Das Krankheitsgeschehen von Patienten mit chronischen Lungen- und Atemwegs-erkrankungen ist durch einen progredienten Krankheitsverlauf gekennzeichnet. Dieser Erkrankungsgruppe sind neben der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) auch pneumologische Berufskrankheiten wie die Asbestose oder Silikose zuzuordnen. Aufgrund der zunehmenden Dyspnoe zunächst bei Belastung später auch in Ruhe befinden sich diese Patienten in einer Dekonditionierungsspirale, d. h., die körperliche Aktivität und körperliche Leistungsfähigkeit reduziert sich zunehmend. Diese Dekonditionierung kann durch das Auftreten depressiver und ängstlicher Symptome ungünstig beeinflusst werden. Vor diesem Hintergrund ist ein nachhaltiges Krankheitsmanagement für diese Patientengruppe bedeutend. Inner-halb des Krankheitsmanagements kommt dem Gesundheitsverhalten eine bedeutende Rolle zu, welches durch personale Ressourcen wie die Selbstwirk-samkeit beeinflusst wird. Die vorliegende kumulative Dissertationsschrift verfolgte das Ziel mit Hilfe von vier Publikationen das Zusammenwirken von Erkrankungsschwere, psychischen Symptomen wie Angst und Depression, krankheitsspezifischer Selbstwirksamkeit sowie körperlicher Leistungsfähigkeit im Rahmen der Dekonditionierungsspirale bei Patienten mit chronischen Lungen- und Atemwegserkrankungen empirisch zu überprüfen. Da es im deutschsprachigen Raum bisher kein Instrument zur Operationalisierung der krankheitsspezifischen Selbstwirksamkeit existierte, sollte zusätzlich ein deutschsprachiges Erfassungsinstrument entwickelt und validiert werden. Die Ergebnisse belegten das Auftreten von Depression und Angst bei Patienten mit pneumologischen Berufskrankheiten sowie Zusammenhänge zu einer reduzierten körperlichen Leistungsfähigkeit. Weiterhin konnte mit Hilfe der validen deutschen Version der COPD Self-Efficacy Scale die krankheitsspezifische Selbstwirksamkeit bei dieser Patientengruppe erfasst sowie Zusammenhänge zu psychischen Symptomen und zur körperlichen Leistungsfähigkeit dargestellt werden. Zusammenfassend leistet die vorliegende Dissertationsschrift einen Erkenntnis-gewinn über das Zusammenwirken von psychischen und physischen Determinanten des Krankheitsmanagements von Patienten mit chronischen Lungen- und Atemwegserkrankungen im Rahmen der Dekonditionierungsspirale. Die Ergebnisse bieten relevante Erkenntnisse, die es für die Entwicklung zukünftiger Interventionen mit dem Ziel der Aufrechterhaltung der körperlichen Aktivität und Leistungsfähigkeit zu berücksichtigt gilt.

In den letzten Jahren häufen sich Befunde zur positiven Wirkung von körperlicher Aktivität auf kognitive Leistungen und Lernprozesse. Bisher weitestgehend unverstanden sind jedoch die zugrunde liegenden Wirkmechanismen, die unzweifelhaft in der komplexen Struktur und Funktion des Gehirns verborgen liegen. Die Anpassungsfähigkeit der Gehirnstruktur und –funktion, auch als Neuroplastizität bezeichnet, bietet hierbei eine konzeptionelle Grundlage, um die kurz- und langfristigen Auswirkungen von Bewegung auf das Gehirn und deren Leistungen zu untersuchen. In der vorliegenden Habilitation wurde der Versuch unternommen, grundlegende Befunde zur trainingsinduzierten Neuroplastizität in einem translationalen Ansatz systematisch in die Sportpraxis zu überführen. Die Eckpfeiler dieses translationalen Ansatzes bilden die Lokalisation von trainingsinduzierter Neuroplastizität, die Modulation von Neuroplastizität und Lernen sowie deren Implikationen für die Praxis des Leistungssports. Unter Verwendung der Magnetresonanztomografie (MRT) wurden zunächst dynamische Anpassungen in der motorischen Hirnrinde durch das Erlernen einer komplexen Gleichgewichtsaufgabe (Stabilometer) lokalisiert. Weitere Analysen erbrachten, dass diese Anpassungen offensichtlich nicht durch die reine Nutzung der bewegungsausführenden Muskelgruppen zustande kamen, sondern vielmehr durch das Erlernen eines neuen Koordinationsmusters. Dies unterstreicht die außerordentlich dynamischen Eigenschaften des motorischen Systems und bietet Angriffspunkte für eine Steigerung des motorischen Lernens durch neuromodulatorisch wirksame Ausdauerprogramme. Eine empirische Untersuchung bestätigte diese Annahme und zeigt eine langfristige Verbesserung der Stabilometerleistung durch ein zweiwöchiges Ausdauertraining nach. Insbesondere erwiesen sich hochintensive im Vergleich zu moderaten Belastungen als vorteilhaft für die Leistungsentwicklung über eine 6-wöchige Lernphase. Diese Ergebnisse unterstützen damit indirekt die aktuell vielfach diskutierte Annahme von Laktat als Einflussfaktor auf die Neuroplastizität. Sollten sich diese intensitätsspezifischen Effekte in zukünftigen Studien bestätigen lassen, ergibt sich die Notwendigkeit einer optimierten Belastungssteuerung in den vielfältigen Anwendungsfeldern von Sport und Bewegung. Geringere Steigerungsraten fanden sich hingegen im Training der technisch-kompositorischen Sportarten (Wasserspringen und Turnen), was sich u.a. mit den methodischen Schwierigkeiten der Feldforschung begründen lässt. Es wurde zudem ein MRT-Analyseansatz entwickelt, der erstmals Besonderheiten in der Gehirnstruktur einzelner Athleten objektiviert. Diese Arbeiten sollen exemplarisch die integrative Funktion neurowissenschaftlicher Forschung im Spannungsfeld von Sportwissenschaft und –praxis andeuten.

In zahlreichen Kontexten wie Leistungs-, Gesundheits-, Freizeit-, Schul- oder Rehabilitationssport werden ständig Fertigkeiten neu gelernt, stabilisiert oder vervollkommnet. Zudem bestehen in den meisten der genannten Anwendungsfelder Anforderungen an eine hohe zeitliche Ökonomie und Effizienz des Lernprozesses. Folgerichtig werden der Untersuchung von motorischen Lernprozessen und den Möglichkeiten ihrer Beeinflussung beträchtliche Forschungsans-trengungen gewidmet. Obwohl Ausdauerinterventionen als eine vielversprechende Interventionsstrategie betrachtet werden, um im Gehirn günstige Voraussetzungen für zukünftige motorische Lernprozesse zu schaffen, gibt es zu dieser Thematik momentan kaum Studien. Vorliegende Arbeit setzt an diesem Erkenntnisdefizit an und will einen Beitrag zu den Fragen leisten, ob und über welche Mechanismen Ausdauerinterventionen motorische Lernprozesse beeinflussen. Zur Erreichung dieses Ziels wurden eine Querschnitt- sowie eine Längsschnittstudie komplementär eingesetzt. In beiden Studien wurden einheitlich eine etablierte Aufgabe zur Erfassung motorischer Lernprozesse (Stabilometer) sowie nichtinvasive Verfahren der strukturellen Magnetresonanztomographie des Gehirns (T1-gewichtete und diffusionsgewichtete Bildgebung) als Hauptmethoden genutzt. Die Ergebnisse vorliegender Arbeit zeigen u.a., (1) dass Variationen in der Struktur der grauen und weißen Hirnsubstanz vor dem Lernprozess zukünftige motorische Lernerfolge prädizieren, (2) dass durch eine kurzzeitige Ausdauerintervention die Lerngeschwindigkeit zukünftiger motorischer Lernprozesse förderlich beeinflusst werden kann und (3) dass dieser Effekt maßgeblich über Plastizität in primär sensomotorisch-assoziierten Bereichen der weißen Hirnsubstanz vermittelt wird.:Inhaltsverzeichnis DANKSAGUNG IV ABKÜRZUNGS- UND SYMBOLVERZEICHNIS VIII ABBILDUNGSVERZEICHNIS XI TABELLENVERZEICHNIS XIV 1 EINLEITUNG 1 1.1 Ausgangslage 1 1.2 Problemstellung 3 1.3 Ziele und Aufbau der Arbeit 6 2 WISSENSCHAFTLICHER SACHSTAND 9 2.1 Aktivitätsspezifische strukturelle Neuroplastizität 9 2.1.1 Strukturelle Neuroplastizität und motorisches Lernen 11 2.1.1.1 Mikrostrukturelle Adaptationen 11 2.1.1.2 Makrostrukturelle Adaptationen 12 2.1.2 Strukturelle Neuroplastizität und Ausdauer 15 2.1.2.1 Mikrostrukturelle Adaptationen 15 2.1.2.2 Makrostrukturelle Adaptationen 17 2.2 Individuelle Prädispositionen und motorische Lernprozesse - nature or nurture? 21 2.2.1 Die Hirnstruktur als Parameter zur Quantifizierung individueller Prädispositionen 21 2.2.2 Hirnstrukturelle Prädispositionen und motorisches Lernen 24 2.3 Neuromodulation und Ausdauer 26 2.3.1 Effekte von Ausdauerinterventionen auf motorische Lernprozesse - Verhaltensstudien 26 2.3.2 Laktat als Mediator und Modulator der Neuroplastizität - eine Hypothese 29 2.3.2.1 Laktatproduktion und -shuttling 30 2.3.2.2 Laktataufnahme im Gehirn und Bedeutung für den Metabolismus 31 2.3.2.3 Laktat als bedeutendes Signalmolekül im Gehirn 35 2.3.2.4 Bedeutung von erhöhten BDNF-Werten für neuroplastische Prozesse 38 2.4 Überlegungen zu einem neuroplastisch-wirksamen Belastungsgefüge von Ausdauerinterventionen 40 2.4.1 Belastungsintensität 41 2.4.2 Interventionsdauer und Rolle der Verbesserung der Ausdauerleistungsfähigkeit 42 2.4.3 Schlussfolgerungen 45 2.5 Methoden der strukturellen Magnetresonanztomographie 46 2.5.1 T1-gewichtete Bildgebung und Morphometrie 46 2.5.2 Diffusionsgewichtete Bildgebung 47 2.6 Zusammenfassung des theoretischen Teils und Arbeitshypothesen 50 2.6.1 Theorie zum Zusammenhang von Ausdauerinterventionen, Neuroplastizität und motorischer Lernfähigkeit 50 2.6.2 Allgemeine Forschungshypothesen 52 3 QUERSCHNITTSTUDIE 58 3.1 Untersuchungsmethodik 58 3.1.1 Untersuchungsdesign 58 3.1.2 Stichprobe 59 3.1.3 Untersuchungsmethoden/Messinstrumente 59 3.1.3.1 Erhebung und Präprozessierung der T1-gewichteten Bilder 59 3.1.3.2 Erhebung und Präprozessierung der diffusionsgewichteten Bilder 60 3.1.3.3 Traktographie 62 3.1.3.4 Lerntraining auf dem Stabilometer 63 3.1.4 Mathematisch-statistische Methode 64 3.1.4.1 Verhaltensdaten 65 3.1.4.2 Assoziation der grauen Hirnsubstanz mit den Verhaltensdaten 66 3.1.4.3 Assoziation der weißen Hirnsubstanz mit den Verhaltensdaten 67 3.2 Ergebnisdarstellung 68 3.2.1 Verhaltensdaten 68 3.2.2 Assoziation der grauen Hirnsubstanz mit den Verhaltensdaten 69 3.2.3 Assoziation der weißen Hirnsubstanz mit den Verhaltensdaten 72 3.2.4 Charakterisierung der FA-Befunde 75 3.3 Diskussion der Querschnittstudie 76 3.3.1 Diskussion der Verhaltensergebnisse 76 3.3.2 Diskussion des Hirnstruktur-Verhaltens-Zusammenhangs 77 3.3.2.1 Struktur-Verhaltens-Zusammenhang in der grauen Hirnsubstanz 78 3.3.2.2 Struktur-Verhaltens-Zusammenhang in der weißen Hirnsubstanz 79 3.3.2.3 Zusammenfassende Diskussion des Struktur-Verhaltens-Zusammenhangs 80 3.3.3 Limitationen und Ausblick 82 4 LÄNGSSCHNITTSTUDIE 85 4.1 Untersuchungsmethodik 85 4.1.1 Untersuchungsdesign 85 4.1.2 Stichprobe 86 4.1.3 Untersuchungsmethoden/ Messinstrumente 87 4.1.3.1 Erhebung und Präprozessierung der T1-gewichteten Bilder 88 4.1.3.2 Erhebung und Präprozessierung der diffusionsgewichteten Bilder 88 4.1.3.3 Ausdauer-Leistungsdiagnostik 91 4.1.3.4 Charakterisierung der Ausdauerintervention 93 4.1.3.5 Stabilometrie: Erfassung des Standgleichgewichts (Nintendo Wii) 96 4.1.3.6 Lerntraining auf dem Stabilometer 97 4.1.4 Mathematisch-statistische Methode 98 4.1.4.1 Prüfung auf Baseline-Unterschiede 98 4.1.4.2 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 2 99 4.1.4.3 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 3 100 4.1.4.4 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 4 102 4.1.4.5 Vorgehen zur Prüfung der Hypothesen 5 und 6 103 4.1.4.5.1 Welches Modell der Mediation wurde genutzt und welche Effekte wurden modelliert? 104 4.1.4.5.2 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 5 105 4.1.4.5.3 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 6 108 4.2 Ergebnisdarstellung 110 4.2.1 Gruppendifferenzen zu Baseline 110 4.2.2 Wirksamkeit der Intervention 112 4.2.3 Ausdauerinduzierte hirnstrukturelle Veränderungen 113 4.2.4 Verhaltensergebnisse des motorischen Lernens 118 4.2.5 Neuronale Korrelate der ausdauerinduzierten Beeinflussung motorischer Lernprozesse 119 4.2.5.1 Überprüfung von Hypothese 5 120 4.2.5.2 Überprüfung von Hypothese 6 123 4.3 Diskussion der Längsschnittstudie 126 4.3.1 Gruppencharakteristika und Effektivität der Intervention 126 4.3.2 Effekte der neuromodulatorischen Voraktivierung auf die Struktur der grauen und weißen Hirnsubstanz 127 4.3.2.1 Reduktion des regionalen Volumens der grauen Substanz im inferioren frontalen Gyrus 128 4.3.2.2 Keine Effekte im Hippokampus und im primären Motorkortex 130 4.3.2.3 Erhöhung des regionalen Volumens der grauen Substanz im Bereich des Hirnstamms 131 4.3.2.4 Keine Effekte in der weißen Hirnsubstanz 132 4.3.3 Verhaltensergebnisse des motorischen Lernens nach der neuromodulatorischen Voraktivierung 133 4.3.4 Zusammenhang zwischen ausdauerinduzierten Strukturänderungen und motorischer Lernleistung 135 4.3.4.1 Diskussion der Ergebnisse zu Hypothese 5 135 4.3.4.2 Diskussion der Ergebnisse zu Hypothese 6 138 5 METHODENKRITIK 140 5.1 Querschnittstudie 140 5.2 Längsschnittstudie 141 5.3 Methoden der strukturellen Magnetresonanztomographie 143 5.3.1 T1-gewichtete Bildgebung und VBM 143 5.3.2 Diffusionsgewichtete Bildgebung, TBSS und Traktographie 145 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 147 6.1 Resümee der Hauptergebnisse 147 6.2 Ausblick und Orientierungen für zukünftige Forschungsvorhaben 149 LITERATURVERZEICHNIS 153 ANHANG 180 Anhang 1: Studienübersicht zu struktureller Neuroplastizität und Ausdauer 182 Anhang 2: Supplementäre Materialien zur Querschnittstudie 186 Anhang 3: Supplementäre Materialien zur Längsschnittstudie 193 LEBENSLAUF 201 WISSENSCHAFTLICHE VERÖFFENTLICHUNGEN 203 VERSICHERUNG 204 / The acquisition, stabilization and perfection of motor skills is of particular relevance in many sport-related settings such as competitive or leisure time sports, disease prevention, rehabilitation as well as physical education. Importantly, the process of motor learning in most of the aforementioned contexts makes high demands on time-efficiency. As a consequence, a huge body of literature in movement and training science is devoted to motor learning and its optimization. Despite the fact that endurance exercise is considered to be a promising intervention strategy to facilitate motor learning, there is a surprisingly low number of studies dealing with this topic to date. Therefore, the aim of the present thesis was to examine whether, and if so by which mechanisms endurance exercise affects complex motor skill learning. A cross-sectional and a longitudinal study were conducted in order to investigate this research question. The main methods used in both of the aforementioned studies were a well-established task to investigate complex-motor skill learning (stabilometer) along with non-invasive structural magnetic resonance imaging (T1-weighted imaging and diffusion-weighted imaging). Amongst others, the main results of the present thesis are that (1) baseline-variations in gray and white matter predict future motor learning success, (2) a short endurance exercise intervention may facilitate the speed of complex motor skill learning and that (3) this effect of exercise on motor skill learning is mediated by neuroplastic changes in white matter, especially in sensorimotor-related fibre tracts.:Inhaltsverzeichnis DANKSAGUNG IV ABKÜRZUNGS- UND SYMBOLVERZEICHNIS VIII ABBILDUNGSVERZEICHNIS XI TABELLENVERZEICHNIS XIV 1 EINLEITUNG 1 1.1 Ausgangslage 1 1.2 Problemstellung 3 1.3 Ziele und Aufbau der Arbeit 6 2 WISSENSCHAFTLICHER SACHSTAND 9 2.1 Aktivitätsspezifische strukturelle Neuroplastizität 9 2.1.1 Strukturelle Neuroplastizität und motorisches Lernen 11 2.1.1.1 Mikrostrukturelle Adaptationen 11 2.1.1.2 Makrostrukturelle Adaptationen 12 2.1.2 Strukturelle Neuroplastizität und Ausdauer 15 2.1.2.1 Mikrostrukturelle Adaptationen 15 2.1.2.2 Makrostrukturelle Adaptationen 17 2.2 Individuelle Prädispositionen und motorische Lernprozesse - nature or nurture? 21 2.2.1 Die Hirnstruktur als Parameter zur Quantifizierung individueller Prädispositionen 21 2.2.2 Hirnstrukturelle Prädispositionen und motorisches Lernen 24 2.3 Neuromodulation und Ausdauer 26 2.3.1 Effekte von Ausdauerinterventionen auf motorische Lernprozesse - Verhaltensstudien 26 2.3.2 Laktat als Mediator und Modulator der Neuroplastizität - eine Hypothese 29 2.3.2.1 Laktatproduktion und -shuttling 30 2.3.2.2 Laktataufnahme im Gehirn und Bedeutung für den Metabolismus 31 2.3.2.3 Laktat als bedeutendes Signalmolekül im Gehirn 35 2.3.2.4 Bedeutung von erhöhten BDNF-Werten für neuroplastische Prozesse 38 2.4 Überlegungen zu einem neuroplastisch-wirksamen Belastungsgefüge von Ausdauerinterventionen 40 2.4.1 Belastungsintensität 41 2.4.2 Interventionsdauer und Rolle der Verbesserung der Ausdauerleistungsfähigkeit 42 2.4.3 Schlussfolgerungen 45 2.5 Methoden der strukturellen Magnetresonanztomographie 46 2.5.1 T1-gewichtete Bildgebung und Morphometrie 46 2.5.2 Diffusionsgewichtete Bildgebung 47 2.6 Zusammenfassung des theoretischen Teils und Arbeitshypothesen 50 2.6.1 Theorie zum Zusammenhang von Ausdauerinterventionen, Neuroplastizität und motorischer Lernfähigkeit 50 2.6.2 Allgemeine Forschungshypothesen 52 3 QUERSCHNITTSTUDIE 58 3.1 Untersuchungsmethodik 58 3.1.1 Untersuchungsdesign 58 3.1.2 Stichprobe 59 3.1.3 Untersuchungsmethoden/Messinstrumente 59 3.1.3.1 Erhebung und Präprozessierung der T1-gewichteten Bilder 59 3.1.3.2 Erhebung und Präprozessierung der diffusionsgewichteten Bilder 60 3.1.3.3 Traktographie 62 3.1.3.4 Lerntraining auf dem Stabilometer 63 3.1.4 Mathematisch-statistische Methode 64 3.1.4.1 Verhaltensdaten 65 3.1.4.2 Assoziation der grauen Hirnsubstanz mit den Verhaltensdaten 66 3.1.4.3 Assoziation der weißen Hirnsubstanz mit den Verhaltensdaten 67 3.2 Ergebnisdarstellung 68 3.2.1 Verhaltensdaten 68 3.2.2 Assoziation der grauen Hirnsubstanz mit den Verhaltensdaten 69 3.2.3 Assoziation der weißen Hirnsubstanz mit den Verhaltensdaten 72 3.2.4 Charakterisierung der FA-Befunde 75 3.3 Diskussion der Querschnittstudie 76 3.3.1 Diskussion der Verhaltensergebnisse 76 3.3.2 Diskussion des Hirnstruktur-Verhaltens-Zusammenhangs 77 3.3.2.1 Struktur-Verhaltens-Zusammenhang in der grauen Hirnsubstanz 78 3.3.2.2 Struktur-Verhaltens-Zusammenhang in der weißen Hirnsubstanz 79 3.3.2.3 Zusammenfassende Diskussion des Struktur-Verhaltens-Zusammenhangs 80 3.3.3 Limitationen und Ausblick 82 4 LÄNGSSCHNITTSTUDIE 85 4.1 Untersuchungsmethodik 85 4.1.1 Untersuchungsdesign 85 4.1.2 Stichprobe 86 4.1.3 Untersuchungsmethoden/ Messinstrumente 87 4.1.3.1 Erhebung und Präprozessierung der T1-gewichteten Bilder 88 4.1.3.2 Erhebung und Präprozessierung der diffusionsgewichteten Bilder 88 4.1.3.3 Ausdauer-Leistungsdiagnostik 91 4.1.3.4 Charakterisierung der Ausdauerintervention 93 4.1.3.5 Stabilometrie: Erfassung des Standgleichgewichts (Nintendo Wii) 96 4.1.3.6 Lerntraining auf dem Stabilometer 97 4.1.4 Mathematisch-statistische Methode 98 4.1.4.1 Prüfung auf Baseline-Unterschiede 98 4.1.4.2 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 2 99 4.1.4.3 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 3 100 4.1.4.4 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 4 102 4.1.4.5 Vorgehen zur Prüfung der Hypothesen 5 und 6 103 4.1.4.5.1 Welches Modell der Mediation wurde genutzt und welche Effekte wurden modelliert? 104 4.1.4.5.2 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 5 105 4.1.4.5.3 Vorgehen zur Prüfung von Hypothese 6 108 4.2 Ergebnisdarstellung 110 4.2.1 Gruppendifferenzen zu Baseline 110 4.2.2 Wirksamkeit der Intervention 112 4.2.3 Ausdauerinduzierte hirnstrukturelle Veränderungen 113 4.2.4 Verhaltensergebnisse des motorischen Lernens 118 4.2.5 Neuronale Korrelate der ausdauerinduzierten Beeinflussung motorischer Lernprozesse 119 4.2.5.1 Überprüfung von Hypothese 5 120 4.2.5.2 Überprüfung von Hypothese 6 123 4.3 Diskussion der Längsschnittstudie 126 4.3.1 Gruppencharakteristika und Effektivität der Intervention 126 4.3.2 Effekte der neuromodulatorischen Voraktivierung auf die Struktur der grauen und weißen Hirnsubstanz 127 4.3.2.1 Reduktion des regionalen Volumens der grauen Substanz im inferioren frontalen Gyrus 128 4.3.2.2 Keine Effekte im Hippokampus und im primären Motorkortex 130 4.3.2.3 Erhöhung des regionalen Volumens der grauen Substanz im Bereich des Hirnstamms 131 4.3.2.4 Keine Effekte in der weißen Hirnsubstanz 132 4.3.3 Verhaltensergebnisse des motorischen Lernens nach der neuromodulatorischen Voraktivierung 133 4.3.4 Zusammenhang zwischen ausdauerinduzierten Strukturänderungen und motorischer Lernleistung 135 4.3.4.1 Diskussion der Ergebnisse zu Hypothese 5 135 4.3.4.2 Diskussion der Ergebnisse zu Hypothese 6 138 5 METHODENKRITIK 140 5.1 Querschnittstudie 140 5.2 Längsschnittstudie 141 5.3 Methoden der strukturellen Magnetresonanztomographie 143 5.3.1 T1-gewichtete Bildgebung und VBM 143 5.3.2 Diffusionsgewichtete Bildgebung, TBSS und Traktographie 145 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 147 6.1 Resümee der Hauptergebnisse 147 6.2 Ausblick und Orientierungen für zukünftige Forschungsvorhaben 149 LITERATURVERZEICHNIS 153 ANHANG 180 Anhang 1: Studienübersicht zu struktureller Neuroplastizität und Ausdauer 182 Anhang 2: Supplementäre Materialien zur Querschnittstudie 186 Anhang 3: Supplementäre Materialien zur Längsschnittstudie 193 LEBENSLAUF 201 WISSENSCHAFTLICHE VERÖFFENTLICHUNGEN 203 VERSICHERUNG 204

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse des Volleyballangriffsschlages von der Position vier unter Wettkampfbedingungen. Der Angriffsschlag von dieser Position ist oft die spielentscheidende Einflußgröße, da die meisten Punkte von dieser Position aus erzielt werden. Es handelt sich um einen komplexen Bewegungsablauf und es gibt eine Vielzahl an Untersuchungen, die sich mit der bewegungsanalytischen Untersuchung des Angriffsschlages befassen. Eine Herausforderung der generellen Problemstellung liegt darin, den Bewegungsablauf adäquat zu parametrisieren. Verschiedene Studien beschäftigten sich beispielsweise ausschließllich mit der Armbewegung während der Schlagphase oder mit der Beinbewegung während der Absprungphase. Die Dissertation ist darauf ausgerichtet eine breite Datenbasis für die Analyse von Volleyballangriffsschlägen zu schaffen. Der innovative Charakter der Arbeit liegt dabei in drei wesentlichen Punkten: - Definition leistungsrelevanter Parameter - Analyse von Angriffsschlägen unter Wettkampfbedingungen . große Stichprobe Insbesondere die Analyse von Angriffsschlägen während internationaler Wettkämpfe stellt dabei eine Herausforderung dar und hebt diese Arbeit von anderen Studien in der Literatur ab. Einerseits bietet dieser Ansatz die Möglichkeit "reale" Bewegungsabläufe im Spiel zu betrachten, andererseits verringert sich dadurch die Standardisierbarkeit der Umgebungsbedingungen. Die methodische Innovation liegt darin, zu untersuchen, welche Bewegungsabläufe unter echten Wettkampfbedingungen ausgeführt werden. Die wissenschaftliche Innovation liegt in der Identifikation und Definition leistungsrelevanter Parameter, die den Bewegungsablauf quantifizieren können. Damit kann ein Einblick gewonnen werden, was unter Spielbedingungen einen erfolgreichen Angriffsschlag ausmacht.

Im Gegensatz zu früher existiert über das, was heute unter dem Label „Voguing“ läuft, eine Reihe von kleinen Dokumentationen, die sich hauptsächlich über das Internet verbreiten. Die vielen im Netz kursierenden Handyvideos, meist in schlechter Sound- und Bildqualität, sind Mitschnitte von Bällen aus den USA, Frankreich oder Russland. Es wird deutlich, dass die Bewegungssprache spektakulärer und akrobatischer geworden ist. Ist Voguing heute mehr zur Tanzbewegung geworden und hat seinen sozialen Kontext hinter sich gelassen?

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Im leistungsorientierten Fußball werden schon seit längerem moderne Mess- und In- formationssysteme verwendet. Der Footbonaut ist ein solches Trainings- und Messgerät, um speziell das Kurzpassspiel unter dem Aspekt der Schnelligkeit und Genauigkeit zu testen und zu trainieren. Obwohl der Footbonaut bereits in mehreren Vereinen intensiv genutzt wird, gibt es nur wenige Studien, die sich mit der Qualität des Footbonaut als leistungsdiagnostisches Verfahren auseinandersetzen. In dieser Forschungsarbeit wird ein Testprozedere (FSPT Footbonaut Short Pas- sing Test) im Footbonaut vorgestellt und überprüft, ob dieses den Anforderungen an leistungsdiagnostische Methoden genügt. Dabei stehen Fragen zur Reliabilität und Konstruktvalidität im Vordergrund. Zur Beantwortung der Fragen wurde der Test in einer Vorstudie im Footbonaut erprobt und dann in einer Längsschnittstudie eingesetzt. Die Ergebnisse aus dem FSPT wurden mit Testergebnissen aus psychologischen und motorischen Tests abgeglichen. Die Hauptergebnisse zeigen, dass: 1. der FSPT in zwei Subskalen gruppiert wer- den kann, 2. die motorische Schnelligkeit eine eher untergeordnete Rolle beim Lösen der Passaufgaben im FSPT spielt, 3. Alters- und Leistungsgruppenunterschiede nach- weisbar sind, wobei die Spielposition keinen Einfluss hat und 4. die Passschnelligkeit und -genauigkeit besonders im Kinder- und Jugendbereich eine veränderbare Größe darstellt.

Die Gesundheitsprobleme Übergewicht und Adipositas gewinnen weltweit immer mehr an Bedeutung (WHO, 2015). Durch die sich zunehmend verändernden Lebensbedingungen bezüglich körperlicher Inaktivität, hochkalorischer Ernäh-rung und Stress, nimmt die Prävalenz beider Phänomene global zu (Hauner, 2018; Lenine, 2015). Ein sowohl präventiver als auch rehabilitativ nachhaltiger Handlungsbedarf ist in Anbetracht der epidemiologischen und gesellschaftlichen Faktoren unausweichlich (Graf & Ferrari, 2015). Die Gewichtsreduktionsprogramme zur gesundheitsförderlichen Verhaltens-änderung mit der aktuell höchsten Wirksamkeit folgen einem Kombinations-ansatz aus Bewegungs- Ernährungs- und Verhaltensmodifikation (DAG, 2014; Eisele et al., 2018). Erste Abnehmerfolge zeigen sich häufig schnell (Frey et al., 2010), doch stellt die langfristige Gewichtsstabilisierung eine große Heraus-forderung für alle Beteiligten dieser Lebensstilinterventionen dar (Elsborg & Elbe, 2018). Das MoVo-Prozessmodell widmet sich in diesem Prozess der Verhaltens-änderung vorwiegend der Steigerung der körperlichen Aktivität und befasst sich neben den motivationalen Determinanten der Verhaltensänderung auch mit den volitionalen Umsetzungen von Handlungsintentionen – der Planung (Fuchs, 2007b). In der Literatur wird zwischen Ausführungs- und Bewältigungsplanung unterschieden (Hagger et al., 2014). Während die Ausführungsplanung als eine aufgabenerleichternde Strategie angesehen wird, so stellt die Bewältigungs-planung eine störungsverhindernde Strategie dar (Sniehotta et al., 2005a). Das Ziel der Studie ist es, die Effektivität einer theoriebasierten (MoVo), standardisierten Intervention zur Therapie der Adipositas bei Erwachsenen zu evaluieren. Es soll nachgewiesen werden, dass eine Gruppenintervention mit motivational-volitionalen Anteilen (M.O.B.I.L.I.S. – mit Planungsintervention) die Teilnehmenden langfristig in der Durchführung eines gesunden Lebensstils (mit mehr körperlicher Aktivität) besser unterstützt als eine Intervention, die sich ausschließlich auf motivationale Aspekte bezieht (A.m.V. – ohne Planungs-intervention). Die Ergebnisse zeigen, dass beide Interventionen bezüglich einer positiven Beeinflussung einiger Determinanten der Verhaltensänderung und hinsichtlich der Steigerung der körperlichen Aktivität (durchschnittliche Steigerung um 3,5 h/W) effektiv sind, wodurch eine Gewichtsreduktion (durchschnittlich 6 Kg bzw. 2 BMI-Punkte) erreicht und ein substantieller Beitrag zur Reduktion von Gesund-heitsrisiken geleistet werden kann (Hauner, 2018). Die dargestellten positiven Effekte der Interventionen werden jedoch dadurch geschmälert, dass sie für beide Gruppen zu erkennen sind. Die erwarteten Unterschiede zwischen den Gruppen, die durch die Anwendung der volitionalen Strategie des Planens von gesundheitsförderlichem Verhalten (mehr körperliche Aktivität sowie gesunde Ernährung) hervorgerufen werden sollten, haben sich bis auf wenige Ausnahmen nicht bestätigt. Der in früheren Studien erbrachte Nachweis, dass Handlungsplanung eine Schlüsselrolle bei der Verhaltens-änderung spielt (Bélanger-Gravel et al., 2013), kann im Rahmen dieser Studie nicht bestätigt werden.:Inhaltsverzeichnis Danksagung I Darstellung des wissenschaftlichen Werdeganges II Bibliographische Beschreibung Zusammenfassung und Abstract zur Dissertation III Inhaltsverzeichnis VI Tabellenverzeichnis IX Abbildungsverzeichnis XI Abkürzungsverzeichnis XIII 1 Einleitung 1 2 Adipositas im Erwachsenenalter – Epidemiologie 7 2.1 Prävalenz 7 2.2 Ursachen der Adipositas 9 2.3 Folgen der Adipositas 15 2.4 Therapie der Adipositas bei Erwachsenen 23 3 Verhaltensänderung 35 3.1 Modelle der Verhaltensänderung 36 3.1.1 Theorie des geplanten Verhaltens (TPB) 36 3.1.2 Transtheoretisches Modell (TTM) 38 3.1.3 Sozial-kognitives Prozessmodell gesundheitlichen Handelns (HAPA) 40 3.1.4 Motivations-Volitions-Prozessmodell (MoVo-Modell) 43 3.2 Besonderheiten der Verhaltensänderung 45 3.3 Determinanten der Verhaltensänderung 47 3.3.1 Motivationale Determinanten der Verhaltensänderung 48 3.3.1.1 Selbstwirksamkeitserwartung 48 3.3.1.2 Konsequenzerwartung 51 3.3.1.3 Intention 53 3.3.2 Volitionale Komponenten der Verhaltensänderung 55 3.3.2.1 Handlungskontrolle 55 3.3.2.2 Planung von Verhalten 56 3.3.2.2.1 Ausführungsplanung 57 3.3.2.2.2 Bewältigungsplanung 60 3.3.2.3 Bedeutung von Planung 62 3.3.2.3.1 Wirksamkeit von Ausführungs- und Bewältigungsplanung 62 3.3.2.3.2 Planung und die Veränderung von Gesundheitsverhalten 65 3.3.2.3.3 Befunde für die Kombination von Planung mit anderen Techniken 68 3.3.2.3.4 Langzeiteffekte von Planung auf die Verhaltensänderung 69 3.4 Lebensstilinterventionen 70 3.5 Wirksamkeit von Lebensstilinterventionen 74 4 Zusammenfassung der Vorbetrachtungen 79 5 Fragestellung und Hypothesen 84 6 Methodik 92 6.1 Studiendesign 92 6.2 Intervention – Konzeption und Durchführung 93 6.2.1 Intervention M.O.B.I.L.I.S.- Programm 95 6.2.1.1 Inhalt des M.O.B.I.L.I.S.- Programms 95 6.2.1.2 Ablauf des M.O.B.I.L.I.S.- Programms 102 6.2.2 Intervention Alternativprogramm 103 6.2.2.1 Inhalt des Alternativprogramms 103 6.2.2.2 Ablauf des Alternativprogramms 106 6.2.3 Zusammenfassung der Interventionsprogramme 107 6.2.4 Studienablauf 109 6.3 Stichprobe 110 6.3.1 Ausgangsstichprobe 110 6.3.2 Rekrutierung der Stichprobe 111 6.3.3 Entwicklung der Stichprobe über die Messzeitpunkte 113 6.3.4 Stichprobenbeschreibung 115 6.3.5 Dropoutanalyse 116 6.4 Untersuchungsverfahren 117 6.4.1 Fragebogenuntersuchung 117 6.4.1.1 Determinanten der Verhaltensänderung 120 6.4.1.2 Volitionale Determinanten der Verhaltensänderung – Planung 120 6.4.1.3 Motivationale Determinanten der Verhaltensänderung 121 6.4.1.3.1 Selbstwirksamkeitserwartung 121 6.4.1.3.2 Sportbezogene Konsequenzerwartungen 123 6.4.1.3.3 Intention zum Sporttreiben 125 6.4.1.4 Körperliche Aktivität 126 6.4.2 Adipositas-assoziierte Risikofaktoren 127 6.4.3 Konditionelle Leistungsfähigkeiten 127 6.4.3.1 Ausdauerleistungsfähigkeit 129 6.4.3.2 Kraftleistungsfähigkeit 129 6.5 Methoden der statistischen Auswertung 131 7 Ergebnisse 132 7.1 Analyse der Interventions- und Vergleichsgruppe 132 7.1.1 Interferenzstatistische Analyse zu Interventionsbeginn 132 7.1.2 Analyse der Veränderungen der Variablen 134 7.1.2.1 Veränderungen der Determinanten der Verhaltensänderung 134 7.1.2.2 Veränderungen des Aktivitätsverhaltens 142 7.1.2.3 Veränderung der Adipositas-assoziierten Risikofaktoren 144 7.1.2.4 Veränderung der konditionellen Fähigkeiten 147 7.2 Analyse der erfolgreichen und nicht erfolgreichen Abnehmer 150 7.2.1 Interferenzstatistische Analyse zu Interventionsbeginn 151 7.2.2 Analyse der Veränderungen der Variablen 152 7.2.2.1 Veränderungen der Determinanten der Verhaltensänderung 152 7.2.2.2 Veränderungen des Aktivitätsverhaltens 158 7.2.2.3 Veränderung der Adipositas-assoziierten Risikofaktoren 160 7.2.2.4 Veränderung der konditionellen Fähigkeiten 162 8 Diskussion 165 8.1 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse 165 8.2 Methodenkritik 193 8.3 Limitationen der Einflussnahme auf Adipositas 197 9 Zusammenfassung und Ausblick 199 Literaturverzeichnis 205 Anlagen 223 / Overweight and obesity are considered to be a threat to the health and well-being of large parts of the population worldwide (WHO, 2015). Caused by the currently changing lifestyle (including less physical activity levels, high-calorie nutrition and growing stress levels), the prevalence numbers are still increasing (Hauner, 2018; Lenine, 2015). Consequently, overweight and obesity prevention and rehabilitation interventions are inevitable (Graf & Ferrari, 2015). The most effective weight-loss-interventions aiming at a lifestyle change combine three elements: physical activity, optimizing nutrition, and behaviour alteration (DAG, 2014; Eisele et al., 2018). Starting the intervention, first positive results (loss of weight) are mostly easy to achieve (Frey et al., 2010). However, the biggest challenge for the study population being involved in these lifestyle programs is the long-term focus on weight reduction as well as keeping up the higher levels of physical activity (Elsborg & Elbe, 2018). The MoVo concept focusses on behaviour change concerning physical activity and does not only include motivational but also volitional determinants (e.g. planning) of lifestyle change (Fuchs, 2007b). Current research differentiates between action planning and coping planning (Hagger et al., 2014). Whereas action planning is considered to simplify action realization, coping planning is considered to avoid barriers associated with the intended action (Sniehotta et al., 2005a). The purpose of the present study is to evaluate a theory-based (MoVo) and standardized weight loss intervention for adults (M.O.B.I.L.I.S.). Within the context of a quasi-experimental design it should be shown that an intervention including both motivational and volitional elements (M.O.B.I.L.I.S. with planning) is more effective that an intervention including only motivational elements (A.m.V. without planning) regarding loss of weight and increase of physical activity. Results indicate that both interventions are successful concerning the positive influence on some cognitive determinants which are associated with behaviour change, the increase of physical activity (increase of 3,5h/W), and the loss of weight (6kg). However, this is demoted by the fact that these results can be observed for both groups. The expected differences caused by implementing the volitional strategy of planning (Bélanger-Gravel et al., 2013) cannot be shown in this study.:Inhaltsverzeichnis Danksagung I Darstellung des wissenschaftlichen Werdeganges II Bibliographische Beschreibung Zusammenfassung und Abstract zur Dissertation III Inhaltsverzeichnis VI Tabellenverzeichnis IX Abbildungsverzeichnis XI Abkürzungsverzeichnis XIII 1 Einleitung 1 2 Adipositas im Erwachsenenalter – Epidemiologie 7 2.1 Prävalenz 7 2.2 Ursachen der Adipositas 9 2.3 Folgen der Adipositas 15 2.4 Therapie der Adipositas bei Erwachsenen 23 3 Verhaltensänderung 35 3.1 Modelle der Verhaltensänderung 36 3.1.1 Theorie des geplanten Verhaltens (TPB) 36 3.1.2 Transtheoretisches Modell (TTM) 38 3.1.3 Sozial-kognitives Prozessmodell gesundheitlichen Handelns (HAPA) 40 3.1.4 Motivations-Volitions-Prozessmodell (MoVo-Modell) 43 3.2 Besonderheiten der Verhaltensänderung 45 3.3 Determinanten der Verhaltensänderung 47 3.3.1 Motivationale Determinanten der Verhaltensänderung 48 3.3.1.1 Selbstwirksamkeitserwartung 48 3.3.1.2 Konsequenzerwartung 51 3.3.1.3 Intention 53 3.3.2 Volitionale Komponenten der Verhaltensänderung 55 3.3.2.1 Handlungskontrolle 55 3.3.2.2 Planung von Verhalten 56 3.3.2.2.1 Ausführungsplanung 57 3.3.2.2.2 Bewältigungsplanung 60 3.3.2.3 Bedeutung von Planung 62 3.3.2.3.1 Wirksamkeit von Ausführungs- und Bewältigungsplanung 62 3.3.2.3.2 Planung und die Veränderung von Gesundheitsverhalten 65 3.3.2.3.3 Befunde für die Kombination von Planung mit anderen Techniken 68 3.3.2.3.4 Langzeiteffekte von Planung auf die Verhaltensänderung 69 3.4 Lebensstilinterventionen 70 3.5 Wirksamkeit von Lebensstilinterventionen 74 4 Zusammenfassung der Vorbetrachtungen 79 5 Fragestellung und Hypothesen 84 6 Methodik 92 6.1 Studiendesign 92 6.2 Intervention – Konzeption und Durchführung 93 6.2.1 Intervention M.O.B.I.L.I.S.- Programm 95 6.2.1.1 Inhalt des M.O.B.I.L.I.S.- Programms 95 6.2.1.2 Ablauf des M.O.B.I.L.I.S.- Programms 102 6.2.2 Intervention Alternativprogramm 103 6.2.2.1 Inhalt des Alternativprogramms 103 6.2.2.2 Ablauf des Alternativprogramms 106 6.2.3 Zusammenfassung der Interventionsprogramme 107 6.2.4 Studienablauf 109 6.3 Stichprobe 110 6.3.1 Ausgangsstichprobe 110 6.3.2 Rekrutierung der Stichprobe 111 6.3.3 Entwicklung der Stichprobe über die Messzeitpunkte 113 6.3.4 Stichprobenbeschreibung 115 6.3.5 Dropoutanalyse 116 6.4 Untersuchungsverfahren 117 6.4.1 Fragebogenuntersuchung 117 6.4.1.1 Determinanten der Verhaltensänderung 120 6.4.1.2 Volitionale Determinanten der Verhaltensänderung – Planung 120 6.4.1.3 Motivationale Determinanten der Verhaltensänderung 121 6.4.1.3.1 Selbstwirksamkeitserwartung 121 6.4.1.3.2 Sportbezogene Konsequenzerwartungen 123 6.4.1.3.3 Intention zum Sporttreiben 125 6.4.1.4 Körperliche Aktivität 126 6.4.2 Adipositas-assoziierte Risikofaktoren 127 6.4.3 Konditionelle Leistungsfähigkeiten 127 6.4.3.1 Ausdauerleistungsfähigkeit 129 6.4.3.2 Kraftleistungsfähigkeit 129 6.5 Methoden der statistischen Auswertung 131 7 Ergebnisse 132 7.1 Analyse der Interventions- und Vergleichsgruppe 132 7.1.1 Interferenzstatistische Analyse zu Interventionsbeginn 132 7.1.2 Analyse der Veränderungen der Variablen 134 7.1.2.1 Veränderungen der Determinanten der Verhaltensänderung 134 7.1.2.2 Veränderungen des Aktivitätsverhaltens 142 7.1.2.3 Veränderung der Adipositas-assoziierten Risikofaktoren 144 7.1.2.4 Veränderung der konditionellen Fähigkeiten 147 7.2 Analyse der erfolgreichen und nicht erfolgreichen Abnehmer 150 7.2.1 Interferenzstatistische Analyse zu Interventionsbeginn 151 7.2.2 Analyse der Veränderungen der Variablen 152 7.2.2.1 Veränderungen der Determinanten der Verhaltensänderung 152 7.2.2.2 Veränderungen des Aktivitätsverhaltens 158 7.2.2.3 Veränderung der Adipositas-assoziierten Risikofaktoren 160 7.2.2.4 Veränderung der konditionellen Fähigkeiten 162 8 Diskussion 165 8.1 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse 165 8.2 Methodenkritik 193 8.3 Limitationen der Einflussnahme auf Adipositas 197 9 Zusammenfassung und Ausblick 199 Literaturverzeichnis 205 Anlagen 223