Die Auswirkung geistiger Müdigkeit auf die Sauerstoffversorgung des Gehirns während Ausdauertrainings

Die Forscher verwenden ein randomisiertes, verblindetes, placebokontrolliertes, ausgeglichenes Cross-Over-Design. Der eigentliche Zweck der Studie wird darin bestehen, den Teilnehmern vorzuenthalten, indem Teilnehmer rekrutiert werden, die sich der möglichen negativen Auswirkungen geistiger Erschöpfung nicht bewusst sind. Wir werden die Teilnehmer auf eine Weise informieren, die die Studie als Untersuchung über den Einfluss verschiedener kognitiver Aufgaben auf ein anschließendes Radfahren erklärt. Die Forscher werden für alle Teilnehmer des Experiments und des Kontrollversuchs die gleichen Erwartungen hinsichtlich des Einflusses der kognitiven Aufgabe auf die kognitive und Fahrradaufgabe anstreben. Am Ende des letzten Versuchs stellen die Forscher eine standardisierte Frage, um ihre Gedanken zum Ziel der Studie weiterzuverfolgen.

Das Experiment besteht aus drei aufeinanderfolgenden Versuchen, die in einer schallisolierten Klimakammer (20 °C und 40 % relative Luftfeuchtigkeit) an der VUB durchgeführt werden. Die Teilnehmer werden gebeten, in drei aufeinanderfolgenden Wochen wiederzukommen. Bei den experimentellen Versuchen wird geschultes Personal (Vordoktoranden und ausgebildete Masterstudenten) anwesend sein. Beim ersten Besuch lesen und unterschreiben die Probanden die Einverständniserklärung und erhalten eine ausführliche Erklärung darüber, was von ihnen erwartet wird. Anschließend haben sie die Möglichkeit, Fragen zu stellen. Nach der Unterzeichnung absolvieren die Teilnehmer einen Eingewöhnungsversuch, bei dem sie bis auf die 60-minütige kognitive Aufgabe alle Verfahren so absolvieren, als wäre es ein experimenteller Versuch. Anstelle der 60-minütigen kognitiven Aufgabe wird die maximale kognitive Leistungsfähigkeit der Teilnehmer ermittelt. Daher wird eine Stroop-Aufgabe verwendet, die in Blöcke mit 96 Reizen unterteilt ist. Nach jedem Block wird die Genauigkeit (ACC) berechnet. Wenn der ACC höher als 85 % ist, wird die Schwierigkeit der Stroop-Aufgabe durch Verkürzung der Stimulus-Präsentationszeit (SPT) erhöht. Wenn der ACC niedriger als 85 % ist, wird dieser Block als „Fehler“ betrachtet und der Proband muss den Block erneut durchführen, ohne die SPT zu ändern. Der erste Block wird eine SPT von 1500 ms haben und das Hauptziel haben, sich mit der Aufgabe vertraut zu machen. Wenn die erforderliche Genauigkeit erreicht ist, verringert sich die SPT in der folgenden Reihenfolge: 1100, 900, 800, 700, 650, 600, 550 ms…, um die individuelle kognitive Belastung zu bestimmen. Vor Beginn jedes Blocks können die Probanden auf Wunsch eine Pause einlegen. Wenn der Proband drei Fehler hintereinander oder fünf Fehler während des gesamten Versuchs macht, gilt der Versuch als abgeschlossen und wird beendet. Der SPT des letzten, erfolgreich abgeschlossenen Blocks wird als maximale Kapazität dieser Person betrachtet und zur Individualisierung des Schwierigkeitsgrads der 60-minütigen Stroop-Aufgabe verwendet. Es wird ein kontinuierliches Feedback zur Leistung geben, um die Probanden zu motivieren, wie Kurzban et al. betont haben. wichtig für die Aufgabenbewältigung sein.

Die nächsten beiden Versuche werden in einer ausgeglichenen, randomisierten Reihenfolge durchgeführt, ein Versuch zur geistigen Ermüdung (MF) und ein Kontrollversuch (CON). Die Randomisierung wird durch die Verwendung eines webbasierten Computerprogramms (www.randomization.com) sichergestellt. um die Behandlungsreihenfolge festzulegen (MF- oder CON-Studie; Einzelheiten siehe Intervention). Alle Versuche werden mindestens 5 Tage voneinander entfernt, um eine vollständige Genesung zu gewährleisten.

Nach der Ankunft im Labor für die experimentellen Versuche werden die Teilnehmer gebeten, auf die Toilette zu gehen. Anschließend betreten sie die Klimakammer, in der 20 °C und 40 % relative Luftfeuchtigkeit erreicht sind. Die Teilnehmer müssen zwei Fragebögen ausfüllen (ca. 3 Minuten), um ihre Stimmung und Motivation einzuschätzen. Es kommt NIRS-Ausrüstung zum Einsatz. Das NIRS-Optodenpaar wird präfrontal angewendet. Die NIRS-Messung beginnt, um hämodynamische Veränderungen während der Absorptionsperiode zu überprüfen. Physiologische Messungen (HR, SaO2, Blutdruck, Hb, Atemfrequenz (RR), Glukose, NIRS, Beatmung (VE), Blutlaktat (BL) werden aufgezeichnet.

Go/NoGo. Als Manipulationsprüfung wird die Go/NoGo-Paradigma-Aufgabe verwendet, um die kognitive Leistung zu bewerten, wie von Guo et al. vorgeschlagen. (2018) und Kato et al. (2009). Die Teilnehmer müssen auf verschiedene Reize reagieren, die auf einem Computerbildschirm angezeigt werden, der etwa 1 Meter vom Probanden entfernt positioniert ist, gefolgt von einem Bildschirm mit allgemeinen Anweisungen. Es lagen zwei verschiedene Reize gleichzeitig vor: ein Go- oder NoGo-Reiz und ein linker oder rechter Reiz (das heißt, es sind vier Kombinationen möglich: GoRight, GoLeft, NoGoRight und NoGoLeft). Wenn ein Go-Stimulus präsentiert wird, werden die Teilnehmer angewiesen, mit den entsprechenden Pfeilen auf den linken oder rechten Reiz zu reagieren. Wenn jedoch ein NoGo-Stimulus präsentiert wird, werden die Teilnehmer angewiesen, weder auf den linken noch auf den rechten Reiz zu reagieren. Dieses vorgeschlagene Paradigma misst Aufmerksamkeit, Reaktionshemmung und Arbeitsgedächtnis, exekutive Funktionen, die alle durchweg negativ von MF beeinflusst werden. Die Reize werden 500 ms lang präsentiert, mit einer variierenden Zwischenreizzeit zwischen 1100 und 1700 ms. Zu den Ergebnissen für Go-Versuche gehören Reaktionszeit und Genauigkeit, während das Ergebnis für NoGo-Versuche nur Genauigkeit ist. Das Verhältnis von Go/NoGo-Versuchen wird jeweils 80 zu 20 % betragen. Da es sich bei den Versuchen um sieben verschiedene Interstimuluszeiten handelt, besteht ein Versuchszyklus aus 56 Go- und 14 NoGo-Versuchen. Darüber hinaus haben Untersuchungen ergeben, dass zwischen 30 und 40 Reize vorhanden sein sollten, um große ERPs konsistent zu erkennen. Um ERPs in NoGo-Versuchen untersuchen zu können, sind daher mindestens 3 Zyklen erforderlich, was zu einer Gesamtaufgabendauer von etwa 6,5 ​​Minuten führt (unter Berücksichtigung einer mittleren Versuchsdauer von 1900 ms).

Aufgabe zur geistigen Ermüdung:

Als geistig ermüdende Aufgabe wird eine modifizierte Stroop-Aufgabe verwendet, die auf ihrer Leistung während des Maximaltests (Eingewöhnungssitzung) von etwa 60 Minuten basiert und in 6 Blöcke mit 336 Reizen unterteilt ist. Bei dieser Aufgabe werden vier farbige Wörter („rood“, „blauw“, „groen“ und „geel“) nacheinander auf einem Computerbildschirm angezeigt. Die Teilnehmer müssen die Farbe des Wortes angeben und dabei die Bedeutung des Wortes selbst ignorieren. Wenn die Tintenfarbe jedoch Rot ist, ist die zu drückende Taste die Taste, die mit der tatsächlichen Bedeutung des Wortes verknüpft ist, und nicht die Tintenfarbe. Das präsentierte Wort und seine Tintenfarbe werden vom Computer zufällig ausgewählt (100 % inkongruent), wobei alle inkongruenten Wort-Farb-Kombinationen gleich häufig sind (d. h. in jedem Block werden 84 Wörter in den Farben Rot, Gelb, Grün usw. präsentiert). Blau). Jedes Wort wird 1000 ms lang in 34-Punkt-Schriftart auf dem Bildschirm angezeigt, mit einem Intervall zwischen den Reizen, das auf der Leistung beim Maximaltest basiert. Die Probanden werden angewiesen, so schnell und genau wie möglich zu antworten. Zur Beurteilung der Leistungsgenauigkeit (ACC) und der Reaktionszeit (RT) werden für jeden Block Daten erfasst und gemittelt. Jeder der 6 Blöcke wird durch einen Zeitraum von 30 Sekunden getrennt, in dem weiterhin Reize präsentiert werden, in dem die Forscher jedoch die visuelle Analogskala für geistige Erschöpfung (M-VAS) bewerten. Die Probanden werden gebeten, mit ihrer dominanten Hand eine Linie auf dem M-VAS zu zeichnen und weiterhin mit ihrer nicht dominanten Hand für die vier verschiedenen Reize zu antworten. Ergebnisse der Stroop-Aufgabe aus diesen 30-s-Zeiträumen werden nicht berücksichtigt, sodass die Teilnehmer die M-VAS-Skala ausfüllen und sich dort wieder auf die Stroop-Aufgabe konzentrieren können. Während jedes Blocks werden NIRS-, HR-, RR- und SaO2-Daten ausgewertet und gemittelt.

Steuerungsaufgabe:

Bei der Kontrollaufgabe müssen die Probanden 60 Minuten lang einen Dokumentarfilm auf demselben Computerbildschirm ansehen, der auch für den experimentellen Versuch verwendet wurde. Um Unter- und Übererregung zu vermeiden, haben die Probanden die Möglichkeit, zwischen mehreren Episoden (One Planet, Frozen Worlds, Jungles, Costal Seas, From Desserts to Grasslands, The High Seas, Fresh Water and Forests) des Netflix zu wählen Dokumentarfilm „Our Planet, 2019“, wie vom Forschungsteam vorgeschlagen. Während der Kontrollaufgabe werden physiologische und psychologische Maßnahmen zu den gleichen Zeitpunkten wie während des Versuchs zur geistigen Erschöpfung bewertet.

Zeit-bis-Erschöpfungs-Fahrradtest (TTE):

Nach Abschluss der MF- oder Kontrollaufgabe. Die Teilnehmer werden gebeten, auf dem (vorgeschlagenen) Fahrradergometer (Lode Excalibur Sport, Groningen, Niederlande) Platz zu nehmen. Nach 2 Minuten passivem Sitzen auf dem Ergometer wird eine 2-minütige NIRS-Basislinie gemessen. Wenn alle Basiswerte erfasst wurden, führen die Teilnehmer ein 3-minütiges Aufwärmen bei 40 % der Spitzenleistung durch, gefolgt von einer rechteckigen Arbeitsbelastung bei einer Leistungsabgabe, die ihrem vorgegebenen Atemkompensationspunkt entspricht (±80 % Spitzenleistung). Die Trittfrequenz wurde zwischen 60 und 100 U/min frei gewählt und jede Minute aufgezeichnet. Die TTE wurde vom Beginn der rechteckigen Arbeitsbelastung an gemessen, bis die Trittfrequenz für mehr als 5 Sekunden weniger als 60 U/min betrug, trotz standardisierter mündlicher Ermutigung durch einen wissenschaftlichen Mitarbeiter, der keine Kenntnis von der Behandlungszuteilung hatte. Diese TTE-Aufgabe wurde basierend auf einer früheren Studie von Marcora et al. ausgewählt. (2009), der herausfand, dass geistige Müdigkeit die körperliche Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. Ein Forscher wird hinter dem Probanden sitzen, um die Einhaltung der Behandlung sicherzustellen. Die Probanden werden mit einem Herzfrequenzmesser ausgestattet, um die Herzfrequenz (HR) kontinuierlich zu überwachen. Die subjektive psychologische Beurteilung erfolgt mit einer M-VAS-Skala, dem National Aeronautics and Space Administration Task Load Index (NASA-TLX), den von Matthews et al. entwickelten und validierten Erfolgsmotivations- und intrinsischen Motivationsskalen, der Karolinska Sleepiness Scale (KSS). ) und visuelle Analogskala für Langeweile (B-VAS).