מאמר שיטה

יישום מותאם אישית לסמארטפון כדי להנחות צימוד לוקומוטורי-נשימתי בשטח באמצעות צלילי נשימה אדפטיביים צעד

DOI:

10.3791/66733

⸱

27 בספטמבר 2024

 ,  ,  ,  , 
1Department of Sport and Exercise Science, Paris Lodron University of Salzburg, 2Department of Artificial Intelligence and Human Interfaces, Paris Lodron University of Salzburg, 3Salzburg Research Forschungsgesellschaft mbH, 4adidas AG

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

צימוד לוקומוטורי-נשימתי (LRC) עשוי להיות יתרון עבור רצים, אך עשוי להיות קשה לביצוע. אנו מציגים פתרון מותאם אישית המיושם בטלפון חכם כדי להתאים אישית ולהדריך רצים לקראת LRC.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בעוד ריצה היא בין הפעילויות הפופולריות ביותר לתחרות ופנאי, על פי הערכות, 20-40% מהרצים עלולים לסבול ממגבלות נשימה. חלק מהרצים הללו עשויים להפיק תועלת מטכניקות נשימה לשיפור הביצועים או להקלה על אי נוחות נשימתית. טכניקה אחת כזו היא צימוד מוטורי-נשימתי (LRC), סנכרון תדר ופאזה של נשימה לצעד. מחקרים הוכיחו כי LRC עשוי להועיל ליעילות האוורור באמצעות "זרימות מונעות צעדים", וכמה מומחים טענו כי ניתן להשתמש בו לקצב, פעילות גופנית או הגברת מצבים רגשיים חיוביים. עם זאת, זה עלול להיות קשה לבצע ללא אימון או הדרכה. כאן אנו מציעים RunRhythm, יישום סמארטפון מותאם אישית כדי לספק הנחיית צליל מסונכרנת צעדים עבור LRC. תפיסה זו מתבססת על ראיות קודמות לכך שהדרכה קולית יכולה להיות יעילה ומשלבת תכונות כדי למקסם את הדבקות והאינדיבידואליזציה. תוצאות ראשוניות מראות כי יישום זה הוא שיטה מבטיחה ויעילה המתאימה למחקר על LRC בתרגיל שדה. המלצות לשימוש ופיתוח נוסף נדונות כדי להמשיך לפתח תפיסה זו לטובת אוכלוסייה רחבה יותר.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ריצה היא אולי צורת הפעילות הגופנית הנפוצה ביותר, בין היתר בשל נגישותה ומגוון היתרונות הבריאותיים הפיזיים והנפשיים שלה 1,2. עם זאת, רצים שאפתנים רבים מתקשים להתחיל או לשמור על הרגלי ריצה. זה יכול להיות בגלל קשיי נשימה, אשר משפיעים על 20-40% מהרצים 3,4,5. הפחתת קוצר נשימה כתוצאה מפעילות גופנית אפשרית באופן תיאורטי באמצעות שימוש בטכניקות נשימה ספציפיות, אך השיטות, הסיכונים והיתרונות המדויקים של פעולה זו אינם ברורים. בעוד ששיפור הכושר ו/או נשימה איטית במנוחה עשויים להקל על אי נוחות נשימתית במהלך פעילות גופנית 6,7, פתרונות אלה לוקחים שבועות או חודשים כדי לממש את היתרונות. כמה מחקרים שיערו כי יישום ישיר של טכניקות נשימה במהלך פעילות גופנית עשוי להיות יעיל יותר בהפקת יתרונות חריפים8, אם כי חקירות כאלה מוגבלות. ייתכן שיהיה צורך בכלים דיגיטליים המאפשרים הוראה פרטנית כדי לבצע מחקרים כאלה בפורמט התערבות יעיל.

צימוד לוקומוטורי-נשימתי (LRC) הוא תופעת סנכרון שבה הנשימה והתנועה מסונכרנות בתדירות ו/או בפאזה. בתרגילים ספציפיים כגון ריצה, LRC מציין יחס שלם בין נשימה (BR) וקצב צעד (SR), כמו גם נעילת פאזה של מכת רגל לתחילת נשימה (כלומר, דריכה מדויקת על השראה). LRC יכול לבוא לידי ביטוי באופן רצוני או אוטומטי ועשוי להופיע כהתנהגות נלמדת עם אימון גופני9. בני אדם מסנכרנים באופן טבעי את ההליכה עם רעשי שמיעה מפריעים (כולל נשימה), אולי כדי להפחית את הגירוי השמיעתי, מה שמרמז של-LRC יש פנומנולוגיה אבולוציונית10. דיווחים מסוימים מצביעים על כך ש- LRC מועיל לכלכלת התנועה ולביצועים, ומפחית קוצר נשימה 11,12,13,14,15. חלק מהמחקרים דיווחו על תועלת זניחה 16,17,18. כל היתרונות הפיזיולוגיים יכולים להיות קשורים ל"זרימות מונעות צעדים": כל מכת רגל יוצרת מומנטום כלפי מטה של תוכן הבטן ("הבוכנה הקרבית"), אשר כאשר מסונכרן עם תחילת השאיפה או הנשיפה יכול להיות תוסף לאוורור.

Daley et al.19 מדדו את זרימת האוורור ואת כוחות ההשפעה במהלך ריצת הליכון ושיערו כי זרימות מונעות צעדים יכולות לתרום עד 10-12% לאוורור הכולל. הם גם דיווחו כי זה יכול להאיץ את מעברי ההנשמה. מנגנונים נוירומכניים אחרים עשויים לקיים אינטראקציה עם תופעה זו9. בעוד שהבוכנה הקרבית היא תוצאה של צימוד פאזה מדויק, צימוד תדרים עשוי להיות בעל ערך עצמאי, במיוחד עבור הרץ המתחיל. BR קשור קשר הדוק למאמץ בעוצמות אימון שונות20. מכיוון ש-SR הוא בדרך כלל יציב ומקושר למהירותריצה 21, LRC עשוי לתמוך במודעות עצמית ולאפשר קצב קל של BR ולכן עצימות לאורך כל הריצה. לבסוף, LRC ביחסים לא אחידים (למשל, 5:1 צעדים לכל נשימה) יכול לעזור למנוע כאבי בטן חולפים הקשורים לפעילות גופנית ("תפר צד"). רוב הרצים חווים את הסימפטום הזמני אך המסיח והכואב הזה בכל שנה22, מה שמוביל לעתים קרובות לצורך שלהם להפסיק לרוץ. תיאוריה אחת של אטיולוגיה של תפר צד היא שנשימה חוזרת ונשנית באותה מכת רגל צדדית עלולה לגרות את העצב הפרני. לכן, LRC עשוי להימנע מכך ביחסים לא אחידים, מה שמוביל לנשימה על רגליים לסירוגין.

דיווחים מעטים דנו כיצד לתמוך ברצים בביצוע LRC. לפחות שני מחקרים הציגו שיטות בסגנון ביופידבק14,23 בעוד שרבים השתמשו באימון מילולי פשוט24,25. בעוד שיטות אלה הראו הבטחה לעורר LRC בחריפות, הם סטנדרטיים מאוד דורשים ציוד מיוחד. ככאלה, סביר להניח שהם אינם מתאימים ליישומי שטח, ואינם נגישים לרוב הרצים. בכל מקרה, הנחיה קולית היא בחירה טבעית מכיוון שבני אדם מסנכרנים באופן אינטואיטיבי תנועה לאירועים שמיעתיים צפויים (מטרונום או מוזיקה)26. לכן, יישומים צריכים לשקול בזהירות את קצב ומבנה הצליל בהקשר של למידה מוטורית. בעוד ששמע פשוט וקבוע הוא צפוי ויעיל לגירוי האימונים, הוא סותר את ההתנהגות הלא ליניארית הטבעית של מקצבי צעד ונשימה אצל רצים בריאים27,28. שינוי ה-SR המועדף על הרץ עשוי להפחית את כלכלת הריצה 29 או לשנות את גורמי הסיכון לפציעות30. לכן, יש להתאים הוראות קוליות באופן רציף בזמן אמת כדי לעקוב אחר SR31 של הרץ.

לאחרונה הצגנו קונספט המשלב את ההמלצות הנ"ל באפליקציית סמארטפון פשוטה, ידידותית למשתמש ומותאמת אישית32. האיטרציה הראשונה מאפשרת להורות על בחירת יחס LRC יחיד לאורך כל הריצה. אלגוריתם SR של מלאי הטלפון ממונף כדי לספק מידע SR בזמן אמת ליישום. לאחר מכן, מופקים צלילים מסונכרנים המציינים מתי הרץ צריך לנשוף ולשאוף: צליל גבוה לצעדים במהלך שאיפה, וצליל נמוך במהלך התפוגה. יחסי LRC שנקבעו נגזרו מביקור ביקורת ללא הוראת נשימה. מצאנו עלייה גדולה ב-LRC מ-26.3 ±-10.7% ל-69.9% ±-20.0% מהריצה עם הוראת היישום במהלך ריצה תת-מקסימלית בחוץ. המגבלות שצוינו בפרוטוקול וביישום כוללות היכרות נרחבת נדרשת, גודל מדגם מוגבל והוראת קול קבועה. לפיכך, פותחה גרסה חדשה של יישום זה כדי לשפר את חוויית המשתמש ולאפשר בדיקות וניסויים רחבים יותר בתרגילי שטח. יישום זה נקרא RunRhythm מכיוון שמטרתו המיועדת היא לתמוך ברצים במציאת ושמירה על קצב במהלך הריצה. היא תיקרא להלן האפליקציה.

מטרת דוח זה היא להציג כלי דיגיטלי חדש וגישה מתודולוגית המאפשרת הדרכה אינטואיטיבית ומוכנה בשטח של LRC למחקרים הכוללים רצים מנוסים או שאפתנים. האפליקציה היא אפליקציה ברמת מחקר בבדיקות בטא למכשירי אנדרואיד. פונקציות הליבה של היישום הן זיהוי SR והנחיית LRC. כאשר מזוהה ריצה, נוצרים קולות נשימה בהתאם להגדרות שנבחרו בממשק המשתמש. היישום מחשב SR ממד התאוצה של הטלפון באמצעות אחד משני אלגוריתמים: אלגוריתם SR של היצרן המיושם על ידי יצרן המכשיר או אלגוריתם SR מותאם אישית שנוצר על ידי יצרן היישום. שני האלגוריתמים מייצרים שידור חי קבוע של SR, אשר לאחר מכן מוחלק על ממוצע נע על פי חלון אדפטיבי. גודל החלון דינמי כדי לאזן תגובתיות והחלקה חריגה. התוצאה היא ערך המתעדכן כל הזמן של SR חי.

מכיוון שהאפליקציה מחשבת SR מתנועת המכשיר, מיקום הטלפון על הגוף הוא בעל חשיבות עליונה. רוב האלגוריתמים של SR מלאי הם אגנוסטיים למיקום, ולכן ניתן למקם אותם על כל חלק בגוף במהלך הריצה כדי להפיק ערכי SR מדויקים. האלגוריתם המותאם אישית המיושם כאן גם מתנהג ככזה. עם זאת, מיקום יציב קרוב יותר למרכז המסה עשוי לשפר את יציבות זיהוי SR, וכתוצאה מכך, את איכות הצליל המפיקה האפליקציה. בדיקות פיילוט מראות כי מיקומים עם תנודה חד-ממדית (כלומר, אנכית למעלה ולמטה כגון בכיס החזה או בחבילת המותניים) עשויים להשיג ביצועים טובים יותר מאלה עם תנועה דו-ממדית (כלומר, נדנדה כגון בכיס הירך או סרט הזרוע).

נתוני SR מוזנים למנוע קול משולב (ראה טבלת חומרים). צלילי צעד מושמעים רק אם המערכת מזהה SR > 0. כאשר ה-SR נמצא מעל סף מוגדר מראש (שנקבע בהגדרות backend [פרוטוקול סעיף 3.6]; כלומר, 120), היישום מבין שהמשתמש פועל ומפעיל את תחילת צלילי הנחיית הנשימה. לאחר מכן, ערך SR חי זה משמש לקביעת קצב הצעד וצלילי הנחיית הנשימה כל עוד נשמר ערך SR "רץ". כאשר SR > סף, הצלילים המופקים תואמים את הקצב של SR כברירת מחדל. היוצא מן הכלל הוא כאשר הגדרת הקצה העורפי "קצב צליל" משתנה (נקבעת בהגדרות backend [פרוטוקול סעיף 3.5]). לדוגמה, עם גבול עליון נבחר של 180, גם אם הרץ מתחיל לרוץ ב-SR גבוה יותר של 185, קצב הצליל לא יעלה על 180. כאשר הם מורידים את ה-SR שלהם ל-175, הצלילים יורדים ל-175, ומתכווננים ברציפות בגבולות שנקבעו מראש. כמתואר בשלב 3.5 של הפרוטוקול, מחוונים אלה מאפשרים למשתמש או לחוקר להגדיר מגבלות על קצב הצליל המינימלי והמרבי (פעימות לדקה). האפליקציה מאפשרת לבחור יחסי LRC שונים (שלב:נשימה) לפני או לשנות במהלך הריצה. ניתן לשנות את מספר הצעדים לשלב הנשימה מ -2 ל -9; כלומר, יחס של 2:3 משקף 2 צעדים לכל שאיפה ו-3 צעדים לכל נשיפה.

"נופי קול" שונים תוכננו לספק חוויית שמע נעימה לרצים רבים יותר עם טעם מוזיקלי מגוון, בהתבסס על משוב משתמשים וניסויים מוקדמים במעבדה33. יש להם צלילים שונים הממופים לקצב הצעדים בזמן אמת, שלבי הנשימה המודרכים ורעשי הסביבה ברקע. צלילי צעד הם פעימות פשוטות המתנגנות בקצב של כל מכה (כלומר, צעדים ימינה ושמאלה). צלילי נשימה משלבים מספר אלמנטים קוליים ומנגנים בקצב איטי בהרבה בהתאם ליחס LRC שנבחר. נופי הצליל הזמינים הם שבטיים: אורגניים ואינסטרומנטליים עם מעברי נשימה חדים וצלילי צעד; מרגיע: אור בהשראת האוקיינוס עם מעברים חלקים וצלילי צעד; ממריץ: אלקטרוני ונהיגה עם מעברים חדים וצלילי צעדים; מינימלי: פשוט וחלק עם צלילי נשימה בלבד (ללא צלילי צעד).

תכונת הקריינות מוסיפה רמזים קוליים פשוטים המתאימים לממצאי מחקר שיטות עבודה מומלצות בנוגע להכרת LRC. הוא מספק סדרה של הוראות בתחילת הריצה ולאחר מכן כל 5 דקות לאחר מכן. ראשית, הוא מציין את יחס LRC שנבחר. לאחר מכן, הוא מציין את שלב הנשימה המיועד בסנכרון עם רמזי הקול עבור שלושת מחזורי הנשימה הראשונים. לאחר מכן הוא מזכיר למשתמש, "מצא את קצב הצעדים שלך, וצעד לפי הקצב". עבור כל ריצה, משולב שאלון לפני ואחרי הריצה כדי להוסיף נתוני תחושה סובייקטיבית לכל ריצה. החיוניות הסובייקטיבית בסולם34 שואל פריט אחד לגבי הרגשתו של הרץ מ-0 עד 10. דירוג 0-10 של סולם העייפות מבקש מהמשתמש לדרג את מצב העייפות הנוכחי שלו. לבסוף, סולם 0-10 מדרג את מידת קוצר הנשימה הנחווה כיום. כל הסולמות האלה נשאלים לפני ואחרי כל ריצה. רק לאחר הריצה, המשתמש מתבקש לדרג את החוויה שלו לגבי עוצמת הריצה (כלומר, אור, בינוני, גבוה, אינטרוולים). משתמשים יכולים לשנות את יחס LRC ואת הזמניות במהלך הריצה באמצעות הממשק שעל המסך או פקדי אוזניות. זה עשוי לעזור למשתמשים להרגיש סוכנות במהלך הריצה ומאפשר לבחון התאמה אישית. בנוסף, ייתכן שיהיה צורך לשנות את היחס במהירות בתגובה לאירועי ריצה (למשל, גבעות, עייפות). פרוטוקול זה כולל תיאור של אופן הריצה עם האפליקציה והמלצות מאוחרות יותר לשימוש בה במסגרת פרוטוקולי מחקר מסוגים שונים (כלומר, פנימי, חיצוני, התערבותי, חתך).

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה קיבל אישור אתי על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת זלצבורג (מספר סימוכין: GZ 13/2021), והמשתתפים נתנו את הסכמתם מדעת.

1. תחילת העבודה עם RunRhythm

  1. בקשו מהמשתתפים למלא שאלון מקדים שיכלול מידע דמוגרפי, כמו גם ריצה, ספורט וניסיון נשימה.
  2. הורד את היישום לטלפון חכם פעיל עם Android 8.0 ואילך.
    הערה: בדיקות משתמשים סגורות והורדות יישומים נגישות רק למשתמשים נבחרים עם חשבונות Google Play שהודעות הדוא"ל שלהם מתווספות לרשימת המשתמשים המאושרים. הבדיקה היא למוזמנים בלבד. שלח בקשות גישה למחבר המתאים.
  3. ודא שהמשתמש צפה בערכת הלימוד לפני השימוש הראשון ביישום (איור 1).

figure-protocol-1
איור 1: ערכת לימוד לאפליקציות. RunRhythm מספק מדריך היכרות עם פתיחתו הראשונה, כולל פרטים על צימוד מוטורי-נשימתי, אנימציה המראה כיצד היישום עובד, וטיפים לשימוש. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

2. פונקציונליות בסיסית

  1. בחרו את נוף הצלילים הרצוי באמצעות המתג הדו-מצבי האופקי (איור 2B).
    הערה: ניתן לשנות זאת רק לפני ההפעלה.
  2. שנה את יחס ה-LRC הרצוי (צעדים לשאיפה: צעדים לנשיפה) באמצעות המתגים למעלה או למטה (איור 2A); נעל את המתג הדו-מצבי באמצעות סמל המנעול. כאשר המסך נעול, השתמש בחיפוש (figure-protocol-2) מאוזניות תואמות כדי לשנות את היחס למעלה ולמטה.
    הערה: נעילת היחס פועלת כדי לשמור על הפרש יחס קבוע בעת שינוי היחס. לדוגמה, אם 2:3 נעול, החלפת "למעלה" תשנה את היחס ל- 3:4 (שמירה על צעד אחד יותר לכל נשיפה לעומת שאיפה).
  3. שנו את הגדרות הזמניות באמצעות המתג הדו-מצבי בממשק (איור 2C). כאשר המסך נעול, השתמש בהפעלה והשהיה (figure-protocol-3) מאוזניות תואמות.
    הערה: ניתן לעבור בין זמניות מלאה (תמיד מופעלת), הנחיה בינונית (דקה דולקת/5 דקות כבויה) וללא הדרכה.
  4. החלף את תכונת הקריינות עם מתג הממשק בפינה השמאלית התחתונה (איור 2D ו- 5A).
  5. בחר התחל הפעלה כדי להתחיל. בעת השימוש בפעם הראשונה, לחץ על אפשר כדי לאפשר להתקן רישום של תנועה ומיקום.
  6. השלימו את השאלונים שעל המסך לפני ואחרי כל ריצה על-ידי לחיצה על המספרים המתאימים לתחושה הנוכחית שחווה הרץ (איור 3).

figure-protocol-4
איור 2: ממשק האפליקציה הראשי. (A) ניתן לשנות את יחס הצימוד המוטורי-נשימתי מממשק המשתמש עם ספינרים בטווח שבין 2 ל-9. כל ערך מייצג את מספר הצעדים לשלב הנשימה; כלומר, 2:3 מייצג 2 צעדים לכל שאיפה: 3 צעדים לכל נשיפה. ניתן להשתמש בסמל המנעול כדי לתקן את הפרש היחס; כלומר, כאשר ננעלים ב-2:3, הזזה "למעלה" משנה את היחס ל-3:4 (שמירה על הפרש של צעד אחד יותר בכל נשיפה). (B) בחירת Soundscape מאפשרת למשתמש לבחור מבין ארבע שכבות צליל קבועות מראש: שבטית, מרגיעה, אלקטרונית ומינימלית. (C) המתג הדו-מצבי Temporality מאפשר למשתמש לבחור מבין שלוש הגדרות קבועות מראש עבור תדירות הנחיה: מלאה, בינונית וכבויה. (D) מתג Voiceover מאפשר למשתמש להפעיל או לכבות רמזים קוליים. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-protocol-5
איור 3: שאלונים לפני ואחרי השאלונים. שאלונים זהים מוצגים בתחילת כל ריצה ובסופה. יש לענות להם כדי להתחיל או לסיים את הריצה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

3. הגדרות קצה עורפי

הערה: ניתן לשנות פרמטרים עיקריים המשפיעים על פונקציונליות היישום על-ידי הקשה על שלוש הנקודות בפינה השמאלית העליונה של הממשק הראשי. ערכי ברירת המחדל משקפים את הערכים המומלצים, אך ניתן לשנותם. מסך זה (איור 4) מכיל את ההגדרות הבאות:

figure-protocol-6
איור 4: הגדרות קצה עורפי. הגדרות עורפיות כוללות השהיה אוטומטית, מתג דו-מצבי לזיהוי שלבים וקודי מזהה. (A) הגדרות סף קצב הצליל מאפשרות בחירה מדויקת של ספי קצב הצעדים התוחמים את קצב הנחיית הצליל שיצרו קצב. לדוגמה, בחירת סף תחתון של 155 וסף עליון של 180 מבטיחה שהנחיית הקול לא תחרוג מהמרווח [155, 180], ללא קשר ל- SR שזוהה בפועל. ברירת המחדל היא [0, 200]. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. הפעל את ה-GPS וה-GPX כדי לתעד את מרחק הריצה, מהירות הריצה והמעקב אחר המסלול.
    הערה: כאשר הוא מופעל, הוא רושם קואורדינטות של מערכת מיקום גלובלית (GPS) במהלך ההפעלה מפלט היצרן מההתקן. כאשר הוא כבוי, הוא אינו מבצע רישום.
  2. השהיה אוטומטית: העבר את מצב "מופעל" לקבלת הביצועים הטובים ביותר.
    הערה: כאשר הוא מופעל, הוא מפסיק את רישום ה-GPS כאשר המהירות שזוהתה קרובה ל-0. כאשר הוא כבוי, הוא ממשיך להתחבר ללא קשר למהירות.
  3. העבר את פקדי האוזניות למצב "מופעל" בעת שימוש באוזניות עם פקדי מוסיקה.
    הערה: כאשר תכונה זו מופעלת, תכונה זו מאפשרת לאוזניות תואמות (קוויות או אלחוטיות, עם פקדים) לשנות פרמטרים מרכזיים במהלך ההפעלה (ראה שלב 2.4). כאשר שלב זה כבוי, שלב זה משבית את פקדי האוזניות משינוי הפרמטרים של היישום.
  4. זיהוי שלב מערכת: שנה הגדרה זו כאשר היישום מתנהג בצורה מוזרה; כלומר, אם קצב הצליל אינו תואם את קצב הצעד.
    הערה: כאשר תכונה זו מופעלת, היא משתמשת באלגוריתם SR של היצרן של יצרן ההתקן עבור כל פונקציות היישום. כאשר הוא כבוי, הוא משתמש באלגוריתם המותאם אישית של מפתח היישום. מכיוון שלהתקנים יש ביצועי זיהוי SR שונים במפעל בהתבסס על פרמטרים של היצרן כגון ערכת שבבים, ניתן להחליף זאת כדי לשפר את ביצועי היישום.
  5. קצב הצליל: כוונו את מחווני קצב הצליל לספי SR הרצויים (איור 4A).
    הערה: הגדר לחלון ספציפי (כלומר, 160-180) כדי ליצור גבול תחתון ו/או עליון לקצב הצלילים שנוצרו. המינימום התחתון = 0 והמקסימום העליון = 200.
  6. הפעלה מינימלית של Steprate: שנה סף זה לכל מספר שלם 0-200 כדי לשנות את SR
    סף המשמש להפעלת צלילי ההנחיה של LRC.
    הערה: ברירת המחדל של היישום היא 120 כאשר SR שבו מזוהה "פועל" והצלילים מתחילים להתנגן .
  7. הפעל משוב נשימה: העבר את "מופעל" עבור פונקציונליות ליבה של יישומים.
    הערה: בעת הפעלה, ניתן לצפות לפונקציונליות רגילה של היישום עם צלילי צעד ונשימה במהלך הריצה. כאשר היא כבויה, הגדרה זו מונעת יצירה של צלילי נשימה. זה משמש למטרות בדיקה, או כאשר רק צלילי צעד רצויים.
  8. הפעל מחדש מבוא: לחץ על טקסט כדי להפעיל שוב את ערכת הלימוד לקליטת עובדים.
  9. הגנה על נתונים: לחץ על טקסט כדי להציג את הצהרת הגנת הנתונים של יצרן היישום.
  10. מזהי
    1. מזהה התקנה: רשום ערך זה, המייצג את המזהה הייחודי עבור התקן זה וגירסת Build של יישום. זה משתקף בקבצי יומן שנוצר לאחר כל ריצה.
    2. גירסה: רשום ערך זה, המייצג את גירסת build של היישום.
    3. יצרן/דגם: רשום ערך זה, המייצג את מזהה ההתקן עבור יצרן ודגם.

4. ריצה עם האפליקציה

  1. תתחילו לרוץ!
    1. ראשית, כאשר הצעד נשמע פעיל; הקשיבו היטב וצעדו לפי הקצב. לאחר מכן, הנחיית הנשימה תופעל; התאימו השראה ותפוגה בדיוק לצליל.
  2. ממשק בריצה: במהלך הריצה, שנה את יחס ה-LRC ואת הזמניות באמצעות המתגים בממשק שעל המסך (איור 5A).
  3. דוח לאחר הפעלה: לחץ על End Run כדי לעצור את היישום. מסך סיכום מציג מדדי מפתח הכוללים מרחק כולל, קצב ממוצע וקצב צעדים ממוצע (איור 5B).

figure-protocol-7
איור 5: ממשק בתוך ואחרי הפעלה. (A) במהלך הריצה, ממשק פשוט זמין המאפשר למשתמש לשנות פרמטרים מרכזיים, כולל יחס צימוד לוקומוטורי-נשימתי וזמניות. הוא גם מציג את קצב הריצה הנוכחי ואת קצב הצעדים. (B) לאחר הריצה, מסך סיכום מציג מדדי מפתח הכוללים מרחק כולל, קצב ממוצע וקצב צעדים ממוצע. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

5. מחקר באמצעות האפליקציה

הערה: הפונקציות לעיל פותחו כדי למקסם את חוויית המשתמש ולאפשר מחקרים של LRC בהקשרים מגוונים. השלבים המפורטים להלן מתארים כיצד לשלב את האפליקציה במחקר משלב ההיכרות הראשונית ועד להפעלת יומני יישומים. שיטות מחקר אלה נבדקו ואושרו לניסויים בבני אדם על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת לודרון זלצבורג בפריז (EK-GZ 29/2023).

  1. לפני שתדונו או תנחו את LRC עם האפליקציה, בצעו כיול פרטני כדי לקבוע את יחס ה-LRC הטבעי של הרץ. בחר משימה פועלת המייצגת את הקשר הפעילות והלימוד ורשום SR ו- BR במהלך תקופת הניסיון. חשב את יחס LRC השלם הקרוב ביותר מהמנה שלהם (SR/BR = יחס LRC; כלומר, 160/30 = 5.3 = יחס מומלץ 5 צעדים לנשימה).
  2. הנח את הטלפון בכיס בגדים, בחבילת מותניים או ברצועת זרוע הצמודים היטב לגוף.
  3. השתמש באוזניות במהלך ריצה בחוץ כדי לשפר את העברת הוראות הצליל ולאפשר פקדי אוזניות. לחלופין, השתמש ברמקול Bluetooth במהלך היכרות עם חוקר כדי לעקוב אחר הוראות LRC יחד.
  4. הכירו לרץ את LRC ואת האפליקציה.
    הערה: בעוד האפליקציה לא צריכה לדרוש היכרות עם חוקר, למטרות מחקר, זה עשוי להיות מועיל עבור חוקר להסביר LRC, היישום, המטרה שלה, ולהדגים את הפונקציונליות שלה. LRC צריך להיות מוצג באמצעות רמזים מילוליים של Coates ו Kowalchik35.
    1. התחילו בטפיחה קצבית על כף הרגל בישיבה או בשכיבה והוראות לנשום ביחס נתון (בדרך כלל 2:2) בסנכרון עם כפות הרגליים.
    2. חזור על הפעולה תוך כדי הליכה.
    3. חזור על הפעולה תוך כדי ריצה במקום.
    4. הצג את היישום ותאר בקצרה את ממשק המשתמש.
    5. הדקו את המכשיר לגוף הרץ בהתאם להמלצות לעיל (סעיף 7.2).
    6. לחץ על Start run and run in place.
    7. עודדו את הרץ להמשיך לצעוד בקצב שלו בזמן שהצלילים מסתגלים ל-SR שלו.
    8. אשרו מילולית שגם קולות הנשימה נשמעים.
    9. יש להנחות את הרץ לנשום בהתאם לקולות.
    10. המשך לדרוך ולנשום עם הצלילים לפחות 30-60 שניות.
    11. חזור על התהליך עם הגדרות יישום שונות (כלומר, יחסי LRC, זמניות, קריינות) כדי לאשר את ההבנה.
    12. בקשו מהחוקר והרץ לרוץ יחד ולהשמיע את צלילי ההנחיה דרך רמקול Bluetooth כדי לחזק את יסודות LRC (איור 6).
      הערה: הצלילים מופעלים כאשר היישום מזהה SR פועל. צלילי הצעד יתאימו באופן אוטומטי ל- SR של המשתמש עם עיכוב מסוים.
  5. השתמש במערך חיישנים זעיר פולשני המאפשר זיהוי צעדים ונשימה כדי לאשר את דבקות הרץ בהוראות LRC.
    הערה: לדוגמה, החולצה החכמה של Hexoskin יכולה למדוד במדויק צעדים והתחלות נשימה במהלך ריצה עם הפרעה מינימלית לרץ36.
  6. הגדרת זמניות: השתמש בהנחיית המדיום בשילוב עם יישומי מוסיקה אחרים, ואפשר להשמיע את המוסיקה של המשתמש במהלך פרקי זמן של 5 דקות כאשר הנחיות היישום שקטות.
    הערה: ההגדרה ללא הנחיות עדיין מתעדת שאלונים, GPS ו-SR, מה שעשוי להועיל למטרות מחקר מסוימות.
  7. יומני רישום: הורד קבצי יומן רישום כדי לגשת לנתונים עם חותמת זמן של פרמטרי ההפעלה והיישום.
    הערה: קובצי יומן .csv מתעדים מטא-נתונים של הפעלת מפתחות וכל אינטראקציה עם האפליקציה, כולל: מכות רגל עם חותמת זמן, יחס LRC שנבחר ושינויים ותגובות לשאלונים. הם מאוחסנים בשרתים תואמי GDPR וכותרתם עם המזהה, התאריך והשעה הייחודיים של האפליקציה.

figure-protocol-8
תרשים 6: הכרת החוקרים. בהקשרים מחקריים, מומלץ להכיר את החוקר הראשי כדי להבטיח הבנה מושגית של צימוד לוקומוטורי-נשימתי ושימוש נכון ביישום. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

האפליקציה היא האיטרציה השנייה של יישום זה שנועד לתמוך ב- LRC ולספק חווית הנחיית נשימה קולית. מחקרי פיילוט רבים ופרסום אחד בכתב עת בוצעו התומכים ביעילותו ומאשרים חוויית משתמש חיובית. במחקר חתך רוחב שחקר את ההשפעות החריפות של הוראת LRC (המוזכרת במבוא), נמצא כי ריצה עם הדרכה הגדילה מאוד את LRC בקרב 17 רצים מתחילים32. לדוגמה, משתתף אחד הגדיל את "התקשרות" LRC (כימות של היצמדות ליחסי LRC שלמים) מ-7.9% ל-84.1% (איור) ביחס של 2:3 צעדים לשאיפה:נשיפה (5:1 צעדים לנשימה) (איור 7). השינוי הכולל בקבוצה באימון עלה מ-26.3 ±-10.7% (בקרה) ל-69.9 ±-20.0% (בהנחיית LRC).

figure-results-1
איור 7: נתוני צימוד לדוגמה. דוגמה לשכיחות LRC אצל משתתף אחד במהלך ריצה קלה של 30 דקות (A) ללא ו-(B) עם הנחיית אפליקציה. ציר y השמאלי (כחול) מציג יחס LRC (צעדים לנשימה), ומקטעים מודגשים בשחור מתאימים לתקופה של "התקשרות" LRC > 30 שניות. ציר ה-y הימני מציג את השלב היחסי הבדיד של הצעדים בתוך מחזור הנשימה, כאשר 0° מתאים להשראה. במהלך תקופות ההתקשרות, שימו לב שהקווים המקבילים בפאזה היחסית הבדידה משקפים צימוד פאזה עקבי של נשימה למדרגה. (A) בריצת בקרה ללא הנחיה, שימו לב שהייתה רק תקופה קצרה (~8% מחוברת) של LRC ביחס של 2:2 (4 צעדים לנשימה). (ב) בריצה עם הנחיית האפליקציה הונחה יחס של 2:3 (5 צעדים לנשימה); שימו לב לתקופות המשמעותיות והארוכות של LRC ליחס המנחה (~84% מצורף). קיצור: LRC = צימוד מוטורי-נשימתי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

במחקר התערבות פיילוט, ארבעה רצים מתחילים רצו במשך 4 שבועות עם היישום (סה"כ 10 ריצות) והוראות לבדיקת יחסי LRC שונים. הם השלימו בדיקות לפני ואחרי בתוך הבית (מבחן הליכון מצטבר לתשישות) ובחוץ (ריצה בקצב עצמי של 30 דקות) כדי לקבוע כיצד ה-LRC שלהם ומאפייני ריצה אחרים השתנו עם ההתערבות והשימוש ביישום. באופן ספציפי יותר, הבדיקות לפני ואחרי הושלמו ללא הדרכה או הוראה של LRC להתבונן בהתנהגות הטבעית והרגילה של LRC לפני ואחרי ההתערבות. מצאנו הבדלים ניכרים בהתנהגות LRC לאחר ההתערבות, כולל לא רק עלייה ב-LRC הכללי, אלא גם ניצול של יחסים שונים וירידה כללית ב-BR הגופני. לדוגמה, משתתף אחד הגדיל את LRC מ-39.7% ל-53.4% לאחר ההתערבות (איור 8). יש לציין כי בעוד שבמבחן המקדים הם ביצעו LRC אך ורק ביחסים של 2:2 ו-2:1 בעוצמה קרובה למקסימום, במבחן שלאחר מכן הם השתמשו ביחסי LRC 3:4 ו-3:3 מוקדם ולאורך כל אמצע המבחן. לא רק שהם היו צימוד יותר, אלא שהם השתמשו ביחסים שונים בזמנים שונים, וכתוצאה מכך BR ממוצע נמוך יותר וגם יעילות אוורור מוגברת (VE / VCO2 שיפוע). למשתתפים אחרים היו שינויים דומים ב-LRC (+40% בחוץ, +20% בתוך הבית), ומשתתף אחד בתנאי הבקרה (ללא הנחיית LRC) לא ראה שינוי (<25% בסך הכל, נחשב ללא משמעותי). היו כמה מגמות אינדיבידואליות בתגובת חיוניות סובייקטיבית לפעילות גופנית לפני ההתערבות לעומת אחריה, שהראו עלייה חיובית בחיוניות עם LRC (איור 9).

figure-results-2
איור 8: נתוני צימוד לדוגמה 2. דוגמה לשכיחות LRC אצל משתתף אחד במהלך בדיקת הליכון מצטברת מקסימלית לתשישות (A) לפני ו-(B) לאחר התערבות של 4 שבועות בריצה עם האפליקציה. ציר y השמאלי (כחול) מציג את יחס LRC (צעדים לנשימה), וקטעים מודגשים בשחור מתאימים לתקופה של "התקשרות" LRC > 30 שניות. ציר ה-y הימני מציג את השלב היחסי הבדיד של הצעדים בתוך מחזור הנשימה, כאשר 0° מתאים להשראה. במהלך תקופות ההתקשרות, שימו לב שהקווים המקבילים בפאזה היחסית הבדידה משקפים צימוד פאזה עקבי של נשימה למדרגה. (A) בבדיקה המקדימה לפני ההתערבות, שימו לב לשתי התקופות (~40% המצורפות) של LRC ליחס של 2:2 (4 צעדים לנשימה) ו-2:1 (3 צעדים לנשימה) לקראת סוף הבדיקה. (B) במבחן שלאחר ההתערבות, לא רק שהיו תקופות ארוכות יותר של LRC (~53% מחוברים), אלא שנעשה שימוש ביחסים ארוכים יותר (4:4, 3:4 ו-3:3), ויותר LRC בוצע מוקדם יותר במבחן בעוצמות אימון יחסיות נמוכות יותר. קיצור: LRC = צימוד מוטורי-נשימתי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
תרשים 9: ציוני חיוניות סובייקטיבית אינדיבידואלית שתועדו במהלך מבחן הריצה בתוך הבית לפני ואחרי ההתערבות. P01 ו-P03 קיבלו הנחיית LRC, בעוד P04 היה בקבוצת הביקורת. למשתתף השני (עמ' 02) יש נתוני שאלון לקויים (שאינם מוצגים באיור). שימו לב לציונים השונים עבור p01 ו-p03, כאשר המגמות שלאחר הבדיקה מראות חיוניות גוברת לאחר הריצה. קיצור: LRC = צימוד מוטורי-נשימתי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מתודולוגיה זו מציגה את אחד הכלים הדיגיטליים הראשונים מבוססי ראיות ומוכנים בשטח להדרכת LRC לרצים. תוצאות מוקדמות מצביעות על כך שהוא יעיל לא רק בלמידה מהירה ובדבקות ב-LRC, אלא גם ניתן ללמד אותו לאורך זמן ולשמור עליו. בעוד LRC עשוי להופיע באופן טבעי עם ניסיון ריצה מוגברת, טירונים נוטים פחות לבצע את זה37. במקרה, הם נוטים במיוחד לחוות חסמים להשתתפות הכוללים כושר ירוד ומגבלות נשימה38,39. לאוכלוסיות אחרות כגון אנשים שמנים יש יתרונות פוטנציאליים רבים עוד יותר מכיוון שהם חווים עבודה מוגברת של נשימה וקפיצות רקמות רכות 40,41,42; ניתן לטפל בבעיה כפולה זו באמצעות LRC. LRC עשוי לעזור לאנשים אלה לרוץ עם פחות אי נוחות, וכלים דיגיטליים כגון יישום זה הם מצבים נגישים כדי לספק אותו למספר גדול יותר של רצים כאלה. זה מתקבל על הדעת כי LRC, ומכאן, יישום זה יכול להיות בעל ערך נוסף בהקשרים המציגים אתגרים נשימתיים נוספים כגון היפוקסיה, הובלת עומס החזה, אולטרה מרתון.

האפליקציה משתמשת בהנחיית קול כדי להנחות LRC מכיוון שרוב הרצים מאזינים לאודיו בזמן ריצה43, שמע קצבי מניע ומפחית עייפות במהלך תרגיל31, והוא פולשני באופן מינימלי לחושים קריטיים אחרים (כלומר, ראייה). מחקרי מעבדה על LRC השתמשו ברמזי קול עם מטרונום14, שאינו לוקח בחשבון את השונות הטבעית והמורכבות של דינמיקת הליכה במהלך ריצה. מחקר אחר השתמש בהנחיה הפטית במהלך ריצת שדה; הם דיווחו על היענות נמוכה להוראות LRC סביב 26%44. בהתחשב בהיענות הגבוהה יחסית שדווחה כאן (איור 8 ואיור 9), קיים חשד שהנחיה שמיעתית עדיפה.

בעוד שהאפליקציה מזהה ומספקת משוב חי עבור SR, הנחיות BR ליחסי LRC ספציפיים נקבעות מראש על ידי הגדרות היישום. הוא אינו חש או מתאים את עצמו בהתבסס על BR בפועל של המשתמש. בעוד שניתן לבצע כיול בודד כדי להעריך בקירוב את בחירת יחס LRC המתאימה (פרוטוקול סעיף 7.1), ללא חישת BR, אין מנגנון לאשר היענות או להתאים את ההוראה בהתאם. הוספת חיישן BR תשפר את היישום בדרכים אלה. לדוגמה, סקירה שפורסמה לאחרונה מצביעה על כך שלמשוב מתמשך עשויות להיות השפעות שליליות על למידה והרגלה45. אסטרטגיות אחרות כגון רוחב פס (הדרכה רק כאשר הפרט נמצא מחוץ לסף הצלחה מוגדר מראש) או משוב שנקבע על ידי עצמו עשויות להיות היעילות ביותר לתמיכה בלמידה ובמסוגלות עצמית45. לבסוף, תוספת של חיישן BR יכולה גם לספק משוב על צימוד פאזות. מכיוון שאלמנט זה של LRC הוא מרכזי למנגנון הבוכנה הקרבית וליתרונות הפיזיולוגיים הנובעים ממנו, יש לשקול אותו עבור יישומי משוב עתידיים.

האינדיבידואליזציה של LRC חיונית ליישומי מחקר יעילים. ביצוע אינדיבידואליזציה זו מבטיח כי הוראת LRC לא תשנה באופן מהותי את BR של הרץ מזה הטבעי שלהם. לחלופין, אם רוצים לשנות BR, זה מאפשר למשתמש לבצע שינויים רגישים יותר למצב הפיזיולוגי האופייני שלהם. כיול אינדיבידואלי זה צריך להיעשות באופן ספציפי להקשר מכיוון ש- BR הוא תכונה ותלוי מדינה. לדוגמה, BR בדרך כלל מורם בעוצמות אימון יחסיות גבוהות יותר20; לפיכך, יחס ה-LRC הטבעי עשוי להיות שונה במהלך ריצה ארוכה ואיטית לעומת ריצת סף בעצימות גבוהה. זה עשוי להיות מושפע גם מגורמים כמו סביבה (פנים לעומת חוץ, קר לעומת חם), שעה ביום, ומין ביולוגי46. ביצוע כיול זה דורש מערכות מדידה המסוגלות להעריך BR ו- SR באופן סינכרוני. ניתן לעשות זאת עם ציוד מדעי ספורט סטנדרטי כגון ספירוארגומטריה ומדי תאוצה. בשטח, חיישנים לבישים הוכיחו את הפוטנציאל שלהם למדוד פרמטרים אלה במדויק36. BR ו- SR יכולים להיות ממוצעים על פני תקופה נתונה כדי להעריך את יחס LRC המשוער. במידת הצורך, הנתונים עשויים להיות מקוצצים לשלבים ספציפיים במהלך הריצה מכיוון שהדרישות הפיזיולוגיות (ולכן BR) והמהירות (ולכן SR) עשויות להשתנות. כתוצאה מכך, יחס LRC "טבעי" עשוי להשתנות במהלך ריצה.

יש לעדכן רכיבים ספציפיים של יישום זה כדי לשפר את האינטראקציה עם המשתמש. בעוד שפרמטרים מסוימים ניתנים לשינוי באמצעות פקדי אוזניות, אחרים (כגון סאונדסקייפ) אינם יכולים להשתנות. אפשר לשקול שילוב מחוות או שילוב שעון חכם לאינטראקציה קלה יותר. בנוסף, האיטרציות הבאות עשויות לשקול צורה כלשהי של הוראה "איפוס" לשימוש כאשר הרץ מאבד את הקצב שלו. הפרעות נשימה טבעיות כגון שיעול או בליעה, או הסחת דעת פשוטה, עלולות לגרום לרץ להיות לא מסונכרן עם ההנחיה. במקום לעצור את הנשימה ולחכות למחזור LRC הבא שיגיע, ניתן להשתמש בכפתור, פקודה קולית או אירוע שזוהה על ידי חיישן כדי לסנכרן מחדש את הצליל לרץ. לבסוף, מכיוון שרוב הרצים מאזינים למוזיקה43, האפליקציה עלולה לפגוע בחוויית הרצים מכיוון שהם לא יכולים להאזין למוזיקה האהובה עליהם ולקבל הדרכה של LRC על "מלא". שילוב הדרכת LRC במוזיקה עצמה עשוי לאפשר חוויה אינטואיטיבית וטבעית כדי לספק הנחיית נשימה וליהנות מהמוזיקה המועדפת עליך. זה עדיין לא משולב ביישום.

כמה מגבלות לשיטה זו כבר זוהו בבדיקות עד כה. ראשית, ייתכן שצלילי הצעד מרחיקים את הרץ מה-SR הטיפוסי שלו. בעוד שסונפיקציית הצעדים משקפת רק את ה-SR בזמן אמת של הרץ, ממוצע התנועה מרמז על כך שה-SR הסונפיקטיבי נמוך בתחילה מה-SR המיידי של הרץ. לכן, זה עשוי להיות בעל ערך עבור המשתמש להתעלם צלילי צעד עד שהם הקימו SR המועדף שלהם במשך כמה שניות. שנית, בהקשר לנקודה קודמת זו, צלילי הצעד מושמעים אוטומטית ב-SR הנוכחי של המשתמש, אך הם לא בהכרח מסונכרנים בפאזה עם Footstrike. לפיכך, ייתכן כי SR של המשתמש תואם את SR sonified אבל בתיאום אנטי פאזה. הדבר עלול לגרום לדינמיקת LRC בלתי רצויה מכיוון שהמשתמש עלול לאבד סנכרון פאזה של צעד ונשימה. ניתן לתקן זאת באמצעות הנחיית חוקר/מומחה המתבונן במשתמש עם צלילי ההנחיה הנשמעים. לאחר מכן, בחירת יחסי LRC על ידי המשתמש רצויה לגמישות לצרכי הרצים המגוונים; עם זאת, זה יכול להוביל לבחירה מקרית של יחסים לא רצויים. לדוגמה, יחס של 2:2 עשוי להיות יחס מתאים לריצה בעצימות בינונית וגבוהה, אך עלול להוביל להיפרוונטילציה בעוצמות יחסיות נמוכות יותר. יחסים מאוד לא שווים (למשל, 3:6) עשויים להיות שימושיים עבור רמיזה לנשיפות ארוכות, בעוד שההפך (6:3) אינו רצוי עבור שלב הנשיפה הקצר מדי שלו47. לבסוף, הוא הודה כי יישום עבור פלטפורמת אנדרואיד בלבד מוגבל מטבעו מאז משתמשים ניידים רבים מעדיפים פלטפורמות אחרות. בדיקות פיילוט העלו כי האפליקציה פועלת כמתוכנן רק במכשירים ניידים מודרניים ומעודכנים.

אנו מקווים לראות יישום זה משמש במחקרי התערבות של רצים שעשויים להפיק את התועלת הרבה ביותר מהנחיית נשימה. טירונים, נשים, מתבגרים ואלה שחווים קוצר נשימה כתוצאה מפעילות גופנית עשויים לחוות את היתרונות הגדולים ביותר מהדרכת LRC 8,48. שיטות ניסיוניות עשויות להיות משופרות עם השימוש בתכונת "קצב צליל" כדי לתמוך באסטרטגיות קצב רצויות. למרות שלא נבדקו עד כה, פעילויות סיבולת מחזוריות אחרות (למשל, רכיבה על אופניים, סקי קרוס קאנטרי) עשויות להפיק תועלת מהנחיות LRC כמו זו שמספקת האפליקציה. נדרשת עבודה נוספת כדי להעריך את התאמתו של פתרון זה ליישומים כאלה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ulf Jensen הועסק על ידי Adidas AG. המחברים הנותרים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר קשרים מסחריים או פיננסיים כלשהם שיכולים להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי המשרד הפדרלי האוסטרי לפעולה אקלימית, סביבה, אנרגיה, ניידות, חדשנות וטכנולוגיה תחת חוזה מס '2021$-$0.641.557 והמדינה הפדרלית של זלצבורג תחת תוכנית המחקר COMET-Competence Centers for Excellent Technologies-בפרויקט תנועה דיגיטלית בספורט, כושר ורווחה (DiMo; חוזה מס' 872574).

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
סמארטפון אנדרואידסמסונג או גוגלמינימום אנדרואיד 8.0 נדרש לפונקציונליות אפליקציה
מנוע FMOD Firelight Technologies Pty Ltdמנוע סאונד
חולצה חכמה Hexoskin Carré טכנולוגיהחולצת חיישן לבישה
אפליקציית RunRhythm לאנדרואיד adidas GmbH ו-abios GmbH

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hulteen, R. M., et al. Global participation in sport and leisure-time physical activities: A systematic review and meta-analysis. Prev Med. 95, 14-25 (2017).
  2. Malchrowicz-Mosko, E., Poczta, J. Running as a form of therapy socio-psychological functions of mass running events for men and women. Int J Environ Res Public Health. 15 (10), 2262(2018).
  3. Ersson, K., et al. Prevalence of exercise-induced bronchoconstriction and laryngeal obstruction in adolescent athletes. Pediatr Pulmonol. 55 (12), 3509-3516 (2020).
  4. Johansson, H., et al. Prevalence of exercise-induced bronchoconstriction and exercise-induced laryngeal obstruction in a general adolescent population. Thorax. 70 (1), 57-63 (2015).
  5. Smoliga, J. M., Mohseni, Z. S., Berwager, J. D., Hegedus, E. J. Common causes of dyspnoea in athletes: A practical approach for diagnosis and management. Breathe (Sheff). 12 (2), e22-e37 (2016).
  6. Castro, R. R., Sales, A. R. K., Nobrega, A. C. Lifestyle interventions reduce exercise ventilatory variability in healthy individuals: A randomized intervention study. Future Cardiol. 16 (5), 439-446 (2020).
  7. Laborde, S., et al. The influence of breathing techniques on physical sport performance: A systematic review and meta-analysis. Int Rev Sport and Exer Psychol. , 1-56 (2022).
  8. Harbour, E., Stoggl, T., Schwameder, H., Finkenzeller, T. Breath tools: A synthesis of evidence-based breathing strategies to enhance human running. Front Physiol. 13, 813243(2022).
  9. Stickford, A. S., Stickford, J. L. Ventilation and locomotion in humans: Mechanisms, implications, and perturbations to the coupling of these two rhythms. Springer Sci Rev. 2 (1-2), 95-118 (2014).
  10. Larsson, M. Self-generated sounds of locomotion and ventilation and the evolution of human rhythmic abilities. Anim Cogn. 17 (1), 1-14 (2014).
  11. Garlando, F., Kohl, J., Koller, E. A., Pietsch, P. Effect of coupling the breathing- and cycling rhythms on oxygen uptake during bicycle ergometry. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 54 (5), 497-501 (1985).
  12. Bernasconi, P., Bürki, P., Bührer, A., Koller, E., Kohl, J. Running training and co-ordination between breathing and running rhythms during aerobic and anaerobic conditions in humans. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 70 (5), 387-393 (1995).
  13. Takano, N., Deguchi, H. Sensation of breathlessness and respiratory oxygen cost during cycle exercise with and without conscious entrainment of the breathing rhythm. Eur J Appl Physiol. 76 (3), 209-213 (1997).
  14. Hoffmann, C. P., Torregrosa, G., Bardy, B. G. Sound stabilizes locomotor-respiratory coupling and reduces energy cost. PLoS One. 7 (9), e45206(2012).
  15. Bonsignore, M. R., Morici, G., Abate, P., Romano, S., Bonsignore, G. Ventilation and entrainment of breathing during cycling and running in triathletes. Med Sci Sports Exerc. 30 (2), 239-245 (1998).
  16. Rassler, B., Kohl, J. Coordination-related changes in the rhythms of breathing and walking in humans. Eur J Appl Physiol. 82 (4), 280-288 (2000).
  17. Raßler, B., Kohl, J. Analysis of coordination between breathing and walking rhythms in humans. Respir Physiol. 106 (3), 317-327 (1996).
  18. Van Alphen, J., Duffin, J. Entrained breathing and oxygen consumption during treadmill walking. Can J Appl Physiol. 19 (4), 432-440 (1994).
  19. Daley, M. A., Bramble, D. M., Carrier, D. R. Impact loading and locomotor-respiratory coordination significantly influence breathing dynamics in running humans. PLoS One. 8 (8), e70752(2013).
  20. Nicolo, A., Sacchetti, M. Differential control of respiratory frequency and tidal volume during exercise. Eur J Appl Physiol. 123 (2), 215-242 (2023).
  21. Jordan, K., Challis, J. H., Newell, K. M. Long range correlations in the stride interval of running. Gait Posture. 24 (1), 120-125 (2006).
  22. Morton, D., Callister, R. Exercise-related transient abdominal pain (etap). Sports Med. 45 (1), 23-35 (2015).
  23. Wiens, C. Comparison of noise signals on locomotor-respiratory coupling. , University of Nebraska at Omaha. (2016).
  24. Enhancement of synchronization between physiological signals during exercise: A preliminary investigation. Perry, S., Khovanova, N., Khovanov, I. In 2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC), Montreal, QC, Canada, , 461-464 (2020).
  25. Bernasconi, P., Kohl, J. Analysis of co-ordination between breathing and exercise rhythms in man. Physiol J. 471 (1), 693-706 (1993).
  26. Damm, L., Varoqui, D., De Cock, V. C., Dalla Bella, S., Bardy, B. Why do we move to the beat? A multi-scale approach, from physical principles to brain dynamics. Neurosci Biobehav Rev. 112, 553-584 (2020).
  27. Hausdorff, J. M. Gait dynamics, fractals and falls: Finding meaning in the stride-to-stride fluctuations of human walking. Hum Mov Sci. 26 (4), 555-589 (2007).
  28. Fadel, P. J., Barman, S. M., Phillips, S. W., Gebber, G. L. Fractal fluctuations in human respiration. J Appl Physiol (1985). 97 (6), 2056-2064 (2004).
  29. De Ruiter, C. J., Van Oeveren, B., Francke, A., Zijlstra, P., Van Dieen, J. H. Running speed can be predicted from foot contact time during outdoor over ground running. PLoS One. 11 (9), e0163023(2016).
  30. Adams, D., Pozzi, F., Willy, R. W., Carrol, A., Zeni, J. Altering cadence or vertical oscillation during running: Effects on running related injury factors. Int J Sports Phys Ther. 13 (4), 633-642 (2018).
  31. Bood, R. J., Nijssen, M., Van Der Kamp, J., Roerdink, M. The power of auditory-motor synchronization in sports: Enhancing running performance by coupling cadence with the right beats. PLoS One. 8 (8), e70758(2013).
  32. Harbour, E., Van Rheden, V., Schwameder, H., Finkenzeller, T. Step-adaptive sound guidance enhances locomotor-respiratory coupling in novice female runners: A proof-of-concept study. Front Sports Act Living. 5, 1112663(2023).
  33. Van Rheden, V., Harbour, E., Finkenzeller, T., Meschtscherjakov, A. Into the rhythm: Evaluating breathing instruction sound experiences on the run with novice female runners. Multimodal Technol Interact. 8 (4), 25(2024).
  34. Buchner, L., Amesberger, G., Finkenzeller, T., Moore, S. R., Wurth, S. The modified german subjective vitality scale (svs-gm): Psychometric properties and application in daily life. Front Psychol. 13, 948906(2022).
  35. Coates, B., Kowalchik, C. Runner's world running on air: The revolutionary way to run better by breathing smarter. , Rodale Books. (2013).
  36. Harbour, E., Schwameder, H. Measuring rhythmic synchrony: A practical guide. , (2022).
  37. Bramble, D. M., Carrier, D. R. Running and breathing in mammals. Science. 219 (4582), 251-256 (1983).
  38. Abu-Hasan, M., Tannous, B., Weinberger, M. Exercise-induced dyspnea in children and adolescents: If not asthma then what. Ann Allergy Asthma Immunol. 94 (3), 366-371 (2005).
  39. Weinberger, M., Abu-Hasan, M. Perceptions and pathophysiology of dyspnea and exercise intolerance. Pediatr Clin North Am. 56 (1), 33-48 (2009).
  40. Dreher, M., Kabitz, H. J. Impact of obesity on exercise performance and pulmonary rehabilitation. Respirol. 17 (6), 899-907 (2012).
  41. Ekström, M. Obesity is a major contributing cause of breathlessness in the population. Respirology. 28 (4), 303-304 (2023).
  42. Hansen, D., et al. Exercise tolerance in obese vs. Lean adolescents: A systematic review and meta-analysis. Obes Rev. 15 (11), 894-904 (2014).
  43. Statista. What running related activities do you use your phone/app on phone for. , https://www.runnersworld.com/runners-stories/a20825842/the-state-of-the-american-runner-2016/ (2017).
  44. Valsted, F. M., Nielsen, C. V., Jensen, J. Q., Sonne, T., Jensen, M. M. In OzCHI '17:Proceedings of the 29th Australian Conference on Computer-Human Interaction. , 275-284 (2017).
  45. Van Hooren, B., Goudsmit, J., Restrepo, J., Vos, S. Real-time feedback by wearables in running: Current approaches, challenges and suggestions for improvements. J Sports Sci. 38 (2), 214-230 (2020).
  46. Tipton, M. J., Harper, A., Paton, J. F., Costello, J. T. The human ventilatory response to stress: Rate or depth. Physiol J. 595 (17), 5729-5752 (2017).
  47. Laborde, S., et al. Slow-paced breathing: Influence of inhalation/exhalation ratio and of respiratory pauses on cardiac vagal activity. Sustainability. 13 (14), 7775(2021).
  48. Allado, E., Poussel, M., Hily, O., Chenuel, B. The interest of rehabilitation of respiratory disorders in athletes: Myth or reality. Ann Phys Rehabil Med. 65 (4), 101461(2022).

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Interval

מאמרים קשורים