Psycho-physiologische Aspekte im Sport und in extremen Umweltbedingungen

Das Freitauchen ist in den letzten Jahren immer populärer geworden und wird sowohl als Freizeitaktivität aber auch als Wettkampfaktivität in unterschiedlichen Disziplinen mit extremen Ausprägungen ausgeübt. Wenige Studien existieren, welche untersuchen inwiefern das Gehirn durch lange Atemanhalte Phase, wie sie bei dieser Sportart immanent gefordert sind, akut beeinflusst oder sogar beeinträchtigt ist. In diesem Projekt untersuchen wir daher die neurokognitive Reaktionen des Gehirns auf langanhaltende Atemanhalte Phasen sowohl bei erfahrenen Freitauchern als auch bei normalen untrainierten Personen. Wir nutzen dazu die Elektroenzephalografie als Methode um mit hoher zeitlicher Auflösung die neuronale Aktivität und neurokognitive Prozesse des Gehirns während dieses einzigartigen psycho-physiologischen Zustands zu untersuchen.

laufend

• Steinberg F., Pixa, N. H., & Doppelmayr, M. (2017). Electroencephalographic alpha activity modulations induced by breath-holding in apnoea divers and non-divers. Physiology & Behavior, 179, 90-98.
• Steinberg F., Pixa N.H., Doppelmayr M. (2017). The breathless brain: EEG oscillations during prolonged breath-holding in expert apnea-divers and novices. European Congress of Sport Science. Bochum.

In mehreren Experimenten wird in diesem Projekt untersucht, inwiefern die kognitive Leistungsfähigkeit durch Wasserimmersion verschiedener Tauchtiefen und durch körperliche Belastung beeinflusst ist. Die kognitive Leistungsfähigkeit wird anhand sogenannter exekutiver Funktionen quantifiziert, bei denen angenommen wird, dass diese bei jeglichen komplexen geistigen Leistungen aktiviert sind. Die kognitive Leistungsfähigkeit ist ein entscheidender Faktor zur Unfallprävention unter Wasser beim Sport- und Berufstauchen und wurde bisher unter realen Wasserimmersionsbedingungen unzureichend untersucht. Daher wird in diesem Projekt mittels eines wasserdichten und voll funktionsfähigem Tablet Computer die kognitive Leistungsfähigkeit, bei verschiedenen Unterwasser Szenarien, systematisch in Kooperation mit der Deutschen Sporthochschule Köln, der Firma Diving Consultant Group und dem Schifffahrtsmedizinischen Institut der Marine in Kiel untersucht.

• Deutsche Sporthochschule Köln
• Diving Consulting Group
• Schiffahrtsmedizinisches Institut der Marine

laufend

Die Auswirkungen sehr langer Reisen bemannter Weltraummissionen (Monate bis mehrere Jahre) auf den menschlichen Organismus sind noch unzureichend erforscht. Neben den physiologischen Auswirkungen, z.B. der stattfindenden Muskelatrophie durch fehlende Gravitation, sind es vor allem sozial-psychologische Aspekte, die das Gelingen einer solchen Mission gefährden können. Bei solchen Reisen sind Menschen für eine sehr lange Zeit isoliert bzw. ist ihre direkte soziale Interaktion auf die wenigen Menschen beschränkt, die sich auf sehr engem Raum auch im Raumschiff befinden. Um das Konfliktpotenzial zwischen den Astronauten/Kosmonauten zu verringern sucht die Wissenschaft nach validen Lösungsstrategien und Interventionsmethoden.  Ein solches Forschungsprojekt ist das NASA-IBMP Isolationsprojekt in Moskau mit dem Namen SIRIUS (Scientific International Research In a Unique terrestrial Station). Innerhalb dieser internationalen Kooperation werden Studien durchgeführt, die Methoden für die Vorbereitung von Menschen für Langzeitraummissionen erforschen. Dabei sollen Probanden für 4 Monate in Moskau in völliger Isolation leben. Die DLR finanzierte Studie "The influence of different training stimuli on cardiorespiratory regulation and cognitive skills during 4 months of isolation (CaReCS)", welche in diesem Projekt stattfinden soll, wird durch Dr. Fabian Steinberg zusammen mit Dr. Uwe Hoffmann (Principal Investigator), Dr. Jessica Koschate (Deutsche Sporthochschule Köln) und Prof. Dr. Elena Fomina vom Institute of Biomedical Problems (IBMP) in Moskau durchgeführt. In diesem Projekt soll der Zusammenhang von Sauerstoffkinetiken und kognitiver Leistungsfähigkeit unter körperlicher Belastung während einer 4-Monatigen Isolation untersucht werden.

Dr. Uwe Hoffmann (Principal Investigator), Dr. Jessica Koschate (Deutsche Sporthochschule Köln) und Prof. Dr. Elena Fomina vom Institute of Biomedical Problems (IBMP) in Moskau

laufend

Warum beteiligen sich Personen an extremen Ausdauer-Sport-Veranstaltungen? An Marathons die mehrere Tage dauern, Distanzen von deutlich mehre als hundert Kilometer umfassen oder in der Wüste, in Nepal oder andere entlegenen Gebieten durchgeführt werden? Was treibt Athleten an dreifach-, oder zehnfach- Triathlons teilzunehmen? Zu welchen kognitiven Veränderungen oder Ausfällen führen diese Anstrengungen?

Unter Flow wird ein veränderter Bewusstseinszustand verstanden , der sich in einem Gefühl der Leichtigkeit, einem völligen Aufgehen in einer Tätigkeit oder einer veränderten Zeitwahrnehmung ausdrückt. Im sportlichen Kontext berichten Spitzen- und Breitensportler von diesem Zustand während dem Ausführen verschiedensten Sportarten, wie z.B. Laufen, Klettern, Surfen,….. Eine neurokognitive Erklärung des Flow Erlebens stellt die transiente Hypofrontalitätstheorie dar. Die vorübergehend reduzierte Funktion des Frontallappens wird hierbei für diese Empfindungen verantwortlich gemacht. Inhalt des Projekts ist, mittels verschiedener Studien, situative, neurokognitive und physiologische Aspekte des Flow Erlebens beim Laufen zu untersuchen.