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nser Herz ist durch Änderung der Herzfrequenz in der Lage,
auf unterschiedliche Anforderungen zu reagieren. Da die
Herzfrequenz mit gewissen Einschränkungen an körperliche Belastungen gekoppelt ist, können Triathleten und andere Ausdauersportler ihren Trainingsbereich unter Berücksichtigung einiger
spezieller Gesetzmäßigkeiten „pulsgenau“ steuern. Angegeben
wird die Herzfrequenz in der Einheit 1/min.
Doch nicht nur die Herzfrequenz, auch die Pumpfunktion des
Herzmuskels reagiert auf Belastung. Bei zunehmender Beanspruchung nimmt nämlich das Volumen zu, welches das Herz mit jeder Kontraktion in unsere Arterien pumpt. Herzfrequenz und
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Pumpvermögen unseres Herzens sind also die entscheidenden Parameter für die Leistungsfähigkeit unseres Herz-Kreislauf-Systems. Beide sind genetisch individuell angelegt, verändern sich
im Laufe des Lebens und sind bis zu einem bestimmten Maß durch
Training beeinflussbar.
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Taktgeber des gesunden Herzens ist der Sinusknoten im Bereich
des rechten Herz-Vorhofs, einer Vorkammer, die das venöse Blut
aus dem Körper sammelt, bevor es rhythmisch in die Herzkammern gedrückt wird. Im Sinusknoten bestimmen spezialisierte
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Nach einer Verzögerung von etwas weniger als 100 Millisekunden im AV-Knoten gelangt die elektrische Erregung über das spezielle Leitungsbündel zu den Purkinje-Fasern, von wo sie sich
über die Muskulatur der Herzkammern ausbreitet. Das wiederum
führt zu deren Kontraktion, jener Pumpbewegung, die wir als
Herzschlag wahrnehmen.
Von der rechten Herzkammer gelangt sauerstoffarmes Blut in
unsere Lunge, um dort mit Sauerstoff angereichert zu werden.
Von der linken Herzkammer wird das sauerstoffreiche Blut in die
Aorta gepumpt. Von dort gelangt es in alle Organe unseres Körpers. Die „Kraftwerke“ unserer Zellen – die Mitochondrien – werden durch die mit Sauerstoff beladenen roten Blutkörperchen mit
neuem Brennstoff versorgt.
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Zellen die Herzfrequenz. Der vorgegebene Takt wird dann über
die Muskulatur der Vorhöfe auf die nächste Zwischenstation,
den AV-Knoten im Übergangsbereich, zu den Herzkammern
übertragen. Nachdem sich die Vorhöfe zusammengezogen haben, wird im AV-Knoten die elektrische Erregung kurz verzögert, damit die Herzkammern durch die Vorhofkontraktion vollständig gefüllt werden können. Diese kurze Verzögerung ist für
die Funktion des Herzens sehr wichtig. Gäbe es sie nicht, dann
würden Vorhöfe und Kammern nahezu gleichzeitig kontrahieren. Das durch die Vorhöfe Richtung Kammer gepumpte Blut
würde jäh an den Klappen zwischen Vorhöfen und Kammern,
den AV-Klappen, gestoppt werden. Wenn durch gelegentlich
vorkommende Extrasystolen Vorhöfe und Kammern unabhängig voneinander kontrahieren, kann es zu einer solchen Situation kommen. Wir spüren dann manchmal ein Herzstolpern.
Dieses ist aber in den meisten Fällen (und wenn es nicht gehäuft
auftritt) völlig harmlos.
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Für die Steuerung von Herzfrequenz und Pumpkraft ist das vegetative (=autonome) Nervensystem zuständig. Es besteht aus den
beiden Gegenspielern Sympathikus und Parasympathikus. Ersterer vermittelt seine Wirkung durch die Ausschüttung des Botenstoffes Noradrenalin aus den Nervenendigungen, die am Herzen
liegen. Aber auch die Wirkung des aus den Nebennieren stammenden Botenstoffs Adrenalin im Blut vermittelt die Wirkung
des Sympathikus. Der Parasympathikus wiederum wirkt über den
Nervus Vagus und den Botenstoff Acetylcholin. Während der
Sympathikus neben vielen anderen Wirkungen die Herzfrequenz
steigert, bewirkt der Parasympathikus eine Verringerung der Herzfrequenz.
Genauso wie die Herzfrequenz eine variable Größe ist, so ist
bei gegebener Frequenz der Abstand zwischen den einzelnen Herzschlägen nicht konstant. Die gering unterschiedlichen Abstände
zwischen den einzelnen Herzschlägen sind Ausdruck der Herzfrequenzvariabilität (Heart Rate Variability, HRV). Dabei wird
in körperlicher (und seelischer) Ruhe durch den Parasympathikus eine stärkere Herzfrequenzvariabilität bewirkt. In Situationen, die mit Stress oder Anstrengung verbunden sind, tritt dagegen auch hier die Wirkung des Sympathikus in den Vordergrund.
Die Herzschläge werden dann regelmäßiger.
Ein abgestimmtes Zusammenspiel von Sympathikus und Parasympathikus ist somit entscheidend dafür, dass unser Herz auf
wechselnde Belastungen optimal reagieren kann. Insofern ist eine
hohe Herzfrequenzvariabilität Ausdruck eines gesunden und anpassungsfähigen Organismus. Eine Herzfrequenzstarre hingegen
ist ein Hinweis auf einen gestressten oder kranken Organismus.
In der fernöstlichen Medizin ist das schon seit 1.700 Jahren bekannt: „Wenn der Herzschlag so regelmäßig wie das Klopfen des
Spechts oder das Tröpfeln des Regens auf dem Dach wird, wird
der Patient innerhalb von vier Tagen sterben“, soll schon im dritten Jahrhundert nach Christus Wang Shuhe gesagt haben.
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In der modernen Geburtshilfe wird die HRV in Form der sogenannte Kardiotokographie (CTG) übrigens seit langem als wertvoller Parameter zur Risikobeurteilung der bevorstehenden Geburt eingesetzt. Charakteristische Verringerungen der HRV
können auf potenzielle Komplikationen hinweisen (z. B. Strangulation durch die Nabelschnur) und Ärzten helfen, die Indikation für einen Kaiserschnitt zu stellen. Bei chronischer Herzschwäche oder nach Herzinfarkten ist eine eingeschränkte HRV
Ausdruck einer geringeren Überlebenswahrscheinlichkeit. Bei
Diabetikern ist eine eingeschränkte HRV ein früher Hinweis auf
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Atmung
Lagewechsel (Liegen, Sitzen, Stehen)
Tageszeit
Schlafdauer und -qualität
Lebensalter (mit zunehmendem Alter abnehmend)
individuelle Unterschiede (genetischer Einfluss)
Stress, mentale Anspannung, Stimmung
psychische Erkrankungen
körperliche Erkrankungen (z.B. Infektionen)
körperliche Belastung
Medikamente
Trainingszustand
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eine Erkrankung der Nerven (diabetische Neuropathie).
Aber auch Stress, psychische Erkrankungen und Infektionen
führen zu Veränderungen der HRV. Einer der Experten auf dem
Gebiet der HRV in Zusammenhang mit psychischen Erkrankungen und Stresssituationen, Michael Mück-Weymann aus der
Klinik für Psychotherapie und Psychosomatik der TU Dresden,
sieht die HRV deshalb als einen „Globalindikator für Schwingungsfähigkeit und Adaptivität bio-psycho-sozialer Funktionskreise im Austausch zwischen Organismus und Umwelt“. Will
sagen: Ein variabler Herzrhythmus ist Zeichen einer intakten Verbindung von Körper und Außenwelt.
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Eine Reihe von Faktoren nimmt Einfluss auf die HRV. Wie schon
zuvor beschrieben, werden diese Einflüsse vor allem durch die
Wirkung von Parasympathikus und Sympathikus vermittelt. Im
Einzelnen sind dies:
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Gemessen wird die HRV traditionell mit Langzeit-EKG-Geräten.
Diese bestehen aus einem tragbaren Aufzeichnungsgerät mit einem
Speicherchip sowie mehreren Klebeelektroden. Solche Geräte sind
aus Gründen der Handhabbarkeit allerdings vornehmlich dem
medizinischen Einsatz vorbehalten. Seit einigen Jahren sind jedoch auch bestimmte Pulsmessgeräte mit Brustbandelektroden
in der Lage, die HRV mit ausreichender Genauigkeit zu ermitteln. Damit gewinnt die Anwendung der HRV im Sport immer
größere Bedeutung. Man versucht dabei, sie als Parameter sowohl
für die kurzfristige als auch für die langfristige Trainingssteuerung zu nutzen.
Bei der kurzfristigen Trainingssteuerung, also der Festlegung
der jeweiligen Belastungshöhe, haben viele Studien gezeigt, dass
sich mit steigender Intensität viele HRV-Parameter verringern
(Hottenrott, Hoos, Berbalk). Während akuter körperlicher Belastung dominiert der Sympathikus die Aktivität des autonomen
Nervensystems. Die Herzfrequenz steigt bei gleichzeitiger Abnahme der HRV. In einem gewissen Belastungsbereich bildet sich
dann ein „HRV-Plateau“ aus. Bei den meisten Sportlern liegt im
Beginn dieses Plateaus der trainingswirksame Bereich im aeroben Stoffwechsel. Dieses Phänomen nutzen beispielsweise die
finnischen Firmen Suunto und Polar. Letztere bestimmen damit
die so genannte OwnZone. Die OwnZone-Messung soll dem Athleten helfen, den individuell sinnvollen Trainingsbereich zu finden und damit sowohl eine Unter- als auch eine Überforderung
zu vermeiden. Das Verhältnis von Sympathikus und Parasympathikus ist nämlich in hohem Maße abhängig vom individuellen
Trainingszustand und von der Intensität der sportlichen Belas–
tung. Nicht bei allen Sportlern lässt sich allerdings auf diese Art
der ideale Trainingsbereich finden. Insofern sollten auch noch
andere Parameter zur Steuerung der Trainingsbelastung hinzugezogen werden. Ideal ist die Abgleichung der HRV-Daten mit denen einer Spiroergometrie.
Bei der langfristigen Trainingssteuerung versucht man, durch
Beobachtung der HRV ein Übertraining zu vermeiden. In der Fachliteratur unterscheidet man dabei das Übertrainingssyndrom (OTS)
und das Over-reaching (OR). Letzteres ist eine! durch vermehrtes
Training bedingte kurzfristige Verringerung der Leistungsfähigkeit,
welche jedoch nach ausreichender Regeneration in eine verbesserte
Leistungsfähigkeit mündet (Superkompensation).
Ein OTS hingegen ist charakterisiert durch eine langfristige,
oft viele Monate andauernde Verringerung des Leistungsvermögens. Übertraining kann man also als Missverhältnis zwischen
Trainings- und Wettkampfbelastungen sowie Regeneration auffassen. Stress außerhalb des Sports sowie Erkrankungen können
dabei ebenfalls eine Rolle spielen. Ursächlich wird der Zustand des
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Übertrainings auf Störungen im autonomen Nervensystem sowie
auf Störungen der zentralen Hormonachse Hypothalamus/Hypophyse/Nebenniere zurückgeführt. Bereits 1976 unterschieden Wissenschaftler zwischen einem „sympathikogenen“ und einem „parasympathikogenen“ Übertraining. Von dieser Idee ausgehend,
wurde später ein Lagewechseltest mit HRV-Bestimmung entwickelt. Dabei werden die HRV-Werte im Liegen und bei Positionswechsel zum Stehen für die Frühdiagnose des Übertrainings genutzt. In individuellen Fällen konnte damit bei übertrainierten
Sportlern eine HRV-Abnahme und eine eingeschränkte Empfindlichkeit für Blutdruckschwankungen nachgewiesen werden.
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Im OwnOptimizer-Modus der Firma Polar wird dies genutzt, um
die Diagnose eines Übertrainings zu erleichtern. Wichtig ist dabei die regelmäßige Messung der HRV, um den Vergleich zu vorherigen Daten zu ermöglichen. Wegen der zahlreichen Einflüsse
auf die HRV (siehe oben) und der schwierigen Abgrenzung zwischen Over-reaching und Übertraining sollten die Messergebnisse jedoch nur in Verbindung mit anderen Parametern genutzt
werden. Auch eine regelmäßige HRV-Messung mit dem eigenen
Pulsmesser ersetzt jedoch weder den Trainer noch den Arzt.
Der OwnIndex ist ein Verfahren der Firma Polar, mit dem unter Zuhilfenahme der HRV Rückschlüsse auf die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit (VO2max) gezogen werden. Vergleiche mit
Daten aus der Spiroergometrie ergeben jedoch vor allem bei hochtrainierten Athleten größere Differenzen. Weitere Möglichkeiten
der HRV sind die bewusste Beeinflussung der HRV mittels Biofeedback-Verfahren (z. B. OwnRelax-Biofeedback, StressBall).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Messung der Herzfrequenzvariabilität schon jetzt eine wichtige Rolle in der Trainingssteuerung von Ausdauersportlern spielt. Durch intensive
Forschungsarbeiten werden sich die Möglichkeiten für den Einsatz der HRV im Sport aber sicherlich in naher Zukunft noch
deutlich erweitern.
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