Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Lokomotor-solunum bağlantısı (LRC) koşucular için potansiyel olarak avantajlıdır ancak gerçekleştirilmesi zor olabilir. Koşucuları kişiselleştirmek ve LRC'ye yönlendirmek için bir akıllı telefonda uygulanan özel bir çözüm sunuyoruz.
Koşmak, rekabet ve eğlence için en popüler aktiviteler arasında yer alırken, koşucuların tahminen %20-40'ı solunum kısıtlamalarından muzdarip olabilir. Bu koşuculardan bazıları, performansı artırmak veya solunum rahatsızlığını hafifletmek için nefes alma tekniklerinden yararlanabilir. Böyle bir teknik, nefesin adıma frekans ve faz senkronizasyonu olan lokomotor-solunum eşleşmesidir (LRC). Çalışmalar, LRC'nin "adım güdümlü akışlar" yoluyla ventilasyon verimliliğine fayda sağlayabileceğini göstermiştir ve bazı uzmanlar, egzersiz hızı veya olumlu duygusal durumları artırmak için kullanılabileceğini savunmuştur. Bununla birlikte, koçluk veya rehberlik olmadan performans göstermek zor olabilir. Burada, LRC için adım senkronize ses rehberliği sağlamak için özel bir akıllı telefon uygulaması olan RunRhythm'i öneriyoruz. Bu konsept, sağlam rehberliğin etkili olabileceğine dair önceki kanıtlara dayanır ve bağlılığı ve kişiselleştirmeyi en üst düzeye çıkarmak için özellikleri entegre eder. Ön sonuçlar, bu uygulamanın saha egzersizinde LRC ile ilgili araştırmalar için uygun, umut verici ve etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir. Bu kavramı daha geniş bir nüfusun yararına daha da geliştirmek için kullanım ve daha fazla geliştirme önerileri tartışılmaktadır.
Koşmak, kısmen erişilebilirliği ve çeşitli fiziksel ve zihinsel sağlık yararları nedeniyle belki de en popüler egzersiz şeklidir 1,2. Bununla birlikte, birçok hevesli koşucu, koşu alışkanlıklarını başlatmak veya sürdürmek için mücadele eder. Bu, koşucuların tahmini% 20-40'ını etkileyen solunum güçlüklerinden kaynaklanabilir 3,4,5. Egzersize bağlı nefes darlığını azaltmak, belirli nefes alma tekniklerinin kullanılmasıyla teorik olarak mümkündür, ancak bunu yapmanın kesin yöntemleri, riskleri ve faydaları belirsizdir. Kondisyonu iyileştirmek ve/veya istirahatte yavaş nefes almak, egzersiz sırasında solunum rahatsızlığını hafifletebilirken, 6,7, bu çözümlerin fayda sağlaması haftalar veya aylar alır. Bazı araştırmalar, egzersiz sırasında nefes alma tekniklerinin doğrudan uygulanmasının, bu tür araştırmalar sınırlı olmasına rağmen, akut faydalar sağlamada daha etkili olabileceğiniöne sürmüştür8. Bu tür çalışmaları etkili bir müdahale formatında gerçekleştirmek için bireyselleştirilmiş öğretimi mümkün kılan dijital araçlara ihtiyaç duyulabilir.
Lokomotor-solunum eşleşmesi (LRC), solunum ve hareketin frekans ve/veya faz senkronize olduğu bir senkronizasyon olgusudur. Koşu gibi belirli egzersizlerde, LRC, nefes alma (BR) ve adım hızı (SR) arasında bir tam-tamsayı oranının yanı sıra ayak vuruşunun nefes başlangıcına faz kilitlemesini (yani, tam olarak inspirasyona basma) gösterir. LRC istemli ya da otomatik olarak ifade edilebilir ve egzersiz eğitimi9 ile öğrenilmiş bir davranış olarak ortaya çıkabilir. İnsanlar, belki de işitsel uyarımı azaltmak için yürüyüşü parazit yapan işitsel seslerle (nefes alma dahil) doğal olarak senkronize eder, bu da LRC'nin evrimsel fenomenolojiye sahip olduğunu düşündürür10. Bazı raporlar, LRC'nin hareket ekonomisine ve performansa fayda sağladığını ve nefes darlığını azalttığınıgöstermektedir 11,12,13,14,15. Bazı çalışmalar ihmal edilebilir faydalar bildirmiştir 16,17,18. Herhangi bir fizyolojik fayda "adım güdümlü akışlar" ile ilgili olabilir: her ayak vuruşu, karın içeriğinin ("viseral piston") aşağı doğru momentumunu oluşturur ve bu, nefes alma veya nefes verme başlangıcı ile senkronize edildiğinde ventilasyona katkı sağlayabilir.
Daley ve ark.19 , koşu bandı koşusu sırasında ventilasyon akışını ve darbe kuvvetlerini ölçtü ve adım tahrikli akışların toplam ventilasyona %10-12'ye kadar katkıda bulunabileceğini tahmin etti. Ayrıca ventilasyon geçişlerini hızlandırabileceğini de bildirdiler. Diğer nöromekanik mekanizmalar bu fenomen ile etkileşime girebilir9. Viseral piston, hassas faz bağlantısının bir sonucu olsa da, frekans bağlantısı, özellikle acemi koşucu için bağımsız olarak değerli olabilir. BR, farklı egzersiz yoğunluklarında efor ile yakından ilişkilidir20. SR genellikle stabil olduğundan ve koşu hızı21 ile ilişkili olduğundan, LRC öz farkındalığı destekleyebilir ve BR'nin kolay ilerlemesini ve dolayısıyla koşu boyunca yoğunluğu sağlayabilir. Son olarak, eşit olmayan oranlarda LRC (ör., nefes başına 5: 1 adım) egzersizle ilişkili geçici karın ağrısını ("yan dikiş") önlemeye yardımcı olabilir. Koşucuların çoğunluğu her yıl bu geçici, ancak dikkat dağıtıcı ve ağrılı semptomuyaşar 22 ve genellikle koşmayı bırakma ihtiyacına yol açar. Yan dikiş etiyolojisinin bir teorisi, aynı yan ayak darbesinde tekrarlanan nefes almanın frenik siniri tahriş edebileceğidir. Bu nedenle, eşit olmayan oranlarda LRC ile önlenebilir, bu da alternatif bacaklarda nefes almaya yol açar.
Çok az sayıda rapor, koşucuların LRC performansında nasıl destekleneceğini tartıştı. En az iki çalışma biofeedback tarzı yöntemler sergilerken14,23 ve birçoğu basit sözel koçluğukullanmıştır 24,25. Bu yöntemler LRC'yi akut olarak uyarmada umut vaat etse de, oldukça standartlaştırılmıştır ve özel ekipman gerektirir. Bu nedenle, muhtemelen saha uygulamaları için uygun değildirler ve çoğu koşucu tarafından erişilebilir değildirler. Ne olursa olsun, insanlar hareketi sezgisel olarak öngörülebilir işitsel olaylarla (metronom veya müzik) senkronize ettikleri için sesli rehberlik doğal bir seçimdir26. Bu nedenle uygulamalar, motor öğrenme bağlamında ses temposunu ve yapısını dikkatlice değerlendirmelidir. Basit, sabit tempolu ses, sürüklenmeyi uyarmak için öngörülebilir ve etkili olsa da, sağlıklı koşucularda adım ve solunum ritimlerinin doğal olarak doğrusal olmayan davranışıyla çelişir27,28. Bir koşucunun tercih ettiği SR'yi değiştirmek, koşu ekonomisini 29 azaltabilir veya yaralanma risk faktörlerini30 değiştirebilir. Bu nedenle, sesli talimatlar, koşucunun SR31'ini takip etmek için gerçek zamanlı olarak sürekli olarak uyarlanmalıdır.
Kısa bir süre önce, yukarıdaki önerileri basit, kullanıcı dostu, özel bir akıllı telefon uygulamasına entegre eden bir konsept tanıttık32. İlk yineleme, çalışma boyunca talimat verilecek tek bir LRC oranının seçilmesine izin verir. Uygulamaya gerçek zamanlı SR bilgisi sağlamak için telefonun stok SR algoritmasından yararlanılır. Ardından, koşucunun ne zaman nefes vermesi ve nefes alması gerektiğini gösteren adım senkronize sesler üretilir: nefes alma sırasındaki adımlar için tiz bir ton ve ekspirasyon sırasında düşük perdeli bir ton. Öngörülen LRC oranları, solunum talimatı olmadan yapılan bir kontrol ziyaretinden elde edildi. Dış mekan submaksimal koşusu sırasında uygulama talimatı ile LRC'de koşunun %26,3'±ten %10,7'± %69,9'a %20,0'ye büyük bir artış bulduk. Protokol ve uygulama ile belirtilen sınırlamalar arasında kapsamlı aşinalık gerekliliği, sınırlı örnek boyutu ve sürekli sesli talimat yer alır. Bu nedenle, kullanıcı deneyimini iyileştirmek ve saha tatbikatında daha geniş test ve deneyler yapılmasını sağlamak için bu uygulamanın yeni bir sürümü geliştirilmiştir. Bu uygulama, amacı koşucuların koşu sırasında bir ritim bulmasına ve sürdürmesine destek olmak olduğu için RunRhythm olarak adlandırılmıştır. Bundan böyle uygulama olarak anılacaktır.
Bu raporun amacı, deneyimli veya hevesli koşucuları içeren araştırma çalışmaları için sezgisel ve sahaya hazır LRC rehberliği sağlayan yeni bir dijital araç ve metodolojik yaklaşım sunmaktır. Uygulama, Android cihazlar için beta testinde araştırma düzeyinde bir uygulamadır. Uygulamanın temel işlevleri, SR algılama ve LRC rehberliğidir. Koşu algılandığında, kullanıcı arayüzünde seçilen ayarlara göre solunum sesleri oluşturulur. Uygulama, iki algoritmadan birini kullanarak telefon ivmeölçerinden SR'yi hesaplar: cihaz üreticisi tarafından uygulanan fabrika SR algoritması veya uygulama üreticisi tarafından oluşturulan özel bir SR algoritması. Her iki algoritma da sabit bir SR canlı akışı üretir ve bu daha sonra uyarlanabilir bir pencereye göre hareketli bir ortalamada yumuşatılır. Pencere boyutu, tepkiselliği ve aykırı değer yumuşatmayı dengelemek için dinamiktir. Sonuç, sürekli güncellenen canlı SR değeridir.
Uygulama, cihaz hareketinden SR'yi hesapladığından, telefonun vücuda yerleştirilmesi son derece önemlidir. Çoğu stok SR algoritması konumdan bağımsızdır ve bu nedenle, doğru SR değerleri üretmek için çalışma sırasında vücudun herhangi bir yerine yerleştirilebilir. Burada uygulanan özel algoritma da bu şekilde davranır. Bununla birlikte, kütle merkezine daha yakın sağlam bir yerleşim, SR algılamanın kararlılığını ve sonuç olarak uygulama tarafından üretilen ses kalitesini iyileştirebilir. Pilot testler, 1 boyutlu salınımlı yerleşimlerin (yani, göğüs cebi veya bel çantası gibi dikey olarak yukarı ve aşağı), 2 boyutlu harekete sahip olanlardan (yani, uyluk cebi veya kol bandı gibi sallanma) daha iyi performans gösterebileceğini göstermektedir.
SR verileri entegre bir ses motoruna beslenir (Malzeme Tablosuna bakın). Adım sesleri yalnızca sistem SR > 0'ı algılarsa çalınır. SR önceden ayarlanmış bir eşiğin üzerinde olduğunda (arka uç ayarlarında belirlenir [protokol bölüm 3.6]; yani, 120), uygulama kullanıcının çalıştığını anlar ve solunum yönlendirme seslerinin başlamasını tetikler. Daha sonra, bu canlı SR değeri, "çalışan" bir SR değeri korunduğu sürece adımın temposunu ve nefes alma yönlendirme seslerini ayarlamak için kullanılır. SR > eşiği olduğunda, üretilen sesler varsayılan olarak SR'nin temposuyla eşleşir. Bunun istisnası, arka uç ayarı "ses temposu"nun değiştirilmesidir (arka uç ayarlarında belirlenir [protokol bölümü 3.5]). Örneğin, seçilen 180 üst sınırıyla, koşucu 185'lik daha yüksek bir SR'de koşmaya başlasa bile, ses temposu 180'i geçmeyecektir. SR'lerini 175'e düşürdüklerinde, sesler 175'e düşecek ve önceden ayarlanmış sınırlar dahilinde sürekli olarak ayarlanacaktır. Protokol adımı 3.5'te açıklandığı gibi, bu kaydırıcılar kullanıcının veya araştırmacının minimum ve maksimum ses temposu (bpm) üzerinde sınırlar belirlemesine izin verir. Uygulama, koşudan önce farklı LRC oranlarının (adımlar:nefes) seçilmesine veya koşu sırasında değiştirilmesine olanak tanır. Nefes fazı başına adım sayısı 2'den 9'a değiştirilebilir; yani 2:3 oranı, nefes alma başına 2 adımı ve nefes verme başına 3 adımı yansıtır.
Farklı "ses manzaraları", kullanıcı geri bildirimlerine ve erken laboratuvar deneylerine dayalı olarak farklı müzik zevklerine sahip daha fazla koşucuya hoş bir ses deneyimi sağlamak için tasarlandı33. Gerçek zamanlı adım hızına, talimat verilen solunum aşamalarına ve arka plan ortam gürültüsüne eşlenmiş farklı seslere sahiptirler. Adım sesleri, her ayak vuruşunun temposunda çalan basit vuruşlardır (yani sağ ve sol adımlar). Nefes sesleri, birkaç sonik öğeyi entegre eder ve seçilen LRC oranına bağlı olarak çok daha yavaş bir tempoda çalar. Mevcut ses manzaraları kabileseldir: keskin nefes geçişleri ve adım sesleri ile organik ve enstrümantal; sakinleştirici: yumuşak geçişler ve adım sesleriyle ışık ve okyanustan ilham alan; enerji verici: elektronik ve keskin geçişler ve adım sesleri ile sürüş; minimal: sadece nefes sesleriyle basit ve pürüzsüz (adım sesi yok).
Seslendirme özelliği, LRC'ye aşina olma ile ilgili en iyi uygulama araştırma bulgularına karşılık gelen basit sesli ipuçları ekler. Koşunun başlangıcında ve bundan sonra her 5 dakikada bir bir dizi talimat sağlar. İlk olarak, seçilen LRC oranını belirtir. Ardından, ilk üç nefes döngüsü için ses ipuçlarıyla senkronize olarak amaçlanan solunum aşamasını belirtir. Ardından kullanıcıya "adım hızınızı bulun ve ritme ayak uydurun" diye hatırlatır. Her koşu için, her koşuya öznel duygu verileri eklemek için bir koşu öncesi ve sonrası anketi entegre edilir. Öznel canlılık kısa ölçeği34 , koşucunun 0'dan 10'a kadar olan hisleriyle ilgili tek bir öğe sorar. Yorgunluk ölçeğinin 0-10 derecesi, kullanıcıdan mevcut yorgunluk durumunu derecelendirmesini ister. Son olarak, 0-10 ölçeği şu anda yaşanan nefes darlığı derecesini derecelendirir. Bu tartıların tümü her çalıştırmadan önce ve sonra sorulur. Sadece koşudan sonra, kullanıcıdan koşunun yoğunluğuna (yani hafif, orta, yüksek, aralıklar) ilişkin deneyimlerini derecelendirmesi istenir. Kullanıcılar, ekran arayüzünü veya kulaklık kontrollerini kullanarak koşu sırasında LRC oranını ve zamansallığını değiştirebilir. Bu, kullanıcıların çalışma sırasında kendilerini eylemli hissetmelerine yardımcı olabilir ve kişisel uygunluğun araştırılmasını sağlar. Ek olarak, koşu olaylarına (örn. yokuşlar, yorgunluk) yanıt olarak oranın hızlı bir şekilde değiştirilmesi gerekebilir. Bu protokol, uygulamayla nasıl çalıştırılacağına dair bir açıklama ve daha sonra çeşitli türlerdeki (iç mekan, dış mekan, girişimsel, kesitsel) araştırma protokolleri içinde kullanımına ilişkin önerileri içerir.
Bu çalışmaya Salzburg Üniversitesi Etik Kurulu tarafından etik onay verilmiştir (referans numarası: GZ 13/2021) ve katılımcılar bilgilendirilmiş onamlarını verdiler.
1. RunRhythm'i kullanmaya başlama
Şekil 1: Uygulama öğreticisi. RunRhythm, ilk açılışında lokomotor-solunum bağlantısı ile ilgili ayrıntılar, uygulamanın nasıl çalıştığını gösteren bir animasyon ve kullanım ipuçları dahil olmak üzere bir giriş eğitimi sağlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Temel işlevsellik
Şekil 2: Ana uygulama arayüzü. (A) Lokomotor-solunum eşleşme oranı, 2 ile 9 arasında değişen eğiriciler ile kullanıcı arayüzünden değiştirilebilir. Her değer, nefes fazı başına adım sayısını temsil eder; yani, 2:3 nefes alma başına 2 adımı temsil eder: nefes verme başına 3 adım. Kilit simgesi, oran farkını düzeltmek için kullanılabilir; yani, 2:3'te kilitlendiğinde, "yukarı" vites değiştirmek oranı 3:4'e değiştirir (nefes verme başına 1 adım daha fazla farkı korur). (B) Ses alanı seçimi, kullanıcının önceden belirlenmiş dört ses katmanından birini seçmesine olanak tanır: kabile, sakinleştirici, elektronik ve minimal. (C) Zamansallık geçişi, kullanıcının yönlendirme frekansı için önceden belirlenmiş üç ayardan birini seçmesine olanak tanır: tam, orta ve kapalı. (D) Voiceover geçişi, kullanıcının sesli ipuçlarını açıp kapatmasına olanak tanır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Anket öncesi ve sonrası. Her çalışmanın başında ve sonunda aynı anketler sunulur. Koşuyu başlatmak veya bitirmek için cevaplanmaları gerekir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. Arka uç ayarları
NOT: Uygulama işlevselliğini etkileyen temel parametreler, ana arayüzün sağ üst köşesindeki üç noktaya dokunarak değiştirilebilir. Varsayılan değerler önerilen değerleri yansıtır ancak değiştirilebilir. Bu ekran (Şekil 4) aşağıdaki ayarları içerir:
Şekil 4: Arka uç ayarları. Arka uç ayarları arasında otomatik duraklatma, adım algılama için bir geçiş ve tanımlayıcı kodlar bulunur. (A) Ses temposu eşiği ayarları, oluşturulan ses yönlendirme temposunu sınırlayan adım hızı eşiklerinin hassas bir şekilde seçilmesine izin verir. Örneğin, 155'lik bir alt eşik ve 180'lik bir üst eşik seçmek, algılanan gerçek SR'den bağımsız olarak ses kılavuzunun [155, 180] aralığından sapmamasını sağlar. Varsayılan değer [0, 200]'dür. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. Uygulama ile çalıştırma
Şekil 5: Çalıştırma içi ve sonrası arayüz. (A) Çalışma sırasında, kullanıcının lokomotor-solunum eşleşme oranı ve zamansallık dahil olmak üzere temel parametreleri değiştirmesine izin veren basitleştirilmiş bir arayüz mevcuttur. Ayrıca mevcut koşu hızını ve adım hızını da görüntüler. (B) Koşudan sonra, bir özet ekranı toplam mesafe, ortalama tempo ve ortalama adım hızı dahil olmak üzere temel ölçümleri görüntüler. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
5. Uygulama ile araştırma yapın
NOT: Yukarıdaki işlevler, kullanıcı deneyimini en üst düzeye çıkarmak ve çeşitli bağlamlarda LRC araştırma çalışmalarını mümkün kılmak için geliştirilmiştir. Aşağıda verilen adımlarda, uygulamanın ilk tanımadan çalıştırma sonrası uygulama günlüklerine kadar bir etüde nasıl entegre edileceği açıklanmaktadır. Bu çalışma yöntemleri, Paris Lodron Universität Salzburg (EK-GZ 29/2023) etik komitesi tarafından insanlarla deney yapmak için gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır.
Şekil 6: Araştırmacı tanıması. Araştırma bağlamlarında, lokomotor-solunum eşleşmesinin kavramsal olarak anlaşılmasını ve uygulamanın uygun kullanımını sağlamak için birincil araştırmacı tarafından bilgi sahibi olunması önerilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Uygulama, LRC'yi desteklemek ve sesli nefes rehberliği deneyimi sunmak amacıyla tasarlanmış bu uygulamanın ikinci yinelemesidir. Etkinliğini destekleyen ve olumlu kullanıcı deneyimini doğrulayan çok sayıda pilot çalışma ve bir dergi yayını gerçekleştirilmiştir. LRC eğitiminin akut etkilerini araştıran kesitsel bir çalışmada (Giriş bölümünde bahsedilmiştir), rehberlikle koşmanın 17 acemi koşucuda LRC'yi büyük ölçüde artırdığı bulunmuştur
Bu metodoloji, koşuculara LRC talimatı vermek için ilk kanıta dayalı, sahaya hazır dijital araçlardan birini sunar. Erken sonuçlar, yalnızca hızlı bir şekilde öğrenmede ve LRC'ye bağlı kalmada etkili olmadığını, aynı zamanda zaman içinde öğretilebileceğini ve akılda tutulabileceğini göstermektedir. LRC, artan koşu deneyimi ile doğal olarak ortaya çıkabilse de, acemilerin bunu gerçekleştirme olasılığı daha düşüktür37. Tesad...
Ulf Jensen, Adidas AG'de çalışıyordu. Kalan yazarlar, araştırmanın potansiyel bir çıkar çatışması olarak yorumlanabilecek herhangi bir ticari veya finansal ilişkinin yokluğunda yürütüldüğünü beyan eder.
Bu çalışma, Avusturya Federal İklim Eylemi, Çevre, Enerji, Hareketlilik, Yenilik ve Teknoloji Bakanlığı tarafından 2021$$-$0.641.557 Sözleşme No'lu Sözleşme kapsamında ve federal Salzburg eyaleti tarafından COMET-Mükemmel Teknolojiler için Yetkinlik Merkezleri araştırma programı kapsamında desteklenmiştir. Sözleşme No. 872574).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Android smartphone | Samsung or Google | Minimum Android 8.0 required for application functionality | |
FMOD engine | Firelight Technologies Pty Ltd | Sound engine | |
Hexoskin smart shirt | Carré Technologies | Wearable sensor shirt | |
RunRhythm application for Android | adidas GmbH and abios GmbH |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır