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This study investigated the effects of a daily plyometric hopping intervention on running economy (RE) in amateur runners. In a randomized, controlled trial, thirty-four amateur runners (29 ± 7 years, 27 males) were allocated to a control or a hopping exercise group. During the six-week study, the exercise group performed 5 min of double-legged hopping exercise daily. To progressively increase loading, the number of hopping bouts (10 s each) was steadily increased while break duration between sets was decreased. Pre- and post-intervention, RE, peak oxygen uptake (VO2peak), and respiratory exchange ratio (RER) were measured during 4-min stages at three running speeds (10, 12, and 14 km/h). ANCOVAs with baseline values and potential cofounders as cofactors were performed to identify differences between groups. ANCOVA revealed an effect of hopping on RE at 12 km/h (df = 1; F = 4.35; p 2 = 0.072) and 14 km/h (df = 1; F = 6.72; p 2 = 0.098), but not at 10 km/h (p > 0.05). Exercise did not affect VO2peak (p > 0.05), but increased RER at 12 km/h (df = 1; F = 4.26; p 2 = 0.059) and 14 km/h (df = 1; F = 36.73; p 2 = 0.520). No difference in RER was observed at 10 km/h (p > 0.05). Daily hopping exercise is effective in improving RE at high running speeds in amateurs and thus can be considered a feasible complementary training program.Clinical trial registration German Register of Clinical Trials (DRKS00017373).

Satellitenzellen (SZ) spielen eine essenzielle Rolle bei muskulären Adaptationsvorgängen an verschiedene Formen von (Kraft-)Training. Es wurde gezeigt, dass nach einem einzelnen intensiven exzentrischen Krafttrainingsreiz eine SZ Aktivierung und, nach elektrostimuliertem Training, auch eine SZ Ausdifferenzierung induziert werden konnte. Ziel dieser Studie war es herauszufinden, ob ein einzelner konzentrisch/ exzentrischer Krafttrainingsreiz mit einer muskelschädigenden exzentrischen Überlast (CON/ECC+) einen suffizienten Stimulus für eine SZ Aktivierung, Proliferation und Ausdifferenzierung darstellt. Methodik: Es wurden Muskelbiopsien aus dem M. vastus lateralis männlicher Freizeitsportler vor und am kontralateralen Bein sieben Tage nach einem einmaligen herkömmlichen (konzentrisch/exzentrisch) Trainingsreiz (CON/ECC, n = 15) oder nach CON/ECC+ (n = 15) der Beinstrecker sowie bei einer nicht-trainierenden Kontrollgruppe (KG, n = 10) entnommen. Die Gesamtzahl an SZ (Pax7+), aktivierte SZ (Pax7+/MyoD+) und ausdifferenzierende SZ (Myogenin+), sowie die Fasertypverteilung und Muskelfasern, die neonatales Myosin exprimieren (MHCneo) wurden mittels Immunhistochemie bestimmt. Die Creatinkinase (CK) und Myoglobin wurden anhand venöser Blutabnahmen bestimmt. Isokinetische Krafttests wurden zur Ermittlung der dynamischen Maximalkraft wiederholt durchgeführt. Ergebnisse: Anstiege der CK- und Myoglobin-Werte (P = .001) deuteten auf muskuläre Schädigungen hin, während die Maximalkraftleistung nicht beeinträchtigt war. Nur nach CON/ECC+ kam es zu einem Anstieg der Gesamtzahl an SZ (P = .019) und den SZ, die den Typ-II Muskelfasern zugeordnet werden konnten (P = .011). Ein Anstieg des Anteils der aktivierten SZ war nur nach dem CON/ECC+ Trainingsreiz zu finden (P = .003). Dieser Anstieg unterschied sich zu den Änderungen der aktivierten SZ nach CON/ECC oder in der KG (P < .05). Der Anteil an ausdifferenzierenden SZ sowie der der neonatalen Muskelfasern blieben unverändert. Diskussion: Eine exzentrische Überlast während eines einmaligen Beinstreckertrainings induzierte eine Aktivierung der SZ sowie einen Anstieg der Gesamtzahl an SZ und den SZ, die den schnellen Typ-II Muskelfasern zugeordnet werden können. Es gab jedoch keine Hinweise für eine erhöhte SZ Ausdifferenzierung oder einer Bildung neuer Muskelfasern.

The interruption of learning processes by breaks filled with diverse activities is common in everyday life. The purpose of this study was to investigate the effects of the time of day (TOD) of playing with or without music during recess on cognitive performance regeneration among students aged between 11 and 12. Twenty-seven volunteer children (aged 12 ± 0.6 years) completed four trials at 09h45, 10h15, 14h45, and 15h15. Each test session was separated by recreation between classroom lessons with different conditions: music only (MSC), playing only (PAY), music and playing (MSC-PAY), and without music and playing (NON). During each session, oral temperature, reaction time (RT), and constant attention (CA) were measured. For all parameters, the ANOVA revealed a significant effect of the type of activity. However, no significant effect of the TOD and no significant interaction of type of activity × TOD were reported. The Bonferroni post hoc test revealed that Δ-core temperature was significantly higher during PAY and MSC-PAY compared to NON (p < 0.05). Δ-attention was higher during MSC, PAY, and MSC-PAY compared to NON (p < 0.001). Δ-attention was lower during MSC (p < 0.05), PAY (p < 0.05), and MSC-PAY (p < 0.01) compared to NON. Therefore, playing, listening to music, and playing while listening to music at recess improve the child’s ability to regenerate cognitive performance regardless of the TOD.

Aim Identifying risk factors for low bone stiffness index (SI) might be one crucial strategy for osteoporosis prevention. Purpose was to characterize healthy schoolchildren across tertiles of SI. Subject and methods In 248 girls (13.4 ± 1.9 years, BMI: 20.2 ± 4.8 kg/m2) and 231 boys (13.6 ± 1.7 years, BMI: 19.3 ± 3.3 kg/m2), the following parameters were assessed: calcaneal SI (quantitative ultrasound), body composition (bioelectrical impedance analysis), Bone Healthy Eating Index (BoneHEI; food frequency questionnaire), and physical activity level (PAL; activity questionnaire). Participants were classified according to age- and sex-specific SI tertiles (low, medium, and high). Between-group comparisons were achieved by Kruskal–Wallis-H-tests (α = 0.05). Results Girls with low SI had significantly lower body mass (49.2 ± 16.7 vs 54.8 ± 12.2 kg; p 2; p p p p Conclusion Girls with low body mass and boys with low PAL have a higher risk for low SI. Schoolchildren should strive for normal body mass and perform regular physical activity.

The Gutenberg Gait Database comprises data of 350 healthy individuals recorded in our laboratory over the past seven years. The database contains ground reaction force (GRF) and center of pressure (COP) data of two consecutive steps measured - by two force plates embedded in the ground - during level overground walking at self-selected walking speed. The database includes participants of varying ages, from 11 to 64 years. For each participant, up to eight gait analysis sessions were recorded, with each session comprising at least eight gait trials. The database provides unprocessed (raw) and processed (ready-to-use) data, including three-dimensional GRF and two-dimensional COP signals during the stance phase. These data records offer new possibilities for future studies on human gait, e.g., the application as a reference set for the analysis of pathological gait patterns, or for automatic classification using machine learning. In the future, the database will be expanded continuously to obtain an even larger and well-balanced database with respect to age, sex, and other gait-specific factors., Measurement(s)ground reaction force • centre of pressure • walking behavior • gait measurement • Normal GaitTechnology Type(s)force plate • Sensor DeviceFactor Type(s)age • sex • walking speedSample Characteristic - OrganismHomo sapiensSample Characteristic - Environmentlaboratory environment Machine-accessible metadata file describing the reported data: 10.6084/m9.figshare.15112488

Traditionally, golf instruction has been oriented toward imitation of role models, guided by errors that surround a channel of supposedly correct repetition. Recent motor learning approaches relying on the dynamics of living systems suggest the inclusion of additional noise during practice for supporting players’ movement exploration and improving adaptability that in consequence will lead to increased performance. While the effectiveness of this approach has now been demonstrated in many sports, research exploring the effects of differential learning (DL) in golf is scarce, especially when considering different shot distances and players with various handicap levels. Therefore, the purpose of this study was to compare the effects of an enriched learning and information intervention as opposed to a more constrained approach, on the pitching performance of golfers with different handicaps from different distances. A total of 29 adolescent golfers with an average experience of 7.8 years were divided into a DL (n = 15) and a repetitive-oriented (RB, n = 14) group. Both groups were further compared dependent on their handicap level (DL, low handicap n = 7, high handicap n = 8; RB, low handicap n = 5, high handicap n = 9). The TrackMan 4 was used to measure the shot performance for 20 m, 35 m, and 50 m distances (10 shots from each distance) based on a pre- and post-test design. Each group performed the same number of trials (n = 270, 9 executions per distance per session) across 10 sessions. Analysis of covariance (ANCOVA) was used for the statistical analysis, using the pre-test as covariate and the post-test as dependent variable. The DL group revealed advantageous adaptations in the attack and face angle (p ≤ 0.05), while also in the dynamic loft (p ≤ 0.05), mostly for the 35 m and 50 m. In addition, this intervention led to improvements in the score, club head speed, and carry distance for the 50 m when compared to the RB (p ≤ 0.05; small effects). The low handicap players from the DL group also revealed adaptation in the angles’ variables (p ≤ 0.05) when compared with high handicap players, who improved the score (p ≤ 0.05) in all distances after intervention. The low handicap players from the RB group improved the score (p ≤ 0.05) and club speed (p ≤ 0.05) for the 20 and 35 m, while the high handicap golfers revealed higher improvements for these variables only in the 50 m distance condition. Overall, coaches may incorporate approaches into their skill training that increase the number of opportunities to improve the performance of both experienced and non-experienced players by promoting the adaptability of movement patterns.

Post-COVID19 patients suffer from persistent respiratory, cardiovascular, neurological, and musculoskeletal health complaints such as dyspnea, chest pain/discomfort, and fatigue. In Tunisia, the potential benefits of a cardiorespiratory rehabilitation program (CRRP) after COVID19 remain unclear. The main aim of this study was to evaluate the impact of a CRRP on submaximal exercise capacity, evaluated through the 6-min walk test (6MWT) data in post-COVID19 Tunisian patients. This was a cross-sectional study including 14 moderate to severe COVID19 patients aged from 50 to 70 years. CRRP was performed after the end of patients’ hospitalization in COVID19 units for extensive or severe extents of COVID19. Dyspnea (modified medical research council), spirometry data, handgrip strength values, 6MWT data, and 6-min walk work (i.e., 6-min walk distance x weight) were evaluated 1-week pre-CRRP, and 1-week post-CRRP. CRRP included 12 sessions [3 sessions (70 min each)/week for 4 weeks]. Exercise-training included aerobic cycle endurance, strength training, and educational sessions. Comparing pre- and post- CRRP results showed significant improvements in the means±standard deviations of dyspnea by 1.79 ± 0.80 points (p < 0.001), forced expiratory volume in one second by 110 ± 180 ml (p = 0.04), 6-min walk distance by 35 ± 42 m (p = 0.01), 6-min walk work by 2,448 ± 3,925 mkg (p = 0.048), resting heart-rate by 7 ± 9 bpm (p = 0.02) and resting diastolic blood pressure by 6 ± 10 mmHg (p = 0.045). In Tunisia, CRRP seems to improve the submaximal exercise capacity of post-COVID19 patients, mainly the 6-min walk distance and work.

Circulating cell-free DNA (cfDNA) has been investigated as a screening tool for many diseases. To avoid expensive and time-consuming DNA isolation, direct quantification PCR assays can be established. However, rigorous validation is required to provide reliable data in the clinical and non-clinical context. Considering the International Organization for Standardization, as well as bioanalytical method validation guidelines, we provide a comprehensive procedure to validate assays for cfDNA quantification from blood plasma without DNA isolation. A 90 and 222 bp assay was validated to study the kinetics of cfDNA after exercise in patients with systemic lupus erythematosus (SLE). The assays showed ultra-low limit of quantification (LOQ) with 0.47 and 0.69 ng/ml, repeatability ≤ 11.6% (95% CI 8.1–20.3), and intermediate precision ≤ 12.1% (95% CI 9.2–17.7). Incurred sample reanalysis confirmed the precision of the procedure. The additional consideration of pre-analytical factors shows that centrifugation speed and temperature do not change cfDNA concentrations. In SLE patients cfDNA increases ~ twofold after a walking exercise, normalizing after 60 min of rest. The established assays allow reliable and cost-efficient quantification of cfDNA in minute amounts of plasma in the clinical setting. Additionally, the assay can be used as a tool to determine the impact of pre-analytical factors and validate cfDNA quantity and quality of isolated samples.

Load management, i.e., prescribing, monitoring, and adjusting training load, is primarily aimed at preventing injury and maximizing performance. The search for objective monitoring tools to assess the external and internal load of athletes is of great interest for sports science research. In this 4-week pilot study, we assessed the feasibility and acceptance of an extensive monitoring approach using biomarkers, neuromuscular performance, and questionnaires in an elite youth soccer setting. Eight male players (mean ± SD: age: 17.0 ± 0.6 years, weight: 69.6 ± 8.2 kg, height: 177 ± 7 cm, VO2max: 62.2 ± 3.8 ml/min/kg) were monitored with a local positioning system (e.g., distance covered, sprints), biomarkers (cell-free DNA, creatine kinase), questionnaires, neuromuscular performance testing (counter-movement jump) and further strength testing (Nordic hamstring exercise, hip abduction and adduction). Feasibility was high with no substantial impact on the training routine and no adverse events such as injuries during monitoring. Adherence to the performance tests was high, but adherence to the daily questionnaires was low, and decreased across the study period. Occasional significant correlations were observed between questionnaire scores and training load data, as well as between questionnaire scores and neuromuscular performance. However, due to the small sample size, these findings should be treated with caution. These preliminary results highlight the feasibility of the approach in elite soccer, but also indicate that modifications are needed in further large-scale studies, particularly in relation to the length of the questionnaire.

BackgroundPhysical inactivity and sedentary behavior are modifiable risk factors for an unhealthy lifestyle in university students. The aim of this study was to identify subgroups among German university students with an increased risk for unhealthy behavior. For this purpose, differences in physical activity and sedentary behavior with respect to sociodemographic and study related factors were examined.MethodsA total of 4,351 students participated in an online survey. The amount of physical activity (metabolic equivalent of task-min/week) and the sitting time (h/day) were assessed using the German short form of the International Physical Activity Questionnaire. Differences in gender and age as well as field of study, targeted degree and study semester were analyzed using a single factorial ANOVA with Tukey correction or a Welch-ANOVA with Games-Howell correction.ResultsFor physical activity, significant differences were found for gender (F(2, 80.46) = 17.79, p < 0.001, ηp2 = 0.009), for field of study (F(5, 1738.09) = 7.41, p < 0.001, ηp2 = 0.01), and for study semester (F(1, 948.12) = 5.53, p < 0.05, ηp2 =0.001), but not for age and targeted degree (p > 0.05). For sedentary behavior, significant differences were found for field of study (F(5, 3816) = 5.69, p < 0.001, ηp2 = 0.01) and targeted degree (F(3, 3868) = 3.94, p < 0.01, ηp2 = 0.003), but not for gender, age and study semester (p > 0.05).ConclusionFemale students, students enrolled in “natural sciences, mathematics and informatics” and first year students appear to have an increased risk of an unhealthy lifestyle. Future research should identify barriers to and incentives of physical activity as well as reasons for high amounts of SB in sub-populations of university students. Suitable prevention and intervention programs are necessary.

ZusammenfassungFitnesssport und fitnesssportives Verhalten sind bei vielen Jugendlichen als fester Teil der Freizeit- und Alltagsgestaltung etabliert. Abseits von trainingswissenschaftlichen Untersuchungen betrachtet dieser Beitrag das jugendliche Leben im Kontext Fitness aus sportpädagogischem Blickwinkel. Es wird diskutiert, welche Motive das produktorientierte Fitnesssporttreiben begründen und wie diese mit aktuellen Besonderheiten des adoleszenten Lebens in Verbindung stehen. Durch den dargelegten autoethnografischen Zugang wird aufgezeigt, inwieweit das Untersuchungsgebiet Jugend, Fitness und Lifestyle erwachsene Forschende vor besondere Herausforderungen stellt. Ausgehend von diesen Erkenntnissen werden zentrale Charakteristika des Fitnesssports erarbeitet, bevor die Vorstellung des Forschungsdesigns rund um jugendliche Wissenskulturen und Handlungslegitimationen einen Ausblick in anstehende sportpädagogische Untersuchungen im Kontext Fitness gewährt.

This critical review considers the epistemological and historical background of the theoretical construct of motor learning for a more differentiated understanding. More than simply reflecting critically on the models that are used to solve problems—whether they are applied in therapy, physical education, or training practice—this review seeks to respond constructively to the recent discussion caused by the replication crisis in life sciences. To this end, an in-depth review of contemporary motor learning approaches is provided, with a pragmatism-oriented clarification of the researcher’s intentions on fundamentals (what?), subjects (for whom?), time intervals (when?), and purpose (for what?). The complexity in which the processes of movement acquisition, learning, and refinement take place removes their predictable and linear character and therefore, from an applied point of view, invites a great deal of caution when trying to make generalization claims. Particularly when we attempt to understand and study these phenomena in unpredictable and dynamic contexts, it is recommended that scientists and practitioners seek to better understand the central role that the individual and their situatedness plays in the system. In this way, we will be closer to making a meaningful and authentic contribution to the advancement of knowledge, and not merely for the sake of renaming inventions.

Wir analysieren, ob die Gründung der Eurozone und die Eurokrise einen Einfluss auf die sportliche Leistung professioneller Fußballvereine in europäischen Nationen hatten. Wir finden ein signifikant positives Vorzeichen für die Mitgliedschaft in der Eurozone auf Punkte der UEFA. Allerdings ist dieses positive Ergebnis nicht robust über die Zeit und verschwindet in Modelle mit mehr Kovariaten. Wahrscheinlich handelt es sich um einen Größeneffekt, doch zumindest brachte die Euroeinführung keine Nachteile im Fußball., We analyse whether the creation of the eurozone and the euro crisis had an effect on the sportive performance of professional football teams in European nations. We find a significantly positive sign of membership in the eurozone on UEFA points. However, this positive finding is not robust over time and disappears in models with more covariates. It is probably a size effect but at least the adoption of the euro brought no disadvantages in football.

Background Knee osteoarthritis is associated with higher kinetic friction in the knee joint, hence increased acoustic emissions during motion. Decreases in compressive load and improvements in movement quality might reduce this friction and, thus, sound amplitude. We investigated if an exercise treatment acutely affects knee joint sounds during different activities of daily life. Methods Eighteen participants with knee osteoarthritis (aged 51.8 ± 7.3 years; 14 females) were included in this randomized crossover trial. A neuromuscular exercise intervention and a placebo laser needle acupuncture treatment were performed. Before and after both interventions, knee joint sounds were measured during three different activities of daily living (standing up/sitting down, walking, descending stairs) by means of vibroarthrography. The mean amplitude (dB) and the median power frequency (MPF, Hz) were assessed at the medial tibial plateau and the patella. Differences in knee acoustic emissions between placebo and exercise interventions were calculated by analyses of covariance. Results Controlled for participant's age, knee demanding activity level and osteoarthritis stage, the conditions significantly differed in their impact on the MPF (mean(± SD) pre-post-differences standing up: placebo: 9.55(± 29.15) Hz/ exercise: 13.01(± 56.06) Hz, F = 4.9, p p < 0.05; sitting down: placebo: 0.07(± 1.21) dB/ exercise: -0.16(± .36) dB, F = 4.7, p p > 0.05). At the patella, we found significant differences in the MPF during walking (placebo 0.08(± 1.42) Hz/ exercise: 15.76(± 64.25) Hz, F = 4.8, p p p > 0.05). Conclusion The MPF pre-post differences of the exercise intervention were higher compared to the MPF pre-post differences of the placebo treatment. The amplitude pre-post differences were lower in the exercise intervention. In particular, the sound amplitude might be an indicator for therapy effects in persons with knee osteoarthritis. Trial registration The study was retrospectively registered in the German Clinical Trials Register (DRKS00022936, date of registry: 26/08/2020).

Wir analysieren Veränderungen in der National Football League (NFL) aufgrund von Geisterspielen im Jahr 2020. Der Heimvorteil verschwindet wie erwartet. Schiedsrichterentscheidungen scheinen dafür aber nicht relevant zu sein. Auch für partielle Geisterspiele mit reduzierter Zuschauerzahl gibt es keine signifikanten Ergebnisse., We analyse changes in the National Football League (NFL) due to ghost games in 2020. The home bias disappears as expected. However, referee decisions do not seem to be relevant for this. There are also no significant results for semi-ghost games with a reduced number of spectators.

Die publikationsbasierte Dissertation befasst sich mit der Mobilität in der räumlichen Umgebung („Life-Space Mobilität“) von multimorbiden älteren Menschen mit kognitiver Einschränkung nach Entlassung aus der geriatrischen Rehabilitation. Aufgrund ihrer Akkumulation von negativen Einflussfaktoren auf die Mobilität weisen diese Personen ein hohes Risiko für den Verlust der Mobilität auf. Neben der kognitiven Einschränkung gehören Multimorbidität und körperliche Einschränkungen nach dem medizinischen Ereignis zu den Risikofaktoren sowie die kritische Phase des Übergangs von der stationären in die ambulante Versorgung. Mobilität in und außerhalb der Wohnung ist jedoch die Voraussetzung für eine autonome Lebensführung und gesellschaftliche Teilhabe. Neben der Methodenentwicklung zur Erfassung der Life-Space Mobilität in der Zielpopulation wurden in dieser Arbeit auch epidemiologische Untersuchungen zum Status der Life-Space Mobilität durchgeführt und Interventionseffekte eines heimbasierten Versorgungsangebots auf die (Life-Space) Mobilität bei Menschen mit kognitiver Einschränkung nach Entlassung aus der geriatrischen Rehabilitation evaluiert. Vorbereitend wurde zunächst eine Pilotstudie zur Durchführbarkeit und Effektivität eines poststationären Heimtrainings bei Personen mit kognitiver Einschränkung durchgeführt (Manuskript I). Basierend auf der erfolgreichen Evaluation wurde die HeikE (“Heimtraining bei Kognitiver Einschränkung”) Studie konzipiert (Manuskript II). Im Zusammenhang von erfolgreicher Rehabilitation, selbstständiger Lebensführung und sozialer Partizipation, ist das Konzept der Life-Space Mobilität als Maß für Mobilität, Selbstständigkeit und Partizipation bedeutsam. Basis für die Evaluation sind adäquate Assessmentinstrumente, jedoch lag zu Studienbeginn kein geeigneter Fragebogen zur Erfassung der Life-Space Mobilität bei hochbetagten Menschen mit kognitiver Einschränkung vor. Teilstudie I (Methodenentwicklung) bestand daher darin, systematisch verfügbare Life-Space Assessment Instrumente zu identifizieren und einzuordnen (Manuskript III), und geeignete Instrumente für die Population der älteren Menschen mit kognitiver Beeinträchtigung zu entwickeln und zu validieren. Dies wurde erfolgreich mit dem „Life-Space Assessment for Persons with Cognitive Impairment“ (LSA-CI) für im häuslichen Umfeld lebende Menschen umgesetzt (Manuskripte IV und V). Ein Cut-off wurde ermittelt zur Unterscheidung von hoher und geringer Life-Space Mobilität zur vereinfachten Beurteilung des Life-Space Mobilitätsstatus in der klinischen Anwendung (Manuskript VI). In einem assoziierten Projekt wurde die Erfassung der Life-Space Mobilität im institutionellen Setting (Krankenhaus, Rehabilitation, Pflegeeinrichtung) mit dem ebenso neu entwickelten „Life-Space Assessment für Institutionalized Settings“ (LSA-IS als selbst- oder Proxy-berichtete Version; Manuskripte VII und VIII) untersucht. Die Instrumente wurden in Populationen mit und ohne kognitive Beeinträchtigungen mit sehr guter Durchführbarkeit eingesetzt. Insbesondere die Gesamtscores der jeweiligen Instrumente wiesen sehr gute Konstruktvalidität, Test-Retest Reliabilität bei im Durchschnitt moderater Veränderungssensitivität auf, in Abhängigkeit von der Effektivität der jeweiligen LSM Intervention. Die Subscores wiesen vergleichbare, in der Tendenz geringfügig schlechtere Evaluationsergebnisse auf, was teilweise auf statistischen Effekte zurückzuführen war. Mit dem neu validierten Instrument LSA-CI konnte in Teilstudie II (Epidemiologische Untersuchung) der Status der Life-Space Mobilität bei 118 PatientInnen mit kognitiver Einschränkung nach Entlassung in das häusliche Umfeld ermittelt werden. Zudem konnten assoziierte Faktoren aus einer Vielzahl an potenziellen Einflussfaktoren (basierend auf einem etablierten Mobilitäts-Modell) identifiziert werden. Die Analyse zeigt den geringen Life-Space Mobilitäts-Status in der Population auf und erlaubt die Identifikation besonders gefährdeter Personen mit Interventionsbedarf. Insbesondere Frauen wiesen eine reduzierte Life-Space Mobilität auf. Körperliche Leistungsfähigkeit, körperliche Aktivität und soziale Aktivitäten wurden als relevante modifizierbare Einflussfaktoren ermittelt (Manuskript IX), die in die Planung von Interventionen einbezogen werden können. Die Berücksichtigung von Parametern der Gangqualität anstelle der körperlichen Leistungsfähigkeit konnte den Anteil der aufgeklärten Varianz noch steigern (Manuskript X). In Teilstudie III (Interventionseffekte) wurden die Effekte eines speziell entwickelten 12-wöchigen Heimtrainingsprogramms auf die Mobilität, mit Fokus auf der Verbesserung der Life-Space Mobilität, untersucht. Neben etablierten validierten Tests zur Erfassung der allgemeinen körperlichen Leistungsfähigkeit, Fragebögen zu verschiedenen psychosozialen Variablen (wie Sturzangst, Apathie, depressive Symptomatik) und der sensorbasierten Erfassung der körperlichen Aktivität wurde der neu entwickelte LSA-CI zur Prüfung der Effekte des Heimtrainingsprogramms eingesetzt. Das Trainingsprogramm bestand aus sechs Übungen für Balance und Kraft der unteren Extremitäten zur Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit und einem täglichen Spaziergang zur Steigerung der körperlichen Aktivität, unterstützt durch ein speziell entwickeltes Motivationskonzept mit Fokus auf sozialen Kontakten, Monitoring und positivem Feedback. Übergeordnetes Ziel war die Verbesserung der poststationären Versorgungssituation für geriatrische PatientInnen mit kognitiver Einschränkung. Bei den insgesamt 118 älteren Teilnehmenden mit kognitiver Einschränkung konnten signifikante und nachhaltige Effekte auf die körperliche Leistungsfähigkeit und auf Faktoren der Sturzangst in der Interventionsgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe aufgezeigt werden. Effekte auf die körperliche Aktivität konnten nicht festgestellt werden (Manuskript XI). Die Interventionsgruppe wies nach der Intervention eine signifikant bessere Life-Space Mobilität auf, sowohl in Bezug auf den Gesamtscore als auch für den Subscore für den Life-Space, der unabhängig von Hilfspersonen und -mitteln erreicht wurde (Manuskript XII). Zudem konnte eine sehr gute Durchführbarkeit und hohe Adhärenz erreicht werden (Manuskript XIII). Durch das zielgruppenspezifische Heimtrainingsprogramm konnten damit wichtige Parameter für die Selbstständigkeit und Teilhabe signifikant und teilweise nachhaltig verbessert werden. Personen mit kognitiver Einschränkung können dadurch während des Übergangs vom stationären Setting zur ambulanten Versorgung, einer besonders kritischen Phase mit hohem Risiko für Mobilitäts- und Autonomieverlust und Institutionalisierung, in ihrer individuellen Mobilität unterstützt werden. Perspektivisch können Pflegebedürftigkeit und Institutionalisierung gemindert oder verhindert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen Forschern und Klinikern zukünftig helfen, den Status der Life-Space Mobilität von Menschen mit (und ohne) kognitive Einschränkungen im häuslichen Umfeld oder institutionellen Setting bestimmen, sowie die Wirksamkeit von Therapien und Interventionen bei der gefährdeten Population älterer Menschen mit kognitiven Einschränkungen evaluieren zu können. Zudem ist mit dem HeikE-Programm ein innovatives und niedrigschwelliges, effektives und kostengünstiges heimbasiertes Versorgungsangebot evaluiert worden, welches umgehend in die Versorgungslandschaft implementiert werden kann. Keywords: Life-Space Mobilität, Aktivität, Partizipation, gesellschaftliche Teilhabe, Entlassung, Assessment, kognitive Einschränkungen

The current study aimed to compare the possible effects of differential learning strategy, self-controlled feedback, and external focus of attention on kinetic and kinematic risk factors of anterior cruciate ligament (ACL) injury in athletes. Forty-eight male athletes from three sports of handball, volleyball and basketball were selected for this study and were randomly divided into four groups: differential learning (n = 12), self-control feedback (n = 12), external focus (n = 12), and control (n = 12) group. All groups followed the intervention for eight weeks with three sessions per week. Data were analyzed by means of 4 × 2 repeated measures ANOVA followed by post hoc comparison (Bonferroni) at the significance level of p ≤ 0.05. A significant group × time interaction and the main effect of time was found for most kinetic and kinematic variables. The main effect of the group was significant only at the knee abduction angle. Differential learning and external focus of attention methods positively reduced the kinetic and kinematic variables that are considered risk factors for ACL injury. However, the effect sizes (Cohen’s d) for the changes in most of the variables were larger for the differential learning group. Tailoring the boundary conditions that are based on the manipulations created in the exercise through variability and variety of movements associated with differential learning methods rather than repeating movements could reduce the risk of ACL injury.

Clinical epigenetics 14, 29 (2022). doi:10.1186/s13148-022-01245-3, Published by BioMed Central, [Erscheinungsort nicht ermittelbar]

To date, most neurophysiological dance research has been conducted exclusively with female participants in observational studies (i.e., participants observe or imagine a dance choreography). In this regard, the sex-specific acute neurophysiological effect of physically executed dance can be considered a widely unexplored field of research. This study examines the acute impact of a modern jazz dance choreography on brain activity and functional connectivity using electroencephalography (EEG). In a within-subject design, 11 female and 11 male participants were examined under four test conditions: physically dancing the choreography with and without music and imagining the choreography with and without music. Prior to the EEG measurements, the participants acquired the choreography over 3 weeks with one session per week. Subsequently, the participants conducted all four test conditions in a randomized order on a single day, with the EEG measurements taken before and after each condition. Differences between the male and female participants were established in brain activity and functional connectivity analyses under the condition of imagined dance without music. No statistical differences between sexes were found in the other three conditions (physically executed dance with and without music as well as imagined dance with music). Physically dancing and music seem to have sex-independent effects on the human brain. However, thinking of dance without music seems to be rather sex-specific. The results point to a promising approach to decipher sex-specific differences in the use of dance or music. This approach could further be used to achieve a more group-specific or even more individualized and situationally adapted use of dance interventions, e.g., in the context of sports, physical education, or therapy. The extent to which the identified differences are due to culturally specific attitudes in the sex-specific contact with dance and music needs to be clarified in future research.

Abdominal obesity has emerged globally as a major public health issue due to its high prevalence and morbidity. The benefits of physical exercise among the obese population are well documented. However, the optimal exercise intensity for reducing body fat and preventing insulin resistance and metabolic disorders is still under debate. This study aimed to examine the effects of three different intensities of combined endurance and strength training programs on anthropometric variables, physiological and muscular adaptations, and insulin sensitivity. Forty-three obese young women (age 26.4 ± 4.7 years, BMI 33.1 ± 2.5 kg/m2) were randomly assigned to one of four groups: a control group (G0), a moderate-intensity training group (G50, exercising brisk walking at 50% heart rate reserve HRR), a high-intensity training group (G75, exercise jogging at 75% HRR), and an alternated-intensity training group (G50/75, exercise brisk-walking/jogging at 50–75% HRR) with additional strength training once a week for each group. Body composition, waist circumference (WC), fasting blood glucose, insulin sensitivity and resistance (Homa-IR), resting heart rate (RHR), 6-min walk distance (6MWD), 1-repetition maximum (1-RM), and time to exhaustion (TTE) at 45% and 75% maximal voluntary contraction (MVC) for both the flexor and extensor muscle groups of the knees, were recorded before and after three months of exercise training. All training groups showed significant decreases in body mass, BMI, total body fat, body fat percentage, WC, abdominal and visceral mass (p < 0.001), with a greater reduction of body mass and BMI in G75 (p < 0.05). Lean mass increased significantly only in G50/75 (p < 0.05). The insulin sensitivity and Homa-IR decreased in the three training groups (p < 0.01), with greater enhanced resistance in G50 compared to G75 and G50/75 (p < 0.05). In contrast, there were no pre-post changes in all groups for fasting blood glucose (p > 0.05). 1-RM and TTE of the knee flexor and extensor muscles were improved in the three groups (p < 0.01), with greater improvement in G50/75 for 1RM and G75 in most of the TTE parameters (p < 0.05). RHR decreased and 6MWD increased significantly in the three training groups (p < 0.01), with greater 6MWD improvement in G75 (p < 0.05). In conclusion, the three training intensities seem to generate benefits in terms of body composition, physiological and muscular adaptations, and insulin resistance. High training intensity resulted in greater improvements in body mass, BMI, and endurance and strength, whereas moderate training intensity resulted in greater improvements of insulin resistance and homo-IR. Following alternate-intensity training, greater improvements were observed in lean mass and maximal strength performance.

It is well-documented that changes in the rhythm of life during Ramadan affect sleep schedules (i.e., interruption of night sleep patterns) and are likely to have negative effects on physical and cognitive performances. The aim of the present study was to examine the effect of different naps opportunities’ durations during Ramadan on performance of short-duration repetitive maximal exercise and perception of effort. Fifteen physically active men (age: 21 ± 3 years, height: 177 ± 6 cm, body-mass: 73 ± 10 kg) performed a 6 × 30-s shuttle run test after a 25-min nap (N25), a 45-min nap (N45), and in a no-nap condition (NN) during three experimental periods: ∼2 weeks before Ramadan (BR), the last ten days of Ramadan (ER), and ∼3 weeks after Ramadan (AR). During the shuttle run test performed in the late afternoon, the greatest distance (GD), the total distance (TD) and a fatigue index (FI) were assessed. Rating of perceived exertion (RPE) was determined after each 30-s effort. Dietary intake and sleep quality were assessed in each of the three periods. Compared to BR, GD and TD were lower in the ER testing period (p = 0.005; d = 0.54) but returned to BR levels in the AR period. During ER, carbohydrate intake was lower (p = 0.04; d = 0.2), and sleep duration and sleep quality were reduced (d = 0.27 and 0.54, respectively), although other aspects of dietary intake and sleep pattern were not affected. Compared to NN, GD and TD were higher after N25 (d = 0.57 and 0.34, respectively) and N45 (d = 0.93 and 0.88 respectively). RPE was lower in N45 (p = 0.035, d = 0.84). N45 resulted in higher TD (p = 0.021, d = 0.13) and lower RPE (p = 0.004; d = 0.57) compared to N25 during ER. Taking a daytime nap benefits subsequent performance in a shuttle run test, whether sleep the previous night was normal (as in BR) or compromised (as in ER). The benefits of napping were greater after a 45-min nap opportunity than after a 25-min nap opportunity.

Background Physical activity alleviates chronic stress. The latest research suggests a relationship between resilience and physical fitness. Beneficial adaptations of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, sympathetic nervous system, endocannabinoid system, and tryptophan pathway, which are induced by an active lifestyle, are considered to be conducive to resilience. However, detailed knowledge on the molecular link between the effects of acute and chronic physical exercise and improved resilience to stress in humans is missing. Moreover, the relationship between innate and acquired aerobic capacity and resilience is poorly understood. Objective The aim of this study is to implement a human exercise intervention trial addressing the following main hypotheses: a high innate aerobic capacity is associated with high resilience to stress, and web-based physical exercise training improves aerobic capacity of physically inactive adults, which is accompanied by improved resilience. In this setting, we will analyze the relationship between resilience parameters and innate and acquired aerobic capacity as well as circulating signaling molecules. Methods A total of 70 healthy, physically inactive (

A poor preoperative functional capacity increases the perioperative risk. Therefore, a web-based exercise approach has been initiated for a careful supervision and individual support of patients during their perioperative cancer therapy. Here, we present the data of a 57-year-old patient, scheduled for esophagectomy. Beside a five-week neoadjuvant chemoradiotherapy (CRT), the patient performed 10 weeks of a web-based prehabilitation exercise training (preconditioning) and continued the exercise program for 14 weeks after surgery. The patient performed 42 of 44 recommended training sessions in the preconditioning period in his home environment. This corresponds to a mean of 131 (±38) min of total training per week. The patient performed 52 of 48 recommended training sessions in the postconditioning period. This corresponds to a mean of 165 (±87) min of total training per week. The patient could maintain his functional capacity during CRT and enhanced his submaximal performance level to the end of the intervention. The patient's adherence to the program was noteworthy. The most important features of this approach are the personalized design and the flexible scheduling precisely in tune with the patient's needs, concerns, and therapy related downtimes. Thus, the patient nearly fulfilled the exercise guidelines at a sufficient exercise intensity even during the neoadjuvant therapy. The preconditional exercise prevented a presumed CRT-induced and tumor-associated loss of functional capacity. The postoperative exercise led to a structured and adequate return into regular physical activities after surgery. Finally, this approach complements a comprehensive clinical care, in a health-promoting, cost-effective, and patient-safely manner.

Although the effects of caffeine supplementation on combat sports performance have been extensively investigated, there is currently no consensus regarding its ergogenic benefits.This systematic review with meta-analysis aimed to summarize the studies investigating the effects of caffeine supplementation on different aspects of performance in combat sports and to quantitatively analyze the results of these studies to better understand the ergogenic effect of caffeine on combat sports outcomes. A systematic search for randomized placebo-controlled studies investigating the effects of caffeine supplementation on combat sports’ performance was performed through Scopus, Pubmed, Web of Science and Cochrane Library databases up to 18 April 2022. Random-effects meta-analyses of standardized mean differences (Hedge’s g) were performed to analyze the data. Twenty-six studies of good and excellent methodological quality (based on the Pedro scale) fulfilled the inclusion criteria. The meta-analysis results revealed caffeine has a small but evident effect size (ES) on handgrip strength (ES = 0.28; 95% CI: 0.04 to 0.52; p = 0.02), and total number of throws during the special judo fitness test (SJFT) (ES = 0.42; 95% CI: 0.06 to 0.78; p = 0.02). Regarding the physiological responses, caffeine increased blood lactate concentration ([La]) in anaerobic exercise (ES = 1.23; 95% CI: 0.29 to 2.18; p = 0.01) and simulated combat (ES = 0.91; 95% CI: 0.34 to 1.47; p = 0.002). For Heart Rate (HR), caffeine increased HR final (ES = 0.31; 95% CI: 0.11 to 0.52; p = 0.003), and HR 1min (ES = 0.20; 95% CI 0.004 to 0.40; p = 0.045). However, caffeine had no impact on the countermovement jump height, the SJFT index, the judogi strength-endurance test, the number and duration of offensive actions, HR at the end of the fight, and the rating of perceived exertion. Caffeine supplementation may be ergogenic for a range of combat sports aspects involving isometric strength, anaerobic power, reaction time, and anaerobic metabolism. However, supplementation effects might be ineffective under certain circumstances, indicating supplementation needs to take into account the performance metric in question prior to creating a dosing protocol.

Recent studies on the economic dimensions of sports and physical activity in Germany have revealed that sport-related tourism is one of the important contributors to private household consumption. Due to a lack of representative and large-scale data sets, this topic has never been displayed in detail before. By using computer assisted telephone and web interviews, we collected a total data set of n=19,396 persons living in Germany. The expenditures for active sport tourism were isolated, which is understood as travelling to take part in different sporting activities. Data are provided on the overall spending of German households for sport trips, with skiing (€ 3.4 bn) and scuba diving (€ 2.2 bn) being the sports with the highest consumption. We differentiate 71 types of sport and provide data on the most important 20 types. German households undertake 28 million trips each year and spend on average € 460 for each trip. This adds up to € 12.8 bn, which is a significant contribution to the economic dimension of sport. Austria, the Netherlands and Spain are the most important destinations for German households regarding active sport trips. The paper provides useful data to shed further light on the active sport tourism market.

This study perceives professional European football as one of the most relevant event-related entrepreneurial ecosystems (EEs) worldwide. It also identifies a healthy sporting competition in the five most popular European football leagues (Spain, England, Germany, Italy, and France), the “big five,” as a key pillar for the functioning of this ecosystem. By applying a quantitative approach, competitive intensity (CI) is measured for all big five leagues for 21 seasons (1998/99 to 2018/19). The chosen method does not only convey an overall indication of the competitive health of the entire league but also provides detailed information on the four important sub-competitions (championship race, qualification for Champions League or Europa League, and the fight against relegation). In all five leagues, seasonal CI tends to decrease over time, and especially over the last decade. The main reason is a decline in the intensity of the championship race while all other sub-competitions show relatively robust CI values. Overall, it can be concluded that the competitive health of the big five is intact, but the dwindling CI of the championship races can harm the EE of professional European football in the long run. Accordingly, it should be closely monitored in the future.

Although it is widely accepted that cancer derived extracellular vesicles (EVs) carry DNA cargo, the association of cell-free circulating DNA (cfDNA) and EVs in plasma of healthy humans remains elusive. Using a physiological exercise model, where EVs and cfDNA are synchronously released, we aimed to characterize the kinetics and localization of DNA associated with EVs. EVs were separated from human plasma using size exclusion chromatography or immuno-affinity capture for CD9+, CD63+, and CD81+ EVs. DNA was quantified with an ultra-sensitive qPCR assay targeting repetitive LINE elements, with or without DNase digestion. This model shows that a minute part of circulating cell-free DNA is associated with EVs. During rest and following exercise, only 0.12 % of the total cfDNA occurs in association with CD9+/CD63+/CD81+EVs. DNase digestion experiments indicate that the largest part of EV associated DNA is sensitive to DNase digestion and only ~20 % are protected within the lumen of the separated EVs. A single bout of running or cycling exercise increases the levels of EVs, cfDNA, and EV associated DNA. While EV surface DNA is increasing, DNAse-resistant DNA remains at resting levels, indicating that EVs released during exercise (ExerVs) do not contain DNA. Consequently, DNA is largely associated with the outer surface of circulating EVs. ExerVs recruit cfDNA to their corona, but do not carry DNA in their lumen.

Diese publikationsbasierte Dissertation widmet sich den Herausforderungen, die mit einem Krankenhausaufenthalt von älteren Menschen verbunden sind. Ein Krankenhausaufenthalt mit seinem Konglomerat an Risiken führt nicht selten zur akuten Lebensgefahr der vulnerablen und gesundheitlich instabilen älteren Menschen. In den letzten Jahren wurden zur Vorbeugung und Verminderung der krankenhaus-bedingten körperlichen Behinderung (HAD) eine große Zahl an Wirksamkeitsstudien zur Effektivität von krankenhausbasierten, frührehabilitativen körperlichen Funktions- oder Trainingsinterventionen durchgeführt. Die heterogenen Effekte dieser Interventionen spiegeln die komplexen Herausforderungen wieder, denen sich Wissenschaftler und auch Praktiker in diesem Kontext gegenübersehen. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Analyse der verwendeten Assessmentstrategien in Studien zur Wirksamkeit frührehabilitativer körperlicher Interventionen. Im Folgenden werden aus der Analyse der Assessmentstrategien etwaige Forschungslücken identifiziert und geschlossen sowie Handlungsempfehlungen für zukünftige Studien und die klinische Praxis abgeleitet. Dies soll Forschern und Klinikern zukünftig unterstützen, neue Erkenntnisse über die Wirksamkeit dieser Interventionen bei der heterogenen und gefährdeten Population geriatrischer Patienten im Akutkrankenhaus zu gewinnen. Manuskript I ist eine systematische Übersichtsarbeit zur Beschreibung und Analyse der Assessmentstrategien aus den Studien zur Wirksamkeit frührehabilitativer körperlicher Trainingsinterventionen bei geriatrischen Patienten im Akutkrankenhaus. Darin wurden die identifizierten primären Assessments hinsichtlich ihrer Passgenauigkeit zu den Interventionsinhalten, zu der Studienpopulation und zu dem Setting untersucht. Im Folgenden Schritt wurde der Zusammenhang der Passgenauigkeit der Assessments mit den Hauptergebnissen der Interventionsstudien verglichen. Manuskript I dokumentiert sowohl eine große Bandbreite und damit einen Mangel an Konsens in der Auswahl von Assessments, als auch eine große Heterogenität in der Passgenauigkeit der Assessments zu den Interventionsinhalten der jeweiligen Studien. Die Ergebnisse können erstmalig zeigen, dass eine gute Passgenauigkeit der primären Assessments zu den Interventionsinhalten ein Schlüsselfaktor ist, um einen signifikanten Nutzen frührehabilitativer Interventionen zu ermitteln. Bei der Konzipierung zukünftiger Studien, die die Effekte von körperlichem Training in der Frührehabilitation untersuchen, ist demnach dringend geboten, dass die Passgenauigkeit der ausgewählten Assessments zu den Zielen der Intervention gewährleistet wird. Daneben konnten potenzielle Forschungslücken in den vorhandenen Assessmentstrategien identifiziert werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden umfassende Validierungen zweier spezifischer Assessments (Manuskript II und III) durchgeführt. Die Patientenspezifischen Funktionsskala (PSFS) ermöglicht es, die individuellen und spezifischen Einschränkungen des Patienten bei funktionellen Aktivitäten zu beurteilen und die Veränderungen bei der Durchführung dieser Aktivitäten zu bewerten. Manuskript II dokumentiert eine gute bis ausgezeichnete Durchführbarkeit, Test-Retest-Reliabilität und Veränderungssensitivität der PSFS bei akut hospitalisierten älteren Patienten ohne und mit mäßigen kognitiven Einschränkungen. Die Konstruktvalidität der PSFS wird ebenfalls durch die Bestätigung aller vorab angenommenen Korrelationen mit den getesteten Konstrukten (Sturzangst, Lebensqualität, körperliche Leistungsfähigkeit) in der Gruppe der Patienten mit mäßigen kognitiven Einschränkungen und durch die Mehrzahl der angenommenen Korrelationen mit den Konstrukten (Sturzangst, Lebensqualität) in der Gruppe der Patienten ohne kognitiven Einschränkungen unterstützt. Die Validierung der PSFS für geriatrische Patienten im Akutkrankenhaus bildet die wesentliche Grundlage dafür, dass die Erfassung des Funktionsstatus zukünftig durch patientenzentrierte Messinstrumente komplementiert werden kann. Das Life-Space Assessments in Institutionalized Settings (LSA-IS) ist ein neuentwickeltes interviewbasiertes Instrument zur Beurteilung der Lebensraum-Mobilität (Life- Space Mobility [LSM]) geriatrischer Patienten im Krankenhaus. Anhand des LSM-Konzepts kann das Aktivitätsverhalten der Patienten innerhalb der eigenen Umwelt erfasst werden. Die Ergebnisse von Manuskript III dokumentieren eine gute Durchführbarkeit, Test-Retest-Reliabilität, Veränderungssensitivität und Konstruktvalidität des LSA-IS bei akut hospitalisierten älteren Patienten ohne und mit mäßig bis fortgeschrittenen kognitiven Einschränkungen. Mit dem LSA-IS liegt nun erstmalig ein valides interviewbasiertes LSM-Instrument vor, welches spezifisch für geriatrische Patienten entwickelt wurde und zur Erfassung des Aktivitätsverhaltens dieser Patienten in Institutionen eingesetzt werden kann. Die Validierungsstudien (Manuskript II und III) waren Nebenziele der prospektiven nicht-interventionellen Beobachtungstudie zur Erfassung der körperlichen Aktivität in der Frührehabilitation bei geriatrischen Patienten (Physical Activity in Geriatric patients during Early Rehabilitation, [PAGER]), die in der vorliegenden Dissertation durchgeführt wurde. Zur Vorbereitung bei der Festlegung des Studienkonzepts von PAGER diente Manuskript IV, welches als Pilotbeobachtungsstudie das Aktivitätsverhalten geriatrischer Patienten mit milden bis mäßigen kognitiven Einschränkungen erfasste. Die Ergebnisse beschreiben, dass geriatrische Patienten auf einer Akutstation während des Beobachtungszeitraums von 9.00 Uhr bis 19.00 Uhr massive Inaktivität zeigen. Besonders die Zeit, die alleine im Zimmer während des Nachmittags verbracht wurde, ist mit der Inaktivität der Patienten assoziiert. Manuskript V hat das Ziel, die Erkenntnisse der systematischen Übersichtsarbeit (Manuskript I) hinsichtlich der Auswahl geeigneter Assessmentverfahren den praktisch tätigen Schlüsselprofessionen (Sportwissenschaftler, Sporttherapeuten und Physiotherapeuten) für die Mobilitäts- und Funktionsmessung bei geriatrischen Patienten im Akutkrankenhaus in einem Fachartikel aufzuarbeiten. Mit diesem Artikel kann ein Beitrag zur Unterstützung der Therapeuten bei dem häufig kritischen Schritt, der Auswahl passgenauer Assessmentverfahren für die Abbildung des Behandlungsverlaufs einer sehr heterogenen Zielgruppe in einem komplexen Setting geleistet werden. Insgesamt liefert die Dissertation methodische Empfehlungen zur Auswahl passgenauer Assessments in der Frührehabilitation, die zur Entwicklung von verbesserter Studiendesigns herangezogen werden können und ebenfalls für die klinische Anwendung hoch relevant sind. Darüber hinaus leisten die Ergebnisse durch die Validierungsstudien von zwei innovativen Assessments einen Beitrag zur Schließung von Forschungslücken in der Frührehabilitation. In dem Bemühen, einen wissenschaftlichen Konsens bei der Auswahl geeigneter Assessmentstrategien in der Frührehabilitation zu erreichen, könnten die vorgelegten Ergebnisse eine wichtige methodische Grundlage für die zukünftige Entwicklung einheitlicher Outcome-Datensätze sein.

Leistung und Wettbewerb sind grundlegende Merkmale der Tätigkeit professioneller Athleten und Musiker. Die Beurteilung von sportlicher oder musikalischer Leistung im Wettbewerb un- terliegt messbaren und nicht messbaren Kriterien. Die nicht messbaren ästhetischen Urteilskri- terien gründen auf affektiven Merkmalen und sind in einen subjektiven Bezugsrahmen einge- gliedert, der sich an sozialen Normen und Einstellungen orientiert und weiterentwickelt. In der vorliegenden kumulativen Dissertation werden auf der Basis dreier Forschungsarbeiten die Zusammenhänge zwischen Leistung, ästhetischen Urteilskriterien und Wettbewerb in ver- schiedenen Entwicklungsstadien untersucht. Bezugnehmend auf drei zentrale Forschungsfra- gen wird erarbeitet, welche subjektiven Kriterien der Selbstbeurteilung von (Best-)Leistung zu- grunde liegen, inwiefern ästhetische Urteilskriterien in der Selbst- und Fremdbeurteilung das Leistungshandeln von Athleten und Musikern beeinflussen und inwieweit Beurteilungspro- zesse und selbstregulative Kompetenzen das Abrufen von Leistung in Wettbewerbssituatio- nen bedingen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Entwicklung des subjektiven Bezugsrahmens der Leistungsbeurteilung mit Hilfe der Bewusstmachung ästhetischer Urteilsmerkmale beein- flusst werden kann und auf körperlichen, sozialen, mentalen und situativen Determinanten ba- siert. Aufgrund unterschiedlicher Interpretationen der Kriterien kommt es bei Athleten und Mu- sikern zu unterschiedlichen Beurteilungen in Selbst- und Fremdeinschätzung, die das Errei- chen von Bestleistung beeinträchtigen können. Zudem wird gezeigt, dass selbstregulative Kompetenzen das Abrufen von Leistung im Wettbewerb sowie die Selbstbeurteilung beein- flussen. Gleiches gilt für die dispositionelle Handlungs- und Lageorientierung, wobei dies nur für die Selbstbeurteilung, aber nicht für die Fremdbeurteilung von Leistung gilt.

"Avoid inactivity!" is a central statement in the physical activity guidelines, not only for healthy people but also for cancer patients. This clear appeal is based on a body of evidence that has grown exponentially over the last decade, showing that exercise is not – as originally thought – harmful to cancer patients, but can positively influence a number of acute, persistent and late treatment-related side effects. While tumor-related fatigue is probably the most frequently investigated side effect in exercise oncology research, chemotherapy-induced peripheral neuropathy (CIPN) has been addressed much less frequently. CIPN refers to a condition of peripheral nerve damage and degeneration processes caused by various neurotoxic chemotherapeutic agents. Affected patients mainly suffer from sensory symptoms, such as tingling, burning, pain, and numbness in hands and/or feet. A more severe CIPN may also be accompanied by motor symptoms, including e.g. paresis. The frequently resulting functional limitations, which are particularly evident in impaired fine motor skills and postural control deficits, play a key role in the loss of independent performance of various activities of daily living. CIPN thus has a major negative impact on quality of life, but possibly also on recurrence and mortality rates due to chemotherapy dose-modifications with increasing CIPN symptom burden. Effective prevention and treatment measures, however, do not yet exist, creating an urgent need for further research. The cumulative dissertation at hand is therefore intended to con-tribute to this research area by (a) comprehensively analyzing the association between CIPN and postural control of cancer patients before, during and up to six months after neurotoxic chemotherapy, and (b) addressing the preventive potential of exercise on the onset of CIPN during neurotoxic chemotherapy. The underlying three manuscripts are based on the data of a randomized controlled trial (PIC study, prevention of chemotherapy-induced peripheral neuropathy through sensorimotor training), designed to evaluate the preventive potential of regular sensorimotor exercise training (SMT) and resistance training (RT) during neurotoxic chemo-therapy compared to usual care (UC). Within this RCT, comprehensive state-of-the art assessment techniques were used to quantify postural control (center of pressure (COP) analysis via force plate) as well as CIPN signs and symptoms (Total Neuropathy Score, EORTC QLQ-CIPN20 questionnaire). The first manuscript investigated postural control in cancer patients (sub-sample of the UC group, n = 35) before and after neurotoxic chemotherapy and compared these data to healthy aged, gender, height, and weight one-to-one matched controls (HMC, n = 35). Despite a larger proportion of patients showing reduced sensory nerve quality at baseline, postural control did not differ from the HMC population. However, three weeks after completion of neurotoxic chemotherapy, cancer patients showed significantly increased temporal and spatial COP measures in bipedal balance tasks, compared to baseline and HMC. These balance deficits were most evident under visual deprivation. Together with the increased CIPN signs and symptoms shown, this may indicate that the neurotoxic agents have impaired the somatosensory feedback, which was further supported by negative correlations, especially between COP parameters and electrophysiologically assessed sensory and motor nerve function (nerve conduction studies, NCS). The second manuscript completes the postural control analysis i.a. with a description of postural control development within six months after chemotherapy. Interestingly, our UC patients (n = 54) recovered from postural instability despite persisting CIPN signs and symptoms and pathologic NCS findings. Due to this counterintuitive course and because the correlation analyses in Manuscript I revealed only moderate associations of postural control with clinically assessed CIPN signs and symptoms three weeks after neurotoxic chemotherapy, we analyzed whether postural control in cancer patients treated with neurotoxic agents is additionally affected by other factors than CIPN alone. Based on regression models, the influence of age, BMI, sensory and motor nerve function (NCS), physical activity and muscle strength on the course of postural control during and after neurotoxic chemotherapy was analyzed. The regression model showed that worse baseline sensory nerve function was a preventive factor for the impairment of postural control, while worse baseline motor nerve function predicted a greater impairment of postural control. However, no influencing factors for the regeneration of postural control in the follow-up period were found within our models. We assumed, that (pre-)therapeutically disturbed somatosensory inputs may induce adaptive processes, such as muscular co-contractions or sensory reweighting, that have compensatory effects and allow recovery of postural control, while CIPN signs and symptoms and pathologic peripheral nerve function persist. Finally, the third manuscript aimed to provide evidence on the preventive potential of exercise on CIPN. Therefore, the complete PIC study cohort of N = 159 cancer patients were analyzed. Our primary intention-to-treat analysis revealed that neither SMT nor RT was able to prevent the onset of CIPN signs and symptoms during neurotoxic chemotherapy. However, as mean attendance rates within the exercise groups were relatively low (overall 61 %), we excluded non-adherent patients for exploratory per-protocol analysis (attendance rate < 67 %). The results showed that subjectively perceived sensory symptoms in the feet increased less during chemotherapy in the adherent exercisers (pooled group: SMT + RT) compared to UC. Moreover, on the functional level, we identified a better course of muscular strength in favor of this group, but only a trend-level preventive effect for postural control. Additionally, we observed better results in terms of overall quality of life, physical and role functioning, and fatigue in the adherent exercisers, as well as enhanced chemotherapy compliance by means of relative dose intensity. In conclusion, this cumulative dissertation provides comprehensive information about postural control in cancer patients before, during and up to six months after neurotoxic chemo-therapy and its associations to CIPN signs and symptoms, but also CIPN-independent influencing factors. However, the methods used cannot provide a final explanation for the regeneration of postural control despite persisting nerve damage after the end of chemotherapy, which needs to be investigated in future analyses. On the other hand, the present work makes an important contribution to the evaluation of the preventive potential of exercise on CIPN during neurotoxic chemotherapy by demonstrating that SMT and/or RT alleviate subjectively perceived sensory CIPN symptoms in the feet, if an appropriate training stimulus is achieved. Additionally, better chemotherapy compliance was observed in these patients, which may further positively affect recurrence and mortality rates. Even if these results are based on secondary analyses and need to be verified by future studies, they are in line with the large body of evidence in exercise oncology recommending regular exercise throughout the entire cancer continuum.

Thema der vorliegenden Arbeit ist die Beschreibung sedentären Verhaltens und iatrogener Immobilität ospitalisierter, geriatrischer Patienten mit beginnender bis mittelschwerer kognitiver Einschränkung. Die Einflüsse intramuraler Strukturen sowie immobilisierender Faktoren der geriatrischen Akutstation sollen dabei untersucht werden. Darüber hinaus steht die Entwicklung eines in den Klinikalltag integrierbaren Übungsansatzes und der damit zusammenhängenden Beibehaltung der relevanten motorischen Leistungen, wie Kraft, Ausdauer und Gleichgewicht, während eines Krankenhausaufenthaltes sowie einem Aufenthalt in der stationären Rehabilitation im Fokus der Untersuchung. Die Möglichkeit der intersektoralen Fortsetzung des Trainingsprogrammes nach Entlassung ist zukünftig eine zu berücksichtigende Komponente. Manuskript 1 zeigt eine systematische Analyse der Wirksamkeit von lebensstilintegriertem funktionalem Training zur Verbesserung motorischer Funktionen bei älteren Erwachsenen und möglichen Vorteilen dieses Interventionstyps im Vergleich zu strukturierten Trainingsansätzen (Stand 2018). Während Programme, die beide Ansätze kombinieren bereits im institutionellen Umfeld mit positiven Effekten bewertet werden konnten, sind bei anderen Zielgruppen und Umfeldern kaum Erkenntnisse vorhanden. Der lebensstilintegrierte funktionelle Trainingsansatz stellt eine vielversprechende und ressourceneffiziente Alternative zu strukturiertem Training dar und kann darüber hinaus komplementär und vermutlich intersektoral nach Entlassung eingesetzt werden. Manuskript 2 stellt die erste Untersuchung eines alltagsintegrierten funktionellen Trainingsansatzes mit kognitiv eingeschränkten, geriatrischen Rehabilitationspatienten dar. Funktionelle Übungen aus dem originalen LiFE (Lifestyle-integrated functional exercise)-Programm wurden hierbei in der Zielgruppe evaluiert. Die nachgewiesenen Bodeneffekte wiesen auf einen zu hohen Schwierigkeitsgrad der Übungen hin. Dies führte zu der Entscheidung die Übungen anzupassen ehe eine weitere Testung auf der geriatrischen Akutstation mit einer noch vulnerableren Patientengruppe stattfand. Manuskript 3 ist eine systematische Analyse geriatrischer Assessments hinsichtlich ihrer Eignung zur Messung der Effekte unterschiedlicher frührehabilitativer Interventionen auf der geriatrischen Akutstation. Es zeigt, dass die Auswahl der Ergebnisparameter spezifisch mit den Interventionsinhalten in Zusammenhang gebracht werden muss, da sie einen Schlüsselfaktor für das Auffinden von Interventionseffekten der Frührehabilitation bei geriatrischen Patienten auf der Akutstation darstellt. Eine unangemessene Auswahl von Outcome-Parametern und Tests kann sonst zu inkonsistenten Ergebnissen hinsichtlich der Wirksamkeit einer frührehabilitativen Intervention führen. Manuskript 4 beinhaltet die Analyse der intramuralen Strukturen, Prozesse und häufiger iatrogener Faktoren, die eine Immobilisation der Patienten begünstigen. Mittels einer teilnehmenden Beobachtung sowie Interviews mit den auf der Station tätigen Berufsgruppen wurden Tagesroutinen und Abläufe erfasst und analysiert.

Gegenstand der vorliegenden publikationsbasierten Dissertation ist das habituelle Bewegungsverhalten von älteren, multimorbiden Personen mit kognitiven Einschränkungen in der poststationären geriatrischen Rehabilitation. In diesem Zusammenhang werden innovative sensor- und fragebogenbasierte Assessmentmethoden evaluiert und zur Erfassung des habituellen Bewegungsverhaltens eingesetzt. Darüber hinaus werden die Durchführbarkeit, die Effektivität und die Kosteneffektivität eines standardisierten, zielgruppenspezifischen Heimtrainingsprogramms analysiert. Die Daten für die vorliegende Dissertation wurden im Rahmen der randomisierten, kontrollierten Studie „Heimtraining bei kognitiver Einschränkung“ (HeikE) generiert. In Publikation I wird das Studienprotokoll der Studie dargestellt. Neben funktionellen Übungen zur Verbesserung der Kraft und der Gleichgewichtsfähigkeit inkludierte HeikE eine Motivationsstrategie, um eine Modifikation des Bewegungsverhaltens und eine regelmäßige, selbstständige Durchführung des Trainings zu erreichen. Im Rahmen dieses Projekts wurden neuartige Assessmentmethoden zur Erfassung unterschiedlicher Dimensionen des körperlichen Bewegungsverhaltens, wie die habituelle körperliche Aktivität, habituelle Gangparameter (z.B. Gangsymmetrie, Schrittregelmäßigkeit) und die Life-Space Mobilität von älteren Personen (82,3 ± 5,9 Jahre) mit kognitiven Einschränkungen erfolgreich validiert. In Publikation II wird die Validität des Bewegungssensors uSense evaluiert. Bisherige ambulante Erfassungssysteme weisen bei dieser Zielgruppe hohe Messungenauigkeiten auf. Insbesondere die Validität von Messmethoden zur Erfassung von Parametern des Gangbildes sind bei der hier untersuchten Personengruppe bislang nur unter standardisierten Laborbedingungen nachgewiesen worden. Mithilfe des in dieser Arbeit genutzten uSense-Systems wurden Ganganalysen im Rahmen des habituellen Bewegungsverhaltens multimorbider, kognitiv eingeschränkter, geriatrischer Patienten valide im Alltag möglich. Publikation III stellt die Entwicklung und Validierung des fragebogenbasierten Life-Space Assessments für Personen mit kognitiven Einschränkungen dar. Durch diesen Fragebogen wird in dieser Zielgruppe erstmals eine valide Erfassung der räumlichen Ausprägung der Mobilität und das Ausmaß der dazu in Anspruch genommenen Hilfsmittel/ Hilfsperson möglich. Beide Erfassungsmethoden wurden an die spezifischen Charakteristika älterer Personen mit kognitiven Einschränkungen angepasst. Querschnittliche Analysen der zuvor validierten Assessmentmethoden werden in den Publikationen IV und V durchgeführt. Mittels multipler, linearer Regressionsanalysen werden Determinanten des körperlichen Aktivitätsverhaltens (Publikation IV) und der Life-Space Mobilität (Publikation V) im habituellen Setting unmittelbar nach Rehabilitationsmaßnahmen ermittelt. Die Regressionsmodelle in Publikation IV zeigen, dass „körperliche Leistungsfähigkeit“ und in besonderem Maße „Parameter der Gangqualität“ in Zusammenhang mit dem „körperlichen Aktivitätsverhalten“ stehen. Dauer, Frequenz und Intensität des „körperlichen Aktivitätsverhaltens“ werden zu 40 – 68 % (adjustiertes R2 = 0,40 – 0,68) von den genannten unabhängigen Variablen aufgeklärt. Die Ergebnisse in Publikation V zeigen, dass die Zielgruppe eine eingeschränkte Life-Space Mobilität aufweist. Das „körperliche Aktivitätsverhalten“, „die körperliche Leistungsfähigkeit“, „die Teilnahme an sozialen Aktivitäten“ und „männliches Geschlecht“ werden im Rahmen der Regressionsanalyse als spezifische unabhängige Determinanten identifiziert, die die Varianz der abhängigen Variable „Life-Space Mobilität“ zu 42 % (adjustiertes R2 = 0,42) aufklären. Neben den dargestellten Analysen des habituellen Bewegungsverhaltens werden notwendige Voraussetzungen für eine Implementierung des Heimtrainingsprogramms in die Gesundheitsversorgung von geriatrischen Patienten mit kognitiven Einschränkungen evaluiert. In Publikation VI wird eine hohe, initiale Adhärenz hinsichtlich der selbstständigen Trainingsdurchführung festgestellt. Dies ist mit Ergebnissen von vorangegangenen Studien vergleichbar, in denen kognitiv eingeschränkte Personen untersucht wurden, die bei der Trainingsdurchführung von Bezugspersonen unterstützt wurden. Trotz vornehmlich selbstständiger Trainingsdurchführung wird die soziale Unterstützung durch die Trainer von den Studienteilnehmern als effektivste Programmkomponente wahrgenommen. In Publikation VII wird erstmals gezeigt, dass ein Heimtrainingsprogramm bei der Zielgruppe im Vergleich zu einer Placebo-Kontrollgruppe zu einer Steigerung des maximal erreichten Life-Space Bereichs und zu einer Reduktion der Inanspruchnahme von Hilfsmitteln bzw. Hilfspersonen führt. Die im Summenscore widergespiegelte verbesserte Life-Space Mobilität liefert initiale Evidenz für einen positiven, klinischen Effekt des Programms. Die Kosten-Effektivitätsanalyse in Publikation VIII kommt zu dem Ergebnis, dass die Wahrscheinlichkeit für einen positiven inkrementellen Netto-Vorteil der HeikE-Intervention, ab einer theoretischen Zahlungsbereitschaft von 2000 € pro gesteigerter Einheit der Short Physical Performance Battery ein Maximum von 99 % erreicht. Dies deutet darauf hin, dass das Heimtrainingsprogramm hinsichtlich der Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit im Vergleich zur Regelversorgung kosteneffektiv ist. Kostenträger können durch dieses Ergebnis dabei unterstützt werden, eine fundierte Entscheidung für oder gegen die Finanzierung dieses Interventionsansatzes zu treffen. Zusammenfassend erschließt diese Dissertation wesentliche Aspekte des habituellen Bewegungsverhaltens von älteren, multimorbiden Personen mit kognitiven Einschränkungen in der poststationären geriatrischen Rehabilitation. Moderate bis gute Testgütekriterien wurden für zwei unterschiedliche Messverfahren des habituellen Bewegungsverhaltens gezeigt. Basierend auf diesen Methoden wurden Parameter der körperlichen Aktivität, der Gangqualität sowie die Life-Space Mobilität valide im Alltag der Zielgruppe erfasst. Durch das neue Heimtrainingsprogramm HeikE wurde eine kosteneffektive Intervention vorgestellt, die in der Zielgruppe durchführbar ist und mit der die Life-Space Mobilität von kognitiv eingeschränkten Personen in der poststationären geriatrischen Rehabilitation verbessert werden kann.

Besides the pure pleasure of watching a dance performance, dance as a whole-body movement is becoming increasingly popular for health-related interventions. However, the science-based evidence for improvements in health or well-being through dance is still ambiguous and little is known about the underlying neurophysiological mechanisms. This may be partly related to the fact that previous studies mostly examined the neurophysiological effects of imagination and observation of dance rather than the physical execution itself. The objective of this pilot study was to investigate acute effects of a physically executed dance with its different components (recalling the choreography and physical activity to music) on the electrical brain activity and its functional connectivity using electroencephalographic (EEG) analysis. Eleven dance-inexperienced female participants first learned a Modern Jazz Dance (MJD) choreography over three weeks (1 h sessions per week). Afterwards, the acute effects on the EEG brain activity were compared between four different test conditions: physically executing the MJD choreography with music, physically executing the choreography without music, imaging the choreography with music, and imaging the choreography without music. Every participant passed each test condition in a randomized order within a single day. EEG rest-measurements were conducted before and after each test condition. Considering time effects the physically executed dance without music revealed in brain activity analysis most increases in alpha frequency and in functional connectivity analysis in all frequency bands. In comparison, physically executed dance with music as well as imagined dance with music led to fewer increases and imagined dance without music provoked noteworthy brain activity and connectivity decreases at all frequency bands. Differences between the test conditions were found in alpha and beta frequency between the physically executed dance and the imagined dance without music as well as between the physically executed dance with and without music in the alpha frequency. The study highlights different effects of a physically executed dance compared to an imagined dance on many brain areas for all measured frequency bands. These findings provide first insights into the still widely unexplored field of neurological effects of dance and encourages further research in this direction.

Although the individuality of whole-body movements has been suspected for years, the scientific proof and systematic investigation that individuals possess unique movement patterns did not manifest until the introduction of the criteria of uniqueness and persistence from the field of forensic science. Applying the criteria of uniqueness and persistence to the individuality of motor learning processes requires complex strategies due to the problem of persistence in the learning processes. One approach is to examine the learning process of different movements. For this purpose, it is necessary to differentiate between two components of movement patterns: the individual-specific component and the discipline-specific component. To this end, a kinematic analysis of the shot put, discus, and javelin throwing movements of seven high-performance decathletes during a qualification competition was conducted. In total, joint angle waveforms of 57 throws formed the basis for the recognition task of individual- and discipline-specific throwing patterns using a support vector machine. The results reveal that the kinematic throwing patterns of the three disciplines could be distinguished across athletes with a prediction accuracy of up to 100% (57 of 57 throws). In addition, athlete-specific throwing characteristics could also be identified across the three disciplines. Prediction accuracies of up to 52.6% indicated that up to 10 out of 19 throws of a discipline could be assigned to the correct athletes, based on only knowing these athletes from the kinematic throwing patterns in the other two disciplines. The results further suggest that individual throwing characteristics across disciplines are more pronounced in shot put and discus throwing than in javelin throwing. Applications for training and learning practice in sports and therapy are discussed. In summary, the chosen approach offers a broad field of application related to the search of individualized optimal movement solutions in sports.

The scientific and practical fields—especially high-performance sports—increasingly request a stronger focus be placed on individual athletes in human movement science research. Machine learning methods have shown efficacy in this context by identifying the unique movement patterns of individuals and distinguishing their intra-individual changes over time. The objective of this investigation is to analyze biomechanically described movement patterns during the fatigue-related accumulation process within a single training session of a high number of repeated executions of a ballistic sports movement—specifically, the frontal foot kick (mae-geri) in karate—in expert athletes. The two leading research questions presented for consideration are (1) Can characteristics of individual movement patterns be observed throughout the entire training session despite continuous changes, i.e., even as fatigue-related processes increase? and (2) How do intra-individual movement patterns change as fatigue-related processes increase throughout a training session? Sixteen expert karatekas performed 606 frontal foot kicks directed toward an imaginary target. The kicks were performed in nine sets at 80% (K-80) of the self-experienced maximal intensity. In addition, six kicks at maximal intensity (K-100) were performed after each of the nine sets. Between the sets, the participants took a 90-s break. Three-dimensional full-body kinematic data of all kicks were recorded with 10 infrared cameras. The normalized waveforms of nine upper- and lower-body joint angles were classified using a supervised machine learning method (support vector machine). The results of the classification revealed a disjunct distinction between the kinematic movement patterns of individual athletes. The identification of unique movement patterns of individual athletes was independent of the intensity and the degree of fatigue-related processes. In other words, even with the accumulation of fatigue-related processes, the unique movement patterns of an individual athlete can be clearly identified. During the training session, changes in intra-individual movement patterns could also be detected, indicating the occurrence of adaptations in individual movement patterns throughout the fatigue-related accumulation process. The results suggest that these adaptations can be modeled in terms of changes in patterns rather than increasing variance. Practical consequences are critically discussed.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die nutzerorientierte Evaluation zweier Prototypen für altersgerechte Assistenzroboter zur Unterstützung von Alltagsaktivitäten („Ambient Assisted Living“ [AAL]-Roboter) bei älteren Menschen mit funktionellen Einschränkungen. Bei den Prototypen handelt es sich dabei um (1) einen robotergestützten Rollator zur Unterstützung der Mobilität (MOBOT) und (2) einen Assistenzroboter zur Unterstützung von Duschaktivitäten (I-SUPPORT). Manuskript I dokumentiert eine systematische Literaturanalyse des methodischen Vorgehens bisheriger Studien zur Evaluation robotergestützter Rollatoren aus der Nutzerperspektive. Die meisten Studien zeigen erhebliche methodische Mängel, wie unzureichende Stichprobengrößen/-beschreibungen; Teilnehmer nicht repräsentativ für die Nutzergruppe der robotergestützten Rollatoren; keine geeigneten, standardisierten und validierten Assessmentmethoden und/oder keine Inferenzstatistik. Ein generisches methodisches Vorgehen für die Evaluation robotergestützter Rollatoren konnte nicht identifiziert werden. Für die Konzeption und Durchführung zukünftiger Studien zur Evaluation robotergestützter Rollatoren, aber auch anderer AAL-Systeme werden in Manuskript I abschließend Handlungsempfehlungen formuliert. Manuskript II analysiert die Untersuchungsergebnisse der in Manuskript I identifizierten Studien. Es zeigen sich sehr heterogene Ergebnisse hinsichtlich des Mehrwerts der innovativen Assistenzfunktionen von robotergestützten Rollatoren. Im Allgemeinen werden sie jedoch als positiv von den Nutzern wahrgenommen. Die große Heterogenität und methodischen Mängel der Studien schränken die Interpretierbarkeit ihre Untersuchungsergebnisse stark ein. Insgesamt verdeutlicht Manuskript II, dass die Evidenz zur Effektivität und positiven Wahrnehmung robotergestützter Rollatoren aus der Nutzerperspektive noch unzureichend ist. Basierend auf den Erkenntnissen und Handlungsempfehlungen der systematischen Literaturanalysen aus Manuskript I und II wurden die nutzerorientierten Evaluationsstudien des MOBOT-Rollators konzipiert und durchgeführt (Manuskript III-VI). Manuskript III überprüft die Effektivität des in den MOBOT-Rollator integrierten Navigationssystems bei potentiellen Nutzern (= ältere Personen mit Gangstörungen bzw. Rollator als Gehhilfe im Alltag). Es liefert erstmals einen statistischen Nachweis dafür, dass eine solche Assistenzfunktion effektiv ist, um die Navigationsleistung der Nutzer (z. B. geringer Stoppzeit, kürzere Wegstrecke) – insbesondere derjenigen mit kognitiven Einschränkungen – in einem realitätsnahen Anwendungsszenario zu verbessern. Manuskript IV untersucht die konkurrente Validität des MOBOT-integrierten Ganganalysesystems bei potentiellen Nutzern. Im Vergleich zu einem etablierten Referenzstandard (GAITRite®-System) zeigt es eine hohe konkurrente Validität für die Erfassung zeitlicher, nicht jedoch raumbezogener Gangparameter. Diese können zwar ebenfalls mit hoher Konsistenz gemessen werden, aber lediglich mit einer begrenzten absoluten Genauigkeit. Manuskript V umfasst die nutzerorientierte Evaluation der im MOBOT-Rollator integrierten Assistenzfunktion zur Hindernisvermeidung und belegt erstmals die Effektivität einer solchen Funktionen bei potentiellen Nutzern. Unter Verwendung des für den MOBOT-Rollator neu entwickelten technischen Ansatzes für die Hindernisvermeidung zeigten die Teilnehmer signifikante Verbesserungen bei der Bewältigung eines Hindernisparcours (weniger Kollisionen und geringere Annäherungsgeschwindigkeit an die Hindernisse). Manuskript VI dokumentiert die Effektivität und Zufriedenheit mit der Aufstehhilfe des MOBOT-Rollators von potentiellen Nutzern. Es wird gezeigt, dass die Erfolgsrate für den Sitzen-Stehen-Transfer älterer Personen mit motorischen Einschränkungen durch die Aufstehhilfe signifikant verbessert werden kann. Die Ergebnisse belegen zudem eine hohe Nutzerzufriedenheit mit dieser Assistenzfunktion, insbesondere bei Personen mit höherem Body-Mass-Index. Manuskript VII untersucht die Mensch-Roboter-Interaktion zwischen dem I-SUPPORT-Duschroboter und seiner potentiellen Nutzer (= ältere Personen mit Problemen bei Baden/Duschen) und überprüft deren Effektivität sowie Zufriedenheit mit drei unterschiedlich autonomen Betriebsmodi. Die Studienergebnisse dokumentieren, dass sich mit zunehmender Kontrolle des Nutzers (= abnehmende Autonomie des Duschroboters) nicht nur die Effektivität für das Abduschen eines definierten Körperbereichs verringert, sondern auch die Nutzerzufriedenheit sinkt. Manuskript VIII umfasst die Evaluation eines spezifischen Nutzertrainings auf die gestenbasierte Mensch-Roboter-Interaktion mit dem I-SUPPORT-Duschroboter. Es wird gezeigt, dass ein solches Training die Ausführung der Gesten potentieller Nutzer und sowie die Gestenerkennungsrate des Duschroboters signifikant verbessern, was insgesamt auf eine optimierte Mensch-Roboter-Interaktion in Folge des Trainings schließen lässt. Teilnehmer mit der schlechtesten Ausgangsleistung in der Ausführung der Gesten und mit der größten Angst vor Technologien profitierten am meisten vom Nutzertraining. Insgesamt belegen die Studienergebnisse zur nutzerorientierten Evaluation des MOBOT-Rollators die Effektivität und Gültigkeit seiner innovativen Teilfunktionen. Sie weisen auf ein hohes Potential der Assistenzfunktionen (Navigationssystem, Hindernisvermeidung, Aufstehhilfe) zur Verbesserung der Mobilität älterer Menschen mit motorischen Einschränkungen hin. Vor dem Hintergrund der methodischen Mängel und unzureichenden evidenzbasierten Datenlage hierzu, liefert diese Dissertationsschrift erstmals statistische Belege für den Mehrwert solcher Teilfunktionen bei potentiellen Nutzern und leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Schließung der bisherigen Forschungslücke hinsichtlich des nutzerorientierten Wirksamkeits- und Gültigkeitsnachweises robotergestützter Rollatoren und ihrer innovativen Teilfunktionen. Die Ergebnisse der Studien des I-SUPPORT-Duschroboters liefern wichtige Erkenntnisse hinsichtlich der Mensch-Roboter-Interaktion im höheren Alter. Sie zeigen, dass bei älteren Nutzern für eine effektive Interaktion Betriebsmodi mit einem hohen Maß an Autonomie des Duschroboters notwendig sind. Trotz ihrer eingeschränkten Kontrolle über den Roboter, waren die Nutzer mit dem autonomsten Betriebsmodus sogar am zufriedensten. Darüber hinaus unterstreichen die Ergebnisse hinsichtlich der gestenbasierten Interaktion mit dem I-SUPPORT-Duschroboter, dass zukünftige Entwicklungen von altersgerechten Assistenzrobotern mit gestenbasierter Interaktion nicht nur die Verbesserungen technischer Aspekte, sondern auch die Sicherstellung und Verbesserungen der Qualität der Nutzergesten für die Mensch-Roboter-Interaktion durch geeignete Trainings- oder Schulungsmaßnahmen berücksichtigen sollten. Das vorgestellte Nutzertraining könnte hierfür ein mögliches Modell darstellen.

Motor control is associated with suppression of oscillatory activity in alpha (8-12 Hz) and beta (12-30 Hz) ranges and elevation of oxygenated hemoglobin levels in motor-cortical areas. Aging leads to changes in oscillatory and hemodynamic brain activity and impairments in motor control. However, the relationship between age-related changes in motor control and brain activity is not yet fully understood. Therefore, this study aimed to investigate age-related and task-complexity-related changes in grip force control and the underlying oscillatory and hemodynamic activity. Sixteen younger [age (mean ± SD) = 25.4 ± 1.9, 20-30 years] and 16 older (age = 56.7 ± 4.7, 50-70 years) healthy men were asked to use a power grip to perform six trials each of easy and complex force tracking tasks (FTTs) with their right dominant hand in a randomized within-subject design. Grip force control was assessed using a sensor-based device. Brain activity in premotor and primary motor areas of both hemispheres was assessed by electroencephalography (EEG) and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). Older adults showed significantly higher inaccuracies and higher hemodynamic activity in both FTTs than did young adults. Correlations between grip force control owing to task complexity and beta activity were different in the contralateral premotor cortex (PMC) between younger and older adults. Collectively, these findings suggest that aging leads to impairment of grip force control and an increase in hemodynamic activity independent of task complexity. EEG beta oscillations may represent a task-specific neurophysiological marker for age-related decline in complex grip force control and its underlying compensation strategies. Further EEG-fNIRS studies are necessary to determine neurophysiological markers of dysfunctions underlying age-related motor disabilities for the improvement of individual diagnosis and therapeutic approaches.

Für Kinder und Jugendliche mit terminaler Niereninsuffizienz gilt die vorzugsweise präemptiv durchgeführte Nierentransplantation als die vielversprechendste Behandlungsmethode, da hiermit im Vergleich zur Dialyse die verbleibende Lebenserwartung sowie die Lebensqualität der jungen Patienten/-innen erheblich gesteigert werden können. Bisherige Studien belegen, dass nierentransplantierte Kinder und Jugendliche im Vergleich zu gesunden Gleichaltrigen eine reduzierte körperliche Leistungsfähigkeit aufweisen und seltener körperlich aktiven Betätigungen nachgehen. Dies erhöht das bei nierentransplantierten Kindern und Jugendlichen bestehende Risiko zusätzlich, im weiteren Verlauf des Lebens kardiovaskuläre und metabolische Folgeerkrankungen, wie arterielle Hypertonie, Fettstoffwechselstörungen, Übergewicht/ Adipositas oder Diabetes mellitus Typ 2 zu erleiden. Regelmäßige körperliche Aktivität hat nachweislich positive Effekte sowohl auf die körperliche Leistungsfähigkeit als auch auf kardiovaskuläre Risikofaktoren und ist zudem mit einer höheren Lebenserwartung sowie einer verbesserten Lebensqualität assoziiert. Eine Möglichkeit zur Steigerung der regelmäßigen körperlichen Aktivität stellen sogenannte Exergames oder Active Video Games dar, bei denen die betreffenden Personen mit Hilfe von Videospielkonsolen körperlich aktiv sind. Der Erfolg solcher videospielbasierter Aktivitätsprogramme konnte bereits für gesunde, aber auch für chronisch kranke Kinder, Jugendliche und Erwachsene nachgewiesen werden. Für nierentransplantierte Kinder und Jugendliche liegen jedoch bisher keine vergleichbaren Daten vor. Die Hauptfragestellung der vorliegenden Studie war deshalb, ob mit Hilfe eines 6 wöchigen videospielbasierten Aktivitätsprogramms im häuslichen Umfeld die maximale Sauerstoffaufnahme und damit die körperliche Leistungsfähigkeit nierentransplantierter Kinder und Jugendlicher gesteigert werden kann. Des Weiteren wurde überprüft, ob die videospielbasierte Trainingsintervention die koordinativen Fähigkeiten, die maximale Handkraft, die gesundheitsbezogene Lebensqualität sowie die Alltagsaktivität nierentransplantierter Kinder und Jugendlicher steigert. Zusätzlich wurden die erfassten Parameter mit denen einer gesunden, nach Geschlecht, Pubertätsstatus, körperlicher Aktivität und Schulform gematchter Kontrollgruppe verglichen. Die körperliche Leistungsfähigkeit, die koordinativen Fähigkeiten, die gesundheitsbezogene Lebensqualität sowie die alltägliche Aktivität (gemessen über die durchschnittliche Schrittzahl pro Stunde) waren bei den nierentransplantierten Kindern und Jugendlichen im Vergleich zu gematchten gesunden Gleichaltrigen deutlich reduziert. Nur für die maximale Handkraft wurde kein signifikanter Unterschied beobachtet. Nach der Trainingsintervention war die alltägliche körperliche Aktivität der nierentransplantierten Kinder und Jugendlichen signifikant gesteigert. Demgegenüber konnten weder die kardiopulmonale Leistungsfähigkeit, noch die Körperkoordination, die maximale Handkraft oder die gesundheitsbezogene Lebensqualität verbessert werden. Der Hauptzielparameter, die maximale Sauerstoffaufnahme, hatte sich nach der Trainingsintervention sogar signifikant verschlechtert. Als vorrangig limitierender Faktor stellte sich die interventionsbezogene(Non-)Compliance der nierentransplantierten Kinder und Jugendlichen heraus. Lediglich fünf der 13 Patienten/-innen, die die videospielbasierte Trainingsintervention durchführten, absolvierten das Aktivitätsprogramm entsprechend der Vorgaben. Dabei erreichten sie während des Trainings nur 65 Prozent der individuell ermittelten maximalen Herzfrequenz und schätzten die vorgegebenen Übungen anhand einer Borg-Skala als lediglich leicht anstrengend ein. Es ist daher anzunehmen, dass die nach der Trainingsintervention erwartete Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit, der Körperkoordination sowie der Lebensqualität nicht nur wegen der geringen Compliance der Patien-ten/-innen sondern auch aufgrund einer zu geringen Übungsintensität und/oder einer zu kurzen Interventionsdauer ausblieb. Zusätzlich könnte der verstärkt koordinative Anspruch der vorgegebenen Übungen zu einer Überforderung der motorisch deutlich eingeschränkten nierentransplantierten Kinder und Jugendlichen und somit zu einer weiteren Reduktion deren Motivation geführt haben. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit unterstreichen die bereits in früheren Studien festgestellte reduzierte kardiopulmonale Leistungsfähigkeit, Alltagsaktivität sowie Lebensqualität nierentransplantierter Kinder und Jugendlicher im Vergleich zu gesunden Gleichaltrigen. Erstmals wurden auch die koordinativen Fähigkeiten nierentransplantierter Kinder und Jugendlicher untersucht und diesbezüglich erhebliche Einschränkungen nachgewiesen. Der Einsatz des häuslichen videospielbasierten Bewegungsprogramms hat sich, in Bezug auf dieses Patientenkollektiv, als durchaus machbar, jedoch wenig effektiv herausgestellt, auch wenn zumindest in Einzelfällen das Bewusstsein für eine körperlich aktivere Alltagsgestaltung geschult werden konnte. Eine nachhaltige Integration regelmäßiger, auf die individuellen Voraussetzungen und Bedürfnisse angepasster körperlicher Aktivität in die medizinische Betreuung sowie den Alltag nierentransplantierter Kinder und Jugendlicher sollte angestrebt werden. Damit könnten diese jungen Patienten/-innen langfristig vor kardiovaskulären Folgeerkrankungen geschützt und folglich die Lebenserwartung sowie die Lebensqualität dauerhaft verbessert werden.

Human movements are characterized by highly non-linear and multi-dimensional interactions within the motor system. Recently, an increasing emphasis on machine-learning applications has led to a significant contribution to the field of gait analysis, e.g., in increasing the classification performance. In order to ensure the generalizability of the machine-learning models, different data preprocessing steps are usually carried out to process the measured raw data before the classifications. In the past, various methods have been used for each of these preprocessing steps. However, there are hardly any standard procedures or rather systematic comparisons of these different methods and their impact on the classification performance. Therefore, the aim of this analysis is to compare different combinations of commonly applied data preprocessing steps and test their effects on the classification performance of gait patterns. A publicly available dataset on intra-individual changes of gait patterns was used for this analysis. Forty-two healthy participants performed 6 sessions of 15 gait trials for 1 day. For each trial, two force plates recorded the 3D ground reaction forces (GRFs). The data was preprocessed with the following steps: GRF filtering, time derivative, time normalization, data reduction, weight normalization and data scaling. Subsequently, combinations of all methods from each preprocessing step were analyzed by comparing their prediction performance in a six-session classification using Support Vector Machines, Random Forest Classifiers, Multi-Layer Perceptrons, and Convolutional Neural Networks. In conclusion, the present results provide first domain-specific recommendations for commonly applied data preprocessing methods and might help to build more comparable and more robust classification models based on machine learning that are suitable for a practical application., 12 pages, 3 figures, 4 tables

Gait and balance impairments are frequently considered as the most significant concerns among individuals suffering from neurological diseases. Robot-assisted gait training (RAGT) has shown to be a promising neurorehabilitation intervention to improve gait recovery in patients following stroke or brain injury by potentially initiating neuroplastic changes. However, the neurophysiological processes underlying gait recovery through RAGT remain poorly understood. As non-invasive, portable neuroimaging techniques, electroencephalography (EEG) and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) provide new insights regarding the neurophysiological processes occurring during RAGT by measuring different perspectives of brain activity. Due to spatial information about changes in cortical activation patterns and the rapid temporal resolution of bioelectrical changes, more features correlated with brain activation and connectivity can be identified when using fused EEG-fNIRS, thus leading to a detailed understanding of neurophysiological mechanisms underlying motor behavior and impairments due to neurological diseases. Therefore, multi-modal integrations of EEG-fNIRS appear promising for the characterization of neurovascular coupling in brain network dynamics induced by RAGT. In this brief review, we surveyed neuroimaging studies focusing specifically on robotic gait rehabilitation. While previous studies have examined either EEG or fNIRS with respect to RAGT, a multi-modal integration of both approaches is lacking. Based on comparable studies using fused EEG-fNIRS integrations either for guiding non-invasive brain stimulation or as part of brain-machine interface paradigms, the potential of this methodologically combined approach in RAGT is discussed. Future research directions and perspectives for targeted, individualized gait recovery that optimize the outcome and efficiency of RAGT in neurorehabilitation were further derived.