JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

من المحتمل أن يكون الاقتران الحركي التنفسي (LRC) مفيدا للعدائين ولكن قد يكون من الصعب القيام به. نقدم حلا مخصصا يتم تنفيذه على هاتف ذكي لإضفاء الطابع الفردي على العدائين وتوجيههم نحو مركز مصادر التعلم المنخفض.

Abstract

في حين أن الجري هو من بين أكثر الأنشطة شعبية للمنافسة والترفيه ، فإن ما يقدر بنحو 20-40٪ من العدائين قد يعانون من قيود في الجهاز التنفسي. قد يستفيد بعض هؤلاء العدائين من تقنيات التنفس لتحسين الأداء أو تخفيف الانزعاج التنفسي. إحدى هذه التقنيات هي اقتران الحركة التنفسية (LRC) ، وهي تزامن التردد والطور للتنفس إلى الخطوة. أظهرت الدراسات أن LRC قد يفيد كفاءة التهوية من خلال "التدفقات التي تحركها الخطوات" ، وقد جادل بعض الخبراء بأنه يمكن استخدامه لممارسة السرعة أو زيادة الحالات العاطفية الإيجابية. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب الأداء بدون تدريب أو توجيه. نقترح هنا RunRhythm ، وهو تطبيق هاتف ذكي مخصص لتقديم إرشادات صوتية متزامنة بشكل تدريجي ل LRC. يعتمد هذا المفهوم على الأدلة السابقة على أن التوجيه السليم يمكن أن يكون فعالا ويدمج الميزات لتحقيق أقصى قدر من الالتزام والتفرد. تظهر النتائج الأولية أن هذا التطبيق هو طريقة واعدة وفعالة ومناسبة للبحث في مصادر التعلم في التمرين الميداني. وتناقش توصيات للاستخدام ومواصلة التطوير لمواصلة تطوير هذا المفهوم لصالح عدد أوسع من السكان.

Introduction

ربما يكون الجري هو أكثر أشكال التمارين شيوعا على نطاق واسع ويرجع ذلك جزئيا إلى إمكانية الوصول إليه ومجموعة من فوائد الصحة البدنية والعقلية1،2. ومع ذلك ، يكافح العديد من العدائين الطموحين لبدء عادات الجري أو الحفاظ عليها. قد يكون هذا بسبب صعوبات في التنفس ، والتي تؤثر على ما يقدر بنحو 20-40٪ من العدائين3،4،5. من الممكن نظريا تقليل ضيق التنفس الناجم عن التمرين باستخدام تقنيات تنفس محددة ، لكن الطرق الدقيقة والمخاطر والفوائد للقيام بذلك غير واضحة. في حين أن تحسين اللياقة البدنية و / أو التنفس البطيء أثناء الراحة قد يخفف من الانزعاج التنفسي أثناء التمرين6،7 ، فإن هذه الحلول تستغرق أسابيع أو شهورا لتحقيق الفوائد. تكهنت بعض الأبحاث بأن التنفيذ المباشر لتقنيات التنفس أثناء التمرين قد يكون أكثر فعالية في تحقيق فوائد حادة8 ، على الرغم من أن هذه التحقيقات محدودة. قد تكون هناك حاجة إلى أدوات رقمية تمكن من التدريس الفردي لإجراء مثل هذه الدراسات في شكل تدخل فعال.

الاقتران الحركي التنفسي (LRC) هو ظاهرة تزامن يكون فيها التنفس والحركة متزامنا مع التردد و / أو الطور. في تمارين محددة مثل الجري ، يشير LRC إلى نسبة عدد صحيح كامل بين التنفس (BR) ومعدل الخطوة (SR) ، بالإضافة إلى قفل الطور لضربة القدم لبداية التنفس (أي الدوس بالضبط على الإلهام). يمكن التعبير عن مصادر التعلم الإقليمي إراديا أو تلقائيا وقد يظهر كسلوك مكتسب مع التدريب على التمرين9. يقوم البشر بشكل طبيعي بمزامنة المشي مع الضوضاء السمعية المتداخلة (بما في ذلك التنفس) ربما لتقليل التحفيز السمعي ، مما يشير إلى أن LRC لديه ظواهرتطورية 10. تشير بعض التقارير إلى أن مركز مصادر التعلم يفيد اقتصاد الحركة والأداء ، ويقلل من ضيق التنفس11 ، 12 ، 13 ، 14 ، 15. أبلغت بعض الدراسات عن فوائد ضئيلة16 ، 17 ، 18. يمكن أن ترتبط أي فوائد فسيولوجية ب "التدفقات التي تحركها الخطوات": كل ضربة قدم تخلق زخما هبوطيا لمحتويات البطن ("المكبس الحشوي") ، والذي عند مزامنته مع بداية الشهيق أو الزفير يمكن أن يكون مضافا للتهوية.

قام Daley et al.19 بقياس تدفق التهوية وقوى التأثير أثناء تشغيل جهاز المشي وتكهن بأن التدفقات التي تحركها الخطوات يمكن أن تساهم بنسبة تصل إلى 10-12٪ في التهوية الكاملة. كما أفادوا أنه يمكن أن يسرع انتقالات التنفس الصناعي. قد تتفاعل الآليات الميكانيكية العصبية الأخرى مع هذهالظاهرة 9. في حين أن المكبس الحشوي هو نتيجة اقتران الطور الدقيق ، فقد يكون اقتران التردد ذا قيمة مستقلة ، خاصة بالنسبة للعداء المبتدئ. يرتبط مكتب الاتصالات الراديوية ارتباطا وثيقا بالجهد المبذول عبر شدة التمرينالمختلفة 20. نظرا لأن SR مستقر بشكل عام ومرتبط بسرعةالجري 21 ، فقد يدعم LRC الوعي الذاتي ويتيح سرعة BR بسهولة ، وبالتالي الكثافة طوال الجري. أخيرا ، يمكن أن يساعد LRC بنسب غير متساوية (على سبيل المثال ، 5: 1 خطوات لكل نفس) في منع آلام البطن العابرة المرتبطة بالتمرين ("غرزة جانبية"). يعاني غالبية العدائين من هذه الأعراض المؤقتة ، ولكن المشتتة والمؤلمة كل عام22 ، مما يؤدي غالبا إلى حاجتهم إلى التوقف عن الجري. تتمثل إحدى نظريات مسببات الغرز الجانبية في أن التنفس المتكرر على نفس الجانب قد يؤدي إلى تهيج العصب الحجابي. وبالتالي ، يمكن تجنبه بواسطة LRC بنسب غير متساوية ، مما يؤدي إلى التنفس على أرجل بديلة.

ناقشت تقارير قليلة كيفية دعم العدائين في أداء مركز مصادر التعلم المنخفض. أظهرت دراستان على الأقل طرقا على غرار الارتجاع البيولوجي14،23 بينما استخدم العديد منها التدريب اللفظيالبسيط 24،25. في حين أن هذه الأساليب أظهرت نتائج واعدة في تحفيز مصادر التعلم بشكل حاد ، إلا أنها موحدة للغاية وتتطلب معدات متخصصة. على هذا النحو ، من المحتمل ألا تكون مناسبة للتطبيقات الميدانية ، ولا يمكن لمعظم العدائين الوصول إليها. بغض النظر ، يعد التوجيه الصوتي خيارا طبيعيا لأن البشر يقومون بمزامنة الحركة بشكل حدسي مع الأحداث السمعية التي يمكن التنبؤ بها (المسرع أو الموسيقى)26. وبالتالي يجب أن تنظر التطبيقات بعناية في إيقاع الصوت وهيكله في سياق التعلم الحركي. في حين أن الصوت البسيط ذو الإيقاع الثابت يمكن التنبؤ به وفعال لتحفيز الاحتباس ، إلا أنه يتناقض مع السلوك غير الخطي الطبيعي لإيقاعات الخطوة والجهاز التنفسي في العدائين الأصحاء27،28. قد يؤدي تغيير SR المفضل للعداء إلى تقليل اقتصاد الجري 29 أو يمكن أن يعدل عوامل خطر الإصابة30. وبالتالي ، يجب تكييف التعليمات الصوتية بشكل مستمر في الوقت الفعلي لتتبع31 ريال سعودي للعداء.

قدمنا مؤخرا مفهوما يدمج التوصيات المذكورة أعلاه في تطبيق هاتف ذكي بسيط وسهل الاستخدامومخصص 32. يسمح التكرار الأول بتحديد نسبة LRC واحدة ليتم توجيهها طوال فترة التشغيل. يتم الاستفادة من خوارزمية SR الخاصة بالهاتف لتوفير معلومات SR في الوقت الفعلي للتطبيق. بعد ذلك ، يتم إنتاج أصوات متزامنة للخطوات تشير إلى الوقت الذي يجب أن يزفر فيه العداء ويستنشق: نغمة عالية النبرة للخطوات أثناء الاستنشاق ، ونبرة منخفضة النبرة أثناء انتهاء الصلاحية. تم اشتقاق نسب LRC الموصوفة من زيارة ضابطة دون تعليمات التنفس. وجدنا زيادة كبيرة في LRC من 26.3 ± 10.7٪ إلى 69.9 ± 20.0٪ من الجري مع تعليمات التطبيق أثناء الجري في الهواء الطلق دون الحد الأقصى. تشمل القيود المشار إليها في البروتوكول والتطبيق التعريف الشامل المطلوب ، وحجم العينة المحدود ، والتعليمات الصوتية المستمرة. ومن ثم ، تم تطوير إصدار جديد من هذا التطبيق لتحسين تجربة المستخدم وتمكين المزيد من الاختبارات والتجريب على نطاق أوسع في التمرين الميداني. هذا التطبيق بعنوان RunRhythm لأن الغرض المقصود منه هو دعم العدائين في العثور على إيقاع والحفاظ عليه أثناء الجري. سيشار إليه فيما يلي باسم التطبيق.

الغرض من هذا التقرير هو تقديم أداة رقمية جديدة ونهج منهجي يتيح إرشادات مصادر التعلم البديهية والجاهزة للحقل للدراسات البحثية التي تشمل عدائين ذوي خبرة أو طموحين. التطبيق عبارة عن تطبيق من الدرجة البحثية في الاختبار التجريبي لأجهزة Android. تتمثل الوظائف الأساسية للتطبيق في اكتشاف SR وتوجيه LRC. عند اكتشاف التشغيل ، يتم إنشاء أصوات التنفس وفقا للإعدادات المحددة في واجهة المستخدم. يقوم التطبيق بحساب SR من مقياس تسارع الهاتف باستخدام إحدى خوارزميتين: إما خوارزمية SR للمصنع التي تنفذها الشركة المصنعة للجهاز أو خوارزمية SR مخصصة تم إنشاؤها بواسطة الشركة المصنعة للتطبيق. تنتج كلتا الخوارزميتين بثا مباشرا ثابتا ل SR ، والذي يتم تنعيمه بعد ذلك على المتوسط المتحرك وفقا لنافذة تكيفية. حجم النافذة ديناميكي لتحقيق التوازن بين التفاعل والتنعيم الخارجي. والنتيجة هي قيمة محدثة باستمرار للريال المباشر.

نظرا لأن التطبيق يحسب SR من حركة الجهاز ، فإن وضع الهاتف على الجسم له أهمية قصوى. معظم خوارزميات SR للمخزون حيادية للموضع ، وبالتالي يمكن وضعها على أي جزء من الجسم أثناء الجري لإنتاج قيم SR دقيقة. تتصرف الخوارزمية المخصصة المنفذة هنا أيضا على هذا النحو. ومع ذلك ، قد يؤدي وضع ثابت أقرب إلى مركز الكتلة إلى تحسين استقرار اكتشاف SR ، ونتيجة لذلك ، جودة الصوت التي ينتجها التطبيق. يظهر الاختبار التجريبي أن المواضع ذات التذبذب أحادي البعد (أي عموديا لأعلى ولأسفل كما هو الحال في جيب الصدر أو حزمة الخصر) قد تؤدي بشكل أفضل من تلك ذات الحركة ثنائية الأبعاد (أي التأرجح مثل جيب الفخذ أو شارة الذراع).

يتم تغذية بيانات SR إلى محرك صوت متكامل (انظر جدول المواد). يتم تشغيل أصوات الخطوة فقط إذا اكتشف النظام SR > 0. عندما يكون SR أعلى من عتبة محددة مسبقا (محددة في إعدادات الواجهة الخلفية [قسم البروتوكول 3.6] ؛ أي 120) ، يفهم التطبيق أن المستخدم يعمل ويطلق أصوات توجيه التنفس في البداية. بعد ذلك ، يتم استخدام قيمة SR الحية هذه لضبط إيقاع الخطوة وأصوات توجيه التنفس طالما تم الحفاظ على قيمة SR "قيد التشغيل". عندما > SR الحد ، تتطابق الأصوات التي تم إنشاؤها مع إيقاع SR افتراضيا. الاستثناء هو عندما يتم تغيير إعداد الواجهة الخلفية "إيقاع الصوت" (يتم تحديده في إعدادات الواجهة الخلفية [قسم البروتوكول 3.5]). على سبيل المثال ، مع وجود حد أعلى محدد يبلغ 180 ، حتى إذا بدأ العداء في الجري بمعدل 185 ريال سعودي أعلى ، فلن يتجاوز إيقاع الصوت 180. عندما يخفضون SR إلى 175 ، ستنخفض الأصوات إلى 175 ، مع الضبط المستمر ضمن الحدود المحددة مسبقا. كما هو موضح في خطوة البروتوكول 3.5 ، تسمح أشرطة التمرير هذه للمستخدم أو الباحث بتعيين حدود على الحد الأدنى والحد الأقصى لإيقاع الصوت (bpm). يسمح التطبيق بتحديد نسب LRC مختلفة (الخطوات: التنفس) قبل أو تغييرها أثناء التشغيل. يمكن تغيير عدد الخطوات لكل مرحلة تنفس من 2 إلى 9 ؛ على سبيل المثال ، تعكس نسبة 2: 3 خطوتين لكل شهيق و 3 خطوات لكل زفير.

تم تصميم "مناظر صوتية" مختلفة لتوفير تجربة صوتية ممتعة لمزيد من العدائين ذوي الأذواق الموسيقية المتنوعة بناء على ملاحظات المستخدمين والتجارب المبكرة في المختبر33. لديهم أصوات مختلفة تم تعيينها وفقا لمعدل الخطوة في الوقت الفعلي ، ومراحل التنفس الموجهة ، والضوضاء المحيطة في الخلفية. أصوات الخطوات هي إيقاعات بسيطة تلعب على إيقاع كل ضربة قدم (أي الخطوات اليمنى واليسرى). تدمج أصوات التنفس العديد من العناصر الصوتية وتلعب بوتيرة أبطأ بكثير اعتمادا على نسبة LRC المختارة. المشاهد الصوتية المتاحة قبلية: عضوية ومفيدة مع انتقالات تنفس حادة وأصوات خطوة. مهدئ: الضوء والمستوحى من المحيط مع انتقالات سلسة وأصوات خطوة. تنشيط: إلكترونية وقيادة مع انتقالات حادة وأصوات خطوة ؛ الحد الأدنى: بسيط وسلس مع أصوات التنفس فقط (لا توجد أصوات خطوة).

تضيف ميزة التعليق الصوتي إشارات صوتية بسيطة تتوافق مع نتائج أبحاث أفضل الممارسات فيما يتعلق بالتعرف على مركز مصادر التعلم يوفر سلسلة من التعليمات في بداية الجري ثم كل 5 دقائق بعد ذلك. أولا ، ينص على نسبة مصادر التعلم المختارة. بعد ذلك ، ينص على مرحلة التنفس المقصودة بالتزامن مع الإشارات الصوتية لدورات التنفس الثلاث الأولى. ثم يذكر المستخدم ، "ابحث عن معدل خطواتك ، وخطوة إلى الإيقاع". لكل تشغيل ، يتم دمج استبيان ما قبل وبعد التشغيل لإضافة بيانات الشعور الذاتي إلى كل تشغيل. يسأل مقياس الحيوية الذاتيةالقصير 34 عنصرا واحدا فيما يتعلق بشعور العداء من 0 إلى 10. تصنيف 0-10 لمقياس التعب يطلب من المستخدم تقييم حالته الحالية من التعب. أخيرا ، يقيم مقياس 0-10 درجة ضيق التنفس الذي تعاني منه حاليا. يتم طرح كل هذه المقاييس قبل وبعد كل تشغيل. فقط بعد التشغيل ، يطلب من المستخدم تقييم تجربته في شدة الجري (أي خفيفة ، متوسطة ، عالية ، فواصل زمنية يمكن للمستخدمين تغيير نسبة LRC والتوقيت أثناء التشغيل باستخدام الواجهة التي تظهر على الشاشة أو عناصر التحكم في سماعة الرأس. قد يساعد هذا المستخدمين على الشعور بالوكالة أثناء الجري ويتيح استكشاف الملاءمة الشخصية. بالإضافة إلى ذلك ، قد تحتاج النسبة إلى التغيير بسرعة استجابة لأحداث الجري (على سبيل المثال ، التلال والتعب). يتضمن هذا البروتوكول وصفا لكيفية التشغيل مع التطبيق وتوصيات لاحقة لاستخدامه ضمن بروتوكولات البحث من أنواع مختلفة (على سبيل المثال ، داخلي ، خارجي ، تدخلي ، مقطعي).

Protocol

تم منح هذه الدراسة الموافقة الأخلاقية من قبل لجنة الأخلاقيات بجامعة سالزبورغ (الرقم المرجعي: GZ 13/2021) ، وأعطى المشاركون موافقتهم المستنيرة.

1. الشروع في العمل مع RunRhythm

  1. اطلب من المشاركين ملء استبيان مسبق لتضمين المعلومات الديموغرافية ، بالإضافة إلى تجربة الجري والرياضة والتنفس.
  2. قم بتنزيل التطبيق على هاتف ذكي يعمل بنظام Android 8.0 أو أحدث.
    ملاحظة: لا يمكن الوصول إلى اختبار المستخدم المغلق وتنزيلات التطبيقات إلا للمستخدمين المحددين الذين لديهم حسابات Google Play تتم إضافة رسائلهم الإلكترونية إلى قائمة المستخدمين المعتمدين. الاختبار مخصص للمدعوين فقط. أرسل طلبات الوصول إلى المؤلف المقابل.
  3. تأكد من أن المستخدم قد شاهد البرنامج التعليمي قبل أول استخدام للتطبيق (الشكل 1).

figure-protocol-925
الشكل 1: البرنامج التعليمي للتطبيق. يوفر RunRhythm برنامجا تعليميا تمهيديا عند افتتاحه الأول ، بما في ذلك التفاصيل المتعلقة بالاقتران الحركي والجهاز التنفسي ، ورسم متحرك يوضح كيفية عمل التطبيق ، ونصائح للاستخدام. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. الوظائف الأساسية

  1. اختر المشهد الصوتي المطلوب باستخدام مفتاح التبديل الأفقي (الشكل 2 ب).
    ملاحظة: لا يمكن تغيير هذا إلا قبل التشغيل.
  2. قم بتغيير نسبة LRC المطلوبة (الخطوات لكل شهيق: خطوات في الزفير) باستخدام مفاتيح التبديل لأعلى أو لأسفل (الشكل 2 أ) ؛ قفل مفتاح التبديل باستخدام أيقونة القفل. عندما تكون الشاشة مقفلة، استخدم seek (figure-protocol-1952) من سماعات الرأس المتوافقة لتغيير النسبة لأعلى ولأسفل.
    ملاحظة: يعمل قفل النسبة على الحفاظ على فرق نسبة ثابت عند تغيير النسبة. على سبيل المثال ، إذا تم قفل 2: 3 ، فسيؤدي تبديل "لأعلى" إلى تغيير النسبة إلى 3: 4 (مع الاحتفاظ بخطوة واحدة أكثر لكل زفير مقابل الاستنشاق).
  3. قم بتغيير إعدادات التوقيت باستخدام مفتاح التبديل 3 مواضع على الواجهة (الشكل 2C). عندما تكون الشاشة مقفلة، استخدم التشغيل والإيقاف المؤقت (figure-protocol-2522) من سماعات الرأس المتوافقة.
    ملاحظة: يمكن تبديل التوقيت بين التوجيه الكامل (تشغيل دائما) والتوجيه المتوسط (تشغيل لمدة دقيقة واحدة / إيقاف تشغيل 5 دقائق) وعدم وجود توجيه.
  4. قم بتبديل ميزة التعليق الصوتي مع تبديل الواجهة في أسفل اليمين (الشكل 2D و 5A).
  5. حدد بدء التشغيل للبدء. عند استخدامه لأول مرة ، اضغط على السماح للسماح بتسجيل الجهاز للحركة والموقع.
  6. أكمل الاستبيانات التي تظهر على الشاشة قبل وبعد كل تشغيل بالضغط على الأرقام المقابلة للشعور الحالي الذي يعاني منه العداء (الشكل 3).

figure-protocol-3358
الشكل 2: واجهة التطبيق الرئيسية. (أ) يمكن تغيير نسبة اقتران الحركة والجهاز التنفسي من واجهة المستخدم باستخدام المغازل التي تتراوح من 2 إلى 9. تمثل كل قيمة عدد الخطوات لكل مرحلة تنفس. على سبيل المثال ، يمثل 2: 3 خطوتين لكل شهيق: 3 خطوات لكل زفير. يمكن استخدام رمز القفل لإصلاح فرق النسبة. على سبيل المثال ، عند قفله عند 2: 3 ، فإن التحول "لأعلى" يغير النسبة إلى 3: 4 (مع الحفاظ على فرق خطوة واحدة أكثر في الزفير). (ب) يسمح اختيار Soundscape للمستخدم بالاختيار من بين أربع طبقات صوتية محددة مسبقا: قبلية ، مهدئة ، إلكترونية ، وبسيطة. (ج) يسمح تبديل التوقيت للمستخدم بالاختيار من بين ثلاثة إعدادات محددة مسبقا لتكرار التوجيه: كامل ومتوسط وإيقاف التشغيل. (د) يسمح تبديل التعليق الصوتي للمستخدم بتشغيل الإشارات الصوتية أو إيقاف تشغيلها. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-protocol-4503
الشكل 3: الاستبيانات السابقة واللاحقة. يتم تقديم استبيانات متطابقة في بداية ونهاية كل تشغيل. يجب الإجابة عليها لبدء الجري أو إنهائه. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. إعدادات الواجهة الخلفية

ملاحظة: يمكن تغيير المعلمات الرئيسية التي تؤثر على وظائف التطبيق من خلال النقر على النقاط الثلاث في الزاوية اليمنى العليا من الواجهة الرئيسية. تعكس القيم الافتراضية القيم الموصى بها ولكن يمكن تغييرها. تحتوي هذه الشاشة (الشكل 4) على الإعدادات التالية:

figure-protocol-5375
الشكل 4: إعدادات الواجهة الخلفية. تتضمن إعدادات الواجهة الخلفية الإيقاف المؤقت التلقائي وتبديل اكتشاف الخطوات ورموز المعرف. (أ) تسمح إعدادات عتبة إيقاع الصوت بالتحديد الدقيق لعتبات معدل الخطوات التي تربط إيقاع التوجيه الصوتي الذي تم إنشاؤه. على سبيل المثال ، يضمن تحديد عتبة أدنى تبلغ 155 وعتبة عليا تبلغ 180 أن التوجيه السليم لن ينحرف عن الفاصل الزمني [155 ، 180] ، بغض النظر عن SR الفعلي المكتشف. الافتراضي هو [0، 200]. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. قم بتبديل GPS و GPX "تشغيل" لتسجيل مسافة الجري وسرعة الجري وتتبع المسار.
    ملاحظة: عند تشغيله، يقوم بتسجيل إحداثيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أثناء التشغيل من إخراج المصنع من الجهاز. عند إيقاف التشغيل ، فإنه لا يقوم بتسجيل السجلات.
  2. إيقاف تلقائي: قم بتبديل "تشغيل" للحصول على أفضل أداء.
    ملاحظة: عند تشغيله، يوقف تسجيل GPS عندما تكون السرعة المكتشفة قريبة من 0. عند إيقاف التشغيل ، يستمر التسجيل بغض النظر عن السرعة.
  3. قم بتبديل عناصر التحكم في سماعة الرأس "تشغيل" عند استخدام سماعات الرأس مع عناصر التحكم في الموسيقى.
    ملاحظة: عند تشغيلها، تسمح هذه الميزة لسماعات الرأس المتوافقة (السلكية أو اللاسلكية، مع عناصر التحكم) بتغيير المعلمات الرئيسية أثناء التشغيل (انظر الخطوة 2.4). عند إيقاف التشغيل ، تعمل هذه الخطوة على تعطيل عناصر التحكم في سماعة الرأس من تغيير معلمات التطبيق.
  4. اكتشاف خطوة النظام: قم بتغيير هذا الإعداد عندما يتصرف التطبيق بشكل غريب ؛ أي إذا كان إيقاع الصوت لا يتطابق مع إيقاع الخطوة.
    ملاحظة: عند تشغيلها، تستخدم هذه الميزة خوارزمية SR للمصنع الخاصة بالشركة المصنعة للجهاز لجميع وظائف التطبيق. عند إيقاف التشغيل ، فإنه يستخدم الخوارزمية المخصصة من قبل مطور التطبيق. نظرا لأن الأجهزة لها أداء مختلف للكشف عن SR في المصنع بناء على معلمات الشركة المصنعة مثل مجموعة الشرائح ، فيمكن تبديل ذلك لتحسين أداء التطبيق.
  5. إيقاع الصوت: اضبط منزلقات إيقاع الصوت على عتبات SR المطلوبة (الشكل 4 أ).
    ملاحظة: اضبط على نافذة معينة (أي 160-180) لإنشاء حد أدنى و / أو أعلى على إيقاع الأصوات التي تم إنشاؤها. الحد الأدنى الأدنى = 0 والحد الأقصى العلوي = 200.
  6. الحد الأدنى لمعدل التدرج: قم بتغيير هذا الحد إلى أي عدد صحيح من 0 إلى 200 لتغيير SR
    الحد المستخدم لتنشيط أصوات توجيه مركز مصادر التعلم (LRC).
    ملاحظة: يتم تعيين التطبيق افتراضيا إلى 120 كSR الذي يتم فيه اكتشاف "التشغيل" وتبدأ الأصوات في التشغيل.
  7. تمكين Breath Feedback: قم بالتبديل "تشغيل" لوظائف التطبيق الأساسية.
    ملاحظة: عند التشغيل، يمكن توقع وظائف التطبيق العادية مع أصوات الخطوة والتنفس أثناء التشغيل. عند إيقاف التشغيل، يمنع هذا الإعداد إنشاء أي أصوات تنفس. يستخدم هذا لأغراض الاختبار ، أو عندما تكون أصوات الخطوة فقط مطلوبة.
  8. إعادة تشغيل المقدمة: انقر فوق نص لإعادة تشغيل البرنامج التعليمي على متن الطائرة.
  9. حماية البيانات: انقر فوق نص لعرض بيان حماية البيانات الخاص بالشركة المصنعة للتطبيق.
  10. معرفات
    1. معرف التثبيت: سجل هذه القيمة، والتي تمثل المعرف الفريد لهذا الجهاز وبناء التطبيق. ينعكس في ملفات السجل التي تم إنشاؤها بعد كل تشغيل.
    2. الإصدار: سجل هذه القيمة، التي تمثل إصدار إصدار التطبيق.
    3. الشركة المصنعة/الطراز: سجل هذه القيمة، التي تمثل معرف الجهاز للطراز والطراز.

4. التشغيل مع التطبيق

  1. ابدأ الجري!
    1. أولا ، عندما يتم تنشيط الأصوات في الخطوة. استمع عن كثب وخطوة على الإيقاع. بعد ذلك ، سيتم تنشيط توجيه التنفس. تطابق الإلهام وانتهاء الصلاحية بدقة مع الصوت.
  2. الواجهة قيد التشغيل: أثناء التشغيل، قم بتغيير نسبة LRC والزمانية باستخدام مفاتيح التبديل الموجودة على الواجهة التي تظهر على الشاشة (الشكل 5A).
  3. تقرير ما بعد التشغيل: اضغط على إنهاء التشغيل لإيقاف التطبيق. تعرض شاشة الملخص المقاييس الرئيسية بما في ذلك المسافة الإجمالية ومتوسط السرعة ومتوسط معدل الخطوة (الشكل 5 ب).

figure-protocol-9648
الشكل 5: واجهة داخل التشغيل وبعده. (أ) أثناء التشغيل ، تتوفر واجهة مبسطة تسمح للمستخدم بتغيير المعلمات الرئيسية بما في ذلك نسبة اقتران الحركة والجهاز التنفسي والزمانية. كما يعرض سرعة الجري الحالية ومعدل الخطوة. (ب) بعد التشغيل ، تعرض شاشة الملخص المقاييس الرئيسية بما في ذلك المسافة الإجمالية ومتوسط السرعة ومتوسط معدل الخطوة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

5. البحث باستخدام التطبيق

ملاحظة: تم تطوير الوظائف المذكورة أعلاه لتعظيم تجربة المستخدم وتمكين الدراسات البحثية لمركز مصادر التعلم عبر سياقات متنوعة. توضح الخطوات الواردة أدناه كيفية دمج التطبيق في دراسة من التعريف الأولي إلى سجلات التطبيقات بعد التشغيل. تمت مراجعة طرق الدراسة هذه والموافقة عليها للتجارب على البشر من قبل لجنة الأخلاقيات في جامعة باريس لودرون سالزبورغ (EK-GZ 29/2023).

  1. قبل مناقشة أو توجيه مركز مصادر التعلم مع التطبيق، قم بإجراء معايرة فردية لتحديد نسبة مصادر التعلم الطبيعية للعداء. اختر مهمة قيد التشغيل تمثل النشاط وسياق الدراسة وسجل SR و BR أثناء الإصدار التجريبي. احسب أقرب نسبة LRC كاملة العدد الصحيح من حاصل القسمة (SR / BR = نسبة LRC ؛ أي 160/30 = 5.3 = النسبة الموصى بها 5 خطوات لكل نفس).
  2. ضع الهاتف في جيب الملابس أو حقيبة الخصر أو شارة الذراع التي توضع بقوة على الجسم.
  3. استخدم سماعات الرأس أثناء الجري في الهواء الطلق لتحسين توصيل التعليمات الصوتية وتمكين عناصر التحكم في سماعة الرأس. بدلا من ذلك ، استخدم مكبر صوت Bluetooth أثناء التعرف على الباحث لاتباع تعليمات مركز مصادر التعلم معا.
  4. تعرف على العداء بمركز مصادر التعلم والتطبيق.
    ملاحظة: على الرغم من أن التطبيق لا ينبغي أن يتطلب التعرف على باحث ، إلا أنه لأغراض البحث ، قد يكون من المفيد للباحث شرح مركز مصادر التعلم والتطبيق والغرض منه وإظهار وظائفه. يجب تقديم LRC باستخدام الإشارات اللفظية ل Coates و Kowalchik35.
    1. ابدأ بالنقر الإيقاعي على القدم أثناء الجلوس أو الاستلقاء ، وتعليمات التنفس بنسبة معينة (عادة 2: 2) بالتزامن مع القدمين.
    2. كرر أثناء المشي.
    3. كرر أثناء الجري في مكانه.
    4. قدم التطبيق ووصف واجهة المستخدم بإيجاز.
    5. اربط الجهاز بجسم العداء وفقا للتوصيات المذكورة أعلاه (القسم 7.2).
    6. انقر فوق بدء التشغيل والتشغيل في مكانه.
    7. شجع العداء على الاستمرار في السير بالسرعة التي تناسبه بينما تتكيف الأصوات مع SR الخاص به.
    8. تأكد شفهيا من سماع أصوات التنفس أيضا.
    9. اطلب من العداء التنفس حسب الأصوات.
    10. استمر في الخطو والتنفس مع الأصوات لمدة 30-60 ثانية على الأقل.
    11. كرر العملية مع إعدادات التطبيق المختلفة (مثل نسب LRC ، والتوقيت ، والتعليق الصوتي) لتأكيد الفهم.
    12. اطلب من الباحث والعداء تشغيل أصوات التوجيه معا عبر مكبر صوت Bluetooth لتعزيز أساسيات LRC (الشكل 6).
      ملاحظة: يتم تشغيل الأصوات عندما يكتشف التطبيق SR قيد التشغيل. ستتطابق أصوات الخطوة تلقائيا مع SR للمستخدم مع بعض التأخير.
  5. استخدم إعداد مستشعر طفيف التوغل يسمح باكتشاف الخطوات والتنفس لتأكيد التزام العداء بتعليمات مركز مصادر التعلم (LRC).
    ملاحظة: على سبيل المثال ، يمكن للقميص الذكي Hexoskin قياس الخطوات وبداية التنفس بدقة أثناء الجري بأقل قدر من التداخل مع العداء36.
  6. إعداد الزمانية: استخدم التوجيه الوسيط مع تطبيقات الموسيقى الأخرى ، مما يسمح بتشغيل موسيقى المستخدم خلال فترات 5 دقائق عندما يكون توجيه التطبيق صامتا.
    ملاحظة: لا يزال إعداد عدم وجود إرشادات يسجل الاستبيانات ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وSR، والتي قد تكون مفيدة لبعض أغراض البحث.
  7. السجلات: تنزيل ملفات السجل للوصول إلى البيانات ذات الطابع الزمني لمعلمات التشغيل والتطبيق.
    ملاحظة: تسجل ملفات السجل .csv البيانات الوصفية لتشغيل المفتاح وكل تفاعل مع التطبيق، بما في ذلك: ضربات القدم المختومة زمنيا، ونسبة LRC المختارة والتغييرات، والردود على الاستبيان. يتم تخزينها على خوادم متوافقة مع اللائحة العامة لحماية البيانات (GDPR) وتحمل عنوان المعرف الفريد للتطبيق والتاريخ والوقت.

figure-protocol-13837
الشكل 6: التعرف على الباحث. في سياقات البحث ، يوصى بالتعرف من قبل الباحث الأساسي لضمان الفهم المفاهيمي للاقتران الحركي التنفسي والاستخدام السليم للتطبيق. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

النتائج

التطبيق هو التكرار الثاني لهذا التطبيق المصمم لغرض دعم مركز مصادر التعلم وتقديم تجربة توجيه صوتي للتنفس. تم إجراء العديد من الدراسات التجريبية ومنشور مجلة واحد لدعم فعاليته وتأكيد تجربة المستخدم الإيجابية. في دراسة مقطعية تبحث في الآثار الحادة لتعليمات LRC (المذكورة في ?...

Discussion

تقدم هذه المنهجية واحدة من أولى الأدوات الرقمية القائمة على الأدلة والجاهزة الميدانية لتوجيه مركز مصادر التعلم للعدائين. تشير النتائج المبكرة إلى أنه فعال ليس فقط في التعلم السريع والالتزام بمصادر التعلم ولكن يمكن أيضا تدريسه بمرور الوقت والاحتفاظ به. في حين أن LRC قد يظ...

Disclosures

تم توظيف أولف جنسن من قبل شركة Adidas AG. ويعلن المؤلفون الباقون أن البحث أجري في غياب أي علاقات تجارية أو مالية يمكن تفسيرها على أنها تضارب محتمل في المصالح.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من قبل الوزارة الفيدرالية النمساوية للعمل المناخي والبيئة والطاقة والتنقل والابتكار والتكنولوجيا بموجب العقد رقم 2021 $-$0.641.557 وولاية سالزبورغ الفيدرالية في إطار برنامج البحث COMET-مراكز الكفاءة للتقنيات الممتازة - في مشروع الحركة الرقمية في الرياضة واللياقة البدنية والرفاهية (DiMo; العقد رقم 872574).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Android smartphoneSamsung or GoogleMinimum Android 8.0 required for application functionality
FMOD engine Firelight Technologies Pty LtdSound engine
Hexoskin smart shirt Carré TechnologiesWearable sensor shirt
RunRhythm application for Android adidas GmbH and abios GmbH

References

  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. , (2016).
  24. Perry, S., Khovanova, N., Khovanov, I. Enhancement of synchronization between physiological signals during exercise: A preliminary investigation. , 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. , (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. . What running related activities do you use your phone/app on phone for Available from: 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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

211

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved