Motivation beim Training mit EEG messen

Körperliche Aktivität ist wichtig für unsere Gesundheit. Sie kann helfen, unser physisches, mentales und soziales Wohlbefinden zu verbessern, und kann uns auch helfen, länger zu leben. Regelmässige Bewegung spielt eine grosse Rolle dabei, uns gesund zu halten und Krankheiten wie Herzprobleme, Diabetes und Hirnprobleme vorzubeugen. Trotzdem bekommen viele Erwachsene nicht genug Bewegung. Die Weltgesundheitsorganisation berichtet, dass etwa einer von drei Erwachsenen die empfohlenen Aktivitätsniveaus nicht erreicht. Das hat zu dem Ziel geführt, die körperliche Inaktivität bis 2030 um 15 % zu reduzieren.

Ein Hauptgrund, warum die Leute es schwer haben, aktiv zu bleiben, ist mangelnde Motivation. Motivation beeinflusst unser Verhalten, einschliesslich unserer Bereitschaft zu trainieren. Es gibt verschiedene Arten von Motivation. Einige kommen von innen, das nennt man intrinsische Motivation, wo wir Dinge tun, weil wir sie angenehm finden. Andere Arten von Motivation hängen von äusseren Faktoren ab, wie Belohnungen oder sozialer Anerkennung. Diese Arten von Motivation zu verstehen kann uns helfen, Strategien zu entwickeln, um mehr körperliche Aktivität zu fördern.

Motivation genau zu messen, besonders während des Trainings, ist entscheidend. Momentan gibt es keine klare Methode, um die Motivationslevel beim Trainieren zu verfolgen. Einige Studien verwenden selbstberichtete Umfragen, um Motivation zu messen, aber diese können manchmal von dem abweichen, was die Leute tatsächlich tun. Andere Methoden schauen sich körperliche Anzeichen an, wie Herzfrequenzen, aber die können je nach Art der Übung variieren.

Eine vielversprechende Methode, um Motivation zu messen, ist durch die Hirnaktivität mittels einer Technik namens Elektroenzephalographie, oder EEG. EEG kann die elektrische Aktivität im Gehirn in Echtzeit verfolgen, was wichtig ist, da Motivation eng mit den Prozessen im Gehirn verbunden ist. Einige EEG-Signale wurden mit dem Motivationsgefühl einer Person während Aufgaben in Verbindung gebracht.

Das Ziel dieser Studie war herauszufinden, ob wir Motivation mit EEG messen können, während die Teilnehmer Rad fahren. Wir wollten feststellen, ob wir spezifische Gehirnreaktionen erkennen können, die mit Motivation während dieser Übung zusammenhängen.

#Studiendesign

#Teilnehmer

Die Studie umfasste 20 gesunde Personen, darunter 6 Männer und 14 Frauen mit einem durchschnittlichen Alter von 26 Jahren. Die Teilnehmer wurden auf Basis bestimmter Kriterien ausgewählt, wie Alter und keine gesundheitlichen Probleme, die das Training beeinträchtigen könnten. Vor der Teilnahme gaben sie schriftlich ihr Einverständnis und beantworteten Fragen zu ihrer Gesundheit und ihren Aktivitätslevels.

#Sitzungen

Jeder Teilnehmer nahm an zwei verschiedenen Sitzungen teil. In einer Sitzung fuhren sie auf einem stationären Fahrrad. In der anderen Sitzung sassen sie auf dem Fahrrad, aber fuhren nicht. Die Reihenfolge dieser Sitzungen war zufällig. Vor Beginn füllten die Teilnehmer mehrere Fragebögen aus, um ihre Händigkeit und Bewegungsgewohnheiten zu bewerten.

#Fahrradsitzung

Während der Fahrradsitzung trugen die Teilnehmer einen Herzfrequenzmonitor, um ihre Herzfrequenz während der Aufgabe zu verfolgen. Zuerst ruhten sie fünf Minuten, um ihre Ruheherzfrequenz zu messen. Basierend darauf berechneten wir eine Zielherzfrequenz für moderate Bewegung.

Sobald sie die Zielherzfrequenz erreicht hatten, begannen die Teilnehmer, mit einem gleichmässigen Einsatz zu radeln, während ihre Gehirnaktivität mit EEG aufgezeichnet wurde. Sie führten auch mehrere Versuche einer Aufgabe im Zusammenhang mit Motivation durch, während sie in die Pedale traten.

#Nicht-Fahrsitzung

In der Nicht-Fahrsitzung sassen die Teilnehmer auf dem Fahrrad und beantworteten die gleichen Fragen wie in der Fahrradsitzung, aber ohne zu treten. Die Aufgaben waren gleich, sodass direkte Vergleiche zwischen den beiden Bedingungen möglich waren.

#Aufgabenbeschreibung

#Effort Expenditure for Reward Task (EEfRT)

Die Teilnehmer nahmen an einer modifizierten Aufgabe namens Effort Expenditure for Reward Task (EEfRT) teil. Das Ziel dieser Aufgabe war es, Punkte zu verdienen, indem sie einfache oder anspruchsvolle Aufgaben abschlossen. Der Schwierigkeitsgrad war mit den potenziellen Belohnungen verbunden, die die Teilnehmer verdienen konnten.

Sie mussten zwischen einer einfacheren Aufgabe, die weniger Aufwand erforderte, und einer schwierigeren Aufgabe wählen, die mehr Punkte einbringen konnte. Die Gewinnchancen für diese Punkte variierten, was die Entscheidungen der Teilnehmer beeinflusste.

#EEG-Aufzeichnung

Die Teilnehmer trugen ein mobiles EEG-Gerät, das mit 32 Elektroden ausgestattet war, die Gehirnsignale während der Aufgaben erfassten. Das Setup ermöglichte es uns, die Gehirnaktivität während des Radfahrens und während des Still Sitzens zu überwachen. Das EEG-Gerät zeichnete die elektrische Aktivität des Gehirns als Antwort auf verschiedene Aufgabenbedingungen auf.

#Datenanalyse

Nachdem die Aufgaben abgeschlossen waren, analysierten wir die EEG-Daten, indem wir uns spezifische Gehirnwellen ansahen, die mit Motivation verbunden sind. Die Erregung des Gehirns als Reaktion auf Feedback (wie Punkte gewinnen oder verlieren) wurde gemessen. Wir konzentrierten uns auf zwei Hauptgehirnreaktionen: die P300 und die feedbackbezogene Negativität (FRN).

#P300 und FRN

Die P300-Welle ist ein Gehirnsignal, das mit Aufmerksamkeit und kognitiver Verarbeitung verbunden ist. Sie tritt typischerweise auf, wenn eine Person von etwas überrascht wird oder wenn sie Feedback zu einer Aufgabe erhält. In dieser Studie interessierten wir uns dafür, ob das P300-Signal je nach Übungsbedingung variierte.

Die FRN ist eine weitere Gehirnreaktion, die zeigt, wie wir Belohnungen oder Verluste verarbeiten. Wir untersuchten, wie sich diese Reaktionen zwischen der Fahrrad- und der Nicht-Fahrsitzung änderten, um zu sehen, ob Radfahren die Motivation beeinflusste.

#Ergebnisse

#EEG-Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigten klare Gehirnreaktionen in beiden Aktivitätsbedingungen. Wir fanden heraus, dass die P300-Wellenamplitude während der Fahrradsitzung anders war als in der Nicht-Fahrsitzung. Die P300 war höher, als die Teilnehmer nicht radelten, was auf eine Veränderung der Gehirnaktivität je nach körperlichem Aufwand hinweist.

In Bezug auf Feedback war die P300-Amplitude grösser, als die Teilnehmer eine Belohnung erhielten, verglichen mit der Situation, in der sie keine erhielten. Die FRN zeigte jedoch ein anderes Muster; sie hatte eine niedrigere Amplitude, wenn Belohnungen vorhanden waren als wenn nicht, was darauf hindeutet, dass das Gehirn Ergebnisse unterschiedlich verarbeitet, je nachdem, ob das Ergebnis positiv oder negativ war.

#Verhaltensfindings

Die Entscheidungen der Teilnehmer während der EEfRT spiegelten ihre Motivationslevel wider. Sie wählten eher anspruchsvolle Aufgaben, wenn die potenziellen Belohnungen höher waren oder die Chancen auf eine Belohnung besser waren. Dieser Trend war unabhängig davon, ob sie radelten oder nicht.

Ausserdem berichteten die Teilnehmer, dass sie höhere Anstrengungslevel empfanden, während sie die Fahrradtour fortsetzten, aber das hatte keinen signifikanten Einfluss auf ihre Entscheidungsfindung. Die Entscheidungen waren in beiden Sitzungen ähnlich, was darauf hindeutet, dass Radfahren ihre Motivation, sich anspruchsvollen Aufgaben zu stellen, nicht gemindert hat.

#Stimmung und wahrgenommene Anstrengung

Um Stimmungsschwankungen zu beurteilen, verwendeten wir einen kurzen Stimmungsfragebogen vor und nach den Aufgaben. Es gab jedoch keine signifikanten Unterschiede in der Stimmung zwischen den Fahrrad- und Nicht-Fahrsitzungen. Auch die wahrgenommenen Anstrengungslevel, die während der Aufgaben gemessen wurden, stiegen, zeigten aber keine Unterschiede zwischen den Aufgabenblöcken.

#Diskussion

Diese Studie lieferte wertvolle Einblicke, wie wir Motivation durch Gehirnaktivität während körperlicher Übungen messen können. Die Verwendung von EEG während des Radfahrens zeigte, dass es machbar ist, motivationsbezogene Gehirnreaktionen zu verfolgen. Wir fanden heraus, dass Motivationsstufen mit spezifischen Gehirnsignalen, insbesondere der P300, verknüpft werden können.

Die Ergebnisse deuten auf eine Veränderung der kognitiven Ressourcen hin, wenn Individuen trainieren, was in Verbindung mit Theorien darüber steht, wie körperliche Aktivität die mentale Verarbeitung beeinflusst. Während moderater Bewegung zeigten die Gehirnaktivitäten Veränderungen, die mit Motivationsleveln während Entscheidungsaufgaben übereinstimmten.

Allerdings wirft die reduzierte P300-Amplitude während des Radfahrens Fragen darüber auf, wie körperliche Anstrengung die kognitive Beteiligung beeinflusst. Die konsistenten Verhaltensentscheidungen deuten darauf hin, dass Bewegung die Entscheidungsfindungsprotokolle nicht so stark beeinflusst, wie erwartet, insbesondere bei moderaten Intensitätslevels.

Insgesamt unterstützen unsere Ergebnisse die Verbindung zwischen Motivation und Gehirnaktivität, legen aber auch nahe, dass weitere Forschung nötig ist, um die komplexe Beziehung zwischen körperlicher Bewegung, Motivation und kognitiver Funktion zu verstehen.

#Fazit

Diese Studie hebt das Potenzial von EEG hervor, als Werkzeug zur Verfolgung von Motivation während körperlicher Aktivitäten zu dienen. Indem wir zeigen, wie Gehirnsignale mit Motivation in Verbindung stehen, während Teilnehmer Rad fahren, öffnen wir Türen für weitere Studien über den Einfluss von Bewegung auf Motivation. Zukünftige Forschungen könnten sich auf verschiedene Arten von Übungen und deren Auswirkungen auf Motivation konzentrieren, insbesondere in verschiedenen Bevölkerungsgruppen wie Patienten in der Rehabilitation.

Ein besseres Verständnis von Motivation kann helfen, effektive Strategien zu entwickeln, um körperliche Aktivität zu fördern, Gesundheitsergebnisse zu verbessern und das Wohlbefinden in verschiedenen Altersgruppen und Fitnesslevels zu steigern.