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Acute physical activity (PA) can transiently enhance children’s cognition. Inconsistent evidence calls for systematic investigations of dose-response relations between quantitative (e.g., bout duration) and qualitative (e.g., cognitive challenge) PA characteristics, also considering (intra-)individual characteristics (e.g., sex, habitual PA, affective responses to PA). A series of three acute PA studies investigated: Which cognitive challenge level affects children’s cognition (study 1); which duration of the identified cognitive challenge level is optimal to reap largest benefits (study 2); if positive affect mediates the PA-cognition relation (study 3).

All studies were conducted in a within-subjects crossover design with post-test comparison. Children (5^th-6^th graders; N=110, N=114, N=109) performed exergaming (i.e., active video-gaming that requires gross-motor movements and quick reactions) sessions at 65% HR_max.

• Study 1: three sessions (15-min) with varying cognitive challenge levels (low, mid, high).
• Study 2: four sessions with varying bout durations (5-, 10-, 15-, 20-min), but the same cognitive challenge level (derived from study 1).
• Study 3: three sessions with varying affect-inducing feedbacks (no feedback; music only; music and supportive verbal feedback), but the same cognitive challenge level and bout duration (derived from studies 1 & 2).

Executive control (flanker effect), alerting, orienting, and their interactions were assessed after each session by an attention network task (ANT-R). For analyses repeated measures ANOVAs were calculated.

Results of study 1 showed a significant interaction between cognitive challenge and flanker reaction times (RTs; ƞ²_p = .07) with best executive control performances after the high-challenging condition (ƞ²_ps > .01). Further, sex moderated the effect of cognitive challenge on the executive control and orienting interaction (ƞ²_p = .12). Study 2 revealed a main effect of duration on overall RTs (ƞ²_p = .11) with faster RTs after the 15-min compared to the 10-min condition (ƞ²_p = .09). Further, habitual PA moderated the effect of duration on the executive control and orienting interaction (ƞ²_p = .13). No effects emerged for accuracy. Study 3 is ongoing; results will be presented.

Compared to cognitively less challenging bouts, an acute high-challenging PA benefitted children’s executive control the most, supporting the cognitive stimulation hypothesis. In line with previous evidence, a 15-min bout benefitted overall information processing, but not attention networks. Consistent with previous studies, individual characteristics moderated the effect on attention networks’ interactions. Results may help to design school-based interventions to capitalize on physical and cognitive benefits of PA. Future studies should identify optimal challenges for chronic PA breaks in group settings.

Laufen bei unterschiedlichen Intensitäten steht in direktem Zusammenhang mit einer veränderten Herzfrequenz und Geschwindigkeitsgestaltung. Gleichzeitig legt der Affekt-Intensitätszusammenhang nahe, dass auch das affektive Erleben direkt von der gewählten Intensität abhängig ist (Parfitt & Hughes, 2009). In diesem Sinne postuliert die Duale Prozesstheorie (Ekkekakis, 2003), dass zum einen eine interindividuelle Variabilität der affektiven Reaktionen auf unterschiedliche Trainingsintensitäten besteht und zum anderen das Zusammenspiel von kognitiven Prozessen und interozeptiven Hinweisreizen die individuellen Ausprägungen der affektiven Reaktion beeinflusst. Daher könnte z. B. die Einnahme eines bestimmten Aufmerksamkeitsfokus je nach Trainingsintensität zu unterschiedlichen affektiven Reaktionen führen. Darüber hinaus wirkt sich dies möglicherweise auch auf die Geschwindigkeits- als auch Herzfrequenzentwicklung aus (z.B. Bertollo et al., 2015; Schücker et al., 2013, 2016). Die vorliegende Studie untersucht mögliche Interaktionseffekte von unterschiedlichen Laufintensitäten und Aufmerksamkeitsfoki auf das Affekterleben, die Geschwindigkeit und die Herzfrequenz bei erfahrenen Läufer*innen. Die Stichprobe bestand letztlich aus N = 59 Proband*innen (26.95 ± 4.78 Jahre; 42% weiblich). Die Proband*innen liefen 9 x 3 Minuten im Freien auf einem Rundkurs um einen großen Teich. Während des Laufens bei drei Intensitätsstufen (basierend auf der Borg-Skala (2003): leicht – mäßig anstrengend – schwer) wurden sie angewiesen, sich internal -auf ihre Atmung- oder external -auf die Umgebung- zu fokussieren, oder sie erhielten keine Anweisung (Kontrollbedingung). Die Interaktionseffekte Intensität*Aufmerksamkeitsfokus zeigen folgende Ergebnisse bezugnehmend auf die drei AV’s: (1) F_Affekt(2.80, 162.65) = 2.47, p = .07, η² = .04; (2) F_{Geschwindigkeit}(4, 232) = 2.47, p = .60, η² = .01; (3) F_Herzfrequenz(2.71, 157.34) = 15.80, p < .01, η² = .21. Die Bonferroni-bereinigte Post-hoc-Analyse resultiert in einem signifikanten Unterschied bei mäßig anstrengender Intensität zwischen der Kontrollbedingung (M = 159.90, SD = 11.57) im Vergleich sowohl zur internalen (M = 166.53, SD = 11.89) als auch externalen (M = 167.63, SD = 10.87) Aufmerksamkeitsfokusbedingung (p < .01).

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich bei erfahrenen Läufer*innen vor allem die Herzfrequenz durch das Zusammenspiel der Intensitätsstufe und der Wahl des Aufmerksamkeitsfokus verändert. Hingegen scheint die Geschwindigkeitsentwicklung davon eher unberührt und bezugnehmend auf das affektive Erleben zeigen sich nur (nicht-signifikante) Tendenzen. Im Gegensatz zu Ergebnissen, die bei unerfahrenen Läufer*innen gefunden wurden (Limmeroth et al., 2022), legen die Ergebnisse dieser Studie nahe, dass weder die Fokussierung auf die Atmung noch der Fokus auf die Umgebung zu empfehlen ist.

Aus einer angewandten Perspektive wäre es wichtig, den „natürlichen Fokus“ erfahrener Läufer*innen zu berücksichtigen, um Ratschläge zu Strategien der Aufmerksamkeitsfokussierung geben zu können (Schücker & Parrington, 2019).

Spitzensportlerinnen und Spitzensportler erfahren im Laufe ihrer Karriere und besonders im Wettkampf zahlreiche Drucksituationen. Druck tritt u.a. dann auf, wenn situative Reize wie die Anwesenheit eines beurteilenden Publikums oder ein Wettbewerb mit anderen Sportlerinnen und Sportlern vorhanden sind (Baumeister & Showers, 1986). Erhöhtes Druckerleben und damit einhergehende höhere Ausprägungen der Zustandsangst können die Leistung beeinträchtigen, was als Choking under Pressure bezeichnet wird (Boutcher, 2002; Englert, 2015). Die negativen Effekte von Druck lassen sich v.a. in Präzisionssportarten aufzeigen (Otten, 2009), wie bspw. beim Pitching im Baseball. Achtsamkeitstrainings tragen zu einer verbesserten Aufmerksamkeits- und Emotionsregulation bei (Bühlmayer et al., 2017). Ziel der vorliegenden Studie ist daher die Überprüfung der Annahme, dass ein sechswöchiges Achtsamkeitstraining bei Pitchern im olympischen Baseball die Wurfleistung unter Druck positiv beeinflussen kann.

An der Studie nehmen aktuell N = 30 Pitcher aus 1. und 2. Baseball-Bundesliga teil. Die Probanden werden zufällig einer Experimentalgruppe oder einer Wartekontrollgruppe zugeordnet. Die Probanden der Experimentalgruppe bearbeiten ein sechswöchiges Achtsamkeitstraining, welches online und asynchron stattfindet. Das Training beinhaltet verschiedene Übungen wie Atemmeditationen und Körperwahrnehmungsübungen, sowie thematische Impulse zu Achtsamkeit, Wahrnehmung, Gedanken und Emotionen und Diskussionen. Unterstützend erhalten sie Zugang zur Meditationsapp Mindance (Stenzel et al., 2021). Zu drei Messzeitpunkten im Abstand von jeweils sechs Wochen (Prä-Post-Follow-up-Design) werden Achtsamkeit (CHIME; Bergomi et al., 2014), Wettkampfängstlichkeit (WAI-T; Brand et al., 2009) und Stresserleben (PSS; Schneider et al., 2020) erfasst. Zusätzlich führen die Pitcher jeweils 12 Würfe unter neutralen Bedingungen und 12 Würfe nach einer Druckinduktion aus (für dieses Vorgehen siehe Englert, 2012). Für jeden Wurf werden Wurfgenauigkeit und -geschwindigkeit gemessen. Die Wurfgeschwindigkeit wird anhand der Radar Gun Stalker Pro 2 gemessen. Die Messung der Wurfgenauigkeit erfolgt durch die Messung des Abstandes zwischen dem vorgegebenen Target und dem gefangenen Ball anhand von zwei Standbildern. Die Probanden der Kontrollgruppe erhalten nach dem dritten Messzeitpunk Zugang zum Achtsamkeitstraining und zur App.

Die finalen Ergebnisse stehen noch aus. Es wird erwartet, dass in der Experimentalgruppe zwischen der ersten und der zweiten Erhebung die Trait-Achtsamkeit steigt und die Wettkampfängstlichkeit abnimmt, wohingegen in der Kontrollgruppe keine statistisch bedeutsamen Veränderungen erwartet werden. Zusätzlich wird erwartet, dass sich in der Experimentalgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe die Wurfgenauigkeit unter Druck zwischen den Messzeitpunkten verbessert.

Aufgrund altersbedingter Veränderungen ist der Erhalt kognitiver Funktionen mit zunehmendem Alter wichtig für die alltägliche Handlungskompetenz. Hierzu kann neben Ausdauer- und Krafttraining auch kognitiv-koordinativ anforderndes Training beitragen (Netz, 2019; Tomporowski & Pesce, 2019). Die kognitiven Anforderungen motorischer Aufgaben können anhand von Leistungseinbußen in einer kognitiven Zusatzaufgabe innerhalb einer Dual-Task-Aufgabe abgeschätzt werden (Huang & Mercer, 2001). Auf diese Weise konnten Herold et al. (2020) zeigen, dass Kniebeugen Aufmerksamkeitsressourcen erfordern. Da der Einsatz von instabilen Unterlagen die koordinativen Anforderungen von Krafttraining zusätzlich erhöht (Eckardt et al., 2020), wird angenommen, dass Kniebeugen auf instabilem Untergrund größere Aufmerksamkeitsressourcen erfordern und zu größeren Leistungseinbußen in einer gleichzeitig durchgeführten kognitiven Aufgabe führen als Kniebeugen auf stabilem Untergrund. Zudem wird vermutet, dass ältere Menschen aufgrund einer reduzierten Verfügbarkeit von kognitiven Ressourcen, größere Leistungseinbußen zeigen als junge Erwachsene.

An der Untersuchung nahmen 13 junge (M = 23.5, SD = 2.7 Jahre) und 17 ältere (M = 70.2, SD = 4.3 Jahre) gesunde Erwachsene teil. Sie führten Kniebeugen mit Kurzhanteln auf stabilem und instabilem Untergrund in Einzel- (single-task, ST) und Doppeltätigkeit (dual-task, DT) durch. Eine visuell-verbale Stroop-Aufgabe wurde als kognitive Zusatzaufgabe gleichzeitig zu den Kniebeugen (DT-Bedingung) und separat zu Beginn und am Ende der Testung (ST-Bedingung) ausgeführt. Die Reaktionszeit in kongruenten (Farbe und Wort stimmen überein) und inkongruenten (Farbe und Wort stimmen nicht überein) Trials wurde erfasst und zwischen den Bedingungen mittels 3 x 2 x 2 ANOVA (Bedingung x Trial x Gruppe) verglichen. Eine Greenhouse-Geisser Korrektur wurde in Fällen der Sphärizitätsverletzung durchgeführt und Tukey’s HSD wurde für post-hoc-Vergleiche berechnet.

Die Reaktionzeit nahm von der ST- (M = 788ms) über die stabile (M =857ms) und instabile DT-Bedingung (M = 899ms) signifikant zu, ε_GG = 0.81, F(1.61, 45.10) = 19.64, p < .001, η_p² = 0.41; HSD_{1 %, ST-DT stabil} = 40.5ms; HSD_{1 %, ST-DT instabil} = 65.5ms; HSD_{5 %, DT stabil-DT instabil} = 41.3 ms. In inkongruenten Trials reagierten Teilnehmende signifikant langsamer als in kongruenten Trials, F(1, 28) = 78.30, p < .001, η_p² = 0.74. Zudem gab es eine Bedingung x Trial Interaktion, mit abnehmender Reaktionszeit-Differenz zwischen kongruenten und inkongruenten Trials (Stroop-Effekt), F(2, 56) = 4.91, p = .011, η_p² = 0.15; ST = 146ms; DT_stabil = 120ms; DT_instabil = 104ms. Ingesamt zeigten ältere (M = 902ms) gegenüber jungen Erwachsenen (M = 777ms) eine langsamere Reaktionszeit, F(1, 28) = 9.97, p = .004, η_p² = 0.26.

Die zunehmende Reaktionszeit von der ST- zur stabilen und instabilen DT-Bedingung bestätigen, dass Kniebeugen Aufmerksamkeitsressourcen erfordern und instabile Unterlagen die kognitiven Anforderungen beim Krafttraining erhöhen können. Die Abnahme des Stroop-Effekts mit zunehmender Aufgabenkomplexität deutet daraufhin, dass die Ausführung von Kniebeugen auf stabilen und instabilen Unterlagen keine höheren kognitiven Funktionen erfordert, sondern hohe Anforderungen an die perzeptuelle Informationsverarbeitung stellt (Lavie et al., 2004).

Die vorliegende Arbeit enthält eine systematische Literaturübersicht über Interventions- (d.h. Trainings-) Studien, welche Virtual Reality (VR) im Sportkontext einsetzen. VR-basiertes Training ermöglicht SportlerInnen das Lernen, Üben und Einstudieren von Abläufen, die im wirklichen Leben körperlich anstrengend, gefährlich, unpraktisch oder anderweitig kostspielig (in Bezug auf menschliche, technische oder zeitliche Ressourcen) sein können. Die Arbeit bietet einen qualitativen Überblick und eine deskriptive Synthese solcher Studien, um den potenziellen Nutzen der VR-Technologie für die sportliche Leistungssteigerung zu klären und um künftige Forschung zu informieren. Unsere systematische Literaturrecherche (über Google Scholar und PubMed) und -auswertung ergab letztendlich zwölf publizierte VR-Interventionsstudien (mit Experimental-/Kontrollgruppen-Design), die sich auf verschiedene Sportarten konzentrierten, darunter Ziel- und Präzisionssportarten (Bogenschießen, Bowling, Curling, Darts, Golf), Schläger-/Racket- und Ballsportarten (Baseball, Tischtennis), Torsportarten (Fußball, Basketball), Kampfsportarten (Karate) und sportunspezifische Prozesse wie Körperempfindungen und Gleichgewicht. Die in den Primärstudien untersuchten Stichproben umfassten Anfänger, Amateursportler und Experten (Gesamtumfang der Stichprobe N = 493 Personen). Vier Studien befassten sich nur mit Anfängern, fünf mit Amateuren (einschließlich Jugendnationalspielern) und zwei nur mit Experten. Außerdem wurden in einer Studie sowohl Anfänger als auch Experten untersucht. In sieben Studien wurden sowohl Männer als auch Frauen untersucht, in vier Studien nur Männer, und eine Studie machte keine Angaben zum Geschlecht der Teilnehmer. Auch die Dauer der Interventionen variierte stark zwischen den Studien und reichte von einem Tag bis zu 32 Wochen (Median = 4 Wochen). Bei einem Drittel der Studien betrug die Interventionsdauer jedoch vier Wochen. Was den Gesamtumfang der Intervention anbelangt, so wurden in den in diese Übersicht einbezogenen Studien ein Minimum von 12 Minuten und ein Maximum von 30 Stunden (Median = 3 Stunden) beobachtet. Alle publizierten Studien fanden statistisch signifikante Effekte in relevanten motorischen und/oder kognitiven Zielfähigkeiten nach Interventionen in VR, die häufig die Trainingseffekte in passiven oder aktiven Kontrollbedingungen (z. B. unter Verwendung konventioneller Trainingsprotokolle) übertrafen. Daher haben VR-Interventionen das Potenzial, durch das Training motorischer und psychologischer Fähigkeiten und Fertigkeiten bei Sportlern reale Auswirkungen auf die Verbesserung der sportlichen Leistung zu erzielen, einschließlich der Wahrnehmungs- und Handlungsfähigkeiten, der strategischen und taktischen Fähigkeiten und der Entscheidungsfindung, der Reaktion auf unerwartete Ereignisse sowie der Verbesserung der psychologischen Belastbarkeit und der mentalen Leistungsfähigkeit unter Druck. Es werden die neurokognitiven Mechanismen (z. B. visuelles Suchverhalten, Vorstellungsfähigkeiten), die methodischen Aspekte (z. B. adaptive Trainingsschwierigkeiten), sowie die Übertragbarkeit und Verallgemeinerbarkeit der Effekte erörtert, über die diese sportleistungsbezogenen Verbesserungen auftreten können. Aufgrund der Heterogenität der verwendeten Technologie, Trainingsprotokolle, Zielsportarten, Fertigkeiten und Kompetenzniveaus der TeilnehmerInnen ist es schwierig, systematische Muster zwischen den Studien zusammenzufassen oder zu quantifizieren. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Einschränkungen sind allgemeine Empfehlungen für oder gegen die Anwendung von VR-Interventionen in der Sportpraxis daher verfrüht. Abschließend werden Einschränkungen der inkludierten Studien sowie der vorliegenden Übersichtsarbeit und Perspektiven für zukünftige Forschung in Betracht gezogen.