinooptischen zu körperbezogenen Koordinaten weiterverarbeitet, um sie brauchbar für visuelle Informationen der Motorik zu machen: Unterschiede zwischen Novizen (sehen den Gegner als Ganzes) und Experten (konzentrieren sich auf bestimmten Punkt, meist Schwachstelle des Gegners).

Vorteile des KFG Talentdiagnostik: alles äußerlich, physiologische ist messbar: Bewegungszeit, Reaktionszeit, Degenspitzendruck, Distanz, Bewegungsausführung, Handschluss am Degengriff, Gelenkswinkel, Innervation entsprechender Muskelgruppen, visuelle Wahrnehmung. Möglichkeit für sehr junge Fechter den Einstieg zu erleichtern. E-learning über Vernetzung mehrerer Simulatoren weltweit. Gegnerdiskussion und Automatisierung entsprechender Angriffstechniken. Standardisierung und Objektivierung fechtspezifischer Tests. Leistungsvergleich und Entwicklungsverlauf.

Quellen Nägerl V. (2008) LTD induction causes morphological changes in presynaptic boutons an reduces their contacts with spines Neuron, 26.11.2008 Stüttgen M.C. and Schwarz C. (2008) Psychophysical and neurometric detection performance under stimulus uncertainty. Nat. Neurosci. DOI 10.1038/nn.2162 Busse L., Katzner S., Treue S. (2008) Temporal dynamics of neuronal modulation during exogenous an endogenous shifts of visual attention in macaque area MT. Proc Natl Acad Sci USA Merker S. (2008) Experience leaves a lasting structural trace in crotical circuits. Nature Forstmann, BU, Dutilh, G, Brown, S, Neumann, J, von Cramon, DY, Ridderinkhof, KR, Wagenmarkers, EJ (2008) Striatum and pre-SMA facilitate decision-making under time pressure, PNAS, Online-Veröffentlichung

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Vielen Dank! Kontakt: OL Ködderitzsch-Frank Institut für Luft und Raumfahrtmedizin der Luftwaffe Fachgruppe Orthopädie/Anthropometrie/Sportwissenschaft 82256 Fürstenfeldbruck Tel.:  90 5360 2188 e11a2809@unibw.de miriamkoedderitzschfrank@bundeswehr.org