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Zur Dosierungsproblematik im Krafttraining. Ein Trainingsexperiment zur Maximalkraftentwicklung durch Einsatz und Mehrsatztraining

Examensarbeit 2007 151 Seiten

Gesundheit - Sport - Bewegungs- und Trainingslehre

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1. Einleitung

2. Aufbau der Arbeit

3. Biologische Grundlagen
3.1 Morphologische und physiologische Grundlagen
3.1.1 Aufbau und Funktion der Skelettmuskulatur
3.1.2 Der kontraktile Apparat der Skelettmuskelfaser
3.1.3 Die Muskelfasertypen
3.2 Neuromuskuläre Grundlagen
3.2.1 Willkürliche Aktivierungsfähigkeit
3.2.2 Intermuskuläre Koordination
3.3 Grundlagen der Energiebereitstellung
3.3.1 Energiebereitstellung im Krafttraining

4. Die konditionelle Fähigkeit Kraft
4.1 Definition der konditionellen Fähigkeit Kraft
4.2 Struktur und Erscheinungsformen der Kraftfähigkeiten
4.3 Maximalkraft
4.3.1 Definition
4.3.2 Das Strukturmodell der Maximalkraft

5. Anpassungsvorgänge an Krafttraining
5.1 Morphologische Adaptionen
5.1.1 Hypertrophie
5.1.2 Hyperplasie
5.1.3 Die Bedeutung von Satellitenzellen als Auslöser für morphologische Anpassungsreaktionen des Skelettmuskels auf molekularer Ebene
5.2 Neuromuskuläre Adaptionen
5.3 Weitere Adaptionen

6. Trainingsprinzipien und Trainingsmethoden im Krafttraining
6.1 Allgemeine Trainingsprinzipien
6.2 Trainingsmethoden des Krafttrainings
6.2.1 Methoden zur Steigerung der Maximalkraft
6.2.2 Hypertrophiemethode
6.2.3 IK-Methode

7. Maximalkrafttests kritisch beleuchtet
7.1 Das individuelle hypothetische Maximalgewicht (h1RM)

8. Einsatz- vs. Mehrsatztraining - Zur Satzdiskussion im Krafttraining
8.1 Die Philosophie des Einsatztrainings
8.2 Die Problematik der Definition von Einsatztraining

9. Stand der Forschung

10. Allgemeine Fragestellung und Hypothesenbildung
10.1 Vorüberlegungen und Test- bzw. Trainingsplanung
10.1.1 Planung der Untersuchungsmethodik
10.1.2 Trainingsplanung

11. Untersuchungsdesign
11.1 Personenstichprobe
11.2 Aufstellung der Variablen
11.2.1 Unabhängige Variablen
11.2.2 Abhängige Variablen
11.2.3 Weitere Variablen
11.3 Treatment

12. Untersuchungsmethodik und Instrumentarium
12.1 Untersuchungsmethodik zur Bestimmung der isometrischen und dynamischen Maximalkraft
12.1.1 Testgerät zur Messung der isometrischen Maximalkraft
12.1.2 Auswertung der Daten / Isometrische Maximalkraft
12.1.3 Abschätzung der Messgenauigkeit und Gütekriterien der isometrischen Maximalkraftmessung
12.1.4 Testgeräte zur Messung der dynamischen Maximalkraft
12.1.5 Weitere Trainingsgeräte
12.1.6 Auswertung der Daten - Dynamische Maximalkraft
12.1.7 Abschätzung der Messgenauigkeit und Gütekriterien der dynamisch-konzentrischen Maximalkraftmessung
12.2 Testabläufe (Vor-, Zwischen- und Nachtests)
12.2.1 Testablauf der isometrischen Maximalkraftmessungen
12.2.2 Testablauf der dynamischen Maximalkraftmessungen

13. Trainingsablauf

14. Auswertung und Darstellung der Ergebnisse
14.1 Statistisch überprüfbare Hypothesen
14.1.1 Hypothesen, die von gruppenunspezifischen Veränderungen durch das Training ausgehen
14.1.2 Hypothesen zum Vergleich der beiden Trainingsgruppen
14.2 Deskriptive Statistik
14.3 Inferenzstatistik / Überprüfung der Hypothesen

15. Diskussion der Ergebnisse

16. Ausblick und Folgerungen für die Trainingspraxis

Anhang A

Anhang B

Anhang C

Literaturverzeichnis

Danksagung

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Vergleich des Schemas einer quergestreiften Skelettmuskelzelle mit einer quergestreiften Herzmuskelzelle (nach Junqueira & Carneiro, 1986, aus Loeffler, 2002)

Abb. 2: Schematische Darstellung einer motorischen Einheit (nach Noth, 1994, aus Komi, 1994, S. 33)

Abb. 3: Schematische Darstellung des Aufbaus des Skelettmuskels (nach di Prampero, 1985, aus Komi 1994, S. 52 )

Abb. 4: Modell des Querbrückenzyklus (nach Alberts et al., 1989, aus Komi, 1994)

Abb. 5: Schema der Beziehungen zwischen den Aktin- und Myosinfilamenten im erschlafften (A) und im kontrahierten (B) Zustand (nach Krstic, 1988, aus Loeffler, 2002). 1 Myosinfilament; 2-4 Abschnitte der Myosinmoleküle; 5 Aktinfilament; 6 Tropomyosinmoleküle; 7 Troponinmoleküle

Abb. 6: Zentrale Rolle des Adenosintriphosphats (ATP) im Energiestoffwechsel der Muskelzelle (modifiziert nach Heemsoth, 2005, S. 32)

Abb. 7: Die Energiebereitstellung im Krafttraining (modifiziert nach Boeck- Behrens & Buskies, 2002, S. 88)

Abb. 8: Struktur der motorischen Eigenschaft Kraft (Güllich & Schmidtbleicher,1999, S. 224)

Abb. 9: Strukturmodell der Maximalkraft (modifiziert nach Bührle et al., 1995, S. 199)

Abb. 10: Die Bedeutung der Satellitenzellaktivierung für die Skelettmuskulatur (aus Liu et al., 2007, S. 7)

Abb. 11: Zusammenhang der Ziele und Methoden des allgemeinen Krafttrainings (modifiziert nach Martin et al., 1993, S. 126)

Abb. 12: Möglichkeiten zur Steigerung der Maximalkraft (modifiziert nach Boeckh-Behrens & Buskies, 2002, S. 36)

Abb. 13: Unterteilung der Trainingsformen anhand der Trainingsvolumina (modifiziert nach Heiduk; Preuss & Steinhöfer, 2002)

Abb. 14: Beinkraftmessgerät (BKM) der Universität Oldenburg (aus Böckmann, 2004)

Abb. 15: Test- und Trainingsgerät Beinpresse waagerecht sitzend

Abb. 16: Test- und Trainingsgerät Lat-Zug Maschine (Lat-Machine)

Abb. 17: Test- und Trainingsgerät Brustdrückmaschine (Chest-Press)

Abb. 18: Smartkey

Abb. 19: Darstellung des ROM (Range of Motion, Bewegungsradius)

Abb. 20: Wellnessexpert

Abb. 21: Power-Control-Unit

Abb. 22: Trainingsgerät Lower Back Bank

Abb. 23: Trainingsgerät zur Unterstützung der Crunch-Bewegung (Ab-Former der Firma Kettler)

Abb. 24: Probandin während der dynamischen Maximalkraftmessung an der Beinpresse

Abb. 25: Probandin während des Trainings am Lat-Zug

Abb. 26: Probandin während des Trainings an der Brustpresse

Abb. 27: Gruppenentwicklung der isometrischen Relativkraft BKM in kg (Mittelwerte)

Abb. 28: Gruppenentwicklung der dynamischen Relativkraft Beinpresse in kg (Mittelwerte)

Abb. 29: Gruppenentwicklung der dynamischen Relativkraft Lat-Zug in kg (Mittelwerte)

Abb. 30: Gruppenentwicklung der dynamischen Relativkraft Brustdrücken in kg (Mittelwerte)

Abb. 31: Absoluter Kraftzuwachs der isometrischen Relativkraft im Gruppenvergleich

Abb. 32: Absolute Kraftzuwächse der dynamischen Relativkraft im Vergleich der testrelevanten Übungen

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Basismethoden des Hypertrophie -und IK-Trainings (in Anlehnung an Bührle, 1985 & Boeckh-Behrens & Buskies, 2002, Pakula, 2007)

Tab. 2: Tabelle zur Berechnung des h1RM nach Gießing (Gießing, 2005, S. 38)

Tab. 3: Trainings- und Testverlauf des Trainingsexperiments

Tab. 4: Anthropometrische der Daten der Probanden

Tab. 5: Reliabilitätskoeffizienten der Testgeräte zur dynamischen Maximalkraftmessung

Tab. 6: Deskriptive Werte der isometrischen Relativkraft (BKM) in kg

Tab. 7: Deskriptive Werte der dynamischen Relativkraft Beinpresse in kg.

Tab. 8: Deskriptive Werte der dynamischen Relativkraft Lat-Zug in kg

Tab. 9: Deskriptive Werte der dynamischen Relativkraft Brustdrücken in kg

Tab. 10: Auswertung der Hypothesenprüfung

1. Einleitung

Während eigener langjähriger Mitarbeit als Trainerin in Fitnessstudios mit unterschiedlichen Philosophien im Bezug auf die optimale Satzzahl im Kraft- trainingsbereich wurde ich durch die Kunden immer wieder mit der Frage konfrontiert, ob ein Mehrsatztraining einem Einsatztraining vorzuziehen sei und umgekehrt, ob ein Einsatztraining zum Erreichen ihrer Ziele ausreichend sei. Daher bestand ein persönliches Interesse an der Frage, welche Trai- ningsmethode im Bereich des Anfängertrainings die effektivere bezüglich der Maximalkraftentwicklung sei. Die Tatsache, dass zwar schon eine Vielzahl an Studien existierten, die die Fragestellung nach der Satzzahl im Krafttraining untersucht hat, es jedoch „tatsächlich wenig gesichertes Wissen über die Auswirkungen des Trainingsvolumens gibt“ (Humburg 2005, S. 14), veran- lasste mich das vorliegende Trainingsexperiment zu organisieren. Die Inten- tion des Trainingsexperiments bestand darin, die Effekte eines dynamischen Krafttrainings mit unterschiedlicher Satzzahl, durchgeführt von untrainierten Krafttrainingsanfängern, in einer praxisnahen Untersuchung auf die krafttrai- ningsrelevanten Faktoren der dynamischen und isometrischen Maximalkraft hin zu untersuchen. Welche Vorzüge eine ausgeprägte und trainierte Musku- latur für den Einzelnen hat liegt auf der Hand .Heutzutage wird ein stabiles Muskelkorsett als grundlegend für das Bewältigen alltäglicher Belastungen, für eine große Anzahl von Freizeitsportarten und besonders für viele Berei- che des Hochleistungssports angesehen. Präventiv gesehen entlastet eine gut trainierte Muskulatur den passiven Atzor & Schmidtbleicher, 2007). Man kann sogar sagen, dass eine gut ausgeprägte Muskulatur elementar für jegli- che körperliche Aktivität ist, wie z.B. auch für das von Medizinern immer wie- der geforderte Ausdauertraining zur Herz-Kreislaufprophylaxe (Zimmermann, 2000). Um ein hohes Maximalkraftniveau zu erreichen ist neben der Verbes- serung der Ansteuerung der Muskulatur über das Nervensystem vor allem langfristig der Aufbau von Muskelmasse entscheidend (Wirth et al., 2007). In den vorgenannten Punkten ist man sich zum derzeitigen Forschungszeit- punkt einig. Die Frage, wie viele Sätze zur Steigerung des Maximalkraftni- veaus und damit auch zur Vergrößerung des Muskelquerschnitts optimal sind, wird hingegen kontrovers diskutiert (Kieser, 1998; Philipp, 1999 a & b; Schlumberger & Schmidtbleicher, 1999; Heiduk, Preuß & Steinhöfer, 2002; Humburg, 2005).

2. Aufbau der Arbeit

Diese Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil stellt die theoretischen Grundlagen dar. Der zweite Teil umfasst die Darstellung des Trainingsexpe- riments. Die theoretischen Grundlagen aus Teil eins sind notwendig, um den zweiten Teil nachvollziehen zu können. Da als Primärziel eines Krafttrai- ningsprogramms die Steigerung der Kraft oder zumindest die Erhaltung der- selben zu sehen ist, werden im Kapitel 3 zunächst die biologischen Grundla- gen zum Verständnis der Entstehung einer Muskelkontraktion gegeben. Nach der Darstellung des Aufbaus und der Funktion der Skelettmuskulatur werden die verschiedenen Muskelfasertypen dargestellt. Als eine der funda- mentalen Vorrausetzung zur Kraftentfaltung ist die Darstellung neuromusku- lärer Grundlagen zur Kraftentwicklung Inhalt des Kapitels 3.2. In Kapitel 4 wird die konditionelle Fähigkeit Kraft definiert. Hierbei geht es vor allem um die Struktur und Erscheinungsformen der Kraftfähigkeiten und insbesondere um die Struktur der Maximalkraft. Danach werden die Adaptionen an Kraft- trainingsreize in Kapitel 5 thematisiert. Es wird sich vertiefend mit den mor- phologischen und neuromuskulären Adaptionen befasst. Kapitel 6 beschreibt die allgemeinen Trainingsprinzipien sowie spezielle Trainingsmethoden zur Steigerung der Maximalkraftfähigkeit. Anschließend werden die zur Trai- ningsplanung erforderlichen Maximalkrafttests kritisch beleuchtet und eine Alternative dazu vorgestellt, das individuelle hypothetische Maximalgewicht. Kapitel 8 bezieht sich auf die spezielle Thematik dieser Arbeit der Einsatz- Mehrsatzproblematik. Dieses Kapitel stellt ebenfalls eine wichtige Grundlage für das Verständnis des Trainingsexperiments dar. Das neunte Kapitel leitet mit dem aktuellen Stand der Forschung zur Satzthematik den experimentel- len Teil ein. Auf Grundlage des neunten Kapitels werden in Kapitel 10 die allgemeine Fragestellung erarbeitet, allgemeine Hypothesen gebildet und die Phase der Test- und Trainingsplanung aufgezeigt. Im weiteren Verlauf wer- den die Konzeption des Experiments, das Untersuchungsdesign, die Erhe- bungsmethodik, die Datenauswertung und die Abläufe der Test- und Trai- ningsphasen beschrieben. Daran anschließend werden die erhobenen statis- tischen Hypothesen überprüft. Die Ergebnisse des Experiments werden de- skriptiv dargestellt und überprüft. Abschließend werden die Ergebnisse kurz diskutiert und den Abschluss bildet ein Kapitel, welches neben einem allge- meinen Ausblick auch mögliche Folgerungen des Experiments für die Trai- ningspraxis aufzeigt.

3. Biologische Grundlagen

3.1 Morphologische und physiologische Grundlagen

3.1.1 Aufbau und Funktion der Skelettmuskulatur

Nach der feineren Struktur der Muskelfasern sind eine Reihe verschiedener Muskeltypen zu unterscheiden. Eine Einordnung in glatte und quergestreifte Muskeln, von denen vielfach noch die Herzmuskulatur als dritter Typ unter- schieden wird, wird häufig vorgenommen (Markworth, 2001; Loeffler, 2002). Die besonderen Eigenschaften des Herzmuskels sowie der glatten Muskula- tur der inneren Organe sind jedoch nicht Gegenstand dieses Kapitels, wel- ches der spezifischen Leistung der Skelettmuskulatur zur Kontraktion ge- widmet ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Vergleich des Schemas einer quergestreiften Skelettmuskelzelle mit einer quergestreiften Herzmuskelzelle (nach Junqueira & Carneiro, 1986, aus Loeffler, 2002).

Die Skelettmuskulatur hat mit 40 bis 50% den größten Anteil am Gesamtkör- pergewicht des menschlichen Gewebes (Rüegg, 1993; Markworth, 2001) und ist nach einem identischen Muster konstruiert (vgl. Abb. 3). Der Aufbau eines Einzelmuskels aus funktionellen Untereinheiten entspricht dem Aufbau einer funktionellen Gruppe aus Einzelmuskeln. Aus Sicht der neuromotorischen Steuerung ergibt sich der Vorteil, dass funktionell voneinander unabhängige Teileinheiten eines Muskels spezifisch für separate Funktionen eingesetzt werden können (Roy & Edgerton, 1994). Ein Skelettmuskel besteht aus zahl- reichen Muskelsträngen (Muskelfaserbündeln), welche wiederum aus Bün- deln von mehreren Tausend Muskelfasern (Muskelzellen) aufgebaut sind. Aufgrund ihrer Länge im Verhältnis zur Dicke bezeichnet man diese Muskel- zellen auch als Muskelfasern. Die menschlichen Skelettmuskeln bestehen aus einer riesigen Anzahl von Muskelfasern. Um diese im Rahmen der koor- dinativen Steuerung der Kontraktion sinnvoll und gewinnbringend einzuset- zen, bedarf es einer Unterteilung dieser Funktionseinheiten, die als motori- sche Einheiten bezeichnet werden. Jede dieser motorischen Einheiten be- steht aus einer Nervenzelle (Vorderhornzelle), ihrem motorischen Axon und allen Muskelfasern, die von diesem alpha-Motoneuron versorgt werden. Die versorgenden Nervenzellen liegen für die Extremitätenmuskeln in der grauen Substanz des Rückenmarks. Ihr Axonfortsatz verläuft bis zu den Extremitä- ten und verzweigt sich dort zu einer unterschiedlich großen Anzahl von Mus- kelfasern. Die Nerven- und Muskelfaser wird mit nur einer Synapse in der Mitte der Muskelfaser verbunden. Diese Verbindungen werden als motori- sche Endplatte bezeichnet. Jedes alpha-Motoneuron innerviert mehrere Muskelfasern, von ungefähr 10 Fasern in der Fingermuskulatur bis zu 2000 Fasern in der Oberschenkelmuskulatur. Damit es zu einer Muskelkontraktion kommt, benötigt der Muskel Kontraktionsinformationen, die ihm signalisieren, dass er kontrahieren soll. Die Auslöser einer Kontraktion sind so genannte Aktionspotentiale (elektrische Impulse) der Motoneuronen, die von den Ner- venfasern zur Muskelfaser übermittelt werden.

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Abb. 2: Schematische Darstellung einer motorischen Einheit (nach Noth, 1994, aus Komi, 1994, S. 33).

Jede motorische Einheit besitzt jeweils nur einen Muskelfasertypen (vgl. Ka- pitel 3.1.3). Die Fasern einer motorischen Einheit verteilen sich stets auf de- finierten Bereichen des muskulären Querschnitts (Roy & Edgerton, 1994). Des Weiteren können sie sich innerhalb dieser hinsichtlich ihrer Größe und ihrer metabolischen Eigenschaften voneinander unterscheiden, jedoch ist die Variabilität deutlich geringer ausgeprägt als beim Vergleich von Fasern ver- schiedener motorischer Einheiten untereinander. Dies sogar, wenn diese aus der gleichen Muskelregion stammen (Roy & Edgerton,1994 ).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Schematische Darstellung des Aufbaus des Skelettmuskels (nach di Prampero, 1985, aus Komi 1994, S. 52 ).

3.1.2 Der kontraktile Apparat der Skelettmuskelfaser

Die Muskelfasern stellen die zellulären Elemente des Skelettmuskels dar, deren ausschließliche Aufgabe darin besteht Kraft auszuüben. Dabei handelt es sich um Riesenzellen mit einem Durchmesser von 50 μm und einer Länge von bis zu 10 cm (Billeter & Hoppeler, 1994). Etwa 80% der Muskelfaser be- stehen aus zylindrischen, kontraktilen Elementen, den Myofibrillen. Die Be- zeichnung „quergestreifte Muskelfaser“ erschließt sich aus der auffälligen Querbänderung in A-Abschnitte und I-Abschnitte. Die I-Abschnitte sind noch von den Z-Scheiben durchzogen, die die Myofibrillen in Sarkomere gliedern. Das Grundelement der Myofibrillen ist das Sarkomer, welches die eigentliche kontraktile Einheit darstellt. Es erstreckt sich auf einer Länge von 2.5 μm zwischen zwei Z-Scheiben und besteht aus zwei längsgerichteten dicken und dünnen Filamenten. Diese Filamente nennt man Myosin ( dicke Filamente ) und Aktin ( dünne Filamente ). Das Myosin stellt die wichtigste Eiweißstruktur der dicken Filamente dar. Es besteht aus insgesamt sechs Eiweißketten, von denen zwei umeinander gewundene schwere und zwei leichte Ketten sind. Die schweren Ketten formen Hals und Schaft des Myosinmoleküls. Die Schäfte der Myosinmoleküle sind parallel zueinander ausgerichtet und bilden in spiegelsymmetrischer Anordnung das Myosinfilament (Czihak, Langer & Ziegler, 1996; Billeter & Hoppeler, 1994; Markworth, 2001). Die eigentliche Kraftentfaltung erfolgt in den Köpfen der Myosinmoleküle. Die Energie für die Kontraktionskraft stammt aus der Hydrolyse von Adenosintriphosphat (ATP) und Adenosindiphosphat (ADP). Die Aufspaltung erfolgt mit Hilfe der ATPa- se, die in den Myosinköpfen lokalisiert ist. (vgl. 3.3). Die dünnen Aktinfila- mente bestehen aus zwei miteinander verflochtenen Strängen benachbarter Aktinmoleküle (Aktinmonomere). Das Aktinfilament besitzt zwei regulatorisch tätige Proteine, das Tropomyosin und den Troponinkomlex, der seinerseits aus drei Untereinheiten (Troponin C, Troponin I und Troponin T) besteht. Troponin C bindet Kalziumionen, was zu einer Formänderung der Myosin- köpfe führt und damit die Kontraktion auslöst (Billeter & Hoppeler, 1994). Je- der Verkürzung eines Skelettmuskels geht nun eine Verkürzung vieler in Reihe und parallel geschalteter Sarkomere voraus (Martin et al., 1993). Die auf Huxley zurückgehende Gleitfilamenttheorie (Huxley, 1957, nach Müller, 1987) geht davon aus, dass sich die „…aus dem Zusammenwirken von Ak- tin- und Myosinmolekülen entwickelte Kraft nur unidirektional im Sinne einer Verkürzung der Sarkomere entfalten kann“ (Billeter & Hoppeler, 1994, S. 51). Dabei findet eine Längenänderung der Sarkomere statt, die aus einem An- einandervorbeigleiten von dünnen Aktinfilamenten des I-Bandes und den dicken Myosinfilamenten des A-Bandes resultiert. Gleichzeitig ergeben sich chemische Bedingungen zwischen den Komponenten. Die Länge der Aktin- und Myosinfilamente bleibt während der Verkürzung jedoch gleich (Martin et al., 1993; Billeter & Hoppeler, 1994). Die seit den 70er Jahren diskutierte Querbrückentheorie (Noble und Pollack, 1977, nach Martin et al., 1993) be- sagt dagegen, dass die Spannungsentwicklung innerhalb eines Muskels auf einer Interaktion von Milliarden von Myosinköpfen mit dem Aktin beruht. Im Querbrückenzyklus (Abb. 4) nimmt das Myosin Kontakt mit dem Aktin auf, zieht sich mit ruderartigen Bewegungen am Aktin entlang und lässt die Ver- bindung wieder los, um gleich darauf erneut mit dem nächsten Aktin zu inter- agieren. „Es ist evident, dass eine größere Muskelmasse mit mehr Sarkome- ren eine höhere absolute Anzahl an aktiven Querbrücken gestattet und somit eine höhere Maximalkraft entfalten kann“ (Güllich & Schmidtbleicher, 1999, S. 226). Die für den Querbrückenzyklus erforderliche Energie wird durch den ATP-Abbau bereitgestellt. Das ATP ist elementar für die Auflösung einer Querbrücke. Kommt es zu einem kompletten Fehlen von ATP, können die Querbrücken nicht mehr aufgelöst werden, was eine völlige Versteifung der Muskulatur zur Folge hätte (Billeter & Hoppeler, 1994; Czihak et al., 1996).

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Abb. 4: Modell des Querbrückenzyklus (nach Alberts et al., 1989, aus Komi, 1994).

Aktin und Myosin stellen zwar die funktionell wichtigsten Proteine des Sarko- mers dar, sind aber nicht die Einzigen. Für den Erhalt der Sarkomerstruktur, der Grundeinheit des Muskels, sind noch einige andere Strukturproteine von elementarer Bedeutung. Unter ihnen gibt es auch solche, deren genaue Auf- gabe und Lokalisation innerhalb des Sarkomers immer noch unklar sind. Die- se Proteine werden unter dem Begriff „endosarkomeres Zytoskelett“ (Fürst, 1999a, S. 218) zusammengefasst. Das Größte bis dahin isolierte Protein ist das Titin, welchem eine zentrale Rolle innerhalb dieser Proteine aufweist. Gemeinsam mit seinen Bindungspartnern bestimmt es die Länge der dicken Filamente, organisiert diese zu geordneten A-Banden und schafft eine Ver- bindung zu den Z-Scheiben (Billeter & Hoppeler, 1994; Fürst, 1999). So be- stimmt es den physiologischen Arbeitsbereich der jeweiligen Muskelfaser. „Titin ist damit eine essentielle Struktur für den Aufbau des Muskels und den Einbau von Myosinfilamenten“ (Fürst 1999b, S. 24). Bei der Entstehung des Muskelkaters scheint das Titin jedoch keine Rolle zu spielen, da es erst bei extremer Krafteinwirkung reißt (Fürst ,1999b).

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Abb. 5: Schema der Beziehungen zwischen den Aktin- und Myosinfilamenten im erschlafften (A) und im kontrahierten (B) Zustand (nach Krstic, 1988, aus Loeffler, 2002). 1 Myosinfila- ment; 2-4 Abschnitte der Myosinmoleküle; 5 Aktinfilament; 6 Tropomyosinmoleküle; 7 Tro- poninmoleküle.

Den verschiedenen schnellen und langsamen Fasertypen der Skelettmuskulatur ist das folgende Kapitel 3.1.3 gewidmet.

3.1.3 Die Muskelfasertypen

Skelettmuskeln setzen sich aus strukturell, funktionell, molekular und meta- bolisch verschiedenen Fasertypen zusammen. Sie sind daher ein extrem heterogenes Gewebe. Die unterschiedlichen Fasertypen lassen sich histo- chemisch, immunochemisch sowie nach molekularen Kriterien voneinander abgrenzen (Pette, 1999). Stark vereinfacht unterscheidet man zwei Haupttypen von Muskelfasern (Weineck, 1996).

1. Die weiße, dicke und „schnelle“ Faser, auch als FT-Faser (fast-twitch = schnellzuckende Faser) bezeichnet. Sie wird vornehmlich bei schnellkräftigen und intensiven Muskelaktivitäten genutzt.
2. Die rote, dünne und „langsame“ Faser, auch als ST-Faser (slow-twitch = langsamzuckende Faser) bezeichnet. Sie wird bei Muskelarbeit mit geringeren Intensitäten beansprucht. Burke (1981) unterscheidet schon drei Typen von Muskelfasern. Sein Prinzip gründet sich auf Untersuchungen an Tiermodellen. Diese drei Fasertypen sind:

1. schnelle Muskelfasern mit hoher Ermüdbarkeit (FF = fast fatigue),
2. schnelle, ermüdungsresistente Muskelfasern (FR = fatigue resistent),
3. langsame Muskelfasern (S = slow) mit praktisch unbegrenzter Ausdau- er.

Um unterschiedliche Auswirkungen von Training genauer beurteilen zu können, reichen jedoch diese vereinfachten Darstellungen nicht aus. Dadurch lassen sich beim Menschen folgende Muskelfasern skizzieren, die sich in ihrem Innervations- und Kontraktionsverhalten sowie in ihren spezifischen Stoffwechseleigenheiten unterscheiden und deren Klassifizierung auf histochemischen Methoden basiert (Noth, 1994):

- Typ I: Langsame Muskelfasern mit hoher Ermüdungsresistenz. Sie wer- den vor allem bei lang durchgeführten Bewegungen mit geringer Kraftentwicklung genutzt. „Sie finden sich vorwiegend in Muskeln, die etwas mit der Körperhaltung zu tun haben, wie z.B. dem M. so- leus, der beim Gehen, Stehen oder Laufen ständig in Anspruch genommen wird (Goldspink, 1994, S. 218)“.
- Typ IIa: Schnelle Muskelfasern mit hoher Ermüdungsresistenz. Sie werden vor allem bei lang ausgeführten Muskelkontraktionen mit relativ hoher Kraftentwicklung gebraucht.
- Typ IIb: Schnelle, leicht ermüdbare Muskelfasern. Sie sind wichtig für in- termittierende Belastungen mit hoher Kraftentwicklung z.B. beim Sprint. IIb- Fasern sind in ihrer Kontraktilität ca. zehn Mal so schnell wie Typ I-Fasern.
- Typ IIc: Intermediärfasern, die zwischen Typ I und Typ II einzuordnen sind.

Außer bei Schnellkraftbelastungen werden die langsamen Fasern bei allen Bewegungen zuerst aktiviert. Typ II-Fasern werden im Allgemeinen erst akti- viert, wenn die gleichen Bewegungen mit relativ hoher Leistung umgesetzt werden müssen (Goldspink, 1994). Die zuvor genannten Fasertypen weisen nicht nur eine unterschiedliche Morphologie auf, sondern auch eine ver- schiedenartige Funktionalität (Weineck, 1996). Die Hauptunterschiede für diese morphologische und funktionelle Unterschiedlichkeit gründen sich auf das Vorkommen von sogenannten schweren und leichten Ketten. Diese Iso- formen des Myosins bilden auf molekularer Ebene die Grundlage der No- menklatur für die verschiedenen Muskelfasertypen. Sie differenzieren sich voneinander durch die Geschwindigkeit der ATPase-Wirkung. Während in den schnellen Myosinformen die ATPase-Aufspaltung mit einer Wiederho- lungszahl von bis zu 600 pro Sekunde erfolgt, erreichen langsame Myosin- formen nur die Hälfte dieser Umsatzrate. Die unterschiedlichen Geschwin- digkeiten der ATPase spiegeln sich in den kontraktilen Eigenschaften der Muskelfasern wider, in denen sich diese speziellen Isoformen häufig bestäti- gen lassen (Billeter & Hoppeler, 1994). Zwischen der maximalen Kontrakti- onsgeschwindigkeit und dem Fasertyp lässt sich daher eine klare Beziehung nachweisen, während die Maximalkraft vom Fasertyp weitestgehend unab- hängig ist. Sie wird vom Muskelquerschnitt bestimmt. Man geht davon aus, dass die langsamen Typ I- Fasern im Durchschnitt eher einen geringeren Durchmesser aufweisen als die Typ II- Fasern. Das würde bedeuten, dass Typ I-Fasern generell auch einen geringeren Muskelquerschnitt einnehmen als Typ II-Fasern (Billeter & Hoppeler, 1994). Daraus folgernd könnte man dem Fasertyp doch eine gewisse Rolle bei der Maximalkraft zugestehen. In- nerhalb verschiedener Studien fand man in der Muskulatur von Spitzenkraft- athleten vorzugsweise Typ II-Fasern (Tesch, 1994), während in der Muskula- tur von Ausdauerathleten der Anteil an Typ I-Fasern dominierte (Hollmann & Hettinger, 1990). Eine gewisse genetische Determinierung der Faservertei- lung gilt als bestätigt (Weineck, 1996).

3.2 Neuromuskuläre Grundlagen

Als Ausgangspunkt für jegliche Kraftleistungen der Skelettmuskulatur sind neuronale Erregungsprozesse, die im Zentralnervensystem ausgelöst wer- den und über Nervenbahnen und Umschaltzentren als elektrische Impulse zum Muskel gelangen, zu sehen (Müller, 1987). Die Bedeutung des zentralen Nervensystems für die Muskelkontraktion wurde anhand von verschiedenen Untersuchungen belegt. Es wurde festgestellt, dass ein Kraftzuwachs weit- aus geringer ausfällt, wenn unfreiwillige Kontraktionen mittels Elektrostimula- tion ausgelöst wurden im Gegensatz zu bewussten Kontraktionen. Das lässt darauf schließen, dass zur Erzielung eines optimalen Krafttrainingseffektes dem Zentralnervensystem eine wichtige Rolle zukommt (Hollmann & Hettin- ger, 1980). Des Weiteren erkennt man die Bedeutung der nervalen Ansteue- rung für die Kraftentwicklung daran, dass es zwar möglich ist ohne Anpas- sungen des kontraktilen Apparates eine Zunahme der Maximalkraft zu errei- chen, eine Zunahme der Maximalkraft ohne Anpassungen auf neuronaler Ebene jedoch nicht möglich ist (Gollhofer, 1987). In diesem Kapitel werden die wichtigsten neuromuskulären Mechanismen vorgestellt, die zum Verständnis der Kontraktionsvorgänge im Muskel notwendig sind.

3.2.1 Willkürliche Aktivierungsfähigkeit

Bei einer willkürlichen Kontraktion kann ein Mensch im Normalfall nicht alle motorischen Einheiten (vgl. 3.1.1) eines Muskels gleichzeitig aktivieren. Es verbleibt stets eine autonom geschützte Reserve, die durch Krafttraining reduziert werden kann. Das Vermögen, gleichzeitig einen möglichst großen Anteil der motorischen Einheiten zu aktivieren, nennt man willkürliche neuromuskuläre Aktivierungsfähigkeit (Güllich & Schmidtbleicher, 1999). Die willkürliche neuromuskuläre Aktivierungsfähigkeit wird prinzipiell durch folgende Aktivierungsmechanismen bestimmt:

- Rekrutierung,
- Frequenzierung,
- Synchronisation.

Die Aktivierung der motorischen Einheiten eines Muskels bei willkürlichen Kontraktionen erfolgt stets nach dem Größenordnungsprinzip, das 1965 zu- erst von Hennemann et al. an Säugetieren nachgewiesen wurde und von da an vielfach u.a. auch für den Menschen bestätigt wurde. Daher wird das Größenordnungsprinzip auch als Hennemann’sches Rekrutierungsprinzip bezeichnet (Bührle, 1995). Die Rekrutierungsreihenfolge ist bei jeglicher Kon- traktion (statischer, dynamischer, explosiver) immer dieselbe. Zunächst wer- den die langsamen motorischen Einheiten (ST-Fasern) mit kleinen Motoneu- ronen und niedriger Erregungsschwelle, dann bei steigenden Krafterforder- nissen an das neuromuskuläre System die schwächeren FT-Fasern und end- lich die starken FT-Fasern mit großen Motoneuronen und hoher Erregungs- schwelle rekrutiert. Ausnahmen oder eine Umkehr der Rekrutierungsreihen- folge gibt es nicht. Jedoch kann es vorkommen, dass bei intensiven schnell- kräftigen Belastungen das Erregungsmuster eines großen Motoneurons (FT- Einheit) schneller seine Muskelfasern erreicht, als das einer kleinen Vorder- hornzelle (ST-Einheit) (Sale, 1994; Grosser et al., 2001). Doch meistens ist selbst bei ballistischen Kontraktionen1 die zuvor beschriebene Rekrutierungs- reihenfolge gültig. Bei Krafteinsätzen unter ca. 80% der Maximalkraft erfolgt die Entladung der eingesetzten motorischen Einheiten asynchron, und es findet ein rotatorischer Wechsel mit den freien motorischen Einheiten statt. Weiter besteht Konsens darüber, dass bei langsamer Kraftentfaltung bei den meisten Muskeln mit Erreichen von 85-90% der Maximalkraft bereits alle mo- torischen Einheiten rekrutiert sind (Güllich & Schmidtbleicher, 1999; Grosser et al., 2001). Die Rekrutierung ist eng verbunden mit der Höhe der Erre- gungsfrequenz, mit der eine jeweilige motorische Einheit innerviert wird. Je nach Höhe der Erregungsfrequenz sprechen weniger oder mehr motorische Einheiten an und senden ein Erregungsmuster an alle zugehörigen Muskel- fasern. Diese Abstufung der Impulsfrequenz wird als Frequenzierung be- zeichnet. Güllich & Schmidtbleicher (1999) geben für Typ I-Fasern Reizfre- quenzen von bis zu 20 Hz an, während Typ IIa- und Typ IIb- Fasern mit deut- lich höheren Frequenzen von bis zu 50Hz-100Hz angesteuert werden. Bei einer bestimmten motorischen Einheit geht die Reizfrequenz bis zu einem oberen Grenzwert einher mit einer Kraftsteigerung. Danach lässt sich nur noch eine Steigerung der Steilheit des Kraftanstiegs feststellen. Die Rekrutie- rung und die Frequenzierung zusammen werden auch als intramuskuläre Koordination (Grosser et al., 2001) bezeichnet. Neben der Rekrutierung und der Frequenzierung spielt offenbar noch ein weiterer Mechanismus eine Rol- le im Kraftverhalten. Verlangt die Bewegungsaufgabe eine schnelle Verwirk- lichung hoher Krafteinsätze, so kommt es zu einer Synchronisation bei der Rekrutierung motorischer Einheiten. Zwar erfolgt die Rekrutierung immer noch nach dem Größenordnungsprinzip, doch wird der Rekrutierungszeitraum auf wenige Millisekunden (15-20) zusammen geschoben (Bührle, 1995). Moritani (1994) spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Aktivitätssynchronisation zwischen verschiedenen synergistischen Muskeln. Diese Aktivitätssynchronisation wird im folgenden Kapitel unter dem Begriff der Intermuskulären Koordination erläutert.

3.2.2 Intermuskuläre Koordination

Ein Training mit dem Ziel der maximalen Kraftentwicklung, stellt eine hohe koordinative Beanspruchung dar. Es geht darum, alle Muskeln, die bei einer Bewegungsaufgabe in die gleiche Richtung wirken, die sogenannten Ago- nisten, optimal und simultan zu aktivieren. Das Entsprechende gilt für die Synergisten, die an der Koordination der Bewegung beteiligt sind. Letztend- lich müssen auch die Antagonisten, die Muskeln, die der angestrebten Kraft- richtung entgegenwirken, aktiviert werden (Sale, 1994). Diese zeitliche und räumliche Abstimmung der Aktivitäten der verschiedenen an der Bewegung beteiligten Muskelgruppen auf der Grundlage von zentralen und reflektori- schen Steuermechanismen2 bezeichnet man als Intermuskuläre Koordination (Müller, 1987; Grosser, Starischka und Zimmermann, 2001).

Die Existenz weiterer neuronaler Mechanismen, wie der Reflexinnervation und der Vorinnervation, sollen dem Rezipienten nicht vorenthalten werden, sind aber nicht als elementar für das Verständnis der vorliegenden Arbeit anzusehen.3

3.3 Grundlagen der Energiebereitstellung

Jegliche Krafterzeugung ist auch unter dem Aspekt der Energiebereitstellung zu betrachten. Die Kontraktionsintensität, z.B. die maximale oder submaxi- male, und die Arbeitsweise (statisch oder dynamisch) sind abhängig von ei- ner bestimmten Energieflussgröße. Daher ist entweder die anaerob- alaktazide oder anaerob-laktazide oder aerob-glykolytische Energiebereitstel- lung schwerpunktmäßig maßgebend, auch wenn alle diese Stoffwechselvor- gänge immer gleichzeitig ablaufen (Grosser et al., 2001). Die zentrale Rolle innerhalb des Energiestoffwechsels einer Muskelzelle spielt das Adeno- sintriphosphat (ATP). Den Aufbau, Umbau und Abbau von Stoffen im Orga- nismus nennt man Metabolismus. Er umfasst die Gesamtheit aller chemi- schen Vorgänge im menschlichen Körper. Der Metabolismus liefert die Bau- steine für den Aufbau des Organismus und die benötigte Energie, die bei allen Lebensvorgängen benötigt wird: zum Aufbau neuer Körpersubstanz, zur Muskelbewegung (Kontraktion), zur Erregungsleitung bei Nerven oder zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur. Diese Energie wird in Form chemisch gebundener Energie mit der Nahrung in Form von Fetten, Eiweiß- stoffen und Kohlenhydraten aufgenommen, im Magen verdaut, durch die Re- sorption vom Darm in das Blut überführt und in die Zellen (Muskelzellen) transportiert - den Ort, an dem der Energiestoffwechsel statt findet (Czihak, Langer und Ziegler, 1996). Im Energiestoffwechsel finden verschiedene Pro- zesse der Energiebereitstellung statt. Die dazugehörigen Resynthesewege sehen ebenfalls unterschiedlich aus. Durch Zerlegung der einzelnen Nähr- stoffe bzw. von deren großen Molekülverbindungen in ihre Grundbausteine wird Energie frei, die in Wärme umgewandelt oder vorübergehend als ener- giereiche chemische Verbindung gespeichert wird. Das ATP (Adeno- sintriphosphat) ist die wichtigste energiereiche Verbindung des menschlichen Körpers und wird in den Zellen als universeller Energieüberträger genutzt. Für die Muskelkontraktion ist das ATP der direkte Energielieferant. So wird bei der Muskelkontraktion die letzte Phosphatgruppe des ATP abgespalten, wodurch die potentielle Energie, die in dieser Bindung gespeichert ist, als kinetische Energie frei wird und von den kontraktilen Elementen der Zelle genutzt wird, um Spannung aufzubauen. Es gibt verschiedene Formen der Energiebereitstellung, die sich in der Art und in der Menge pro Zeiteinheit der Bereitstellung unterscheiden. Man unterscheidet zwischen der anaerob alak- taziden Energiebereitstellung (über Kreatinphosphat), der anaerob laktaziden Energiebereitstellung (über die Glycolyse) und der aeroben Oxidation (aerob alaktazid - über Zitratzyklus und Atmungskette). Für die Fettverbrennung und die entsprechende Umwandlung in Energie ist die ß-Oxidation zuständig. Die einzige vom Muskel direkt verwertbare Energiequelle ist jedoch das ATP (A- denosintriphosphat). Eine gewisse Menge an ATP ist im Muskel direkt vor- handen, reicht aber lediglich für einige Kontraktionen aus. Während das ATP verbraucht wird, laufen die nächsten Energiebereitstellungsprozesse und die Resynthesewege parallel an. Die Energie ist für den Muskel direkt als ATP verwertbar, wird aber in unterschiedlichen Formen in den Zellen gespeichert. Zucker wird als Glykogen und Fette werden als Triglyzeride gespeichert. Der Muskel verfügt über verschiedene Energiespeicher. Der 1. Speicher besteht aus ATP (Adenosintriphosphat), das für 1-2 Sekunden Einsatzdauer reicht. Der 2. Speicher, aus dem Energie gewonnen wird, ist das Kreatinphosphat, das 3 bis 10 Sekunden lang für Muskelarbeit ausreicht. Aus dem 3. Speicher werden die Kohlenhydrate genutzt. Im dazugehörigen anaeroben Abbau reicht die Energieausbeute für 45 bis 90 Sekunden, während im aeroben Ab- bau der Kohlenhydrate die Energie für ca. 45 bis 90 Minuten zur Verfügung steht. Die Fette, also Speicher Nummer 5, reichen sogar für mehrere Stun- den (Markworth, 2001). ATP und Kreatinphosphat (KP) sind zwar in nicht großer Menge in den Zellen gespeichert, sie sind aber von allen gespeicher- ten Energieformen mit der höchsten relativen Energieflussrate pro Zeiteinheit verfügbar. Die in den Zellen als Glykogen gespeicherten Kohlenhydrate stel- len einen wesentlich größeren Energiespeicher dar - mit einer kleineren rela- tiven Energieflussrate als ATP und KP. Fette stehen für die Energiebereitstel- lung in großer Menge zur Verfügung, haben aber die niedrigste relative E- nergieflussrate.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Zentrale Rolle des Adenosintriphosphats (ATP) im Energiestoffwechsel der Muskelzelle (modifiziert nach Heemsoth, 2005, S. 32).

3.3.1 Energiebereitstellung im Krafttraining

Während eines Krafttrainings, das mit dem Ziel einer muskulären Hypertro- phie (vgl. 5.1.1) durchgeführt wird, müssen trotz der geringen Sauerstoffauf- nahme alle Energiereserven mobilisiert werden. Bei einem Krafttraining von ca. 30 min Dauer kommt es zu einer Abnahme des muskulären Gehalts an ATP, Kreatinphosphat und Glykogen. Zusätzlich wird durch die intensive an- aerobe Glykolyse ein offensichtlicher Anstieg der Serumlaktatkonzentration und des intramuskulären Gehalts an Laktat, Glukose, Glukose- 6-Phosphat und Glyzerin-3-Phosphat beobachtet. Neben der Nutzung der anaeroben laktaziden und alaktaziden Energiequellen werden auch noch Fette als ener- giereiches Substrat aktiviert (Tesch, 1994). Die eigentliche Muskelkontraktion erfolgt jedoch nur durch die Nutzung der energiereichen Phosphate ATP und Kreatinphosphat. Bei der Maximalkraft spielen die energiereichen Phosphate ATP und KP die entscheidende Rolle, da der Zeitraum der maximalen Kraft- entwicklung nur im Bereich von einigen Sekunden bzw. sogar Sekunden- bruchteilen liegt. In der Literatur werden Zeiten von fünf bis acht Sekunden maximaler Muskelarbeit bis zur Erschöpfung der energiereichen Phosphate angegeben (Weineck, 1996; Boeckh-Behrens & Buskies, 2002). Hält die in- tensive Belastung länger als 5-8 Sekunden an, stellt der Organismus die E- nergiebereitstellung auf anaerob laktazidem Wege bereit. In Bezug auf die ablaufenden Stoffwechselprozesse beim Hypertrophietraining scheinen die verschiedenen Autoren unterschiedlicher Ansicht zu sein. Wie oben bereits angesprochen, reichen ATP und Kreatin nur für wenige Sekunden. Also müsste sich ein Hypertrophietraining mit Wiederholungen von 8-15 pro Satz im anaerob laktaziden Bereich bewegen. Gießing (2005, S. 12) spricht je- doch von „primär alaktazid“ ablaufenden Stoffwechselprozessen im Body- building: „Deutlich höhere Wiederholungszahlen, durch die die Belastung in den laktaziden Bereich verschoben werden, haben sich dagegen für ein Muskelaufbautraining als weniger effektiv erwiesen“ (Fleck & Kraemer, 1987, nach Gießing, 2005, S. 12). Boeckh-Behrens und Buskies (2002, S. 89) schreiben zu dieser Thematik: „Auf die anaerob laktazide Energiebereitstel- lung wird vor allem bei der Methode zum Muskelaufbau […] zurückgegriffen.“ Eine anaerob - alaktazide Energiebereitstellung findet sich in der Praxis z.B. bei Trainingsmethoden zur Verbesserung der intramuskulären Koordination4 (z.B. Methode der explosiven maximalen Krafteinsätze). Gießing wiederum zitiert in seinem Buch „1 Satz Training“ Autoren wie Bührle & Werner (1984), die für einen optimalen Muskelzuwachs Wiederholungen von 6-12 pro Satz bei einer moderaten Geschwindigkeit empfehlen. Die Autoren sehen ein Muskelquerschnittstraining nur dann als effektiv an, wenn die Ausschöpfung innerhalb von 20-25 Sekunden erfolgt und eine dementsprechende Belas- tungshöhe gewählt wird. Allerdings trainiert der Athlet nach 25 Sekunden nicht mehr im Bereich der alaktaziden Energiebereitstellung. Nach Gießings Ausführungen müsste ein Satz innerhalb von 5 bis 8 Sekunden durchgeführt werden um sich noch im anaerob alaktaziden Bereich zu bewegen. Dies ent- spricht nicht gerade einer moderaten Bewegungsausführung und fördert sehr wahrscheinlich nicht die Ausführungsqualität der jeweiligen Übung. Meiner Meinung nach bestehen die Diskrepanzen in den Ausführungen der Autoren zum einen darin, dass nicht zwischen maximaler und submaximaler Belas- tungsintensität unterschieden wird. In der Literatur wird die Ausschöpfungs- zeit häufig nur auf maximale Muskelarbeit bezogen (Weineck, 1996; Grosser et al., 2001; Boeck-Behrens & Buskies, 2002). Wie sich die Ausschöpfung bei einem Krafttraining mit beispielsweise 70% der Maximalkraft verhält, wird in der vorgenannten Literatur nicht beschrieben. Eine weitere Überlegung wäre die Möglichkeit, dass bei jeder körperlichen Bewegung (so auch bei Krafttrainingsübungen) die Schwerkraft bei der negativen Bewegung unter- stützend einwirkt. Daher werden die energiereichen Phosphate möglicher- weise nur halb so schnell ausgeschöpft. Diese Überlegung ist rein hypothe- tisch und basiert meines Wissens nicht auf einer empirischen Grundlage. Sie ist es meiner Ansicht nach jedoch wert überprüft zu werden.

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Abb. 7: Die Energiebereitstellung im Krafttraining (modifiziert nach Boeck-Behrens & Buskies, 2002, S. 88).

4. Die konditionelle Fähigkeit Kraft

In dieser Arbeit werden zwei Trainingsmethoden zur Maximalkraftentwicklung bei untrainierten Krafttrainingsanfängern vergleichend untersucht. Zum bes- seren Verständnis soll daher die Kraft, eine der konditionellen Fähigkeiten, etwas genauer dargestellt werden. Zunächst wird eine Arbeitsdefinition ge- sucht. Im Anschluss daran werden die anatomischen und physiologischen Grundlagen aufgezeigt, bevor die Trainings- und Diagnosemöglichkeiten der Kraft und hier speziell der Maximalkraft erklärt werden.

4.1 Definition der konditionellen Fähigkeit Kraft

Heutzutage wird wohl niemand mehr bestreiten, dass die Kraft und das Kraft- training in allen sportlichen Bereichen einen mehr oder minder elementaren Platz einnehmen. Die Zeiten, in denen die Ansicht vorherrschte, Krafttraining sei nur für die sogenannten Kraftsportarten von Interesse, sind vorbei. Je- doch gehen die Meinungen, was genau unter dem Begriff „Kraft“ verstanden wird, stark auseinander. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff „Kraft“ von jedermann völlig selbstverständlich benutzt, ohne dass er erklä- rungsbedürftig erscheint. Kraft wird zumeist als Begriff angewandt, der als Ursache für eine beobachtbare Verformung oder Beschleunigung herange- zogen wird, die durch den Menschen (Muskelkraft), die Natur (z.B. Wind- oder Wasserkraft) oder durch eine wie auch immer geartete Maschine her- vorgerufen wird (Lottmann, 2002). Und sogar in der Fachliteratur der Trai- nigswissenschaft findet sich bis heute keine allgemeingültige Definition des Kraftbegriffs. Der Ausdruck „Kraft“ im sportlichen Handlungsfeld stellt sich daher als eine Art Sammelbegriff für die unterschiedlichsten Erscheinungs- oder auch Sichtweisen von Kraft dar. So finden sich bei Wedekind (1985) achtzehn zumeist unvollständige bzw. einseitige Definitionen zur motorischen Grundfähigkeit Kraft (Lottmann, 2002). Bös und Mechling (1983) finden bei ihren Recherchen sogar 52 Kraftbegriffe. Man ist sich zumindest darüber ei- nig, dass „…für die Bewegungen des Menschen bei sportlichen Übungen wie für jeden materiellen Körper die allgemeine Erkenntnis gilt, dass eine Kör- permasse sich nur dann aus der Ruhe fortbewegt, wenn Kräfte auf sie ein- wirken“ (Hochmuth, 1973, nach Bös & Mechling, 1983, S.122.) Fetz (1980) zählt die Kraft neben der Ausdauer, der Schnelligkeit und der Koordination zu den motorischen Grundeigenschaften des Menschen. Er wählt den Begriff der motorischen Grundeigenschaft, da es darum geht „ganz bestimmte, rela- tiv unabhängige Qualitäten der Motorik zu erfassen, die für die Ausbildung des Menschen allgemein (und des Sportlers im Besonderen) große Bedeu- tung haben.“ (Fetz, 1980, S. 221) Diese Grundeigenschaften sind, so Fetz, „Bedingungsfaktoren menschlicher Bewegungsleistung“ (Röthig, 1992, S. 188). Schmidtbleicher (1984 und 1987) empfiehlt bei der Definition des Beg- riffes Kraft zunächst einmal die klare Unterscheidung von Kraft als motorisch- rer Eigenschaft und Kraft als physikalischer Größe. Aus physikalischer Sicht ist sowohl jegliche Bewegungsausführung als auch die Einnahme bestimmter Körperhaltungen immer die Folge bestimmter Kräfte (Schmidtbleicher, 1984). Als physikalische Größe beschreibt die Kraft mechanische Wechselwirkun- gen zwischen Körpern. Dadurch erfahren die Körper Verformungen (= ver- formende Wirkung der Kraft) und unter bestimmtem Bedingungen eine Ver- änderung ihres Bewegungszustandes (= dynamische Wirkung der Kraft). Gemessen wird die Höhe der Kraft durch das Messen der Verformung von geeichten Meßelementen, wie z.B. Federwaagen. Um die Kraft zu berech- nen, gilt die Formel:

Martin, Carl und Lehnertz (1993) halten jedoch die physikalische Kraftdefiniti- on für unzureichend, um die Kraft als konditionelle Fähigkeit in ihrer Gesamt- heit zu erfassen. Sie beziehen sich dabei darauf, dass sich die Kraft als kondi- tionelle Fähigkeit aus dem Zusammenwirken energetischer Prozesse des Or- ganismus und der Muskulatur sowie den erforderlichen psychischen Eigen- schaften ergibt (Martin et al. 1993). Gollhofer (1999) beschreibt die Kraft als „…eine Resultante aus muskulärer Kapazität und der neurogenen Ansteue- rung in Abhängigkeit von der Stellung des Gelenks und der Muskelgeometrie.“ Auch Schmidtbleicher (1984, S.1785 und 1987, S. 356) spricht sich für eine derartige Sichtweise aus: Kraft als motorische Eigenschaft ist das Resultat von morphologisch-physiologischen und neurophysiologischen Einflussgrö- ßen, die in Abhängigkeit von der zu bewältigenden Aufgabe einen unter- schiedlich großen Beitrag zur situationsadäquaten Kraftentfaltung liefern. Schmidtbleicher (1984 und 1987) definiert die Kraft als motorische Eigen- schaft bzw. motorische Beanspruchungsform des Menschen, als die Fähigkeit der Muskulatur:

- sich gegen einen Widerstand zu kontrahieren, ohne dass sich Ansatz und Ursprung des Muskels annähern (statische Arbeitsweise);
- einen Widerstand -Körperteile, den eigenen Körper bzw. Sportgeräte - zu überwinden, so dass sich der Muskel verkürzt (konzentrische oder dynamisch überwindende Arbeitsweise) ;
- einem Widerstand -Körperteilen, dem eigenen Körper bzw. Sportgerä- ten - nachgebend entgegenzuwirken. Der Muskel wird entgegen sei- ner Arbeitsrichtung gedehnt (exzentrische oder dynamisch nachge- bende Arbeitsweise).

Die heutige Trainingslehre verwendet den Begriff Eigenschaft kaum noch. Dieser wird durch den Begriff der Fähigkeit ersetzt, welcher übereinstimmend verwendet wird.5 Um sich der neueren Trainingswissenschaft anzupassen und um eindeutige Begrifflichkeiten herauszustellen, wird im weiteren Verlauf der Arbeit von der konditionellen6 Fähigkeit Kraft gesprochen. Wie weiter oben schon festgestellt, werden alle menschlichen Bewegungen und Körper- haltungen durch Kräfte verursacht. Dies bezieht auch den Dauerlauf mit ein. Bührle (1985) schlägt nun unter Bezug auf Hettinger (1964) vor, zur besse- ren, theoretischen Unterscheidung von Kraft-, Ausdauer- und Schnelligkeits- verhalten nur dann von Kraftverhalten zu sprechen, wenn Krafteinsätze aktu- alisiert werden, die über einem Drittel der individuell realisierbaren Kraftwerte liegen. Für die vorliegende Arbeit wird daher in Anlehnung an Martin et al. (1993) folgende Definition der konditionellen Grundfähigkeit Kraft aufgestellt und verwendet:

4.2 Struktur und Erscheinungsformen der Kraftfähigkeiten

In den letzten drei Jahrzehnten wurde von der Freiburger Forschungsgruppe zur Sportmotorik auf der Basis einer Vielzahl von Längs- und Querschnittsun- tersuchungen eine Neustrukturierung der Kraftfähigkeiten und ihrer Kompo- nenten durchgeführt (Bührle, 1989; Güllich & Schmidtbleicher, 1999). Hierbei wird der in der Trainingspraxis und Trainingslehre bisher gebräuchliche phä- nomenologisch-beschreibende Strukturierungsansatz kritisiert. Die Trai- ningspraxis und auch die Trainingslehre haben die Kraftfähigkeiten bei die- sem ganzheitlichen Ansatz häufig nach ihrem äußerlichen Erscheinungsbild zunächst auf dem Zusammenwirken energetischer Prozesse des Organismus und der Muskulatur stützt und sich als Kraft, Schnelligkeits-, Ausdauerfähigkeit sowie Beweglichkeit im Zusammenhang mit den für diese Fähigkeiten erforderlichen psychischen Eigenschaften präsentiert (Martin et al., 1993).

unterschieden, wobei die Anforderungen oder Erscheinungsformen hierbei die Fähigkeiten festlegen. Zum Beispiel gibt es die Unterteilung nach dyna- mischer und isometrischer Maximalkraft, sowie nach Bewegungsfertigkeiten, bei denen ein Krafteinsatz erforderlich ist, wie Zug-, Stoß-, Wurf-, Sprung-, Schuss- und Sprintkraft (Letzelter, 1987). Diese Art der Einteilung lässt den Eindruck entstehen, dass sich die Kraft, die während eines Wurfes realisiert wird, in ihren Adaptionsformen von der Kraft unterscheidet, die während ei- nes Sprunges realisiert wird, was bedeuten würde, dass für unterschiedliche Sportarten oder Bewegungsformen auch unterschiedliche Formen von An- passungserscheinungen existierten, die daher auch unterschiedlich zu trai- nieren wären (Stapelfeldt, 2001). Eine derartige Einteilung ist zwar zur Erklä- rung spezieller Zielsetzungen im praktischen Training geeignet, sie hat je- doch den Nachteil, dass die Differenzierung zwischen vorrangig konditionel- len und koordinativen Einflüssen erschwert und damit die eigenständige Leis- tung der Muskulatur nicht abgegrenzt genug in den Vordergrund gestellt wird (Güllich & Schmidtbleicher 1999; Martin et al., 1993). Auch die Dimensionen mit unterschiedlichen physiologischen Einflussgrößen werden im phänome- nologisch-beschreibenden Ansatz nicht getrennt dargestellt (Güllich & Schmidtbleicher, 1999). Bei der dimensionsanalytischen Strukturierung des Kraftverhaltens stand bei der Freiburger Gruppe zunächst die Frage im Vor- dergrund, wie die Kraftfähigkeiten effektiv und schnell entwickelt werden konnten. Es wurde jedoch festgestellt, dass für konkrete, wissenschaftliche Untersuchungsansätze eine „solide Grundlagentheorie fehlte“ (Bührle et al., 1992, S.178). Daher wurde mit dem dimensionsanalytischen Strukturie- rungsansatzes ein Konzept entwickelt, welches von einer sportart- unspezifischen, differentiellen Diagnostik ausgeht, wissenschaftlichen Krite- rien standhält und insbesondere auch neuromuskuläre Aspekte (willkürliche Aktivierung, Rekrutierung, Frequenzierung, Synchronisation, intramuskuläre Koordination, Kraftdefizit, Reflexmechanismen) mit einbezieht (Bührle et al.,1992). Dabei sollten die Dimensionen des Kraftverhaltens als voneinander unabhängige, leistungsbestimmende Fähigkeiten verstanden werden. Auf der Grundlage des dimensionsanalytischen Ansatzes haben sich zwei Struk- turierungsmodelle entwickelt. Während Bührle (1989) in seinem Modell die Maximalkraft, die Schnellkraft und die Reaktivkraft als eigenständige Fähig- keiten des Kraftverhaltens vorstellt, halten Güllich und Schmidtbleicher (1999) an einem eher trainingspraktisch orientierten Ansatz fest, der die Un- terteilung in Maximalkraft, Schnellkraft und Kraftausdauer übernimmt. Beide Strukturierungsmodelle ordnen die Fähigkeiten jedoch nicht gleichrangig auf einer Ebene ein, sondern stellen eine Hierarchie zwischen den Dimensionen der Kraft her. Die Dimension Maximalkraft gilt für beide Autoren als die Ba- sisfähigkeit der jeweiligen Subkategorien. Sowohl die Schnellkraft, die Kraft- ausdauer als auch die Reaktivkraft sind in ihrem Ausprägungsniveau in ho- hem Maße von dem der Maximalkraft abhängig (Bührle, 1989; Martin et al., 1993; Güllich & Schmidtbleicher, 1999). Als Reaktivkraft bezeichnet man „die Fähigkeit des Organismus, aus einer abbremsenden (exzentrischen) Bewe- gung heraus in kürzester Zeit einen möglichst hohen, konzentrischen Kraft- stoß realisieren zu können“ (Schmidtbleicher & Gollhofer, 1985, S. 271). Während Bührle (1985 & 1989) in seinem Modell der dimensionsanalytischen Forderung nach Unabhängigkeit folgt, indem er die Kraftausdauer auslässt, bleiben Güllich und Schmidtbleicher (1999) trotz einiger Widersprüche bei der ursprünglich aus der Trainingspraxis hervorgegangenen Differenzierung in Maximalkraft, Schnellkraft und Kraftausdauer. Schnellkraft wird definiert als „die Fähigkeit des neuromuskulären Systems, einen möglichst großen Impuls (Kraftstoß) innerhalb einer verfügbaren Zeit zu entfalten“ (Güllich & Schmidtbleicher, 1999, S. 225). Als Kraftausdauer bezeichnet man „die Fä- higkeit des neuromuskulären Systems, eine möglichst hohe Impulssumme (Kraftstoßsumme) in einer gegebenen Zeit gegen höhere Lasten zu produ- zieren“ (Güllich & Schmidtbleicher, 1999, S. 226). Das Strukturierungsmodell von Güllich und Schmidtbleicher (1999, vgl. Abb. 8) soll aufgrund seines eher trainingspraktischen Bezugs als Grundlage der weiteren Analyse dienen. Die Maximalkraft wird angesichts ihrer Bedeutung für diese Arbeit im folgenden Kapitel gesondert behandelt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8: Struktur der motorischen Eigenschaft Kraft (Güllich & Schmidtbleicher,1999, S. 224).

4.3 Maximalkraft

4.3.1 Definition

Die Maximalkraft wird in der Literatur relativ übereinstimmend definiert (Martin et al., 1993, S.103; Güllich & Schmidtbleicher, 1999, S. 224):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wenn von der Maximalkraft gesprochen wird, ist ausschließlich der willkürlich innervierbare Anteil der Muskulatur gemeint. Noch höher als die Maximalkraft ist die Absolutkraft, welche die Summe aus der Maximalkraft und den Kraft- reserven darstellt, die nur unter besonderen Bedingungen, wie Todesangst, Hypnose etc. oder durch elektronische Stimulation von außen, mobilisiert werden kann (Bührle, 1985; Weineck, 1996). Die Differenz zwischen der Ma- ximalkraft und der Absolutkraft nennt man Kraftdefizit (Bührle, 1989) oder autonome Reserve (Martin et al, 1993). Das Kraftdefizit kann je nach Trai- ningszustand zwischen 30% (Untrainierte) und 10% (Trainierte) betragen. Unterschiede im Kraftdefizit zeigen sich nicht nur beim Vergleich von Perso- nen untereinander. Es gibt auch Differenzen zwischen verschiedenen Mus- keln ein und derselben Person. Zum Beispiel konnte festgestellt werden, dass das Kraftdefizit in der Beinmuskulatur geringer ausfällt als in der Arm- muskulatur. Als Begründung hierfür wird die unterschiedliche Nutzung der Muskeln im Alltag genannt (Siewers, 2000). Setzt man einen zuvor gemes- senen Maximalkraftwert in Relation zum Körpergewicht, spricht man von re- lativer Maximalkraft oder von Relativkraft7.

[...]


1 „Ballistische Kontraktionen sind solche, die aufgrund einer Stoßinnervation mit ab- rupter Anfangsrekrutierung eingeleitet werden und in ‚freier’ Kontraktion enden, da die beschleunigte Last in freien Flug übergeht.“ (Grosser et al., 2001, S. 55).

2 Eine nähere Erläuterung zu den zentralen und reflektorischen Steuermechanismen findet sich in Grosser-Starischka (2001).

3 Für nähere Erläuterungen wird auf Komi (1994), Güllich & Schmidtbleicher (1999) und Grosser-Starischka (2001) verwiesen.

4 Vgl. 3.2.1 und 6.2.3.

5 Dies wird damit begründet, dass Eigenschaften vornehmlich die habituellen Komponenten der Handlungs- regulation darstellen (Clauss u.a., 1976, nach Martin et al., 1993), während Fähigkeiten eher angeborene und im Lebensvollzug entwickelte Voraussetzungen und Dispositionen für das Zustandekommen von Leistungen beschreiben (Gundlach, 1968, nach Martin et al., 1993).

6 Unter Kondition wird in dieser Arbeit eine Komponente des Leistungszustandes verstanden, die sich

7 Der Wert der relativen Maximalkraft (Relativkraft) ist der Wert, anhand dessen im weiteren Verlauf die Ergebnisse des Trainingsexperiments, welches dieser Arbeit zugrunde liegt, dargestellt, interpretiert und analysiert werden.

Details

Seiten
151
Jahr
2007
ISBN (eBook)
9783656958703
ISBN (Buch)
9783656958710
Dateigröße
1.7 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v126349
Note
Schlagworte
dosierungsproblematik krafttraining trainingsexperiment maximalkraftentwicklung einsatz mehrsatztraining
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Titel: Zur Dosierungsproblematik im Krafttraining. Ein Trainingsexperiment zur Maximalkraftentwicklung durch Einsatz und Mehrsatztraining