Sport na orientację staje się skutecznym sposobem treningu zarówno ciała, jak i mózgu, ponieważ łączy aktywność fizyczną z nawigacją przestrzenną. Niniejszy manuskrypt zawiera przewodnik, w jaki sposób wykorzystać sport orientacyjny w badaniach.
Artykuł metodologiczny
Sport na orientację staje się skutecznym sposobem treningu zarówno ciała, jak i mózgu, ponieważ łączy aktywność fizyczną z nawigacją przestrzenną. Niniejszy manuskrypt zawiera przewodnik, w jaki sposób wykorzystać sport orientacyjny w badaniach.
Sport związany z biegami na orientację łączy aktywność fizyczną z nawigacją przestrzenną. Korzystając tylko z mapy i kompasu, biegacz na orientację musi zlokalizować serię punktów kontrolnych nad nieznanym terenem, korzystając z dowolnej wybranej trasy nawigacyjnej i poruszając się tak szybko, jak to możliwe. Chociaż eksperci w bieganiu na orientację mają lepszą pamięć przestrzenną i zdolności nawigacyjne, nawet pojedyncza sesja orientacji może korzystnie wpływać na funkcje poznawcze, co sugeruje, że bieg na orientację może być obiecującym sposobem trenowania mózgu. Interwencje badawcze obejmujące biegi na orientację mogą być szczególnie korzystne w zapobieganiu chorobie Alzheimera i pokrewnym demencjom, które są dotknięte wczesnymi zaburzeniami orientacji i poznania przestrzennego. Chociaż biegi na orientację zyskały popularność w najnowszej literaturze, istnieją pewne bariery dla badaczy, którzy nie są zaznajomieni z tym sportem i chcą wdrożyć interwencję. W szczególności brak zasobów opartych na badaniach naukowych do tworzenia map i kursów biegów na orientację może uniemożliwić osobom chcącym studiować biegi na orientację zaprojektowanie interwencji. W związku z tym niniejszy raport zawiera podstawowe informacje potrzebne do opracowania map i kursów biegów na orientację oraz do wdrożenia interwencji w zakresie orientacji w środowisku badawczym.
Bieg na orientację łączy nawigację przestrzenną z ćwiczeniami, głównie w formie biegania. Celem tego sportu jest użycie mapy i kompasu, aby jak najszybciej dotrzeć do licznych punktów kontrolnych w nieznanym obszarze1. Biegacze na orientację mogą wybrać dowolną trasę nawigacyjną, którą chcą zlokalizować serię punktów kontrolnych, zwaną kursem na orientację. Kursy biegów na orientację różnią się trudnością nawigacyjną; Poziom wyzwania jest dostosowany do poziomu umiejętności uczestnika, zapewniając odpowiednie i wciągające doświadczenie nawigacyjne.
Zdolność do lokalizowania punktów kontrolnych wymaga umiejętności przetwarzania przestrzennego i odnajdywania drogi, a eksperci w biegach na orientację w każdym wieku zgłaszają bardziej efektywne strategie przestrzenne podczas nawigacji i lepsze przetwarzanie przestrzenne niż kontrole niezwiązane z orientacją2,3,4. Kiedy nowicjusze angażują się w biegi na orientację z dużą intensywnością ćwiczeń, nawet pojedyncza sesja może poprawić pamięć przestrzenną i zwiększyć neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF), czynnik wzrostu, który wspiera optymalne funkcjonowanie komórek mózgowych5. Bieg na orientację z umiarkowaną intensywnością może również poprawić pamięć, ale może wymagać konsekwentnego treningu. Bao i współpracownicy zaobserwowali poprawę pamięci przestrzennej, gdy początkujący uczestniczyli w biegach orientacyjnych o umiarkowanej intensywności dwa razy w tygodniu przez 12 tygodni (tj. 24 sesje)6.
Chociaż samo bieganie może poprawić strukturę i funkcję obszarów mózgu, takich jak hipokamp, poprawa przestrzenności7,8,9 i pamięć epizodyczna10,11,12, badania sugerują, że efekty te mogą być wzmocnione, gdy bieganie jest połączone z zadaniami wymagającymi poznawczo13,14,15,16,17,18. Co więcej, bieg na orientację często obejmuje energiczne ćwiczenia z krótkimi przerwami w punktach kontrolnych, przypominające trening interwałowy o wysokiej intensywności (HIIT). Wykazano, że ten format ćwiczeń znacznie zwiększa funkcje poznawcze19, 20 i zwiększa BDNF21,22,23 skuteczniej niż ciągłe ćwiczenia o umiarkowanej intensywności. Intensywne ćwiczenia mogą być szczególnie korzystne dla funkcji poznawczych, ponieważ powodują akumulację mleczanu, który może działać jako źródło paliwa dla mózgu24, a także jako aktywator BDNF wspierający funkcje poznawcze25,26,27, ale istnieją ograniczone badania badające tę ścieżkę u ludzi28,29,30.
Wiele teorii mogłoby wyjaśnić, dlaczego biegi orientacyjne korzystnie wpływają na poznanie. Po pierwsze, bieg na orientację opiera się na procesach podobnych do działań łowiecko-zbierackich, a zgodnie z Modelem Zdolności Adaptacyjnych31, mózg i ciało mogą być bardziej podatne na działania treningowe o ewolucyjnym podobieństwie. Co więcej, biegi na orientację wymagają nawigacji przestrzennej, która w dużej mierze została wyjęta ze współczesnego życia dzięki wszechobecnej technologii globalnego systemu pozycjonowania (GPS) 32, a więc może to być również przypadek "użyj lub strać" 33.
Biorąc pod uwagę nowość i obietnicę rozwoju umiejętności poznawczych człowieka, ważne jest opracowanie zasobów i ustanowienie wytycznych, które pomogą badaczom niezaznajomionym z tym sportem wdrożyć interwencję w zakresie biegów na orientację. W związku z tym obecny protokół ma na celu zapewnienie naukowcom niezbędnych kroków do opracowania map, kursów i interwencji w zakresie orientacji w środowisku badawczym.
Dane przedstawione w tym manuskrypcie pochodzą z poprzedniego badania, które otrzymało zgodę etyczną od Hamilton Integrated Research Ethics Board (#14560).
1. Wybór lokalizacji
2. Tworzenie mapy do biegów na orientację
UWAGA: Jeśli mapa do biegów na orientację nie istnieje dla wybranej lokalizacji, utwórz ją.

Rysunek 1: Przykładowa mapa podstawowa do biegów na orientację przy użyciu OpenOriententeeringMap. Przyciski i elementy mapy wymagane do tworzenia uproszczonych map zostały wyróżnione. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
3. Projektowanie kursu biegu na orientację
UWAGA: Kurs biegów na orientację to sekwencja punktów kontrolnych, które uczestnicy muszą zlokalizować w kolejności numerycznej, wybierając dowolną trasę, którą preferują uczestnicy. Trudność fizyczną i nawigacyjną trasy można dostosować poprzez zmianę pokonywanego dystansu i rozmieszczenia punktów kontrolnych (patrz sekcja 3.2). Trudność kursu różni się w zależności od doświadczenia i umiejętności uczestnika. Długość trasy (w kilometrach) zależy od poziomu umiejętności uczestnika (tzn. w tym samym czasie zaawansowani biegacze na orientację będą w stanie pokonać dłuższy dystans niż początkujący), możliwości pokonywania wybranego terenu oraz poziomu sprawności fizycznej uczestnika. Dla początkujących biegaczy na orientację w większości terenów przyjmij średnie tempo poruszania się 7-10 minut na kilometr i odpowiednio dostosuj dystans trasy.

Rysunek 2: Przykładowy kurs na orientację dla początkujących stworzony w OpenOrienteeringMap. Opisy miejsc kontroli (wskazówki) zostały dołączone do mapy na tym rysunku, ale mogą być wydrukowane zgodnie z krokiem 3.2.1.8. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Przykładowy kurs biegów na orientację na poziomie średniozaawansowanym stworzony w OpenOrienteeringMap. Opisy miejsc kontroli (wskazówki) zostały dołączone do mapy na tym rysunku, ale mogą być wydrukowane zgodnie z krokiem 3.2.1.8. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Przykładowy kurs biegów na orientację na poziomie zaawansowanym stworzony w OpenOrienteeringMap. Opisy miejsc kontroli (wskazówki) zostały dołączone do mapy na tym rysunku, ale mogą być wydrukowane zgodnie z krokiem 3.2.1.8. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
4. Realizacja interwencji w biegu na orientację
UWAGA: Metodologia przeprowadzania interwencji na orientację może się różnić w zależności od doświadczenia uczestnika z biegami na orientację, dostępnych materiałów, parametrów ćwiczeń i interesujących zmiennych badawczych. Poniższy protokół przedstawia podstawowe kroki do wdrożenia interwencji w zakresie biegów na orientację w warunkach badawczych.
5. Wdrażanie chronicznych interwencji w biegach na orientację
Tabela 1. Przykładowy 6-tygodniowy postęp w programie przewlekłych biegów na orientację. W tabeli przedstawiono przykładowy plan lekcji dotyczący prowadzenia przewlekłej interwencji w zakresie orientacji przez 6 tygodni, z dwiema sesjami na orientację w tygodniu. Poziom trudności kursu oraz różne umiejętności, cele i zadania, które mają być nauczane, są przedstawione dla każdej sesji. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
6. Ocena wyników w biegach na orientację

Rysunek 5: Przykładowa analiza tras GPS pokonywanych przez uczestników biegów na orientację przy użyciu Google MyMaps. Obraz przedstawia trasy pokonane przez wielu uczestników, wyróżnione różnymi kolorami i może być wykorzystany do wizualizacji umiejętności nawigacyjnych podczas całego kursu biegów na orientację, jak opisano w kroku 6.1.2. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Wydajność w biegach na orientację
Nasza poprzednia praca analizowała wyniki nawigacyjne 41 uczestników, którzy zaangażowali się w biegi na orientację5. Aby uzyskać pełne zrozumienie metodologii badania, zapoznaj się z Waddington et al.5.
W tym badaniu, 19 uczestników zaangażowało się w bieg na orientację z intensywnością (bieganie), podczas gdy 22 wykonywało go z umiarkowaną intensywnością biegu na orientację (chodzenie). Sprawność nawigacyjną określono poprzez obliczenie stosunku przebytego przez uczestnika dystansu do najbardziej optymalnej trasy dla kursu na orientację. Analiza ta zakłada, że uczestnicy podróżujący dalej niż najbardziej efektywna trasa popełniają błędy nawigacyjne, wydłużając w ten sposób dystans pokonany do ukończenia kursu na orientację. Stosunek 1 oznacza zatem, że uczestnik ukończył interwencyjny kurs biegów na orientację, korzystając z najbardziej efektywnej trasy, nie popełniając przy tym żadnych błędów.
Najbardziej optymalna trasa na orientację została wyznaczona przez biegłego na orientację. Trasa ta została wielokrotnie zmierzona za pomocą licznika zarówno w przednim, jak i wstecznym kierunku przez różnych badaczy, co daje w sumie sześć pomiarów. Na podstawie średniej z tych pomiarów wyznaczono najbardziej efektywną trasę interwencyjnego kursu biegów na orientację na 1300 m.
Średni dystans pokonany do ukończenia kursu na orientację dla uczestników biegających na orientację z dużą intensywnością ćwiczeń wynosił 1415,79 ± 162,25 m, a 1360 ± 149,83 m dla osób biegających na orientację z umiarkowaną intensywnością. Jeśli chodzi o stosunek przebytej odległości do najbardziej optymalnej trasy, średni stosunek dla grupy intensywnego biegu na orientację wynosił 1,09 ± 0,12 (zakres: 0,95-1,35) i 1,05 ± 0,12 (zakres: 0,96-1,48) dla grupy biegaczy na orientację o umiarkowanej intensywności (Ryc. 6). Wyniki te pokazują, że uczestnicy orientujący się z dużą lub umiarkowaną intensywnością podróżowali dalej niż optymalna trasa, co wskazuje na obecność błędów nawigacyjnych, które są typowe dla nowicjuszy i oczekuje się, że poprawią się wraz z treningiem. Porównanie tych wartości z wizualizowaną trasą zarejestrowaną przez zegarek sportowy GPS, jak w Rysunek 5, może dodatkowo wskazywać na wydajność nawigacyjną.

Rysunek 6: Współczynnik efektywności nawigacyjnej przy różnych intensywnościach ćwiczeń na orientację. Rysunek ilustruje średnią ± SD współczynnika sprawności nawigacyjnej uczestników kończących kurs biegów na orientację przy umiarkowanej lub dużej intensywności ćwiczeń. Współczynnik został obliczony jako dystans przebyty przez uczestnika (wyznaczony przez zegarek sportowy GPS) podzielony przez najbardziej optymalną długość trasy wynoszącą 1300 m, a wartość 1 wskazuje, że trasa została ukończona bez błędów nawigacyjnych. Dane zostały wcześniej zgłoszone w Waddington et al.5. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Bieg na orientację, który łączy ćwiczenia z poznawczym wyzwaniem nawigacji, oferuje unikalną interwencję, która może poprawić funkcjonowanie poznawcze w dziedzinach, na które duży wpływ ma wiek i demencja 2,6. Jednak brak ustandaryzowanych protokołów i ogólny brak wiedzy na temat biegów na orientację podważa kliniczną użyteczność tego sportu. Niniejszy artykuł odnosi się do tych luk i zawiera szczegółowy protokół projektowania map biegów na orientację oraz materiałów do wdrażania biegów na orientację w warunkach badawczych dla osób z minimalną wiedzą na temat biegów na orientację.
Chociaż interwencje w biegach na orientację będą się różnić pod względem ich lokalizacji i konfiguracji kursu, protokół ten zapewnia kompleksowe zasoby, materiały, strony internetowe i programy do opracowania interwencji na orientację mającej na celu zmierzenie jej efektów poznawczych. Niniejszy przewodnik jest przeznaczony wyłącznie do celów informacyjnych i edukacyjnych i jest dostarczany "tak jak jest" bez żadnych gwarancji, wyraźnych lub dorozumianych. Autorzy zrzekają się wszelkiej odpowiedzialności za zastosowanie opisanych metod oraz wszelkiej odpowiedzialności za jakiekolwiek niekorzystne wyniki lub szkody wynikające z ich użycia. Badacze korzystający z tego przewodnika w celu opracowania własnych interwencji w zakresie biegów na orientację ponoszą wyłączną odpowiedzialność za ocenę ryzyka związanego z ich metodologią, uzyskanie odpowiednich zgód instytucjonalnych oraz zapewnienie zgodności ze wszystkimi odpowiednimi wytycznymi i przepisami etycznymi.
Wybór typu mapy w kroku 2 zależy od dostępnego czasu, zasobów, umiejętności kartograficznych i poziomu umiejętności uczestnika. Szczegółowe mapy biegów na orientację utworzone w programach takich jak OCAD lub OpenOrienteeringMapper (krok 2.2) są ogólnie zalecane, ponieważ mogą pokazywać większy poziom szczegółowości i skomplikowane dane wysokościowe, których uproszczone mapy wykonane za pomocą OpenOrienteeringMap nie są w stanie pokazać. Ponieważ biegacze na orientację na poziomie eksperckim twierdzą, że są w stanie efektywnie przetwarzać wysokopoziomowe informacje przestrzenne podczas biegu2, dla takich uczestników zaleca się tworzenie szczegółowych map, aby dopasować złożoność dostępnych informacji mapowych do ich umiejętności. Tworzenie szczegółowych map biegów na orientację wymaga jednak wiedzy kartograficznej i większej ilości czasu, co może stanowić barierę dla badaczy nieposiadających wcześniejszej wiedzy na temat orientacji, co może stanowić ograniczenie we wdrażaniu interwencji w biegach na orientację. W takich przypadkach uproszczone mapy do biegów na orientację (krok 2.1) można utworzyć za pomocą OpenOrienteeringMap dla wszystkich poziomów uczestników.
W kroku 3 ważne jest, aby sekwencyjnie dodawać punkty kontrolne w kolejności numerycznej, zaczynając od lokalizacji początkowej, a kończąc na lokalizacji końcowej. W ten sposób osoba wyznaczająca kurs jest w stanie lepiej śledzić potencjalne opcje trasy między punktami kontrolnymi, aby skutecznie zmieniać trudność trasy. Na przykład, ustawiając kurs na poziomie początkującym w kolejności sekwencyjnej, osoba wyznaczająca kurs może upewnić się, że uczestnicy muszą podjąć tylko jedną decyzję od jednego punktu kontrolnego do drugiego.
Ucząc podstawowych umiejętności biegów na orientację w kroku 4.4, niektórzy uczestnicy na poziomie początkującym mogą potrzebować więcej instrukcji niż inni, aby zrozumieć koncepcje orientacji. Badania pokazują, że osoby bez doświadczenia w biegach na orientację inaczej podchodzą do nawigacji i przetwarzania przestrzennego, a także mają gorsze zdolności pamięci przestrzennej niż osoby z doświadczeniem w biegach na orientację 2,3. Podkreśla to indywidualne różnice w zdolnościach pamięci przestrzennej i ich wpływ na naukę i wyniki w biegach na orientację. W związku z tym może być konieczna modyfikacja protokołu w celu uwzględnienia bardziej rozbudowanych i szczegółowych instrukcji biegów na orientację, aby uwzględnić te różnice.
Zaleca się wybieranie miejsc biegów na orientację, które są stosunkowo nieznane uczestnikom, ponieważ tendencje nawigacyjne danej osoby mogą się różnić między nieznanymi i znanymi terenami34. Jednak względy bezpieczeństwa i adaptacje mają kluczowe znaczenie podczas wdrażania interwencji w biegach na orientację, szczególnie w nieznanych obszarach. Zaleca się dokładną ocenę ryzyka dla wszystkich wykorzystywanych terenów przed utworzeniem jakiegokolwiek kursu na orientację. Biorąc pod uwagę, że biegi na orientację zazwyczaj odbywają się na świeżym powietrzu, a niektóre kursy wymagają dużej przestrzeni, nie wszystkie lokalizacje, klimat lub warunki pogodowe mogą być bezpieczne.
Ze względów bezpieczeństwa trasy uczestników powinny być stale śledzone za pomocą zegarka sportowego GPS lub podobnego urządzenia i powinny być obserwowane przez badacza (bez zakłóceń) w celu monitorowania ich czasu i lokalizacji. Po zakończeniu interwencji w biegu na orientację, podobnie jak w kroku 4.5, bardzo ważne jest, aby używany zegarek sportowy GPS lub aplikacja MapRun odebrały sygnał GPS i rozpoczęły prawidłowe nagrywanie w celu śledzenia trasy uczestnika przez cały przebieg trasy.
Dodatkowe względy bezpieczeństwa są zalecane, gdy uczestnicy angażują się w dłuższe kursy na poziomie zaawansowanym. Obejmuje to posiadanie apteczki pierwszej pomocy oraz danych kontaktowych uczestników w nagłych wypadkach. Uczestnicy mogą być również zobowiązani do zabrania ze sobą urządzenia komunikacyjnego wyłącznie do użytku w nagłych wypadkach. Ponieważ bieg na orientację może być wykonywany z dużą intensywnością, przed przystąpieniem do biegu na orientację należy przeprowadzić ocenę stanu zdrowia wszystkich uczestników, aby upewnić się, że są oni fizycznie zdolni do ukończenia kursu na orientację bez nadmiernego ryzyka. Wreszcie, odpowiednie nawodnienie i odżywianie powinny być dostępne na czas trwania kursu na orientację i parametrów ćwiczeń. Dzięki wdrożeniu tych środków bezpieczeństwa można znacznie zmniejszyć ryzyko wypadków i sytuacji awaryjnych. Badaczom przypomina się o ich odpowiedzialności za ocenę ryzyka i uzyskanie niezbędnej zgody etycznej dla ich unikalnej interwencji
Podsumowując, wraz z rozwojem badań nad biegami na orientację, protokół ten dostarcza informacji, które naukowcy z minimalną wiedzą na temat orientacji mogą wykorzystać do projektowania i wdrażania interwencji w zakresie orientacji w środowisku badawczym. Korzystając z tego protokołu jako przewodnika, przyszli badacze będą mogli tworzyć ustandaryzowane mapy i kursy biegów na orientację, aby badać pożądane wyniki.
Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów.
Chcielibyśmy podziękować członkom Laboratorium NeuroFit za ich nieustające wsparcie, gdy zaczynamy badać wpływ biegów na orientację na zdrowie i funkcjonowanie mózgu. Badanie to było wspierane przez Kanadyjską Radę ds. Badań Przyrodniczych i Inżynieryjnych w ramach grantu RGPIN-2022-05298 (dla J. J. H.).
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Pasek do czujnika tętna na klatkę piersiową | Polar Electro | https://www.polar.com/ | Lub dowolne inne urządzenie zdolne do ciągłego rejestrowania tętna i które można sparować z wybranym zegarkiem. |
| Zszywki | do schowka | https://www.staples.com/clipboards | Do rejestrowania dowolnych pomiarów w terenie. |
| Drukarka kolorowa | HP Laserowa drukarka kolorowa | https://www.hp.com/ | Do drukowania map. |
| Komputer | Lenovo IdeaPad | https://www.lenovo.com/in/en/c/laptops/ideapad/ | Upewnij się, że wybrane urządzenie jest w stanie uruchomić wybraną mapę do biegów na orientację i oprogramowanie do tworzenia tras. |
| Zegarek sportowy GPS | Polar Electro | https://www.polar.com/ | lub dowolny inny zegarek GPS z częstotliwością próbkowania 1– 3 sekundy. |
| OCAD dla biegów na orientację | OCAD | https://www.ocad.com/en/ | |
| OpenOrienteeringMapper | biegania na orientację | https://www.openorienteering.org/apps/mapper/ | |
| Kompas do orientacji na orientację (dla bardziej zaawansowanych biegaczy na orientację) | Suunto Oy | https://www.suunto.com/en-in/News/Suunto-introduces-stable-and-fast-AIM-compasses-for-competitive-orienteers/ | Lub dowolny inny model kompasu zdolny do orientacji na północ magnetyczną i Ustawianie kąta namiaru. |
| Znacznik kontrolny biegu na orientację LUB flaga przypinająca LUB taśma flagująca LUB pylon | Silva-USA (znaczniki kontroli biegu na orientację) LUB Amazon.com | nie dotyczy | Wybierz element, aby zaznaczyć każdą lokalizację punktu kontrolnego, która jest najbardziej możliwa do Twojej interwencji. |
| Zszywki | pióra | https://www.staples.com | Do rejestrowania wszelkich pomiarów w terenie. |
| Plastikowy papierowy rękaw | Zszywki | https://www.staples.com/sheet-protectors/ | Do ochrony map przed warunkami atmosferycznymi. |
| Smartfon z uruchomioną aplikacją MapRun | Apple, iPhone 12 | https://www.apple.com/iphone/ | Wymagany w przypadku korzystania z aplikacji MapRun zgodnie z krokiem 4.2.2. |
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie