persofit
Werbung
___________________________________________ persofit ____ Verbesserung der motorischen Kaft 1 - Einleitung Kraft ist ein nicht physikalisch festgelegtes Konstrukt, d.h. es kann nicht nur von einer generellen Kraftfähigkeit ausgegangen werden. Vielmehr sind verschiedene Aspekte bzw. Erscheinungsformen zu berücksichtigen. Diese sollen im Folgenden vorgestellt werden. 2 - Theoretische Grundlagen Definition Kraft „Kraft ist die Fähigkeit des Nerv-Muskel-Systems, durch Innervations- und Stoffwechselprozesse mit Muskelkontraktion Widerstände zu überwinden (konzentrische Arbeit), ihnen entgegenzuwirken (exzentrische Arbeit), oder sie zu halten. Strukturierung der Kraftfähigkeiten Kraft tritt meist als Mischform oder Kombination verschiedener Kraftfähigkeiten auf, weniger in einer Reihenfolge oder Reinform. Unterschieden werden Kraftausdauer, Maximalkraft, Relativ- und Schnellkraft. Abbildung 1 zeigt, dass eine Einteilung der Kraftfähigkeiten unter den Gesichtspunkten der Energiebereitstellungswege, des Muskelquerschnitts, der Muskelqualität, der intramuskulären Koordination und des Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus erfolgt. Schnellkraft und Maximalkraft erfordern z.B. ein hohes Mass an intramuskulärer Koordination, wohingegen beim Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus nicht unbedingt eine hohe Maximalkraft notwendig ist. Maximalkraft Definition: Die Maximalkraft ist die höchstmögliche Kraft, die das NervMuskelsystem bei maximaler willkürlicher Kontraktion auszuüben vermag. Es müssen drei verschiedene Arten von Maximalkraft unterschieden werden: die konzentrische, die exzentrische und die statische Maximalkraft. Bei einer Messung dieser drei Erscheinungsformen erhält man jeweils unterschiedliche Maximalkraftwerte. Reaktivkraft Definition: Die Reaktivkraft ist jene Muskelkraft, die innerhalb eines DehnungsVerkürzungs-Zyklus einen erhöhten Kraftstoss generiert. Sie ist abhängig von der Maximalkraft, Kraftbildungsgeschwindigkeit und reaktiven Spannungsfähigkeit. ___________________________________________ persofit ____ Schnellkraft Definition: Schnellkraft ist die Fähigkeit, optimal schnell Kraft zu bilden. Kraftausdauer Definition: Die Kraftausdauer ist die Fähigkeit bei einer bestimmten Wiederholungszahl von Kraftstößen innerhalb eines definierten Zeitraums die Verringerung der Kraftstosshöhen möglichst gering zu halten. Abb.1 Aufbau der quergestreiften Muskulatur In der Physiologie unterscheidet man zwischen der glatten, unwillkürlichen Muskulatur und der quergestreiften, willkürlichen Muskulatur. Alle inneren Organe mit Ausnahme des Herzmuskels sind der glatten Muskulatur zuzuordnen. Die Arbeitsmuskulatur, oder Skelettmuskulatur hingegen bezeichnet man auf Grund der Sarkomeranordnung als quergestreifte Muskulatur. Das quergestreifte Muskelgewebe wird hauptsächlich vom somatischen Nervensystem angesteuert und unterliegt unserer willkürlichen Kontrolle. Jeder einzelne Skelettmuskel bestehen aus einer Vielzahl von Muskelfasern. Etwa 10 bis 15 dieser Muskelfasern werden vom Perimysium internum zu einem Primärbündel zusammengefasst (identisch mit den Fleischfasern in einem Steak). Mehrere dieser Primärbündel werden wiederum vom Perimysium externum zu Sekundärbündeln zusammengeschlossen. ___________________________________________ persofit ____ Alle Sekundärbündel zusammen bilden dann den eigentlichen Muskel. Skelettmuskelfasern weisen eine Länge zwischen 1mm und 15 cm (!) auf. Betrachtet man den Aufbau der Muskelfaser genauer, lässt sich folgendes feststellen: Die Skelettmuskelfaser ist eine vielkernige Zelle mit randständigen Zellkernen, wobei die mitochondrienarme, interzelluläre Flüssigkeit Sarkoplasma genannt wird. Ebenfalls im Sarkoplasma befindet sich ein stark entwickeltes glattes sarkoplasmatisches Retikulum, das die für die Auslösung der Kontraktion erforderlichen Kalziumionen speichert. Grundstruktur der Skelettmuskelfaser (= Muskelzelle) ist die Myofibrille. Jede Myofibrille besteht aus vielen hintereinander liegenden, etwa 2 µm langen, zylindrischen Einheiten, den so genannten Sarkomeren. Diese Sarkomere und damit auch jede Myofibrille bestehen aus dünnen AktinFilamenten und dickeren Myosin-Filamenten. Die Sarkomere werden dabei von den ZScheiben begrenzt. Die Aktin- und Myosinfilamente sind symmetrisch ineinander ,,verwoben". Beim Kontraktionsvorgang gleiten die Myosinfilamente durch abklappen der Köpfchen in die Aktinfilamente hinein, was zu einer Verkürzung dieser Muskelzelle führt. Arten der Muskelarbeit Hier sind – wie oben erwähnt – die konzentrische (überwindende; positivdynamische), isometrische (verharrende; statische) und exzentrische (nachgebende; negativdynamische) Muskelarbeit zu unterscheiden. Wie Abbildung 2 erkennen lässt, setzt sich der Muskel aus elastischen (unten) und kontraktilen (oben) Elementen zusammen. Je nach Art der Muskelspannung kommt es zu einem unterschiedlichen Kontraktions- bzw. Dehnungsverhalten dieser beiden Elemente. Konzentrisch: Kontraktile Elemente verkürzen sich. Beispiel: Bizeps kontrahiert bei Beugung des Armes bei Lastaufnahme. Isometrisch: Kontraktile Filamente verkürzen, während elastische gedehnt werden. Beispiel: Halten in einer Stellung unter Last. Exzentrisch: Dehnung beider Elemente. Beispiel: Last ist zu groß und kann daher nicht statisch gehalten werden, Arm geht nach unten. Abb. 2 ___________________________________________ persofit ____ Bei der exzentrischen Muskelarbeit sind zwei verschiedene Blickwinkel zu betrachten: Zum einen der Physiologische, hier wird nur die Verkürzung oder Verlängerung der Filamente betrachtet (hier ist also jedes „Ablassen“ eine exzentrische Arbeit), zum anderen der Biomechanische, bei welchem exzentrisch nur dann benutzt wird, wenn die Last reell so groß ist, dass sie effektiv durch den Muskel nicht mehr gehalten werden kann. 3 - Anpassungseffekte und Einflussfaktoren Mechanismen des Krafttrainings Zu Beginn des Krafttrainings findet beim Untrainierten immer eine neuromuskuläre Anpassung statt. Diese erfolgt dadurch, dass eine Verbesserung der intramuskulären Koordination (Zusammenspiel verschiedener/mehrerer motorischer Einheiten) und der intermuskulären Koordination (Zusammenarbeit verschiedener Muskeln) erreicht wird. Mit einer zeitlichen Verzögerung kommt es schließlich zu einer morphologischen Anpassung, was eine Hypertrophie (Muskelfaserverdickung) bewirkt. Eine Hyperplasie (Vermehrung der Muskelfasern) konnte bisher nur beim Herzmuskel nachgewiesen werden. Determinierung von Kraft Kraft wird determiniert durch Maximalkraft (physiologischer Muskelquerschnitt, inter- und intramuskuläre Koordination) und Absolutkraft, welche nur unter Todesangst bzw. unter Hypnose abrufbar ist. Dabei können ausnahmsweise alle motorischen Einheiten aktiviert werden, wodurch eine höhere Kraft erzielt wird. Die Differenz zwischen Maximalkraft und Absolutkraft nennt man „Kraftdefizit“. Dieses Kraftdefizit wird bei einem Trainierten geringer. Außerdem kann es auch durch Anabolika verringert werden. ___________________________________________ persofit ____ 4 - Einflussfaktoren auf die Maximalkraft Die Maximalkraft wird durch folgende Faktoren beeinflusst: Querschnitt der eingesetzten Muskelfasern Muskelfaserzahl Struktur des Muskels (z.B. gefiedert) intramuskuläre Koordination intermuskuläre Koordination Muskellänge (in Ruhe oder Vordehnung) Winkel zwischen Kraftangriffsrichtung und Knochenachse (u.a. abhängig vom Gelenkwinkel) Motivation Dabei ist zu beachten, dass die Muskelfaserzahl genetisch bedingt und daher durch Training wenig veränderbar ist. Die größte Bedeutung für das Krafttraining fällt den letzten drei oben angeführten Punkten zu. Muskellänge und Maximalkraft Die Maximalkraft verändert sich bei unterschiedlicher Muskellänge. Bei einem bereits stark vorgedehnten, oder stark verkürzten Muskel nimmt das Kraftniveau im Vergleich zur Ruhelänge deutlich ab. Dies liegt daran, dass bei einer Veränderung aus der Ruhelage die Aktin- und Myosin-Filamente nicht mehr optimal Überlappen. Bei einer Verkürzung des Muskels sind diese Filamente bereits stark überlappt, wohingegen bei einer Vordehnung nur noch wenige Aktin- und MyosinFilamente überlappen. Beide Situationen bewirken eine Verringerung der Maximalkraft. Gelenkwinkel und Maximalkraft bei eingelenkigen Bewegungen Die Hebelwirkung während einer Bewegung beeinflusst die Kraft. Dies lässt sich physikalisch und biomechanisch aufgrund folgender Beziehung erklären: Kraft x Kraftarm = Last x Lastarm Dadurch ergibt sich am Beispiel einer Armbeugung, dass im gestreckten Zustand des Armes weniger Last angehoben werden kann, als bei 90° (höchste Kraftentwicklung möglich). ___________________________________________ persofit ____ Gelenkwinkel und Maximalkraft bei mehrgelenkigen Bewegungen Ein und dieselbe Last wirken hier sehr unterschiedliche bei unterschiedlichen Winkelstellungen. Dies ergibt sich dadurch, dass die Wirkungen der beteiligten Muskeln sich aufsummieren. Nimmt am das Beispiel Beinpresse, so ergibt sich, dass je höher der Gelenkwinkel, desto mehr Kraft kann entwickelt werden. Muskelkraft und Kontraktionsgeschwindigkeit Die Hillsche-Kurve zeigt, dass ein Zusammenhang zwischen Last und der Geschwindigkeit die Last zu bewegen besteht. Aus Abbildung 3 wird ersichtlich, dass die maximal statische Kraft immer größer sein muss, als die konzentrische. Dabei nimmt die Geschwindigkeit einer Bewegung mit Zunahme der Last ab. Exzentrisch können die größten Kräfte entwickelt werden. Abb.3 ( Hillsche Kurve) 5 - Methoden und Inhalte des Krafttrainings Abbildung 4 verdeutlicht, dass beim Krafttraining zwei wesentliche Ziehungen existieren. Zum einen die Verbesserung der Ansteuerung des Muskelsystems, was einer Verbesserung der Innervationsfähigkeit der Muskulatur entspricht, zum anderen die Erweiterung des Energiepotentials der Muskulatur. ___________________________________________ persofit ____ Abb.4 Dabei gilt generell, dass bei Muskelhypertrophie- und Muskelausdauertraining eher geringere Lasten eingesetzt werden und keine maximale Ausbelastung bei Hypertrophietraining erfolgt. Wohingegen bei allen Methoden zur Verbesserung der intramuskulären Koordination mit maximalen Kraftbelastungen gearbeitet wird. Methoden der submaximalen Belastung zur Vergrößerung des Muskelquerschnitts Bei allen Methoden, welche auf eine Verbesserung der intra- und intermuskulären Koordination abzielen wird konzentrisch gearbeitet. Aus der Abbildung 5 wird ersichtlich, dass generell fünf verschiedene Methoden des Hypertrophietrainings unterschieden werden. Die Standardmethode I (konstante Lasten) und II (progressiv ansteigende Lasten), die Bodybuildingmethode I (exzessiv) und II (intensiv), sowie die isometrische Methode. Alle dieser Methoden (mit Ausnahme der Isometrischen) werden konzentrisch durchgeführt. Die Belastungsintensität variiert dabei stark. Der Serienumfang hingegen ist mit drei bis fünf überall relativ gleich. Ebenso die Pausendauer zwischen den Wiederholungen und den Serien. Beachtet werden muss, dass keine beste oder schlechteste Methode zum Training der Hypertrophie festgelegt werden kann. Allerdings ist die statische Methode für Sportler relativ ungeeignet, da die statisch erworbene Kraft nicht in die „Sportsituation“ übertragen werden kann (Ausnahmen sind im Gerätturnen zu finden, z.B. Kreuzhang, Handstand). ___________________________________________ persofit ____ Abb.5 Methoden kurzzeitiger maximaler Krafteinsätze Beim Maximalkrafttraining wird immer mit hohen Lasten, geringen Wiederholungszahlen, schnell und explosiv gearbeitet. Hierdurch erhält man eine optimale Verbesserung der intra- und intermuskulären Koordination. Das Pyramidentraining stellt eine Kombination aus intramuskulärem Koordinationstraining und Muskelaufbautraining dar. Abb.6 ___________________________________________ persofit ____ Schnellkrafttrainingsmethoden Abb.7 Beim Schnellkrafttraining wird immer konzentrisch mit möglichst maximaler Geschwindigkeit gearbeitet. Man unterscheidet zwischen zwei verschiedenen Zielsetzungen: explosiver Start höchste Endgeschwindigkeit Das Training folgt dem biomechanischen Prinzip: Beschleunigung = Kraft x Masse Entwicklung des reaktiven Kraftverhaltens Beispiele des Reaktiven Kraftverhaltens sind unter anderem das Springen über mehrere hintereinander aufgestellter Kästen mit geschlossenen Beinen, oder nur mit dem Absprungbein, oder auch der Niedersprung von einem Kasten mit anschließendem Überspringen eines weiteren Kastenteils. Bei all diesen Beispielen wird der nach dem Prinzip des Dehnungs-VerkürzungsZyklus (DVZ) gearbeitet, d.h. der Muskel der kontrahiert wird, wird zuvor gedehnt. Dabei ist darauf zu achten, dass der DVZ (also der folgende Absprung) im Bereich bis zu 250 msek bleibt, da eine größere Zeitspanne zwischen Absprung und Landung (Bsp. zu hoher Kasten) nicht mehr trainingswirksam ist. ___________________________________________ persofit ____ Methoden des Kraftausdauertrainings Bei allen Methoden ist folgendes Prinzip zu beachten: hohe Wiederholungszahlen im Verhältnis zur Last (Beispiel: Belastung 40-70%, 20 Wiederholungen in 3-5 Serien) oder 30-40%. 30 Wiederholungen in 4 bis 6 Serien. Kombinierte Methoden Hier unterscheidet man zwei Varianten des Pyramidentrainings, wie in Abbildung 8 zu erkennen. Auf der linken Seite ist ein typische Pyramidentraining dargestellt. Hier wird im Hypertrophietrainingsbereich begonnen und bis zum Bereich des Maximalkrafttrainings gesteigert. Die Linke Abbildung zeigt eine so genannte Doppelpyramide. Hier wird mit einer geringeren Wiederholungszahl gearbeitet, um eine optimale Anpassung in beiden Richtungen (Maximalkraft und Hypertrophie) zu erzielen. Abb.8 Spezielle Formen des Krafttrainings Dabei sollen an dieser Stelle drei Formen unterschieden werden, das isokinetische Training, das desmodromische Training und das Training mit Elektrostimulation. Das isokinetische Training wird hauptsächlich in der Rehabilitation eingesetzt, um über den ganzen Bewegungsablauf eine dem Gelenkwinkel angepasste Belastung zu induzieren. Das heißt also, dass die Isokinetik das Problem beseitigt, in unterschiedlichen Gelenkwinkeln unterschiedliche Belastungen für den Muskel zu haben, was bei normalen Trainingsgeräten der Fall ist. Die Richtgröße der Isokinetik ist die Geschwindigkeit (je größer die Kraft, desto geringer die Geschwindigkeit). Durch die computergestützte Ausführung können Belastungsspitzen vermieden und in einem konstanten Tempo gearbeitet werden. Der Nachteil dieser Methode ist, dass diese Art der Bewegung und Belastung nie in der Natur vorkommt. Somit können sportliche Bewegungen durch Isokinetik nicht optimiert werden. ___________________________________________ persofit ____ Das desmodromische Training (Beispiel: OSP-Schnell-Gerät Beinstrecker) beruht darauf, dass ein Hebel sich in einer konstanten Geschwindigkeit bewegt und der Trainierende ständig gegen den Hebel arbeiten muss. Dadurch ist also ein ständiger Wechsel zwischen konzentrischer und (echte) exzentrischer Arbeit gegeben, was eine starke Ausbelastung und entsprechend starke Hypertrophie des Muskels zur Folge hat. Das Training mit Elektrostimulation wird selten eingesetzt, dient aber der Steigerung der Absolutkraft. 6 - Diagnostik und Testverfahren Funktionen der Kraftdiagnostik Bestimmung des gegenwärtigen Leistungszustandes (individueller Soll-IstVergleich, inter individueller Vergleich innerhalb einer Trainingsgruppe) Analyse der Veränderungen des Leistungszustandes im zeitlichen Verlauf der Trainingsdokumentation der Leistungsentwicklung Erkennen von Wechselwirkungen einer Einflussgröße des Leistungszustandes auf eine andere Bestimmung der genauen Widerstandslast (Belastungsintensität) für unterschiedliche Trainingsmethoden Muskelleistungsschwelle Dies ist eine der wichtigsten Methoden im Bereich des Krafttrainings. Hier wird bestimmt, in welchem Bereich der Muskel seine optimale Leistung bringen kann (vgl. Hill-Kurve). Man sucht also das Optimum zwischen Masse und Beschleunigung. Dieser gesuchte Wert liegt meist bei ca. 50% der Maximalkraft. Die Bestimmung der Muskelleistungsschwelle erfolgt Beispielsweise mit Hilfe einer Lichtschranke. Testverfahren Isometrische Kraft-Zeitkurve Dieser Test wird z.B. auf einem Schnell-Trainer durchgeführt. Dabei erhält der Proband die Aufgabe mit maximaler Kraft gegen einen Widerstand zu drücken. Als Ergebnis lässt sich eine Kurve aufzeigen, aus welcher die Start-, Explosivund/ oder Schnellkraft abgelesen werden kann. Die Startkraft erhält man nach ca. 30 ms. Die Explosivkraft ist als der Punkt größter Steigung in der Kurve abzulesen (größter Kraftanstieg pro Zeiteinheit). Der Schnellkraftindex ist definiert als maximale Kraft / maximaler Zeit. ___________________________________________ persofit ____ Jump and Reach-Test Er zählt zu den einfachsten Methoden zur Ermittlung der motorischen Kraft. Dabei wird die Reichhöhe (Größe und ausgestreckter Arm) von der Sprunghöhe des Probanden abgezogen, was die absolute Sprunghöhe ergibt. Diese absolute Sprunghöhe ist ein Index für die Sprungkraft des Probanden. Direkte Kraftmessung (Bodenreaktionskraft) Man unterscheidet zwei verschiedenen Methoden, erstens die Messung mit Dehnungsmessstreifen und zweitens die Messung mit der Kraftmessplatte. In beiden Fällen erfolgt eine direkte Kraftmessung. Der Vorteil dieser Methode ist, dass der KraftZeit-Verlauf dargestellt wird, wodurch Kraftmaxima und Kraftabfälle sichtbar werden. Dadurch sind ebenso Schlüsse auf die intermuskuläre Koordination möglich. 7 - Zielgruppenspezifik Genetische Unterschiede Genetisch bedingt sind zwei verschiedene Arten von Muskelfasertypen vorgegeben. Aufgrund der Art ihres Stoffwechsels, ihrer Kapillarisierung und ihrer Kontraktionsgeschwindigkeit unterscheiden wir weiße und rote Muskelfasertypen, bzw. Muskelzellen-Typen. Die weißen Muskelfasern werden auch als ,,fast twitch", schnell zuckende Muskelfasern bezeichnet, sie tragen diesen Namen, da sie sich mit durchschnittlich 64msec., ungefähr doppelt so schnell kontrahieren wie rote Muskelfasern. Auch ihre Membranleitungsgeschwindigkeit ist mehr als doppelt so hoch. Sie sind im Vergleich zu den roten Muskelfasern relativ dick. Diese Muskelfasern sind durch ihren Reichtum an Phosphaten, Enzymen und Glykogen optimal für ihre Arbeitsweise, im vornehmlich anaeroben Bereiche ausgestattet. Aufgrund ihrer spezifischen Erregbarkeit werden sie auch phasische Muskelfasern genannt. Sie neigen zur Abschwächung, atrophieren leichter und sind schneller ermüdbar. Die roten Muskelfasern werden dagegen auch tonische Muskelfasern genannt; sie atrophieren langsamer und sind nicht so schnell ermüdet. Sie neigen in erster Linie zur Verkürzung und haben nur einen geringen Durchmesser. Ihre Kontraktionsgeschwindigkeit liegt bei ca. 120 msec. und ihre Membranleitungsgeschwindigkeit bei ca. 2,5 m/sec. Eine Umwandlung von FT- in ST-Fasern ist durch Training möglich. Die Umkehrung von ST- in FT- Fasern jedoch nicht, bzw. nur theoretisch bei extrem langandauernder Belastung (Frosch-Versuch). ___________________________________________ persofit ____ Krafttraining im Kindes und Jugendalter Beim Krafttraining mit Kindern und Jugendlichen ist zu beachten, dass Hypertrophie der Muskulatur maßgeblich durch das Hormon Testosteron gefördert wird. Dieses Hormon ist aber bei Kindern noch nicht vorhanden. Daher sollte vor der Pubertät vor allem inter- und intramuskuläre Koordination trainiert werden. Geschlechtsspezifische Unterschiede Abbildung 9 zeigt, dass Frauen durch ihre Veranlagung generell etwas schlechter Abschneiden, als Männer. Ihr prozentualer Muskelanteil ist wesentlich geringer, wodurch auch die absolute Maximalkraft geringer ist. Die relative Maximalkraft (bezogen auf das Körpergewicht) hingegen ist gleich. Ebenso die Trainierbarkeit. Abb.9
