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Trainingswissenschaftliche Experimente

Flimmerverschmelzungsfrequenz (FVF) und allgemeines zentralnervöses Aktivierungsniveau (AZAN)

Gitta Rohde

19.12.2013

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Übersicht

● allgemeines zentralnervöses Aktivierungsniveau (AZAN)

● Flimmerverschmelzungsfrequenz (FVF)

● Zusammenhang zwischen AZAN und FVF

● Forschungsergebnisse

● aktuelle Studie von Jan Lennartz

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allgemeines zentralnervöses Aktivierungsniveau:AZAN

● Gegenstand in der Sportmedizin der DDR● heute auch in der Psychophysiologie● Grundlagen aus:

● Neurophysiologie● Biochemie● Psychologie● Psychatrie und Neurochirugie● Pharmakologie● funktionelle Anatomie

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allgemeines zentralnervöses Aktivierungsniveau:AZAN

Voraussetzungen:● zentralnervöse Aktivierungs- und Desaktivierungsprozesse

● objektive, reliable und valide Messinstrumente● Zusammenhang zwischen zentralnervösen Aktivierungs- und Desaktivierungsprozessen und anderen Funktionen

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allgemeines zentralnervöses Aktivierungsniveau: Definition

Aktivierung:

● bezieht sich auf gesamten Organismus● allgemeine Steigerung der Funktionsbereitschaft bzw. als eine generalisierte Mobilisierungsreaktion des Organismus

● häufig auf den Stoffwechsel bezogen

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Aktivierungsniveau:statischer Aspekt (Aktivierung als Zustand)

Desaktivierung:dynamischer Aspekt

Aktivierung:dynamischer Aspekt(Aktivierung als Prozess)

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zentralnervöse Aktivierung:● eine Zustandsänderung (in beide Richtungen) des zentralen Nervensystems (ZNS)

● Erregung von neuronalen und psychischen Prozessen durch innere und äußere Reize, die Aktionen vorausgeht

● hypothetisches psychophysiologisches Konstrukt:● es nicht unmittelbar erkannt und gemessen werden kann,

sondern auf Grund von Verhaltensbeobachtungen und einer Theorie des Verhaltens als wirksam angenommen werden muss

● betrifft psychologische und physiologische Lebensprozesse

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Aktivierung führt zu:● Erhöhung der physischen Leistungsbereitschaft● Erhöhung der psychischen Leistungsbereitschaft● verbesserte Aufmerksamkeitsleistung● verbesserte optische Wahrnehmung● Verbesserung der Koordination und Präzision motorischer Handlungen

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zentralnervöses Aktivierungsniveau:● Funktionszustand von Neuronen bzw. Neuronengruppen des ZNS

● die Fähigkeit von Neuronen und Neuronengruppen zur Erfüllung spezifischer Aufgaben

→ Synonym: Vigilanz

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Dimensionen zentralnervöser Aktivierung:● Intensität● Umfang● Verlauf● Konfiguration● habituelle Eigenarten

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Intensität

zentralnervösesAktivierungsniveau

niedrig mittel hoch

Tief- Schläfrig- entspannte wache starkeschlaf keit Wachheit Aufmerksamkeit Erregung

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Umfang:● lokal, kleine Gebiete des ZNS→ lokale oder spezifische Aktivierung

● allgemein, große Gebiete des ZNS→ allgemeine oder unspezifische Aktivierung

Verlauf:● Dauer● tonische und phasische Prozesse

Konfiguration:● Aktivierung variiert je nach Situation oder Anforderung

habituelle Eigenarten:● individuelle Unterschiede zwischen den Persönlichkeiten

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allgemeines zentralnervöses Aktivierungsniveau: Abgrenzung

Abgrenzung

● Aufmerksamkeit: ● Fähigkeit, aus allen Informationen die zu filtern, die verarbeitet

werden● psychische Prozesse (Wahrnehmen, Denken,...)

ս Aktivierung: Tätigkeit der Nervenzellen

→ Aktivierung steuert die Aufmerksamkeit (wenn man aktiviert ist, kann man besser denken)

●

● Konzentration: ● gesteigerte Aufmerksamkeit in eine bestimmte Richtung● spezifische Dimension der Aufmerksamkeit

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AZANBegleiterscheinungen

Begleiterscheinungen im ZNS:● Änderung der bioelektrischen Aktivität der Nervenzellen● Sensorische Funktionen (Wahrnehmungsschwellen ändern sich)● Sensomotorische Funktionen (Reaktionszeit, Schriftprobe,...)● Kognitive Funktionen (erfasst durch Konzentrations-

Leistungstests)

Begleiterscheinungen außerhalb des ZNS:● Atmung● Herz-Kreislauf● elektrischer Hautwiderstand (abhängig von der Aktivität der

Schweißdrüsen)

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AZANEinflussgrößen

Begleiterscheinungen (Bestimmung des AZAN)ս Einflussgrößen (Beeinflussung des AZAN)

● Emotionen (Angst, Schmerz, Stolz, Scham, Selbstsicherheit,...)

● Motivation (Hoffnung auf Erfolg, Furcht vor Misserfolg)● Ermüdung (psychisch oder physisch)

● physische Ermüdung (muskuläre Beanspruchung) kann aktivierend oder desaktivierend wirken

● psychische Beanspruchung wirkt generell desaktivierend

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allgemeines zentralnervöses Aktivierungsniveau:Messung

Bestimmung des AZAN mittels:● EEG: differenzierte Informationen über zentrale Aktivierung einzelner Hirnregionen

● Herzfrequenz: sehr unspezifische Aktivierung● Reaktionszeitmessung und Flimmerverschmelzungsfrequenz

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Flimmerverschmelzungsfrequenz FVF

● Phänomen der optischen Verarbeitung von intermittierenden Lichteindrücken

● bekannt seit der Antike als Radphänomen● Frequenz, die gerade noch als Flimmern wahrgenommen wird und noch nicht als kontinuierlich leuchtend (Verschmelzung)

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Flimmerverschmelzungsfrequenz FVF

abhängig von:● Leuchtintensität (muss konstant bleiben)● Wellenlänge und -form● Pupillenweite● Adaptions- und Akkomodationszustand des Auges● monokulares vs. binokulares Sehen

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AZAN – FVF

Nachteile:● synchrone Messung der FVF während des Sports nicht möglich, nur vor und nach der Betätigung

● Übungseffekte, Alter,...● Versuchsleitereffekte● Bewusstsein des Probanden, gemessen zu werden● je höher die Ausgangsfrequenz, desto geringer die Reaktion

→ FVF ist eine einfach durchführbare und schnelle Methode um AZAN valide zu bestimmen

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Forschungsergebnisse

Fahrradergometerbelastung:● 10 min: direkte Desaktivierung, nach 1 min Ruhe: Rückkehr zum Ausgangswert

● 4 min: direkte Desaktivierung, in Ruhe: Anstieg über den Ausgangswert

● 16 bzw. 11 min: belastungsabhängige Aktivierung● 45-60 min: probandenabhängige Des- bzw. Aktivierung

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● Ende der 80er: Studien, die Belastungsarten beschrieben, aber nicht quantifizierten:● Grundlagenausdauer-, Ausdauerbelastungen führen zu FVF-Anstieg = Aktivierung

● Intervall-, Schnellkraft- und spezifische Kraftbelastung (Krafttraining) führen zu FVF-Abfall = Desaktivierung


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Wiemeyer (1990):● anaerober-alaktazider● anaerober-laktazider● aerober Belastung

→ welche Auswirkung hat die jeweilige Belastung auf die FVF und damit die zentralnervöse Aktivierung?


Aufwärmen 20mSprint

anaerob-alaktazid

1. Messung

300mSprint

anaerob-laktazid

5. Messung

15 min Lauf

aerob

2. Messung

3. Messung

4. Messung

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Ergebnisse: ● Aufwärmen führt zu Aktivierung● anaerob-alaktazid: keine Auswirkung auf AZAN● anaerob-laktazid: Desaktivierung● aerob: Aktivierung


Aufwärmen 20mSprint

1. Messung

300mSprint

5. Messung

15 min Lauf

2. Messung

3. Messung

4. Messung

AZAN:

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Rothe (1993):

Aufwärmen dient nicht nur Reduzierung der Verletzungsgefahr, sondern auch der allgemeinen Aktivierung

Aktivierung nicht nur der muskulären (physisch) Leistungsbereitschaft, sondern auch der geistigen (psychisch)

Studie, die an 27 Probanden 5 unterschiedliche Aufwärmtrainingsprogramme vergleicht

Hierbei werden Zeiteinheiten von 10, 15 und 20 Minuten miteinander verglichen

Vorbereitung auf Leistung

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Stretching

Isometrisches Anspannen

leichtes dynamisches Programm

intensives dynamisches Programm

gemischtes Programm


10 min15 min20 min

10 min15 min20 min

10 min15 min20 min

10 min15 min20 min

10 min15 min20 min

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20 min Stretching

10 min Stretching15 min Stretching

vorher nachher +10min



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20 min isometr. Anspannen

10 minisometr. Anspannen

15 minisometr. Anspannen




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20 min dyn.-leicht

10 min dyn.-leicht 15 min dyn.-leicht

vorher nachher +10min vorher nachher +10min


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20 min dyn.-intensiv

10 min dyn.-intensiv15 min dyn.-intensiv

vorher nachher +10min vorher nachher +10min


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20 min Mix

10 min Mix 15 min Mix

vorher nachher +10minvorher nachher +10min


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➔ verschiedene muskuläre Aufwärmtrainingsprogramme haben unterschiedliche Auswirkungen auf das AZAN

➔ dynamische Programme bewirken eine höhere Aktivierung als statische

➔ Stretching bewirkt Desaktivierung➔ leichte Belastungen führen zu weniger starker Aktivierung als intensive

➔ 15 und 20 minütige Programme führen zu stärkerer Aktivierung als 10 minütige

➔ Art der Beanspruchung hat deutlicheren Einfluss auf die Aktivierung als die Dauer

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Kurzfristige Effekte konditioneller Fähigkeiten auf die mentale Rotationsleistung und das zentrale Aktivierungsniveau – Masterarbeit von Jan Lennartz● Vergleich aerobe Maximalkraftbelastung – anaerobe Ausdauerbelastung (keine Kontrollmessung durchgeführt wird, welche Belastung tatsächlich vorliegt - Laktat-Messung fehlt)

● Vergleich des AZANs mittels FVF und Reaktionszeiten als Abgleich zwischen den Methoden

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Zur Vertiefung:● Olivier, N. (Ed.). (1990). Zur Messung der Flimmerverschmelzungsfrequenz im

Sport : Beiträge verschiedener Wissenschaftsdisziplinen zur Methode der FVF-Messung. Köln: Sport u. Buch Strauß, Ed. Sport.

● Rothe, M. (1993). Zur Abhängigkeit des zentralnervösen Aktivierungsniveaus von verschiedenen Aufwärmtrainingsinterventionen bei unterschiedlichen Aufwärmzeiteinheiten.

● Wiemeyer, J. (1990). Zentralnervöse Aktivierung und sportliche Leistung : Quantifizierung des zentralnervösen Aktivierungsniveaus mit Hilfe eines verbesserten Verfahrens zur Messung der Flimmerverschmelzungsfrequenz. Bundesinstitut für Sportwissenschaft. Köln: Köln : Sport und Buch Strauß, Ed. Sport.

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