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Aerobic and resistance exercise acutely increase cognitive performance (CP). High-intensity functional training (HIFT) combines the characteristics of both regimes but its effect on CP is unclear. Thirty-five healthy individuals (26.7 ± 3.6 years, 18 females) were randomly allocated to three groups. The first (HIFT) performed a functional whole-body workout at maximal effort and in circuit format, while a second walked at 60% of the heart rate reserve (WALK). The third group remained physically inactive reading a book (CON). Before and after the 15-min intervention period, CP was assessed with the Stroop Test, Trail Making Test and Digit Span Test. Repeated-measures ANOVAs and post-hoc 95% confidence intervals (95% CI) were used to detect time/group differences. A significant group*time interaction was found for the backwards condition of the Digit Span Test (p = 0.04) and according to the 95% CI, HIFT was superior to WALK and CON. Analysis of the sum score of the Digit Span Test and the incongruent condition of the Stroop Test, furthermore, revealed main effects for time (p < 0.05) with HIFT being the only intervention improving CP. No differences were found for the Trail Making Test (p > 0.05). In conclusion, HIFT represents an appropriate method to acutely improve working memory, potentially being superior to moderate aerobic-type exercise.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Identifikation von leistungsrelevanten kognitiven Prozessen beim komplexen Problemlösen (KPL). Außerdem soll untersucht werden, ob sich Leistungsunterschiede beim KPL zwischen soziodemografischen Gruppen durch Prozessmaße erklären lassen. Dazu wurden in den drei Einzelarbeiten, auf denen diese Arbeit basiert, verschiedene Prozesse und ihr Zusammenhang mit der Leistung beim KPL untersucht. Darüber hinaus schafft die vorliegende Arbeit einen theoretischen Rahmen, in den sich die drei Einzelarbeiten einordnen lassen. Die Fähigkeit komplexe Probleme lösen zu können, ist eine grundlegende Kompetenz in Bildung und Alltag und ermöglicht eine aktive Teilhabe an der Gesellschaft.
KPL kann daher auch als Schlüsselkompetenz in der Wissensgesellschaft des 21. Jahrhunderts verstanden werden (Binkley et al., 2012; Trilling & Fadel, 2009). Komplexe Probleme begegnen jedem Menschen im beruflichen und privaten Umfeld sowie auf gesellschaftlicher Ebene. Daher ist es wichtig zu verstehen, welche Prozesse für effektives KPL relevant sind. Darüber hinaus wurden wiederholt Leistungsunterschiede beim KPL in Abhängigkeit vom Geschlecht und vom Migrationshintergrund der Personen festgestellt (OECD, 2014a; Sonnleitner, Brunner, Keller & Martin, 2014; Wüstenberg, Greiff, Molnár & Funke, 2014).
In der ersten Arbeit wird der Zusammenhang verschiedener Aspekte von Planung mit der Leistung beim KPL untersucht. Die betrachteten Planungsaspekte sind die Dauer des längsten Planungsintervalls, der Zeitpunkt zu dem Planung erfolgt und die Variation der Dauer von Planungsintervallen im Problemlöseprozess. Zudem wird untersucht, ob die Effekte bei verschiedenen Aufgaben unterschiedlich ausgeprägt sind und ob es Interaktionseffekte der drei Planungsaspekte gibt. Die Ergebnisse zeigen, dass Planung grundsätzlich zu einem möglichst frühen Zeitpunkt stattfinden sollte. Die beiden anderen Planungsaspekte wiesen hingegen aufgabenabhängige Effekte auf. Außerdem gab es Interaktionseffekte. Insgesamt wurde bei leichten KPL-Aufgaben festgestellt, dass ähnlich wie beim analytischen Problemlösen Planung zu einem frühen Zeitpunkt einen positiven Einfluss auf die Leistung hat (Unterrainer & Owen, 2006). Auch der Einfluss der Variation der Planungsdauer hing mit der Aufgabenschwierigkeit zusammen, wobei bei leichten Aufgaben ein gleichmäßiges und bei schweren Aufgaben ein ungleichmäßigeres Vorgehen vorteilhaft war. Der Effekt der Planungsdauer war ebenfalls aufgabenabhängig, jedoch nur schwach mit der Aufgabenschwierigkeit korreliert. Somit scheinen andere Aufgabeneigenschaften für diesen Zusammenhang ursächlich zu sein.
In der zweiten Arbeit werden Leistungsunterschiede beim KPL in Abhängigkeit vom Geschlecht und vom Migrationshintergrund der Schülerinnen und Schüler untersucht.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, Leistungsunterschiede zwischen diesen Gruppen durch Prozessmaße zu erklären. Da es Evidenz für einen Zusammenhang der Häufigkeit von Interaktion beziehungsweise Exploration mit der Leistung beim KPL gibt, werden diese als Prozessmaße verwendet (Bell & Kozlowski, 2008; Dormann & Frese, 1994; Naumann, Goldhammer, Rölke & Stelter, 2014). Erwartungskonform wurden Leistungsunterschiede beim KPL zugunsten von Jungen gegenüber Mädchen und zugunsten von Schülerinnen und Schülern ohne Migrationshintergrund gegenüber Schülerinnen und Schülern mit Migrationshintergrund festgestellt. Außerdem zeigte sich, dass beide Prozessmaße positiv mit der KPL-Leistung korrelierten. Der Leistungsunterschied zwischen Jungen und Mädchen konnte durch die Interaktionshäufigkeit teilweise und durch die Explorationshäufigkeit vollständig aufgeklärt werden. Der Leistungsunterschied in Abhängigkeit des Migrationshintergrundes konnte hingegen durch keines der beiden Maße erklärt werden.
Die dritte Arbeit hat zum einen das Ziel, die Rolle von Explorationsverhalten beim KPL genauer zu klären. Zum anderen werden mit einem explorativen Ansatz komplexe Verhaltensmuster untersucht. Dazu wurde eine weitere Differenzierung von Exploration in lösungsrelevante und lösungsunabhängige Exploration vorgenommen. Es konnte gezeigt werden, dass im Gegensatz zu den Ergebnissen aus der zweiten Arbeit lösungsunabhängige Exploration vermehrt bei erfolgloser Aufgabenbearbeitung auftritt. Lediglich lösungsrelevante Exploration scheint also zu einer höheren KPL-Leistung beizutragen.
Zudem wurden verschiedene Verhaltensmuster identifiziert, die auf konkrete Stärken und Schwächen im komplexen Problemlöseprozess von Schülerinnen und Schülern hinweisen. Die vorliegende Arbeit erweitert die theoretische Basis für KPL, indem sie kognitive Prozesse ordnet und im Sinne einer Intention interpretierbar macht. Weiterhin werden durch die empirischen Arbeiten Erkenntnisse über die Relevanz der untersuchten Prozesse für die Leistung beim KPL und für die Erklärung von Leistungsunterschieden gewonnen. Damit erleichtert diese Arbeit die Erklärung der Rolle kognitiver Prozesse beim KPL, um so das Verständnis dieses Konstruktes zu verbessern. Dies ist wiederum die Basis, um Schülerinnen und Schüler beim Erwerb der Kompetenz zum Lösen komplexer Probleme zu unterstützen und sie so auf die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts vorzubereiten.
Physical exercise has been shown to alter sensory functions, such as sensory detection or perceived pain. However, most contributing studies rely on the assessment of single thresholds, and a systematic testing of the sensory system is missing. This randomised, controlled cross-over study aims to determine the sensory phenotype of healthy young participants and to assess if sub-maximal endurance exercise can impact it. We investigated the effects of a single bout of sub-maximal running exercise (30 min at 80% heart rate reserve) compared to a resting control in 20 healthy participants. The sensory profile was assessed applying quantitative sensory testing (QST) according to the protocol of the German Research Network on Neuropathic Pain. QST comprises a broad spectrum of thermal and mechanical detection and pain thresholds. It was applied to the forehead of study participants prior and immediately after the intervention. Time between cross-over sessions was one week. Sub-maximal endurance exercise did not significantly alter thermal or mechanical sensory function (time × group analysis) in terms of detection and pain thresholds. The sensory phenotypes did not indicate any clinically meaningful deviation of sensory function. The alteration of sensory thresholds needs to be carefully interpreted, and only systematic testing allows an improved understanding of mechanism. In this context, sub-maximal endurance exercise is not followed by a change of thermal and mechanical sensory function at the forehead in healthy volunteers.
Failed jump landings represent a key mechanism of musculoskeletal trauma. It has been speculated that cognitive dual-task loading during the flight phase may moderate the injury risk. This study aimed to explore whether increased visual distraction can compromise landing biomechanics. Twenty-one healthy, physically active participants (15 females, 25.8 ± 0.4 years) completed a series of 30 counter-movement jumps (CMJ) onto a capacitive pressure platform. In addition to safely landing on one leg, they were required to memorize either one, two or three jersey numbers shown during the flight phase (randomly selected and equally balanced over all jumps). Outcomes included the number of recall errors as well as landing errors and three variables of landing kinetics (time to stabilization/TTS, peak ground reaction force/pGRF, length of the centre of pressure trace/COPT). Differences between the conditions were calculated using the Friedman test and the post hoc Bonferroni-Holm corrected Wilcoxon test. Regardless of the condition, landing errors remained unchanged (p = .46). In contrast, increased visual distraction resulted in a higher number of recall errors (chi² = 13.3, p = .001). Higher cognitive loading, furthermore, appeared to negatively impact mediolateral COPT (p < .05). Time to stabilization (p = .84) and pGRF (p = .78) were unaffected. A simple visual distraction in a controlled experimental setting is sufficient to adversely affect landing stability and task-related short-term memory during CMJ. The ability to precisely perceive the environment during movement under time constraints may, hence, represent a new injury risk factor and should be investigated in a prospective trial.
Die vorliegende Dissertation befasst sich mit Flow-Zuständen beim Lesen fiktiver Texte. Das 1975 von Mihaly Csikszentmihalyi vorgestellte Konzept des Flow bezieht sich auf das völlige Aufgehen in einer optimal herausfordernden Tätigkeit, das mit Absorption, Verarbeitungsflüssigkeit und intrinsische Freude einhergeht. Bislang wurde Flow zumeist im Kontext motorischer und leistungsorientierter Aktivitäten empirisch untersucht und in erster Linie theoretisch mit Lesefreude in Verbindung gebracht. Ziel der drei Studien, die diese Dissertation umfasst, war es daher einerseits, Flow beim Lesen erstmals anhand größerer Leser-Stichproben und mithilfe von psychometrischen Gütekriterien genügenden Messinstrumenten nachzuweisen. Andererseits sollte Flow im Rahmen eines Modells für positives Leseerleben mit anderen in der Leseforschung diskutierten Konzepten in Verbindung gebracht und im Hinblick auf potenzielle psychophysiologische Korrelate untersucht werden.
In der ersten Studie wurde eine in der allgemeinen Flow-Forschung verbreitete Kurz-Skala an den Lesekontext adaptiert und anhand einer 229 Leser umfassenden Stichprobe psychometrisch getestet. Hierzu wurden die Teilnehmer im Rahmen einer Online-Studie gebeten, nach 20-minütigem Lesen in einem selbstgewählten Roman Fragebögen zu ihrem Leseerleben auszufüllen. Zufriedenstellende Reliabilitätskoeffizienten, positive Korrelationen mit konvergenten Maßen, die faktoranalytische Unterscheidbarkeit zu diskriminanten Maßen und die erwartete Assoziation mit einem Flow-Kriterium bestätigten die Güte der Flow-Skala. Eine Explorative Faktorenanalyse ergab jedoch, dass fast alle Items auf dem Faktor Absorption luden. Zudem ließ die zweifakorielle Skalenstruktur keine abschließende Aussage zur Legitimierung eines globalen Flow-Scores zu. Daher wurde in der zweiten Studie auf Basis der ersten Skala und der aus der Theorie bekannten Flow-Komponenten ein umfassenderer lesespezifischer Flow-Fragebogen entwickelt. Dessen Reliabilität und Validität konnte anhand einer Online-Studie mit 373 Teilnehmern, in deren Rahmen ein Kapitel aus Homers Odyssee gelesen wurde, bestätigt werden. Neben Hinweisen zur konvergenten und diskriminanten Konstrukt- und zur Kriteriumsvalidität stützten die Ergebnisse einer Konfirmatorischen Faktorenanalyse eine theoretisch angemessene Skalenstruktur, mit den einzelnen Komponenten, mit Absorption, Verarbeitungsflüssigkeit und intrinsischer Freude als Subdimensionen und mit Flow als übergeordnetem Faktor. Mittels eines Strukturgleichungsmodells konnte zudem demonstriert werden, dass der auf Basis dieses Fragebogens gemessene Flow eine zentrale Rolle beim Leseerleben einnehmen kann. So wurde Flow als Mediator für andere, ebenfalls erhobene Erlebnisformen beim Lesen wie etwa Identifikation oder Spannung bestätigt. Von diesen Konzepten klärte Flow den größten Anteil an Varianz in Lesefreude und Textverständnis auf, die als Outcomes von positivem Leseerleben modelliert wurden. Da Flow gegenüber anderen Konzepten der Leseforschung den Vorteil hat, die Ableitung experimenteller Paradigmen und psychophysiologischer Hypothesen zu ermöglichen, wurden in der dritten Studie über die Manipulation des stilistischen Herausforderungsgrades eines weiteren Odyssee-Kapitels unterschiedliche Lese-Bedingungen hergestellt und kardiovaskuläre Daten gemessen. Es zeigten sich zwar keine signifikanten Gruppenunterschiede im Flow-Erleben, jedoch Interaktionen zwischen der Lesebedingung und kardiovaskulären Indikatoren bei der Vorhersage von Flow. So scheinen parasympathische Dominanz und ein entsprechender innerer Entspannungszustand, indiziert durch eine geringe Herzrate und hohe Herzratenvariabilität, Flow beim Lesen zu begünstigen, wenn der Text stilistisch anspruchsvoll ist. Es fanden sich hingegen keine Hinweise dafür, dass Flow-Erleben die Herzaktivität von Lesern verändert oder sich durch sie objektiv erfassen lässt.
Insgesamt sprechen die Ergebnisse dieses Forschungsprojektes somit für das Auf-treten von Flow beim Lesen sowie für dessen zentrale Rolle bei positiven Leseerlebnissen. Außerdem zeigen sie das Potenzial des Flow-Konzeptes für die Leseforschung auf, insbesondere hinsichtlich psychophysiologischer Experimentalstudien.
Most human actions produce concomitant sounds. Action sounds can be either part of the action goal (GAS, goal-related action sounds), as for instance in tap dancing, or a mere by-product of the action (BAS, by-product action sounds), as for instance in hurdling. It is currently unclear whether these two types of action sounds—incidental or intentional—differ in their neural representation and whether the impact on the performance evaluation of an action diverges between the two. We here examined whether during the observation of tap dancing compared to hurdling, auditory information is a more important factor for positive action quality ratings. Moreover, we tested whether observation of tap dancing vs. hurdling led to stronger attenuation in primary auditory cortex, and a stronger mismatch signal when sounds do not match our expectations. We recorded individual point-light videos of newly trained participants performing tap dancing and hurdling. In the subsequent functional magnetic resonance imaging (fMRI) session, participants were presented with the videos that displayed their own actions, including corresponding action sounds, and were asked to rate the quality of their performance. Videos were either in their original form or scrambled regarding the visual modality, the auditory modality, or both. As hypothesized, behavioral results showed significantly lower rating scores in the GAS condition compared to the BAS condition when the auditory modality was scrambled. Functional MRI contrasts between BAS and GAS actions revealed higher activation of primary auditory cortex in the BAS condition, speaking in favor of stronger attenuation in GAS, as well as stronger activation of posterior superior temporal gyri and the supplementary motor area in GAS. Results suggest that the processing of self-generated action sounds depends on whether we have the intention to produce a sound with our action or not, and action sounds may be more prone to be used as sensory feedback when they are part of the explicit action goal. Our findings contribute to a better understanding of the function of action sounds for learning and controlling sound-producing actions.
Background: This study investigated whether work ability is associated with the duration of unemployment, heart rate variability (HRV), and the level of physical activity. Methods: Thirty-four unemployed persons (mean 55.7 ± standard deviation 33.3 years, 22 female, 12 male, unemployed: range 1–22.5 years) participated in the cross-sectional study. The Work Ability Index (WAI) and International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) were applied. Short-term (five minutes) resting HRV (Low Frequency (LF), High Frequency (HF), Total Power (TP)) was collected. Results: Work ability was positively associated with the HRV: LF (r = 0.383; p = 0.025), HF (r = 0.412; p = 0.015) and TP (r = 0.361; p = 0.036). The WAI showed a positive linear correlation with the amount of total physical activity (r = 0.461; p = 0.006) as well as with the amount of moderate to vigorous physical activity (r = 0.413; p = 0.015). No association between the WAI and the duration of unemployment occurred. Conclusions: the relation between self-perceived work ability, health-associated parameters, the HRV and the level of physical activity points out the relevance of health-care exercise and the need of stress-reducing interventions to improve perceived work ability. Our results point out the need for the further and more holistic development of healthcare for the unemployed.