@phdthesis{Gebel2021,
  author    = {Gebel, Arnd},
  title     = {Postural control in youth: From performance to neural correlates},
  doi       = {10.25932/publishup-53303},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-533034},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {x, 121},
  year      = {2021},
  abstract  = {Background and objectives: The intricate interdependencies between the musculoskeletal and neural systems build the foundation for postural control in humans, which is a prerequisite for successful performance of daily and sports-specific activities. Balance training (BT) is a well-established training method to improve postural control and its components (i.e., static/dynamic steady-state, reactive, proactive balance). The effects of BT have been studied in adult and youth populations, but were systematically and comprehensively assessed only in young and old adults. Additionally, when taking a closer look at established recommendations for BT modalities (e.g., training period, frequency, volume), standardized means to assess and control the progressive increase in exercise intensity are missing. Considering that postural control is primarily neuronally driven, intensity is not easy to quantify. In this context, a measure of balance task difficulty (BTD) appears to be an auspicious alternative as a training modality to monitor BT and control training progression. However, it remains unclear how a systematic increase in BTD affects balance performance and neurophysiological outcomes. Therefore, the primary objectives of the present thesis were to systematically and comprehensively assess the effects of BT on balance performance in healthy youth and establish dose-response relationships for an adolescent population. Additionally, this thesis aimed to investigate the effects of a graded increase in BTD on balance performance (i.e., postural sway) and neurophysiological outcomes (i.e, leg muscle activity, leg muscle coactivation, cortical activity) in adolescents. Methods: Initially, a systematic review and meta-analysis on the effects of BT on balance performance in youth was conducted per the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analysis statement guidelines. Following this complementary analysis, thirteen healthy adolescents (3 female/ 10 male) aged 16-17 years were enrolled for two cross-sectional studies. The participants executed bipedal balance tasks on a multidirectional balance board that allowed six gradually increasing levels of BTD by narrowing the balance boards' base of support. During task performance, two pressure sensitive mats fixed on the balance board recorded postural sway. Leg muscle activity and leg muscle coactivation were assessed via electromyography while electroencephalography was used to monitor cortical activity. Results: Findings from the systematic review and meta-analysis indicated moderate-to-large effects of BT on static and dynamic balance performance in youth (static: weighted mean standardized mean differences [SMDwm] = 0.71; dynamic: SMDwm = 1.03). In adolescents, training-induced effects were moderate and large for static (SMDwm = 0.61) and dynamic (SMDwm = 0.86) balance performance, respectively. Independently (i.e. modality-specific) calculated dose-response relationships identified a training period of 12 weeks, a frequency of two training sessions per week, a total of 24-36 sessions, a duration of 4-15 minutes, and a total duration of 31-60 minutes as the training modalities with the largest effect on overall balance performance in adolescents. However, the implemented meta-regression indicated that none of these training modalities (R² = 0\%) could predict the observed performance-increasing effects of BT. Results from the first cross-sectional study revealed that a gradually increasing level of BTD caused increases in postural sway (p < 0.001; d = 6.36), higher leg muscle activity (p < 0.001; 2.19 < d < 4.88), and higher leg muscle coactivation (p < 0.001; 1.32 < d < 1.41). Increases in postural sway and leg muscle activity were mainly observed during low and high levels of task difficulty during continuous performance of the respective balance task. Results from the second cross-sectional study indicated frequency-specific increases/decreases in cortical activity of different brain areas (p < 0.005; 0.92 < d < 1.80) as a function of BTD. Higher cortical activity within the theta frequency band in the frontal and central right brain areas was observed with increasing postural demands. Concomitantly, activity in the alpha-2 frequency band was attenuated in parietal brain areas. Conclusion: BT is an effective method to increase static and dynamic balance performance and, thus, improve postural control in healthy youth populations. However, none of the reported training modalities (i.e., training period, frequency, volume) could explain the effects on balance performance. Furthermore, a gradually increasing level of task difficulty resulted in increases in postural sway, leg muscle activity, and coactivation. Frequency and brain area-specific increases/decreases in cortical activity emphasize the involvement of frontoparietal brain areas in regulatory processes of postural control dependent on BTD. Overall, it appears that increasing BTD can be easily accomplished by narrowing the base of support. Since valid methods to assess and quantify BT intensity do not exist, increasing BTD appears to be a very useful candidate to implement and monitor progression in BT programs in healthy adolescents.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Lacroix2017,
  author    = {Lacroix, Andr{\´e}},
  title     = {Factors influencing the effectiveness of balance and resistance training in older adults},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-411826},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {viii, 235},
  year      = {2017},
  abstract  = {Hintergrund und Ziele: Altersbedingte Kraft- und Gleichgewichtsverluste sind mit Funktionseinschr{\"a}nkungen und einem erh{\"o}hten Sturzrisiko assoziiert. Kraft- und Gleichgewichtstraining haben das Potenzial, das Gleichgewicht und die Maximalkraft/Schnellkraft von gesunden {\"a}lteren Menschen zu verbessern. Es ist jedoch noch nicht hinreichend untersucht, wie die Effektivit{\"a}t solcher {\"U}bungsprogramme von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Hierzu geh{\"o}ren die Rolle der Rumpfmuskulatur, die Effekte von kombiniertem Kraft- und Gleichgewichtstraining sowie die Effekte der Trainingsanleitung. Die prim{\"a}ren Ziele dieser Dissertation bestehen daher in der {\"U}berpr{\"u}fung der Zusammenh{\"a}nge von Rumpfkraft und Gleichgewichtsvariablen und der Effekte von kombiniertem Kraft- und Gleichgewichtstraining auf ein breites Spektrum an intrinsischen Sturzrisikofaktoren bei {\"a}lteren Menschen. Ein wesentliches Ziel dieser Dissertation ist zudem die {\"U}berpr{\"u}fung der Auswirkungen von angeleitetem gegen{\"u}ber unangeleitetem Kraft- und/oder Gleichgewichtstraining auf Variablen des Gleichgewichts und der Maximal-/Schnellkraft bei {\"a}lteren Menschen. Methoden: Gesunde {\"a}ltere Erwachsene im Alter zwischen 63 und 80 Jahren wurden in einer Querschnittsstudie, einer L{\"a}ngsschnittstudie und einer Metaanalyse untersucht (Gruppenmittelwerte Meta-Analyse: 65.3-81.1 Jahre). Messungen des Gleichgewichts (statisches/dynamisches, proaktives, reaktives Gleichgewicht) wurden mittels klinischer (z. B. Romberg Test) und instrumentierter Tests (z. B. 10 Meter Gangtest inklusive elektrischer Erfassung von Gangparametern) durchgef{\"u}hrt. Die isometrische Maximalkraft der Rumpfmuskulatur wurde mit speziellen Rumpfkraft-Maschinen gemessen. F{\"u}r die {\"U}berpr{\"u}fung der dynamischen Maximal-/Schnellkraft der unteren Extremit{\"a}t wurden klinische Tests (z. B. Chair Stand Test) verwendet. Weiterhin wurde ein kombiniertes Kraft- und Gleichgewichtstraining durchgef{\"u}hrt, um trainingsbedingte Effekte auf Gleichgewicht und Maximal-/Schnellkraft sowie die Effekte der Trainingsanleitung bei {\"a}lteren Erwachsenen zu untersuchen. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigten signifikante Korrelationen zwischen Rumpfkraft und statischem sowie ausgew{\"a}hlten Parametern des dynamischen Gleichgewichts (0.42 ≤ r ≤ 0.57). Kombiniertes Kraft- und Gleichgewichtstraining verbesserte das statische/dynamische (z. B. Romberg Test, Ganggeschwindigkeit), proaktive (z. B. Timed Up und Go Test) und reaktive Gleichgewicht (z. B. Push and Release Test) sowie die Maximal-/Schnellkraft (z. B. Chair Stand Test) von gesunden {\"a}lteren Menschen (0.62 ≤ Cohen's d ≤ 2.86; alle p < 0.05). Angeleitetes Training f{\"u}hrte verglichen mit unangeleitetem Training zu gr{\"o}ßeren Effekten bei Gleichgewicht und Maximal-/Schnellkraft [L{\"a}ngsschnittstudie: Effekte in der angeleiteten Gruppe 0.26 ≤ d ≤ 2.86, Effekte in der unangeleiteten Gruppe 0.06 ≤ d ≤ 2.30; Metaanalyse: alle Standardisierte Mittelwertdifferenzen (SMDbs) zugunsten der angeleiteten Programme 0.24-0.53]. Die Metaanalyse zeigte zudem gr{\"o}ßere Effekte zugunsten der angeleiteten Programme, wenn diese mit komplett unbeaufsichtigten Programmen verglichen wurden (0.28 ≤ SMDbs ≤ 1.24). Diese Effekte zugunsten der angeleiteten Interventionen wurden jedoch abgeschw{\"a}cht, wenn sie mit unangeleiteten Interventionen verglichen wurden, die wenige zus{\"a}tzliche angeleitete Einheiten integrierten (-0.06 ≤ SMDbs ≤ 0.41). Schlussfolgerungen: Eine Aufnahme von Rumpfkraft{\"u}bungen in sturzpr{\"a}ventive Trainingsprogramme f{\"u}r {\"a}ltere Menschen k{\"o}nnte die Verbesserung von Gleichgewichtsparametern positiv beeinflussen. Die positiven Effekte auf eine Vielzahl wichtiger intrinsischer Sturzrisikofaktoren (z. B. Gleichgewichts-, Kraftdefizite) implizieren, dass besonders die Kombination aus Kraft- und Gleichgewichtstraining eine durchf{\"u}hrbare und effektive sturzpr{\"a}ventive Intervention ist. Aufgrund gr{\"o}ßerer Effekte von angeleitetem im Vergleich zu unangeleitetem Training sollten angeleitete Einheiten in sturzpr{\"a}ventive {\"U}bungsprogramme f{\"u}r {\"a}ltere Erwachsene integriert werden.},
  language  = {en}
}