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Dissertation: Rainer Beurskens


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Dissertation: Rainer Beurskens

Dissertation / Doktorarbeit / Thesis

Deutsche Sporthochschule Köln
Institute of Physiology and Anatomy
Beurskens, Rainer (2012): Age-related deficits in dual-task walking and motor control: The role of cognitive functions and task demands Zusammenfassung:
Summary:

Background: Several studies have shown that the gait, especially that of older persons, is affected by varying secondary tasks and their cognitive demands in different ways. Some of the previously utilized tasks were able to create age-related deficits in dual-task walking while other tasks were not. The main question that arises when reviewing present literature is which task characteristics a secondary task needs to cover in order to create age-related deficits in human locomotion. The presented thesis tries to answer this question by evaluating the influence of different task characteristics and their cognitive demands on the gait behavior of young and older persons. Additionally, the experiments utilize several cognitive measures (e.g. attention, planning, executive function, etc) to determine subjects cognitive capacities and its influence on deficits found in locomotion. Methods: In the course of the present thesis five experiments were implemented that elaborated a series of dual-tasks while walking with different consequences for information processing systems and demands to the subjects’ cognitive and motor performances. The author applied continuous and brief secondary tasks as well as tasks affecting different cognitive abilities, e.g. the visual system, the motor system and verbal or arithmetic processes, etc. The author also expanded the paradigm used to non-walking task and examined the influence of eye-movements and attention on bimanual tracking performance in young and older people. Results: The experiments showed that age-related deficits of walking are accentuated under dual-task conditions when the secondary non-walking task creates high demands to the human visual system and the integration of visual information. The emergence of deficits in human locomotion could be shown when using continuous secondary task (e.g. checking boxes on a sheet of paper) and when using brief visual distraction (e.g. presentation of mental rotation task for 2 seconds) as well. Conclusion: The results confirm the role of visual demand for age-related deficits in human locomotion, but do not support a similar role for tasks requiring manual or verbal skills. This thesis documents for the first time that visual demanding tasks influence the entire spatio-temporal gait structure, especially that of older people.



Zusammenfassung:

Hintergrund: Studien haben gezeigt, dass der menschliche Gang, besonders der von älteren Menschen, durch verschiedene Zweitaufgaben und deren kognitiven Anforderungen in unterschiedlicher Weise betroffen ist. Einige der bisher verwendeten Aufgaben waren in der Lage, altersbedingte Defizite im Gehen unter Doppeltätigkeit zu erzeugen, während andere Aufgaben das nicht konnten. Bei der Überprüfung des gegenwärtigen Literaturstands stellt sich hauptsächlich eine Frage: Welche Merkmale und Anforderungen muss eine Zweitaufgabe haben, um altersabhängige Defizite im menschlichen Gangverhalten zu erzeugen? Die vorliegende Arbeit versucht, diese Frage durch die Untersuchung des Einflusses verschiedener Zweitaufgaben und deren kognitiven Anforderungen an das Gangverhalten von jungen und älteren Menschen, zu beantworten. Darüber hinaus nutze der Autor dieser Arbeit mehrere kognitive Testverfahren (z.B. Aufmerksamkeit, Planung, exekutive Funktion, etc.), um die kognitiven Fähigkeiten der Probanden zu erheben und deren Einfluss auf altersbedingte Defizite in der Fortbewegung zu bestimmen. Methodik: Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden fünf Experimente durchgeführt, welche eine Reihe von Zweitaufgaben während des Gehens nutzen, die alle unterschiedliche Auswirkungen auf die Datenverarbeitungssysteme (z.B. das visuelle System, das motorische System und verbale oder arithmetische Prozesse, etc.) des Einzelnen hatten und unterschiedliche Anforderungen an die kognitive und motorische Leistungsfähigkeit der Probanden stellte. Zudem nutzte der Autor sowohl kontinuierliche Zweitaufgaben, als auch zeitliche kurze Nebenaufgaben, um den Einfluss von kurzen Ablenkungen auf den menschlichen Gang zu untersuchen. In einem letzten Schritt erweiterte der Autor das bestehende Untersuchungsdesign und untersuchte den Einfluss von Augenbewegungen und Aufmerksamkeit auf bi-manuelle Trackingleistung von jungen und älteren Menschen. Ergebnisse: Die hier durchgeführten Experimente konnten zeigen, dass altersbedingte Defizite beim Gehen unter Doppeltätigkeit besonders dann auftreten, wenn die Zweitaufgabe hohe Anforderungen an das visuelle System und die Integration von visuellen Informationen stellt. Die Entstehung von Defiziten in der menschlichen Fortbewegung konnte zudem sowohl bei der Verwendung von kontinuierlichen Zweitaufgaben (z.B. ankreuzen von Kästen auf einem Blatt Papier), als auch bei der Verwendung von kurzen visuelle Ablenkungen (z. B. Präsentation einer mentalen Rotationsaufgabe für 2 Sekunden) gezeigt werden. Fazit: Die Ergebnisse bestätigen die Rolle der visuellen Informationsverarbeitung und des visuellen Systems für altersbedingte Veränderungen im menschlichen Gang, aber sie verneinen eine ähnliche Rolle für Zweitaufgaben, die eine manuelle oder verbale Komponente beinhalten. Die vorliegende Arbeit dokumentiert zum ersten Mal, dass visuelle anspruchsvolle Aufgaben die gesamte räumliche und zeitliche Struktur des menschlichen Gangs, vor allem den der älterer Menschen, beeinflussen.


14.12.2017 - 03:16