Thema: Einfluss zweier Schnellkraftmethoden auf die Leistung im Squat Jump sowie die isometrische Maximal- und Explosivkraft

Transkript

1 Abschlussarbeit zur Erlangung des Magister Artium im Fachbereich 05: Sportwissenschaften & Psychologie der Johann Wolfgang Goethe - Universität Institut für Sportwissenschaften Thema: Einfluss zweier Schnellkraftmethoden auf die Leistung im Squat Jump sowie die isometrische Maximal- und Explosivkraft 1. Gutachter: Dr. K. Wirth 2. Gutachter: Dr. R. Preiß vorgelegt von: Michael Vogel aus: Aschaffenburg Einreichungsdatum: 23. Juni 2008

2 Inhaltsverzeichnis 2 Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS EINLEITUNG BEGRIFFSBESTIMMUNG KRAFT UND KRAFTFÄHIGKEIT DEFINITION KRAFTFÄHIGKEIT MUSKULÄRE AKTIONSFORMEN STRUKTURMODELL DER KRAFTFÄHIGKEITEN KRAFTDEFIZIT MAXIMALKRAFT SCHNELLKRAFT Explosivkraft Startkraft Das dynamisch realisierbare Kraftmaximum KRAFT-GESCHWINDIGKEITS-RELATION DIE MUSKELLEISTUNGSSCHWELLE REAKTIVKRAFT EINFLUSSGRÖßEN DES KRAFTVERHALTENS MORPHOLOGISCH-PHYSIOLOGISCHE EINFLUSSGRÖßEN Muskelmasse Muskelfasertypen Enzymatische Kapazität und Kapillarisierung Muskel- und Sehnenelastizität KOORDINATIV - NEURONALE EINFLUSSGRÖßEN Intermuskuläre Koordination Intramuskuläre Koordination MOTIVATIONALE EINFLUSSGRÖßEN ADAPTATIONEN AN KRAFTTRAINING MORPHOLOGISCHE ADAPTATIONEN AN TRAININGSREIZE Hypertrophie Muskelfasertransformation Muskelfaserlänge Muskel- und Sehnenelastizität Enzymatische Kapazität und Kapillarisierung NEURONALE ANPASSUNGEN DURCH TRAININGSREIZE Anpassungen der intermuskulären Koordination Anpassungen der intramuskulären Koordination SPEZIFIK DER ANPASSUNGEN IM KRAFTTRAINING DER ZEITLICHE VERLAUF DER ANPASSUNGEN TRAININGSMETHODEN TRAININGSMETHODEN ZUR ENTWICKLUNG DER WILLKÜRLICHEN AKTIVIERUNGSFÄHIGKEIT TRAININGSMETHODEN ZUR STEIGERUNG DER MUSKELMASSE ALLGEMEINES KRAFTTRAINING...58

3 Inhaltsverzeichnis SCHNELLKRAFTMETHODEN TRAININGSMETHODE AN DER MUSKELLEISTUNGSSCHWELLE TRAININGSMETHODEN ZUR ENTWICKLUNG DER REAKTIVKRAFT SPEZIELLES KRAFTTRAINING DARSTELLUNG PROBLEMRELEVANTER UNTERSUCHUNGEN SCHNELLKRAFTMETHODEN KOMBINATIONSMETHODEN METHODEN DER MAXIMALEN KRAFTEINSÄTZE HYPOTHESEN VERLAUF DER ENTWICKLUNG UND GRUPPENVERGLEICH DER EINZELNEN PARAMETER Sprunghöhe im Squat Jump Isometrische Maximalkraft Isometrische Explosivkraft METHODIK VERSUCHSPLAN PERSONENSTICHPROBE MERKMALSSTICHPROBE DATENERHEBUNG Eingangstestung Ausgangstestung MESSVERFAHREN Ermittlung der Sprunghöhe im SJ Ermittlung der isometrischen Explosiv- und Maximalkraft GRUPPENEINTEILUNG UND FESTLEGUNG DER TRAININGSLAST TRAININGSPHASE DATENVERARBEITUNG UND STATISTIK ERGEBNISSE ENTWICKLUNG DER EINZELNEN PARAMETER Squat Jump Isometrische Maximalkraft Isometrische Explosivkraft Exzentrisch-konzentrische Maximalkraft in der Kniebeuge GRUPPENVERGLEICHE Gruppenvergleich der Entwicklung der Sprunghöhe im SJ Gruppenvergleich der Entwicklung der isometrischen Maximalkraft Gruppenvergleich der Entwicklung der isometrischen Explosivkraft DISKUSSION ENTWICKLUNG IM SQUAT JUMP ENTWICKLUNG DER ISOMETRISCHEN MAXIMALKRAFT ENTWICKLUNG DER ISOMETRISCHEN EXPLOSIVKRAFT ERKLÄRUNGSANSÄTZE ZUSAMMENFASSUNG UND ABSCHLUSSBETRACHTUNG LITERATURVERZEICHNIS ANHANG...137

4 Inhaltsverzeichnis ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS ABBILDUNGSVERZEICHNIS TABELLENVERZEICHNIS LEBENSLAUF...141

5 Einleitung 5 1 Einleitung Die Fähigkeit Muskelkräfte zu entfalten ist für den Menschen von grundlegender Bedeutung. Die ganze endlose Vielfalt der äußeren Erscheinungen der Hirntätigkeit ist endlich nur auf eine Erscheinung zurückzuführen auf die Muskelbewegung (SSETSCHENOW zitiert nach WOROBJEWA & WOROBJEW, 1978, S. 146). Somit ist jede Lebensäußerung erst möglich durch die Wirkung muskulärer Kräfte. Grundsätzlich beruht jede Bewegung und Haltung des Körpers auf einem Wirkungsgefüge von Kräften. Aus gesundheitlicher Sicht bietet ein gut ausgebildetes Muskelkorsett einen wichtigen Beitrag für die Stabilisierung einer funktionellen Haltung und dient dem Schutz des Bewegungsapparates. Damit eine hinlängliche Alltagstüchtigkeit in dem Sinne erhalten oder aufgebaut werden kann, daß der Organismus alltägliche mechanische Belastungen verkraftet, sind neben der Kraftausdauer insbesondere die Maximal- und Schnellkraft nicht zu vernachlässigen. (GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 229) An dieser Äußerung wird deutlich, dass neben dem Aufbau und Erhalt eines ausreichenden Kraftausdauerniveaus auch die Maximal- und Schnellkraft im Breiten- und Gesundheitssport nicht zu vernachlässigen ist. Unbestritten ist, dass der motorischen Fähigkeit Kraft gerade im Sport eine hervorgehobene und grundlegende Bedeutung zukommt. Nach DE MARÉES, (2002) lässt sich weder eine primär auf Ausdauer, noch eine auf Koordination, Flexibilität oder Schnelligkeit basierende Motorik ohne bewegungserzeugende Kräfte realisieren. Demnach sind die fünf voneinander unterschiedenen motorischen Basisfähigkeiten Ausdauer, Koordination, Kraft, Flexibilität und Schnelligkeit nicht gleichrangig auf einer Ebene nebeneinander einzuordnen, sondern die Kraft steht in der Hierarchie an oberster Stelle, da alle motorischen Basisfähigkeiten auf der Wirkung muskulärer Kräfte beruhen. Die Bedeutung der Muskelkraft im Sport ergibt sich daraus, dass sportliche Leistungen vorrangig Bewegungsleistungen sind, die ihrerseits auf der beschleunigenden Wirkung von Kräften beruhen (vgl. MARTIN, CARL & LEHNERTZ, 1993). In einer Vielzahl von Sportarten spielt neben einer optimalen Ausprägung der Maximalkraft vor allem die vom jeweiligen Muskel erzielbare Leistung, die Kraftentfaltung pro Zeiteinheit, eine wichtige Rolle. In diesem Sinne können folgende Aussagen

6 Einleitung 6 verstanden werden: Im Sport kommt es nicht nur darauf an, möglichst viel Kraft freizusetzen, sondern auch in einer kurzen Zeit ein hohes Kraftniveau zu erreichen (LETZELTER & LETZELTER, 1990, S. 49). In den Schnellkraft- Sportarten tritt zusätzlich zur Forderung nach maximaler Krafterzeugung noch die Forderung nach großer Kontraktionsgeschwindigkeit der Einheiten PAERISCH (1974, S.128). Auch MARTIN, CARL & LEHNERTZ (1993, S. 101) heben die Bedeutung der schnellen Krafterzeugung hervor. Sie sehen als wesentliches Ziel des Krafttrainings die Erhöhung der Kraftbildungsgeschwindigkeit als eine Vorraussetzung für das Erbringen hoher sportlicher Leistungen an. Es ist also eine wichtige Aufgabe der Sportwissenschaft, die Bedingungsfaktoren für eine hohe Kraftbildungsgeschwindigkeit aufzuzeigen und die Trainingsmethoden zu definieren, die zu einer Steigerung dieser führen. Im Hinblick auf die Trainierbarkeit der Schnellkraft schreibt PAMPUS (1995, S. 9):,,Die Schnellkraft ist eine Dimension des menschlichen Kraftverhaltens, die als typische Kraftfähigkeit in hohem Maße trainierbar ist ( ). Diese Aussage steht im Widerspruch zu der vor allem früher häufig geäußerten These: Krafttraining macht langsam. Diese Vorurteile gegenüber dem Krafttraining sind inzwischen, zumindest in Fachkreisen, weitgehend überwunden. Allerdings existieren in der trainingswissenschaftlichen Literatur mitunter stark unterschiedliche Empfehlungen, wie die Schnellkraft am wirksamsten zu trainieren ist. Unter anderem wird die so genannte Schnellkraftmethode von vielen Autoren als eine geeignete Methode angeführt (vgl. BAKER, 1996; BAKER o.j.; BERGER, 1963; BRUHN, SCHWIRTZ & GOLLHOFER. 2002; FAHEY, 2000; KRAEMER & NEWTON, 1994; LETZELTER, 1985; LYTTLE, WILSON & OSTROWSKI, 1996; MATIN, CARL & LEHNERTZ, 1993; MCBRIDE, TRIPLETT- MCBRIDE, DAVIE & NEWTON. 2002; RAHMANI VIALE & LACOUR, 2001; WILSON, NEWTON, MURPHY & HUMPHRIES; 1993, YOUNG, 1993). Die Schnellkraftmethode wird trainingsmethodisch dem spezifischen Krafttraining zugerechnet (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1985a). Bei den Empfehlungen nach der Schnellkraftmethode zu trainieren wird meist nicht angegeben, ob dieser Methode ein allgemeines Krafttraining vorgeschaltet werden sollte, oder ob diese Methode auch bei Krafttrainingsanfängern dazu geeignet ist, die Schnellkraft zu verbessern. Als spezifische Erscheinungsform der

7 Einleitung 7 Schnellkraft stand in der vorliegenden Untersuchung die konzentrische Sprungkraft im Mittelpunkt des Interesses. Im Hinblick auf die Entwicklung der Sprungkraft wird immer wieder ein Training mittels belasteter Squat Jumps empfohlen. Dabei werden meist Kniebeugen mit Lasten zwischen 30% und 60% der Maximalkraft und explosiver Ausführung angewandt (vgl. BERGER, 1963; LYTTLE et al., 1996; MCBRIDE et al., 2002; WILSON et al., 1993). Diese werden in der englischsprachigen Literatur verschiedentlich als Jump Squats (vgl. MCBRIDE et al., 2002; MOORE, WEISS, SCHILLING, FRY & LI, 2007; MIDDLETON, o.j.; DUGAN, 2004) bezeichnet. In der vorliegenden Arbeit wird diese Trainingsübung mit dem Begriff Sprungkniebeuge benannt. Gegenstand dieser Arbeit ist ein Trainingsexperiment zur Überprüfung der Wirksamkeit eines an der Schnellkraftmethode orientierten Sprungkniebeugentrainings bei weitgehend krafttrainingsunerfahrenen Sportstudenten. Dieses Experiment soll im Folgenden beschrieben und die Ergebnisse diskutiert werden. Ein erstes Problem ergibt sich bei der Festlegung der Belastungsnormativa der Schnellkraftmethode. Die zu verwendende Last wird keineswegs einheitlich angegeben. Die empfohlenen Trainingslasten weisen eine sehr große Streubreite von % der dynamischen Maximalkraft auf. Aus diesem Grund wird der Einfluss eines 8-wöchigen Sprungkniebeugentrainings nach der Schnellkraftmethode mit leichten Lasten (30%) gegenüber mittleren Lasten (60%) im Hinblick auf die Veränderung des Verhaltens verschiedener Schnellkraftparameter hin untersucht. Dabei werden folgende Parameter betrachtet: - Sprunghöhe im Squat Jump (SJ) - isometrische Maximalkraft - isometrische Explosivkraft Die zu untersuchenden Fragestellungen sind folgende: - Ist ein Sprungkniebeugentraining bei Personen mit keiner bis wenig Krafttrainingserfahrung dazu geeignet signifikante Verbesserungen eines oder mehrerer der genannten Parameter auszulösen?

8 Einleitung 8 - Wenn ja, gibt es einen signifikanten Unterschied zwischen einem Sprungkniebeugentraining mit leichten Lasten (30%) und einem Sprungkniebeugentraining mit mittleren Lasten (60%) in Bezug auf die durch das jeweilige Training ausgelösten Veränderungen dieser Parameter?

9 Begriffsbestimmung 9 2 Begriffsbestimmung 2.1 Kraft und Kraftfähigkeit (physikalische vs. physiologische Kraft) Die physikalische Größe Kraft (F) lässt sich laut MARTIN, et al. (1993) als mechanische Wechselwirkung zwischen Körpern beschreiben. Kraft äußert sich demnach in einer Verformung (verformende Wirkung der Kraft) und/oder in einer Veränderung des Bewegungszustandes von Körpern (dynamische Wirkung der Kraft). Rein physikalisch wird die dynamische Kraftwirkung durch das erste Newtonsche Gesetz beschrieben, wonach Kraft (F), heute üblicherweise gemessen in Newton, das Produkt aus Masse (m) und Beschleunigung (a) ist. Kraft als physikalische Größe kann durch den Betrag, die Richtung ihrer Wirkung und den Angriffspunkt vollständig bestimmt werden (SCHMIDTBLEICHER, 1987, S. 356). Die physikalische Kraftdefinition ist aber ungeeignet, um die physiologische Kraftfähigkeit vollständig zu erfassen (vgl. MARTIN et al., 1993), da die physikalische Kraftäußerung in biologischen Systemen an die Muskelfunktion gebunden ist (vgl. WITTEKOPF, MARHOLD & PIEPER, 1981). Die direkt messbaren äußeren Kräfte beruhen auf der Wirkung innerer Kräfte, die von den Muskeln produziert werden und einer unmittelbaren Messung unzugänglich sind. In der Sportmethodik wird die Kraft auf eine grundlegende körperliche Fähigkeit zurückgeführt, die als Kraftfähigkeit bezeichnet ( ) wird (WITTEKOPF, et al., 1981, S. 225). Die physikalisch messbare Kraft ist also das Resultat der Fähigkeit des durch morphologisch-physiologische und neurophysiologische Eigenschaften gekennzeichneten Nerv-Muskel-Systems, Kraft zu entfalten (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1987). 2.2 Definition Kraftfähigkeit GROSSER, STARISCHKA, ZIMMERMANN & ZINTL (1993, S.34) definieren die physiologische Kraftfähigkeit folgendermaßen: Kraft ist die Fähigkeit des Nerv-Muskel-Systems, durch Innervations- und Stoffwechselprozesse mit Muskelkontraktionen Widerstände zu überwinden (konzentrische Arbeit), ihnen entgegenzuwirken (exzentrische Arbeit) oder sie zu halten (isometrische Arbeit).

10 Begriffsbestimmung 10 Obwohl, wie bereits erwähnt, jede Bewegung und Körperhaltung von biologischen Systemen durch Kräfte verursacht werden, erfährt der Begriff der Kraftfähigkeit in der Trainingslehre eine Einengung. Um Kraft- und Ausdauerverhalten theoretisch unterscheiden zu können und den unterschiedlichen energetischen Vorgängen in der Muskulatur Rechnung zu tragen, wird nur dann von Kraftverhalten gesprochen, wenn Kraftwerte von mindestens 30% der Maximalkraft realisiert werden (vgl. BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981; MARTIN, et al., 1993). 2.3 Muskuläre Aktionsformen In der sportwissenschaftlichen Theorie sind heute drei grundlegende Muskelaktionsformen voneinander abgrenzbar. Sie kommen in der Sportpraxis allerdings nur selten in ihrer jeweiligen Reinform vor. Zusätzlich können noch mehrer Misch- und Sonderformen unterschieden werden. Eine konzentrische oder auch überwindende Muskelaktion ist charakterisiert durch eine Verkürzung des Muskels bei sichtbarer Annäherung von Muskelansatz und -ursprung (vgl. FLECK & KRAEMER, 2004; GROH, 1972; MARTIN, et al., 1993; STOBOY, 1984; STONE & WILSON, 1985; WEINECK, 1997). Nach GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER (1999, S. 224) beinhaltet eine konzentrische Muskelaktion (...)immer einen isometrischen und einen konzentrischen Anteil. Die Kontraktion bleibt so lange isometrisch, bis die muskulär entfaltete Kraft der zu bewältigenden Last entspricht. Erst wenn die Kraft darüber hinausgeht, bewegt sich das Gewicht. LETZELTER (1978) bezeichnet diese Arbeitsweise, bei der die innere Kraft größer als die äußere Kraft ist, auch als positiv dynamisch. Wird ein Gewicht kontrolliert abgelassen, dann werden die daran beteiligten Muskeln kontrolliert in die Länge gezogen. Diese Muskelaktionsform, bei der sich Muskelansatz und -ursprung voneinander entfernen, wird als exzentrische oder negativ dynamische Muskelaktion bezeichnet (vgl. FLECK & KRAEMER, 2004; GROH, 1972; LETZELTER, 1978; MARTIN, et al., 1993; STOBOY, 1984; STONE & WILSON, 1985; WEINECK, 1997). Die Muskelaktion, bei der es zu keiner sichtbaren Verkürzung des Muskels bzw. Annäherung von Muskelansatz und -ursprung kommt wird als isometrische, statische, haltende oder auch verharrende Muskelaktion bezeichnet (vgl. FLECK & KRAEMER, 2004; GROH, 1972; MARTIN, et al., 1993; STOBOY, 1984;

11 Begriffsbestimmung 11 STONE & WILSON, 1985; WEINECK, 1997). Zwar verkürzen sich die kontraktilen Elemente, aber gleichzeitig werden die serien-elastischen Elemente (Sehne) gedehnt (vgl. WEINECK, 1997); da innere und äußere Kraft im Gleichgewicht sind kommt es zu keiner sichtbaren Gelenkbewegung. Als Sonder- und Mischformen können exzentrisch-konzentrische Muskelaktionen mit einem Dehnungsverkürzungszyklus, ballistische und isokinetische Muskelaktionen gelten. Der Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus (DVZ) ist eine Kombination von exzentrischer und konzentrischer Muskelaktion in direkter Aufeinanderfolge. Die dabei entwickelte Kraft wird als Reaktivkraft bezeichnet. Dem DVZ ( )kommt ( ) die Bedeutung einer eigenständigen motorischen Qualität zu (SCHMIDTBLEICHER, 1994, S. 374), denn faktorenanalytisch abgesicherte Ergebnisse von GOLLHOFER (1987) verweisen auf eine relative Eigenständigkeit dieses Kontraktionstyps (SCHMIDTBLEICHER, GOLLHOFER & FRICK, 1987, S. 389). Diese kombinierte Muskelaktionsform stellt die natürliche Arbeitsweise bei vielen sportlichen Bewegungen dar (z.b. Gehen, Laufen, Springen). Nach SCHMIDTBLEICHER (2003, S. 19) wird angenommen, dass rund 90% aller sportlichen Bewegungen einen Dehnungs- Verkürzungs-Zyklus beinhalten. Trainingsformen welche einen DVZ beinhalten, werden als Reaktivkrafttraining oder plyometrisches Training bezeichnet (vgl. ADAMS, O SHEA, O SHEA, & CLIMSTEIN, 1992; BLAKEY & SOUTHARD, 1987; KRAEMER & NEWTON, 1994; SCHMIDTBLEICHER, GOLLHOFER & FRICK, 1987; SCHMIDTBLEICHER, 2003; WATHEN, 1993). Bei explosiven Krafteinsätzen, die unter einem Zeitlimit realisiert werden müssen (z.b. Gerade beim Boxen, Speerwurf, Kugelstoßen), ist der Terminologie WERSCHOSHANSKIJs (1972, S.94) folgend, der Charakter der dabei auftretenden Muskelspannung explosiv-ballistisch. Nach TIDOW und WIEMANN (1993a) impliziert der Begriff ballistisch dabei, dass der Kinetor unter den folgenden Bedingungen aktiviert wird: - kurze Startzeit - maximales Tempo - keine Korrekturmöglichkeit während der Ausführung Es handelt sich bei ballistischen Kontraktionen um die dem Menschen schnellstmöglichen Aktionen (TIDOW & WIEMANN, 1993a, S. 93). Sie laufen

12 Begriffsbestimmung 12 vorprogrammiert ab und sind in der Sportpraxis meist in einen technomotorischen Ablauf eingebunden (ebenda). Eine isokinetische Kontraktion ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Muskel mit einer vorgegebenen, konstanten Winkelgeschwindigkeit verkürzt (vgl. STOBOY, 1984). Eine solche Muskelaktion wird meist an speziellen isokinetischen Maschinen (z.b. Cybex) durchgeführt. Der Vorteil solcher Muskelaktionen besteht im technischen Bereich zunächst darin, dass eine genaue Abstufung der Bewegungsgeschwindigkeit möglich ist. Die dabei auftretenden Drehmomente können registriert werden, wodurch eine exakte Bestimmung der erbrachten Arbeit und Leistung möglich ist (vgl. ebenda). Bei einer isokinetischen Kontraktion kann der sich verkürzende Muskel in jedem Gelenkwinkel und bei jeder Winkelgeschwindigkeit seine unter den jeweiligen Bedingungen maximale Kraft entwickeln (vgl. ebenda). Neben den genannten Vorteilen ist ein erhebliches Defizit eines isokinetischen Trainings in der abweichenden Kinetik gegenüber sportlichen und alltäglichen Bewegungen zu sehen. Die meisten Muskelaktionen, die unter natürlichen Bedingungen ablaufen, weisen einen auxotonen Charakter der Kraftentfaltung auf. Im Verlauf auxotoner Kontraktionen verändert sich neben der Muskelspannung auch die Bewegungsgeschwindigkeit (vgl. DE MARÉES, 2002). 2.4 Strukturmodel der Kraftfähigkeiten Die induktiv, phänomenorientierte Betrachtungsweise der Kraft, welche die motorische Eigenschaft Kraft beispielsweise in Schuss-, Sprint- und Sprungkraft gliedert (vgl. LETZELTER, 1978), ist nach MARTIN, et al. (1993, S.102) zur Erklärung praktischer Zielsetzungen zwar hilfreich, vermischt ( ) jedoch zu stark die koordinativen mit den konditionellen bzw. energetischen Aspekten der Kraft und (..) [lässt] damit die eigenständige Leistung der Muskulatur nicht trennscharf genug in den Vordergrund rücken. Eine deduktiv, dimensionsanalytische Betrachtungsweise steht nach ROTH und WILLIMCZIK (1999) im Vordergrund des sportwissenschaftlichen Interesses. Einer solchen Begriffssystematik entspricht die von NETT (1964) vorgenommene Einteilung der Kraft in Maximalkraft, Schnellkraft und Kraftausdauer. Laut GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER (1999) hat sich diese Unterteilung bewährt und besitzt

13 Begriffsbestimmung 13 nach wie vor Gültigkeit. Allerdings sind die drei Subkategorien nicht gleichrangig auf einer Ebene einzuordnen, sondern die Maximalkraft bildet die Basisfähigkeit für Schnellkraft und Kraftausdauer (GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 224; siehe Abb. 1). Diese hierarchische Strukturierung der Kraft beruht auf der Erkenntnis, dass eine Verbesserung der Maximalkraft in der Regel mit höheren Schnellkraft- und Kraftausdauerleistungen einhergeht (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 17). Abbildung 1: Struktur der motorischen Eigenschaft Kraft (nach GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 224) 2.5 Kraftdefizit Bei einer willkürlichen Maximalkontraktion kann, in Abhängigkeit vom Trainiertheitsgrad, immer nur ein Teil der Muskelfasern, also des absolut angelegten Kraftpotentials aktiviert werden. Beim Untrainierten liegt dieser Prozentsatz durchschnittlich bei 70%. Durch gezieltes Training kann er auf 95% erhöht werden (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1985b, 2003). Die bei einer 100%igen Aktivierung (z.b. durch Elektrostimulation) der Fasern entwickelte Kraft wird als Absolutkraft bezeichnet und ist durch den morphologisch angelegten Muskelquerschnitt determiniert (vgl. BÜHRLE, 1985; GÜLLICH &

14 Begriffsbestimmung 14 SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 2003). Die Differenz zwischen Absolutkraft und Maximalkraft wird als Kraftdefizit (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1984; 1987) oder autonome Reserve (vgl. BÜHRLE, 1989) bezeichnet. Es wurde (...) Anfang der achtziger Jahre von Bührle und Schmidtbleicher (1981) vorgeschlagen, dass Kraftdefizit als Maß für die willkürliche Aktivierungsfähigkeit zu verwenden (SCHMIDTBLEICHER, 1984, S.1787). In der Praxis kann zur Ermittlung des Kraftdefizits die Differenz zwischen exzentrisch und isometrisch gemessener Maximalkraft genutzt werden (vgl. BÜHRLE, 1989; SCHMIDTBLEICHER, 1985b, 1987). Allerdings ist zu berücksichtigen, dass die exzentrische Maximalkraft nur schwer eindeutig zu definieren ist. Es stellt sich die Frage welche maximale Bewegungsgeschwindigkeit für eine erfolgreiche exzentrische Wiederholung zu fordern ist. Außerdem hängt die exzentrische Maximalkraft neben dem Muskelquerschnitt auch von der inter- und intramuskulären Koordination ab. Aus diesen Gründen kann die exzentrische Maximalkraft nur einen Näherungswert zur Abschätzung der Absolutkraft darstellen. Das Kraftdefizit dient als Grundlage für Trainingsempfehlungen. Seine Größe gibt an, inwiefern eine Steigerung der Maximalkraft durch eine verbesserte Nutzbarmachung des bereits angelegten Kraftpotentials möglich ist, oder ob Methoden zur Querschnittsvergrößerung der Muskulatur anzuwenden sind (vgl. BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981; SCHMIDTBLEICHER, 1985b, 1987). 2.6 Maximalkraft Die Maximalkraft stellt die größte Kraft dar, die das neuromuskuläre System in der Lage ist, willkürlich zu entwickeln (vgl. GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHLUMBERGER & SCHMIDTBLEICHER, 2000). Maximalkraft kann unter isometrischen, konzentrischen und exzentrischen Arbeitsbedingungen der Muskulatur entfaltet und gemessen werden. Die isometrische Maximalkraft wird mittels dynamometrischer Messung gegen einen unüberwindlichen Widerstand ermittelt. Abgekürzt wird die isometrische Maximalkraft als MVC (maximal voluntary contraction) (vgl. SCHMIDTBLEICHER & BÜHRLE, 1987). Die isometrische Maximalkraft

15 Begriffsbestimmung 15 (MVC) entspricht dem höchsten Wert, der aus der jeweiligen Kraft-Zeit-Kurve abgelesen werden kann (vgl. SCHLUMBERGER, 2000). Die konzentrische Maximalkraft stellt die Last dar, die (unter definierten Arbeitsbedingungen) genau einmal gehoben werden kann. In der deutschsprachigen Literatur wird sie als Einer-Wiederholungsmaximum (EWM), in der englischsprachigen als one repetition maximum (1RM) bezeichnet (vgl. SALE & MACDOUGALL, 1981; SCHLUMBERGER, 2000). Als exzentrische Maximalkraft wird die Fähigkeit definiert, eine supramaximale Last kontrolliert abzulassen. Wie bereits angedeutet stellt sich allerdings die Frage, welche Bewegungsgeschwindigkeit mit einem kontrollierten Ablassen gleichzusetzen ist. Bei einer exzentrischen Maximalkontraktion ist das äußere Gewicht so hoch, dass der Muskel trotz maximal willkürlicher Anspannung entgegen der konzentrischen Arbeitsrichtung gedehnt wird. Bei dieser Arbeitsweise kommen zu dem willkürlich erreichten Kraftwert noch zusätzliche passive Elastizitätskräfte und reflektorische Aktivierungen von Muskelfasern hinzu. Letztere werden durch Reizung der Muskelspindeln ausgelöst. Nach BÜHRLE und SCHMIDTBLEICHER (1981) ist die zusätzliche reflektorische Aktivierung mit einer intensiven künstlichen Elektro-Stimulation vergleichbar. Dadurch werden die motorischen Einheiten maximal aktiviert. Durch die Faktoren Elastizitätskräfte und Dehnungsreflexe sind Kraftwerte erreichbar, die im Vergleich zum isometrischen Maximum im Bereich der Arme um 25-40%, im Bereich der Beine um 10-25% höher liegen können (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 2003). Die drei Erscheinungsformen der Maximalkraft (konzentrisch, isometrisch und exzentrisch) korrelieren in Abhängigkeit vom Trainiertheitsgrad, also der Größe des Kraftdefizits, unterschiedlich stark miteinander. Je geringer das Kraftdefizit ist, umso größer ist die Korrelation zwischen den drei Erscheinungsformen der Maximalkraft. Zwischen der isometrischen und der konzentrischen Maximalkraft ermittelte SCHMIDTBLEICHER (ebenda) bei trainierten Personen und Hochleistungssportlern Korrelationskoeffizienten von r > 0.9, selbst bei Sportstudenten war der Zusammenhang mit r > 0.85 hoch signifikant (vgl. auch SCHMIDTBLEICHER, 1984; 1985b; 1987). Auch der Zusammenhang zwischen der exzentrischen und der isometrischen Maximalkraft lag bei weiteren

16 Begriffsbestimmung 16 Untersuchungen SCHMIDTBLEICHERs (1984; 1987), mit r = 0.80 bis r = 0.95, im hoch signifikanten Bereich. Wenn eine Person eine Gewichtslast von 95% ihres maximalen Leistungsvermögens hebt, muß zunächst die Gegenkraft gegen diese Last entwickelt werden. Dabei arbeitet die Muskulatur isometrisch. Nur ein minimaler Betrag kann noch für die Beschleunigung des Gewichts verwendet werden. (SCHMIDTBLEICHER, 1987, S. 357) Die Last kann folglich nur sehr langsam bewegt werden. Ließe sich die Masse der Last stufenlos variieren, würde theoretisch der zum Überwinden der Last erforderliche, zusätzliche, beschleunigungswirksame Anteil der Kraftentfaltung gegen Null gehen - folglich ebenso die Differenz zwischen konzentrisch und isometrisch ermittelter Maximalkraft. (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 17; siehe Abb. 2) Abbildung 2: Kraft-Zeit-Kurven bei isometrischer und konzentrischer Maximalkontraktion. Der Pfeil markiert den Zeitpunkt des Bewegungsbeginns (nach SCHMIDTBLEICHER, 1984, S. 1768) Aufgrund dieser Zusammenhänge kann davon ausgegangen werden, dass allen drei Erscheinungsformen der Maximalkraft das selbe Vermögen zu Grunde liegt, welches nach SCHMIDTBLEICHER (1987) mit dem Begriff Maximalkraft hinreichend repräsentiert wird. Die Maximalkraft wird nach SCHMIDTBLEICHER (1984) determiniert durch: - die vorhandene Muskelmasse, bzw. den Muskelquerschnitt - die willkürliche Aktivierungsfähigkeit - die Muskelfaserzusammensetzung

17 Begriffsbestimmung Schnellkraft Die Definition der Schnellkraft nach SCHMIDTBLEICHER (1994a, S. 129) beruht auf dem Gedanken, dass die (..) Schnelligkeit, als rasche Orts- und Raumveränderung des Körpers oder seiner Teile in Abhängigkeit von der Zeit, (..) in einem direkten Zusammenhang zur Größe des beschleunigend einwirkenden Impulses steht, denn physikalisch wird der Vorgang bei dem ein Körper eine Geschwindigkeit verliehen bekommt als Impuls oder Kraftstoß (p) bezeichnet. Dementsprechend definiert SCHMIDTBLEICHER (1984, S.1787) Schnellkraft als die Fähigkeit des neuromuskulären Systems einen möglichst großen Impuls in der zur Verfügung stehenden Zeit zu produzieren. Die Größe des Impulses wird bestimmt durch die Masse des zu beschleunigenden Körpers, die Höhe der verabreichten Beschleunigung und die Zeit, die diese Beschleunigung einwirkt (p = m x a x t oder p = m x v). Da die Kraft (F) definiert ist als Produkt aus Masse und Beschleunigung, lässt sich der Impuls auch definieren als Produkt aus Kraft und Dauer der Krafteinwirkung (p = F x t) (vgl. WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a). Nach GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER (1999) wird die Größe des Impulses folglich charakterisiert durch: - die Impulsdauer - das realisierte Kraftmaximum - die Steilheit des Kraftanstieges Die Impulsdauer kann theoretisch über eine Vergrößerung des Beschleunigungswegs gesteigert werden; in den meisten Fällen ist der zur Verfügung stehende Beschleunigungsweg aber begrenzt. Deshalb konzentriert sich die Diskussion zur Struktur der Schnellkraft auf den Kraftanstieg und das Kraftmaximum (GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 225) Explosivkraft Die Fähigkeit der schnellen Kraftentfaltung wird in Anlehnung an WERSCHOSHANSKIJ (1972) mit Explosivkraft bezeichnet (SCHMIDTBLEICHER, 1984, S. 1787). In der englischsprachigen Literatur ist die Terminologie maximal Rate of Force Development, abgekürzt RFD,

18 Begriffsbestimmung 18 gebräuchlich (vgl. SCHLUMBERGER 2000; SCHMIDTBLEICHER, 1987). Generell wird die Explosivkraft definiert als die Fähigkeit des neuromuskulären Systems, einen bereits begonnen Kraftanstieg maximal schnell weiterzuentwickeln (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1984). Der Kraftanstieg als Vermögen, große Kraftwerte pro Zeiteinheit zu realisieren, lässt sich ausdrücken als Quotient aus dem Maximalkraftwert und der Zeit, die erforderlich ist diesen Wert zu erreichen. Quantifiziert wird der Kraftanstieg durch die Steigerungswerte von Kraft-Zeit-Kurven (Explosivkraft = K/ t) (vgl. MARTIN, et al., 1993). Zu seiner Abschätzung wird meist die Steigung der Kraft-Zeitkurve in ihrem geradlinigen mittleren Teil herangezogen. Die Explosivkraft stellt den Gipfelwert, also den Wert der größten Kraftentfaltung pro Zeiteinheit dar (vgl. SCHMIDTBLEICHER 1984; siehe Abb. 4). Schnellkraftleistungen, die in ca. 200 ms realisiert werden sind GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER (1999) zufolge vorwiegend von der Explosivkraft abhängig. Die Explosivkraft ist nach MÜLLER (1985) durch die in Abbildung 3 dargestellten Bedingungsfaktoren determiniert. Abbildung 3: Bedingungsfaktoren der Explosivkraft (nach MÜLLER, 1985, S. 145) Startkraft Der von WERSCHOSHANSKIJ (1972) eingeführte Begriff der Startkraft ist definiert als das Vermögen des neuromuskulären Systems, zu Beginn einer Kontraktion einen möglichst großen Kraftanstieg zu entwickeln. In der Praxis wird die Startkraft teilweise unterschiedlich definiert und operationalisiert. Bei BÜHRLE (1985) wird zur Bewertung der Startkraft der Kraftwert herangezogen,

19 Begriffsbestimmung 19 der nach den ersten 30 ms der Kraftentwicklung erreicht wird. Bei SCHMIDTBLEICHER (1984) wird die Startkraft durch den nach den ersten 50 ms erreichten Kraftwert repräsentiert. Generell gilt: Die Startkraft wird umso entscheidender, je kürzer der Beschleunigungsweg ist und somit auch die Zeit, die zur Beschleunigung zur Verfügung steht (vgl. MARTIN, et al., 1993), und wenn sehr niedrige Lasten beschleunigt werden sollen (vgl. WERCHOSHANSKIJ & TATJAN, 1975). Als Beispiel aus dem Sport können der Stoß im Fechten oder der Schlag im Boxen gelten. So erreichten in einer Untersuchung von SCHMIDTBLEICHER (1987) Boxer der deutschen Nationalmannschaft von allen getesteten Probanden die höchsten Startkraftwerte. Aus physikalischer Sicht ist die erzeugte Beschleunigung abhängig von der Masse des zu beschleunigenden Körpers und der aufgewendeten Kraft, denn wie bereits erwähnt ist F = m x a und folglich ist a = F / m. Dieser Zusammenhang verdeutlicht, warum die Maximalkraft auch bei Beschleunigungen kleiner Lasten die entscheidende Determinante ist. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass die Kraft umso größer werden kann, je schwerer die Masse ist (vgl. MARTIN, et al., 1993). Dass gegen geringe Widerstände nur ein Teil der maximalen Kraft realisiert werden kann, beruht auf folgendem Zusammenhang: Mit wachsender Verkürzungsgeschwindigkeit laufen die Gleitzyklen immer schneller ab. Daraus folgt, dass die Kontaktzeiten der Aktin- und Myosinmoleküle reduziert sind. (vgl. MÜLLER, 1985). Bereits unmittelbar nach Kontaktaufnahme müssen die Querbrücken schon wieder gelöst werden. Nach WIRTH und SCHMIDTBLEICHER (2007a) reicht so die Zeit nicht für den Aufbau der Kraft aus. Folglich nimmt die produzierte Kraft mit steigender Verkürzungsgeschwindigkeit ab. Dementsprechend wird der Zusammenhang zwischen hoher Maximalkraft und Schnellkraftleistungen geringer, je kleiner die zu bewegende Last ist (vgl. KRAEMER & NEWTON, 1994; WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a). Bezüglich der praktischen Verwendung des Parameters Startkraft sind LETZELTER & STEINMANN (1990, S. 49) der Ansicht, dass sich aufgrund der mangelnden Reliabilität von Startkraftmessungen und der definitorischen Problematik die Startkraft nicht für die Kraftdiagnostik ( ) eignet.

20 Begriffsbestimmung 20 Abbildung 4: Kraft-Zeit-Kurve mit den Parametern Start-, Explosiv- und Maximalkraft, sowie dynamisches Kraftmaximum(nach SCHMIDTBLEICHER, 1987, S. 374) Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass Schnellkraftleistungen vorrangig durch die Muskelfaserzusammensetzung, die neuronale Ansteuerung und den Muskelquerschnitt determiniert sind. Der Zusammenhang zwischen der isometrisch ermittelten Maximal- und Explosivkraft mit dynamischen Schnelligkeitsleistungen ist außerdem stark vom spezifischen koordinativen Vermögen des getesteten Probanden abhängig. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich sehr hohe Korrelations-Koeffizienten ergeben, wenn der Bewegungsablauf, in dem die Kraft in Beschleunigung umgesetzt werden soll, intensiv geübt und eingeschliffen wird (vgl. WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a) Das dynamisch realisierbare Kraftmaximum Das dynamisch realisierte Kraftmaximum bezeichnet die Fähigkeit in Abhängigkeit von der äußeren Last bei deren Überwindung (Beschleunigung) einen möglichst hohen Kraftwert zu erzeugen (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 19). Der einer bestimmten Last zuordenbare Krafthöchstwert wird von BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER (1981) als relatives dynamisches Kraftmaximum bezeichnet (siehe Abb.5). SCHMIDTBLEICHER (1980) konnte zeigen, dass die

21 Begriffsbestimmung 21 realisierbaren dynamischen Kraftmaxima stark von der Maximalkraft abhängig sind. In seinen 1980 veröffentlichten Untersuchungen zeigte sich, dass bei hochtrainierten Kraftsportlern zwischen realisierbarem dynamischem Kraftmaximum und isometrischer Maximalkraft Korrelations-Koeffizienten von r =.92 bis r =.98 bestehen. Je kleiner die Last ist, umso geringer ist der Prozentsatz der isometrischen Maximalkraft, der bei ihrer Beschleunigung eingesetzt werden kann. Bei nahezu unbelasteten Bewegungen - also bei Bewegungen, bei denen der zu überwindende Widerstand neben der Trägheit und schwere des Armes nur 3,5 kg betrug können Sportstudenten etwa 42,5 Prozent der isometrischen Maximalkraft einsetzen. (BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981, S.21) Im Wesentlichen sind drei Faktoren verantwortlich dafür, dass das realisierbare dynamische Kraftmaximum gegen niedrige äußere Widerstände wesentlich geringer ausfällt als gegen große Lasten. - Die Winkelgeschwindigkeit einer Gelenkbewegung wird durch die Kontraktionsgeschwindigkeit der an der Bewegung beteiligten, Muskelfasern begrenzt. Beim Heben kleiner Lasten werden die stärksten und schnellsten Muskelfasern nicht aktiviert. - Jeder Muskel setzt seiner Kontraktion einen inneren Widerstand (Visköseoder Reibungswiderstände) entgegen. Dieser Widerstand wird umso größer, je schneller die Kontraktionsgeschwindigkeit ist. - Bei schnellen Bewegungen gegen kleine Lasten kommt es zu einer gesteigerten Antagonistenaktivität, die als zusätzliche Bremskraft wirksam wird. (vgl. BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981)

22 Begriffsbestimmung 22 Abbildung 5: Kraft-Zeit-Kurven einer Versuchsperson gegen unterschiedliche Lasten. Die Pfeile markieren den Übergang von der isometrischen zur konzentrischen Phase (nach SCHMIDTBLEICHER, 1987, S. 357) 2.8 Kraft-Geschwindigkeits-Relation Die Kraft-Geschwindigkeits-Relation kann ermittelt werden, indem man einen Muskel bei gleicher Ausgangslänge gegen unterschiedliche Lasten maximal schnell kontrahieren lässt. Beim Bewegen einer Last muss nach HASSELBACH (1975, zitiert nach STOBOY, 1984, S ) immer ein Kräftegleichgewicht zwischen dieser Last und der vom Muskel erzeugten Spannung herrschen, weshalb die Last mit der vom Muskel entwickelten Kraft gleichgesetzt werden kann. Deshalb kann anstatt von der Last-Geschwindigkeits-Relation auch von der Kraft-Geschwindigkeits-Relation gesprochen werden. Die Beziehung zwischen den auf den einzelnen Belastungsstufen erreichten Bewegungsgeschwindigkeiten verläuft, wie aus Abbildung 6 ersichtlich ist, nicht linear, sonder entspricht wie HILL (1938) zeigen konnte einem hyperbolischen Verlauf. Aus diesem Verlauf lässt sich ableiten, dass je größer die zu bewegende Last ist, die Bewegungsgeschwindigkeit umso mehr abnehmen muss (vgl. STOBOY, 1984, S.16). Lange Zeit wurde angenommen, dass eine Kraftzunahme die Kontraktionsgeschwindigkeit beeinträchtigt. Diese Meinung basiert auf der oberflächlichen Interpretation der Kraft-Geschwindigkeits- Relation von Hill, in der ausgesagt wird, dass mit zunehmender Last die Kontraktionsgeschwindigkeit abnimmt. Entsprechend der Hill- Gleichung muß man eigentlich annehmen, dass mit wachsender

23 Begriffsbestimmung 23 Maximalkraft ein gleiches submaximales Gewicht schneller gehoben werden kann. (STOBOY, 1987, S. 381). SCHMIDTBLEICHER konnte (1980) zeigen, dass eine Rechtsverschiebung der gesamten Kraft-Geschwindigkeits-Relation, wie in Abbildung 6 gezeigt, durch ein Training mit explosiven Maximalkrafteinsätzen erreicht werden kann. Dies bedeutet, dass die Lasten auf allen Belastungsstufen schneller bewegt werden können (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1980, S.99). IKAI (1973, zitiert nach STOBOY, 1984, S. 15) kommt zu anderen Befunden. Zwar konnte auch er eine Rechtsverschiebung der gesamten Kurve feststellen, aber in seiner Untersuchung wurde dieser Effekt nur bei einem Training mit 30% bzw. 60% der Maximalkraft erreicht. Nach einem Training mit 100% der maximalen Kraft konnten nur große Lasten mit einer größeren Geschwindigkeit bewegt werden (vgl. Abb. 7). Abbildung 6: Last-Geschwindigkeits-Relation nach einem Maximalkrafttraining am Anfang (gestrichelte Linie) und am Ende der Trainingsperiode (durchgezeichnete Linie) (nach SCHMIDTBLEICHER, 1980, S. 81)

24 Begriffsbestimmung 24 Abbildung 7: Veränderung der Kraft-Geschwindigkeits-Relation durch Krafttraining mit 0%, 30%, 60% und 100% MVC (nach IKAI, 1973, zitiert nach STOBOY, 1984, S. 15) 2.9 Die Muskelleistungsschwelle Die Muskelleistung erreicht ihr Maximum, wenn ein optimales Verhältnis zwischen bewältigter Last und erreichter Geschwindigkeit vorliegt. MARTIN, et al. (1993, S. 118) definieren die Muskelleistungsschwelle (MLS) als den Kulminationspunkt in der Leistungs-Last-Kurve. Die Last, mit der die maximale Leistung erzielt wird, bezeichnen sie als Schwellenlast. Zur Ermittlung der Muskelleistungsschwelle bzw. der Schwellenlast führt der Proband eine Bewegung, z.b. eine Kniebeuge, mit von Versuch zu Versuch ansteigender Last und jeweils maximaler Geschwindigkeit durch. LEHNERTZ & PAMPUS (1988, zitiert nach MARTIN, CARL & LEHNERTZ, 1993, S ) schlagen zur Bestimmung eine Testmethodik vor, bei der jeweils 6 Versuche durchgeführt werden und die Last von Versuch zu Versuch um je 10 Kilogramm gesteigert wird. Der auf der jeweiligen Belastungsstufe erzeugte Impuls kann errechnet werden, indem mittels Lichtschrankenmessung die Bewegungszeit für eine definierte Wegstrecke gemessen wird. Aus den ermittelten Impulsänderungen von Versuch zu Versuch kann schließlich eine Muskelleistungskurve erstellt

25 Begriffsbestimmung 25 werden (siehe Abb. 8). Aus dieser Muskelleistungskurve kann die Schwellenlast als die Last, mit welcher der größte Impuls erzeugt wurde, abgelesen werden. (vgl. MARTIN, et al., 1993, S ). Abbildung 8: Muskelleistungskurve von zwei verschiedenen Probanden, mit den jeweiligen Muskelleistungsschwellen, die bei einem Impuls von 42 Ns bzw. 30 Ns erreicht werden. Die sich daraus ergebenden Schwellenlasten betragen 70 kg bzw. 50 kg. (nach MARTIN, et al., 1993, S. 119) 2.10 Reaktivkraft Wie bereits im Kapitel 2.3 erwähnt, stellen Leistungen im Dehnungs- Verkürzungs-Zyklus (DVZ) eine relativ eigenständige Dimension des Kraftverhaltens bzw. des Schnellkraftverhaltens dar (vgl. SCHMIDTBLEICHER, GOLLHOFER & FRICK, 1987). Typische Bewegungen bei denen ein DVZ stattfindet, sind Lauf-, Sprung-, und Stoßbewegungen. Auffälligstes Kennzeichen einer reaktiven Muskelaktion ist, dass die Leistung im konzentrischen Teil einer Bewegung mit DVZ gegenüber einer rein konzentrischen Bewegung deutlich erhöht ist (vgl. ASMUSSEN & BONDE-PETERSEN, 1974; BOSCO & KOMI, 1979; FRICK, 1993). Auf physikalischer Ebene wird dieses Phänomen zurückgeführt auf eine Speicherung von Energie in den serienelastischen Komponenten des Bewegungsapparates während der exzentrischen Phase der Bewegung (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1984). Diese zusätzliche Energie wird

26 Begriffsbestimmung 26 aber nur unter der Vorraussetzung in der konzentrischen Phase nutzbar, dass die Zeitspanne zwischen exzentrischer und konzentrischer Kontraktion nicht länger als 250 ms ist (vgl. BÜHRLE 1989). Dauert die Dehnung zu lange, geht ein Teil der gespeicherten Energie verloren. Nach SCHMIDTBLEICHER (1984) kann aber ein rein physikalisch determinierter Erklärungsansatz die erhöhten Leistungen im DVZ nur unvollständig erklären. Generell wird zwischen zwei Arten des DVZ unterschieden. Ein langsamer DVZ (Ausholbewegung) ist von einem schnellen DVZ abzugrenzen. Bei Ausholbewegungen wird der nicht voraktivierte Muskel durch den Antagonisten gedehnt und erst in der anschließenden konzentrischen Phase maximal innerviert. Der Dehnungs- Verkürzungs-Zyklus läuft relativ langsam ab, und es kommt zu keiner Reflexauslösung (BÜHRLE, 1989, S. 321). Beispiele für Ausholbewegungen sind die verschiedenen Wurfformen und der Countermovement Jump (CMJ). Ein schneller DVZ ist ( ) gegeben, wenn der Muskel bereits in der exzentrischen Phase voll aktiviert ist und die kinetische Energie des eigenen Körpers oder eines Gerätes durch eine schnelle Dehnung des voraktivierten Muskels abgefangen und in Verformungsenergie umgewandelt wird. Der Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus läuft sehr schnell ab und löst eine intensive Reflexaktion aus (vgl. BÜHRLE, 1989, S. 321). Beispiele für Bewegungsformen mit schnellem DVZ sind der Sprint, der Weit- und Hochsprung oder der Drop Jump. Bei einem schnellen DVZ wird die innervierte Muskulatur während der exzentrischen Phase gedehnt und es kommt zur Auslösung des so genannten Dehnungsreflexes, über den es zu einer zusätzlich aufgeschalteten neuronalen Aktivierung der Muskulatur kommt. Diese Reflexauslösung ermöglicht eine höhere Kraftentfaltung, als es bei Willkürkontraktionen möglich wäre (vgl. ASMUSSEN & BONDE-PETERSEN, 1974; GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 2003). Die Ausprägung der Reflexaktivität ist dabei abhängig von der Höhe der Vorinnervation des Muskels und der Geschwindigkeit mit der der betroffene Muskel gedehnt wird (vgl. GOLLHOFER, SCHMIDTBLEICHER & DIETZ, 1984; SCHMIDTBLEICHER, DIETZ, NOTH & ANTONI, 1978, SCHMIDTBLEICHER & GOLLHOFER, 1982;). Die Dehnungsgeschwindigkeit folgt einem Optimaltrend. Ist sie zu groß, greifen hemmende Mechanismen (Inhibition) ein. Diese reduzieren die Innervation und senken somit die Spannung im Muskel (SCHMIDTBLEICHER & GOLLHOFER, 1982). Diese Hemmung

27 Begriffsbestimmung 27 kann als Schutzmechanismus verstanden werden. Sie kann allerdings durch ein entsprechendes Training verringert werden (SCHMIDTBLEICHER 2003; SCHMIDTBLEICHER & GOLLHOFER, 1982). Die Dimension der Kraftausdauer wird in dieser Arbeit nicht besprochen. Der interessierte Leser sei auf folgende Literatur verwiesen: FRICK, 1993; SCHMIDTBLEICHER, 1984; SCHMIDTBLEICHER, 1984; SCHMIDTBLEICHER, 2003; GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; RACHOR, GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1998.

28 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 28 3 Einflussgrößen des Kraftverhaltens Nach BÜHRLE und SCHMIDTBLEICHER (1981) lassen sich die Einflussgrößen des Kraftverhaltens den folgenden Aspekten zuordnen: - morphologisch-physiologische Einflussgrößen - koordinativ-neuronale Einflussgrößen - motivationale Einflussgrößen Im Folgenden werden die für die Schnellkraft wichtigsten Einflussgrößen der jeweiligen Aspekte näher betrachtet: 3.1 Morphologisch-physiologische Einflussgrößen Die morphologisch-physiologischen Eigenschaften sind Einflussgrößen, auf die der Sportler in unterschiedlichen sportlichen Leistungsaufgaben zurückgreifen kann. Sie sind von einer sportlichen Bewegung auf andere Bewegungen übertragbar und haben somit einen hohen Generalitätsgrad (vgl. BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981) Muskelmasse Die Anzahl der aktiven Querbrücken bestimmt die Größe der erzeugten Kraft. Je größer der Muskelquerschnitt ist, umso mehr Querbrückenbildungen sind möglich. Somit ist der physiologische Muskelquerschnitt eine entscheidende Einflussgröße für die Erzeugung maximaler Kräfte (vgl. BILLETER & HOPPELER, 2003; FUKUNAGA, 1976; GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; HOWALD, 1989; JONES, RUTHERFORD & PARKER, 1989; MORITANI, 1994). Zahlreiche Untersuchungen belegen einen hohen Zusammenhang zwischen dem Muskelquerschnitt und der Maximalkraft (vgl. AHTIAINEN, PAKARINEN, ALEN, KRAEMER & HÄKKINEN 2003; FUKUNAGA, 1976; HÄKKINEN, KALLINEN, IZQUIERDO, JOKELAINEN, LASSILA, MÄLKIÄ, KRAEMER, NEWTON. & ALÉN, 1998; JONES et al., 1989; WIRTH, 2004). Eine höhere Maximalkraft bedingt in der Regel gleichzeitig auch bessere Schnellkraftleistungen (vgl. STOBOY, 1987; SCHMIDTBLEICHER, 1980;

29 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 29 SCHMIDTBLEICHER & HARALAMBIE, 1981; GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHMIDTBLEICHER & BÜHRLE, 1987; RÖCKER MELLER, MELLEROWICZ & STOBOY, 1971; HÄKKINEN, KAUHANEN & KOMI, 1985b; HÄKKINEN & KALLINEN et al., 1998; ALLMANN, 1985; SCHLUMBERGER, 2000) Muskelfasertypen Das Vorherrschen bestimmter Phänotypen innerhalb der Faserpopulation von Skelettmuskeln ist nicht zu übersehen und hat zur Abgrenzung von Fasertypen geführt (PETTE, 1999, S. 263). Je nach Ausprägung der Myosin-Schwerketten- Isoformen, (MHC = myosin heavy chains), welche für die muskulären Strukturen und Funktionen bestimmend sind, wird zwischen Typ I und Typ II Fasern unterschieden. Die Unterschiede beruhen darauf, dass die meisten Proteine des Myofibrillenapparates, des Ca ++ regulatorischen Systems und des Energiestoffwechsels in verschiedenen Isoformen vorkommen. Isoformen eines Proteins üben ähnliche, aber nicht identische Funktionen aus (PETTE, 1999, S. 262). Die verschiedenen Fasertypen unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich ihrer Kontraktionsgeschwindigkeit. Diese ist abhängig von der Geschwindigkeit, mit der die Querbrückenzyklen ablaufen (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; KLINKE & SILBERNAGEL, 2001). Dies wiederum hängt von der Schnelligkeit der ATPase- Funktion der Myosinköpfe (vgl. BILLETER & HOPPELER, 2003; KLINKE & SILBERNAGEL, 2001) und von der Änderungsgeschwindigkeit der sarkoplasmatischen Ca ++ Konzentration ab (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; KLINKE & SILBERNAGEL, 2001). Typ I Fasern werden gemäß ihrer geringeren Kontraktionsgeschwindigkeit auch als slow twitch (ST) Fasern bezeichnet. Sie werden von kleinen α-motoneuronen über langsam leitende Neuriten innerviert. Die Kontraktionszeit (Zeit von Kontraktionsbeginn bis zur Kraftspitze; englisch Time to Peak oder Peak Time) der langsamen Fasern beträgt nach HOWALD (1989) ms. Ihre maximale Kraftentfaltung ist geringer als bei FT-Fasern. Sie beträgt nach HOWALD (1989) 4,6-15 g pro motorische Einheit. Die Typ I Fasern sind aufgrund ihres hohen Myoglobingehaltes rot- bzw. dunkelgefärbt, weshalb sie auch als rote (dunkle) Muskelfasern bezeichnet werden (vgl. MORITANI, 2003). Sie sind

30 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 30 ermüdungsresistenter als die schnelleren Typ II Fasern, da Sie ihren Energiebedarf vorwiegend durch die aerobe Oxidation decken. So weisen sie eine höhere Mitochondriendichte auf und sind reich an Enzymen des aeroben Stoffwechsels (vgl. DE MARÈES, 2002; HOWALD, 1984, 1989; PETTE, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 2003; STEINACKER, WANG, LORMES, REIßNECKER & LIU, 2002). Typ II Fasern werden gemäß ihrer höheren Kontraktionsgeschwindigkeit auch als fast twitch (FT) Fasern bezeichnet. Sie werden von größeren α-motoneuronen über schnell leitende Neuriten innerviert. Die Kontraktionszeit der schnellen Fasern von Kontraktionsbeginn bis zur Kraftspitze beträgt nach HOWALD (1989) ms. Ihre maximale Kraftentfaltung ist höher als die der ST Fasern und beträgt nach HOWALD (1989) 4,6-203,5 g pro motorische Einheit. Sie weisen einen geringeren Myoglobingehalt auf und werden deshalb auch als weiße (helle) Muskelfasern bezeichnet (vgl. MORITANI, 2003). Sie sind schneller ermüdbar als die ST Fasern, da sie ihren Energiebedarf vorwiegend anaerob decken. Dementsprechend sind sie reich an Enzymen der Glykolyse (vgl. DE MARÈES, 2002; HOWALD, 1984, 1989; PETTE, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 2003; STEINACKER et al., 2002). Bezüglich der Klassifikation der Muskelfasern gibt es ein älteres Klassifikationsschema, dass zusätzlich zur myofibrillären Differenzierung in schnell und langsam noch die Bezugsenzyme des aeroboxidativen (d.h. des Energie-) Stoffwechsels miteinbezogen hat. So wird in diesem Schema zwischen schnell glykolytischen = FG, schnell oxidativ-glykolytischen = FOG und langsam oxidativen = SO Fasertypen unterschieden (vgl. MORITANI, 2003; PETTE, 1999; SALE, 1994). Diese Klassifikation ist, wie neuere Untersuchungen gezeigt haben, nicht haltbar, denn metabolische und kontraktile Eigenschaften der schnellen Muskelfasern treten nicht streng gekoppelt auf. Nach neueren Untersuchungen mit verfeinerten Analysemethoden konnten drei schnelle Fasertypen unterschieden werden (vgl. PETTE, 1999; STEINACKER et al., 2002). Nach diesem neueren Klassifikationsschema werden die Typ II Fasern nach der Ausprägung ihrer MHC s, also ihrer kontraktilen Eigenschaften, in IIa, IIb und IId unterschieden (vgl. PETTE, 1999; STEINACKER et al., 2002). Die IIb Faser stellt den schnellsten Fasertyp dar. Dieser Fasertyp wurde aber beim Menschen bisher nicht nachgewiesen. Die in der älteren Literatur beim Menschen

31 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 31 als IIb bezeichneten Fasern stellen in der Regel IId Fasern dar. Diese werden v.a. in der amerikanischen Literatur verschiedentlich auch als IIx bezeichnet und stellen den schnellsten Fasertyp des Menschen dar (vgl. PETTE, 1999; STEINACKER et al. 2002). Neben sog. reinen Fasertypen, die nur eine einzige MHC-Isoform enthalten, finden sich in normalen Muskeln auch Hybrid- oder Übergangsfasern. Sie enthalten zwei, eventuell sogar mehrere MHC-Isoformen (PETTE, 1999, S. 264). Der Anteil solcher Fasern ist normalerweise relativ gering, nimmt aber unter Bedingungen, die zur Muskelfasertransformation führen deutlich zu (vgl. PETTE, 1999; STEINACKER et al. 2002). Auf den Punkt Fasertransformation wird in Kapitel 4 genauer eingegangen. Ob ein Muskel eher die Fähigkeit zur schnellen Kontraktion oder eher eine gute Ermüdungsresistenz aufweist, wird durch das Fasertypenverhältnis bestimmt (vgl. STEINACKER et al., 2002). Spitzensportler aus den Kraft- und Schnellkraftdisziplinen (z.b. Sprinter, Weit- und Hochspringer, Gewichtheber) zeigen meist eine Dominanz der schnellen Typ II Fasern, wohingegen Ausdauersportler einen größeren Anteil an langsamen Typ I Fasern aufweisen (vgl. BILLETER & HOPPELER, 2003; GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; HOWALD, 1989; TIDOW & WIEMANN 1993a). Wegen ihrer höheren Kontraktionskraft und Kontraktionsgeschwindigkeit besteht eine hohe Korrelation zwischen dem Anteil der Typ II-Fasern mit der Maximal- und der Schnellkraft (vgl. HÄKKINEN, ALÉN & KOMI, 1985a; TIDOW 1995). Das numerische Verhältnis zwischen FT- und ST-Fasern ist genetisch determiniert. (...)Der Anteil der Fasertypen an der Muskelquerschnittsfläche lässt sich allerdings durch spezifische Trainingsmethoden durchaus verändern (GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER 1999, S. 227) Enzymatische Kapazität und Kapillarisierung Die enzymatische Kapazität und die Kapillarisierung sind vorrangig für eine dauerhafte Energiebereitstellung unter anaeroben Bedingungen von Bedeutung. Deshalb spielt ihr Einfluss vor allem eine Rolle im Hinblick auf ein Training zur Steigerung des Muskelquerschnitts und der Kraftausdauer (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 2003). Außerdem ist eine gut entwickelte enzymatische Kapazität und Kapillarisierung wichtig für die Erholung zwischen den

32 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 32 Trainingsreizen. Für das in dieser Studie durchgeführte Schnellkrafttraining spielen diese Faktoren aufgrund der verwendeten Wiederholungszahl aber keine wesentliche Rolle Muskel- und Sehnenelastizität Das Elastizitätsverhalten des Muskel-Sehnen-Systems stellt eine weitere morphologische Einflussgröße des Kraftverhaltens dar. Eine geringere Elastizität bedingt eine schnellere Kraftübertragung. Nach SCHMIDTBLEICHER (2003) sind die elastischen Eigenschaften des Muskel-Sehnen Systems für die Explosivkraft und vor allem die reaktive Kraftentfaltung im Dehnungs- Verkürzungs-Zyklus bedeutsam, im kurzen DVZ wiederum stärker als im langen DVZ (GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER 1999, S. 227). Die elastischen Eigenschaften beruhen auf dem Bestreben der tendomuskulären Strukturen, sich nach einer Dehnung wieder auf ihre Ausgangslänge zusammenzuziehen (vgl. GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER 1999; HUIJING, 1994; SCHMIDTBLEICHER 2003). Zu diesen elastischen Eigenschaften tragen extramuskuläre (z.b. Sehne) und intramuskuläre (z.b. Aponeurose, Endomysium, Perimysium, Epimysium) Elemente des Muskel-Sehnen-Systems bei (vgl. HUIJING, 1994; ROY et al., 2003; SCHMIDTBLEICHER 2003). 3.2 Koordinativ - neuronale Einflussgrößen Nach BÜHRLE und SCHMIDTBLEICHER (1981) bezieht sich der koordinative Aspekt auf das effektive Zusammenwirken der morphologisch-physiologischen Eigenschaften im Leistungsvollzug. Unter Koordination verstehen THIESS, SCHNABEL & BAUMANN (1978) die abgestimmte Erregung und Hemmung einzelner oder mehrer untereinander in Verbindung stehender Gewebe und Organe mit dem Ziel, einen den jeweiligen Anforderungen angepassten Funktionsablauf zu gewährleisten. Diese Erregungs- und Hemmungsprozesse werden vom zentralen und peripheren Nervensystem gesteuert. Der koordinativneuronale Aspekt lässt sich weiter in die Aspekte intramuskulärer Koordination und intermuskulärer Koordination unterteilen.

33 Einflussgrößen des Kraftverhaltens Intermuskuläre Koordination Unter intermuskuläre Koordination wird das abgestimmte Zusammenspiel mehrer Muskeln oder Muskelgruppen innerhalb einer Bewegung verstanden. Hierbei werden die sich zu gemeinsamem Handeln zusammenschließenden Muskelgruppen (..) als Muskelschlingen bezeichnet, ( ) (TITTEL, 1994, S. 219). Nach ihrer Wirkung innerhalb einer Bewegung wird zwischen agonistisch, antagonistisch und synergistisch arbeitenden Muskeln unterschieden. Die intermuskuläre Koordination manifestiert sich in der Qualität der sportart- bzw. bewegungsspezifischen Koordination (vgl. DE MAREES, 2002; WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a). Ohne eine gut ausgebildete intermuskuläre Koordination sind schnellkräftige Aktionen von hoher Qualität nicht möglich (vgl. RUTHERFORD & JONES, 1986; WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a). Zur effektiven Lösung einer Bewegungsaufgabe muss der Sportler als Lernender zunächst spezifische Bewegungsprogramme entwickeln (vgl. BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981; HOLLMANN & HETTINGER, 2000; RUTHERFORD & JONES, 1986; SALE, 2003). Je komplexer eine Bewegung ist, umso länger dauert es bis diese auf nervalen Erregungs- und Hemmungsprozessen beruhenden Bewegungsprogramme entwickelt werden (vgl. BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981; RUTHERFORD & JONES, 1986). Intermuskulär - koordinative Anpassungen sind immer bewegungsspezifisch und folglich nur schlecht von einer Bewegung auf eine andere zu übertragen (vgl. ALMASBAKK & HOFF, 1996; BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981; HOLLMANN & HETTINGER, 2000; JONES et al., 1989; RUTHERFORD & JONES, 1986; SALE, 2003). Nach BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER (1981) wirkt die Koordination bei allen empirischen Untersuchungen als nicht abschätzbare intervenierende Variable mit. Ihr Einfluss kann verringert werden, wenn hoch trainierte Spitzensportler mit einem homogenen Koordinationsvermögen herangezogen werden, oder wenn die koordinativen Anforderungen der Testübung so weit wie möglich reduziert werden. Besonders bei dynamischen Messverfahren werden die Ergebnisse erheblich von dem durch Üben erreichten spezifischen Koordinationsniveau beeinflusst (vgl. BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981).

34 Einflussgrößen des Kraftverhaltens Intramuskuläre Koordination Unter intramuskulärer Koordination versteht man die koordinierte Aktivierung der Muskelfasern innerhalb eines Muskels. Nach BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER (1981, S.21) bezeichnet sie die Fähigkeit, das Zusammenwirken motorischer Einheiten mit unterschiedlicher Kontraktionsgeschwindigkeit innerhalb des Muskels so abzustimmen, dass eine optimale Bewegungsausführung im Sinne des Bewegungszwecks gelingt. Bei maximalen Krafteinsätzen bedeutet dies, dass möglichst viele motorische Einheiten - also langsame und schnelle, in einem Zeitpunkt fokussiert - ihren maximalen Kraftwert erreichen (BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981, S.21). Bestimmt wird die intramuskuläre Koordination durch die Mechanismen der Rekrutierung, Frequenzierung und Synchronisation. Rekrutierung nennt man den Vorgang der Aktivierung von motorischen Einheiten. Zunächst hängt es vom Ausprägungsgrad der zentralen Erregung ab, wie viele motorische Einheiten eines Muskels in den Kontraktionsvorgang miteinbezogen werden (vgl. TIDOW & WIEMANN, 1993a). Dabei ist die Rekrutierung eng geknüpft an die Frequenz, mit der eine jeweilige motorische Einheit innerviert wird (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 24). Je mehr motorische Einheiten aktiviert werden, umso größer ist die vom Muskel entwickelte Kraft. Nach dem Hennemann schen Rekrutierungsprinzip erfolgt die Rekrutierung der motorischen Einheiten immer in einer festen Reihenfolge entsprechend ihrer Größe (vgl. DE MARÉES. 2003; MARTIN, et al., 1993; MORITANI, 2003; SALE, 2003; SCHMIDTBLEICHER, 2003). Jeder ME lässt sich eine statische Rekrutierungsschwelle zuordnen. Diese stellt den Kraftwert dar, ab dem die jeweilige motorische Einheit aktiviert wird (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 2003; MARTIN, et al., 1993). Diese Rekrutierungsschwelle korreliert eng mit der anatomischen Größe des Motoneurons, der Leitungsgeschwindigkeit des zugehörigen Axons und der Kraft der jeweiligen Einheit (vgl. MARTIN, et al., 1993; MORITANI, 2003; SCHMIDTBLEICHER, 2003). Die größten Motoneurone, die die schnellsten motorischen Einheiten ansteuern, werden erst bei Erreichen von circa 90% der Maximalkraft rekrutiert (vgl. MORITANI, 2003; TIDOW & WIEMANN, 1993a). Die Anzahl an Muskelfasern, die ein Motoneuron innerviert, ist abhängig von seiner Größe. Dies bedeutet, dass die großen Motoneurone, welche die FT Fasern

35 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 35 innervieren, stärker zu einer Kraftzunahme beitragen, als die ST Fasern ansteuernden kleineren Motoneurone (vgl. SALE, 2003). Bei einer langsam ansteigenden isometrischen Kontraktion sind bei 20% der maximalen Kraft etwa die ersten 50% der ME aktiv. Bereits bei 50% der Maximalkraft sind ca. 80% der ME aktiviert (vgl. DE MARÉES, 2002, DIETZ, 1985; SALE, 2003), die restlichen größeren und stärkeren 20% der Einheiten tragen die anderen 50% der maximal realisierbaren Kraft bei (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 24). Allgemein gilt, bei Muskeln mit einem hohen Typ I Faseranteil wird die entwickelte Kraft stärker durch die Entladungsfrequenz (Frequenzierung) der Motoneurone moduliert, bei Muskeln mit einem hohen Typ II Faseranteil durch die Rekrutierung motorischer Einheiten (vgl. MORITANI, 2003; SALE, 2003). Abbildung 9: Relative Bedeutung der Rekrutierung für die Kraftmodulation bei einer isometrischen Kontraktion (nach SALE, 2003, S. 289) Wird ein sehr steiler Kraftanstieg produziert, feuern die Einheiten auch schon unterhalb ihres jeweiligen statischen Rekrutierungskraftwertes, und zwar so lange, wie die erhöhte Anforderung des steilen Kraftanstieges andauert (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 24). Dieses Phänomen wird als dynamische oder ballistische Rekrutierungsschwelle bezeichnet. Wenn eine maximal explosive Kontraktion des Muskels realisiert wird, entladen die motorischen Einheiten bereits zu Beginn mit sehr hohen Frequenzen (vgl. ZEHR & SALE,

36 Einflussgrößen des Kraftverhaltens ). Ob allerdings, wie mitunter vermutet wird, bei explosiven Krafteinsätzen das Henneman sche Rekrutierungsprinzip außer Kraft tritt, wird nach wie vor kontrovers diskutiert (BEHM & SALE, 1993a; SALE, 2003; TIDOW & WIEMANN, 1993a). Die Hypothese, dass es unter ballistischen Bedingungen zu einer Umkehr des Größenprinzips bzw. zur selektiven Aktivierung der Typ II Fasern kommt, konnte nach TIDOW & WIEMANN (1993a) bisher jedoch nicht bestätigt werde. Auch BEHM und SALE (1993a, S. 378) stehen der Hypothese einer selektiven Rekrutierung skeptisch gegenüber. Although alterations in recruitment order have been cited with increased velocity, consistent deactivation of ST motor units has not been definitively demonstrated. Deactivation of units should result in a decreased EMG response which also has yet to be established. (BEHM & SALE, 1993a, S. 379) BÜHRLE (1989) vermutet, dass die Rekrutierungsabfolge auch bei maximal schnellen Kontraktionen eingehalten wird, sich der Rekrutierungszeitraum aber stark zusammenschiebt. BILLETER & HOPPELER (2003) sind der Meinung, dass bei explosiven Kontraktionen schnelle und langsame motorische Einheiten simultan aktiviert werden. TIDOW & WIEMANN (1993a) äußern die Ansicht, dass das Größenprinzip der Rekrutierung seine muskelmechanische Gültigkeit verliert, wenn eine maximal schnelle Aktivierung des kontraktilen Potentials ohne submaximale Dosierungsvorgabe gefordert ist (TIDOW & WIEMANN, 1993a, S. 103). Bei nahezu gleichzeitiger Rekrutierung der langsamen und schnellen motorischen Einheiten werden die Typ II Fasern aufgrund der, wie bereits erwähnt, kürzeren Kontraktionszeit schneller mechanisch wirksam (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1987). Die Frage, ob es bei explosiven Kontraktionen zu einer selektiven Rekrutierung oder zu einer Rekrutierungsumkehr kommt, kann zurzeit nicht abschließend beantwortet werden. Unstrittig ist aber, dass um explosive Maximalkontraktionen realisieren zu können, vor allem die willkürliche neuromuskuläre Aktivierungsfähigkeit, also das Vermögen gleichzeitig einen möglichst großen Anteil der motorischen Einheiten zu aktivieren ( ) (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S.23-24), wichtig ist, unabhängig davon ob diese Aktivierung selektiv oder in umgekehrter Reihenfolge stattfindet.

37 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 37 Neben der Rekrutierung wird die entwickelte Muskelspannung auch von dem neuronalen Mechanismus der Frequenzierung reguliert (DE MARÈES, 2002; MORITANI, 2003). Die niedrigste Frequenz bei der es zu einem vollständigen Tetanus kommt, wird als Fusionsfrequenz bezeichnet (vgl. TIDOW & WIEMANN, 1993a). Diese Frequenz unterscheidet sich je nach Fasertypdominanz des jeweiligen Muskels. Bei Muskeln mit einem hohen Anteil an schnellen Fasern liegt die Fusionsfrequenz etwa bei Impulsen/Sek. (Hz). Muskeln mit einem hohen ST - Faseranteil werden nach SCHMIDTBLEICHER (2003) in der Regel mit niedrigen Frequenz bis etwa 20 Hz angesteuert. Ist eine motorische Einheit vollständig rekrutiert, kann die Kontraktionsamplitude auch durch einen weiteren Anstieg der Entladungsfrequenz, oberhalb der Fusionsfrequenz zunehmen. Nachdem alle motorischen Einheiten rekrutiert sind, bewirkt eine Erhöhung der Innervationsfrequenz bis zu einem gewissen Grenzwert einen Anstieg der entwickelten Kraft und daneben auch einen steileren Anstieg in diesem Zeitabschnitt der Kraftkurve. Die steilsten Kraftanstiege im anfänglichen Teil der Kraft-Zeit-Kurve werden produziert, wenn schon bei Kontraktionsbeginn hohe Reizfrequenzen realisiert werden. Bei ballistischen Kontraktionen konnten bereits am Kontraktionsbeginn Frequenzen bis über 100 Hz gemessen werden (vgl. DE MARÈES, 2002; KLINKLE & SILBERNAGEL, 2001; SALE, 2003, SCHMIDTBLEICHER, 2003; 1993a; TIDOW & WIEMANN). The peak firing rates attained are in excess of those needed to achieve maximum force in a sustained contraction. What the high initial firing rates do provide, even if only sustained for a few discharges (STEIN & PARMIGGIANI, 1979 zitiert nach SALE, 2003, S. 283), is an increase in rate of force development. (MILLER et al., 1981 zitiert nach SALE, 2003, S. 283) Nach SCHMIDTBLEICHER (2003) bewirkt eine hochfrequente Impulssalve zu Beginn einer explosiven Kontraktion zusätzlich die frühzeitige Aktivierung großer und schneller motorischer Einheiten. Neben der Rekrutierung und Frequenzierung (..) [spielt] offenbar auch die Synchronisation der Aktivierung verschiedener alpha- Motoneurone untereinander eine Rolle im Kraftverhalten (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 25), da so eine gleichzeitige Entladung zahlreicher motorischer Einheiten erreicht wird (vgl. auch DE MARÈES, 2002; MORITANI, 2003). Bereits 1975 konnten MILNER-BROWN et al. (1975) eine

38 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 38 stärkere Synchronisation von motorischen Einheiten bei Gewichthebern (WLA = Weight Lifting Athletes) gegenüber untrainierten Personen nachweisen. FELICI et al. (2001) konnten in ihrer Querschnittsstudie zeigen, dass krafttrainierte Personen im Vergleich zu Untrainierten eher in der Lage sind, zu Beginn einer Bewegung synchron mit hohen Frequenzen zu entladen. SALE (1988, 2003) kommt aber zu der Schlussfolgerung, dass die Bedeutung einer gesteigerten Synchronisation für eine Verbesserung der Kraftentwicklung unklar bleibt. Nach SALE (2003) ist bei submaximalen Entladungsfrequenzen und asynchroner Erregung der motorischen Einheiten die erzeugte Kraft größer als bei synchroner Erregung. Bei maximalen Willkürkontraktionen sind sowohl eine synchrone, als auch eine asynchrone Entladung gleichermaßen effektiv (vgl. SALE, 2003). SEMMLER (2002) ist der Meinung, dass eine synchrone Entladung vor allem für einen schnellen Kraftanstieg bei explosiven Kontraktionen ausschlaggebend ist (vgl. auch FELICI et al. 2001). Wenn aber die Entladungen erst einmal begonnen haben, müssten die rekrutierten Einheiten aufgrund ihrer unterschiedlichen Entladungsfrequenzen fast sofort asynchron entladen (vgl. FELICI et al. 2001; SALE, 2003). Eine asynchrone Entladung der motorischen Einheiten, nach dem sie bereits rekrutiert wurden, stellt aber keinen Nachteil dar. MILLER et al. (1981, zitiert nach SALE, 2003) konnten zeigen, dass selbst bei künstlich ausgelöster, synchroner Stimulation mit supraphysiologischen Frequenzen nicht die Explosivkraft wie bei asynchroner Entladung erreicht werden kann. Einige Argumente sprechen für den positiven Einfluss einer gesteigerten Synchronisation, einige Argumente dagegen. Somit kann nach SCHLUMBERGER (2000) die Rolle der Synchronisation zurzeit noch nicht abschließend beurteilt werden. 3.3 Motivationale Einflussgrößen Die dritte Kategorie der Einflussfaktoren beinhaltet motivationale Einflussgrößen. Beispiele hierfür sind die mentale Stärke, die Willenskraft, und die Anstrengungsbereitschaft des Sportlers. Es ist offensichtlich, dass ein Sportler bei entsprechender Motivation und Leistungs- bzw. Anstrengungsbereitschaft sein Potential besser nutzen kann. Wie bereits erwähnt, besitzt jeder Mensch eine autonom geschützte Aktivierungsreserve (Kraftdefizit). Diese Aktivierungsreserve

39 Einflussgrößen des Kraftverhaltens 39 kann nur in Ausnahmesituationen und bei entsprechender Motivation (z. B. bei Lebensgefahr) genutzt werden. Bei einer hohen Motivation des Sportlers kann dieser teilweise in den Bereich der autonom geschützten Reserven eindringen und so langfristig sein Kraftdefizit verringern (vgl. LETZELTER, 1983; WEINECK, 1997). Die Motivation stellt ähnlich wie die intermuskuläre Koordination eine kaum abschätzbare Einflussgröße auf die Ergebnisse empirischer Untersuchungen dar. Deshalb war es gerade im Hinblick auf ein Training mit submaximalen Lasten bei einer Bewegungsausführung, die so explosiv wie möglich sein sollte, wichtig, die Probanden immer wieder zu motivieren und vor allem durch verbale Unterstützung seitens der Versuchsleiter einen möglichst explosiven Bewegungsvollzug zu fördern (vgl. MÜLLER, 1985). Gerade bei explosiven Kontraktionen im submaximalen Bereich ist es wichtig, ein hohes intrinsisches Motivationsniveau aufrecht zu erhalten, da der Trainierende keine externe Rückmeldung über die Qualität der Bewegungsausführung erhält. Beim Heben maximaler Lasten bis zur Erschöpfung ist die Rückmeldung deutlicher, denn der Proband merkt sofort nach Beendigung einer Serie, ob er die geforderte Wiederholungszahl bewältigen, bzw. ob er die Last heben konnte oder nicht.

40 Adaptationen an Krafttraining 40 4 Adaptationen an Krafttraining Ziel eines Krafttrainings ist es, Adaptationsvorgänge auszulösen. Adaptationen können dabei sowohl auf morphologischer, als auch auf neuronaler Ebene stattfinden. 4.1 Morphologische Adaptationen an Trainingsreize Hypertrophie Eine Zunahme der Muskelquerschnittsfläche kann theoretisch über zwei grundlegende Vorgänge erfolgen. Zum einen kann es zu einem Dickenwachstum bereits bestehender Fasern (Faserhypertrophie) kommen, zum anderen kann eine Vergrößerung der Anzahl der Muskelfasern (Faserhyperplasie) stattfinden. Die Faserhypertrophie als Krafttrainingseffekt ist unstrittig. Die vor allem in der älteren Literatur diskutierte Vermehrung von Muskelfasern (Hyperplasie) lässt sich zwar tierexperimentell belegen, konnte jedoch beim Menschen bisher nicht eindeutig nachgewiesen werden und wird weiterhin kontrovers diskutiert (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; MACDOUGALL, 2003). Eine Zunahme der Muskelmasse führt in der Regel auch zu einer Zunahme des Bindegewebes in gleichem Verhältnis (vgl. MACDOUGALL et al., 1984, MACDOUGALL, 2003; STONE, 1994). Die Hypertrophie der Muskulatur beruht auf einer gesteigerten Proteinsyntheserate im Muskel (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; HOLLMANN & HETTINGER, 2000; MACDOUGALL, 2003). Längerfristig durchgeführtes Krafttraining mit hohen Belastungsreizen, führt über diese gesteigerte Proteinsyntheserate zu einer Steigerung der Anzahl der Myofibrillen und der Vergrößerung ihrer Fläche. Dies bedingt eine Vergrößerung der Querschnittsfläche der Muskelfasern und so der gesamten Muskelquerschnittsfläche (englisch: cross sectional area, abgekürzt CSA). Nach dem heutigen Kenntnisstand sind die Hypertrophie auslösenden Reize sowohl in einer hohen Muskelspannung, als auch in einer hohen Energieflussrate bzw. Depletion der schnell verfügbaren Energiespeicher im Muskel zu sehen (vgl. SCHLUMBERGER, 2000, S. 14). Aufgrund einer hohen Muskelspannung, kommt es zu einer Aufspleißung der Myofibrillen in Längsrichtung. Es wird

41 Adaptationen an Krafttraining 41 angenommen, dass es bei einer Muskelkontraktion durch den schrägen Verlauf der Aktinfilamente zu den Z Streifen zu einer asymmetrischen Spannungsentwicklung kommt. So entsteht eine hohe Zugbelastung in der Mitte der Z - Streifen, wodurch ein Mikrotrauma ausgelöst wird. Hier beginnt dann der Aufspleißungsprozess, bei dem aus einer Mutterfibrille zwei oder mehrere gleich lange Tochterfibrillen entstehen (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; MACDOUGALL, 2003). Nach SCHMIDTBLEICHER (2003) wird die Muskelhypertrophie zudem am effektivsten angeregt, wenn zusätzlich zu einer hohen Muskelspannung hohe intrazellulärer H + - Ionen Konzentrationen auftreten und gleichzeitig dazu die energiereichen Phosphate in der Muskelzelle weitgehend ausgeschöpft werden, was bei entsprechender Reizintensität nach ca Sekunden eintritt. Trotz dieser Erkenntnisse ist der Anpassungsmechanismus der Hypertrophie (..) noch unvollständig aufgeklärt (SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 28). Nach MACDOUGALL (2003) und SCHMIDTBLEICHER (2003) besitzen FT-Fasern grundsätzlich eine stärker ausgeprägte Fähigkeit zum Dickenwachstum als ST-Fasern. Ein Hypertrophietraining steigert also nicht nur die gesamte Muskelquerschnittsfläche, sondern auch den relativen Anteil der schnellen Fasern an der Gesamtquerschnittsfläche Muskelfasertransformation Wie bereits erwähnt, sind Skelettmuskeln ein sehr heterogenes Gewebe. Die Muskelfaserausprägung wird nach HOWALD (1989) sowohl durch genetische Faktoren als auch durch Umwelteinflüsse bestimmt. Terminal differenzierte Muskelfasern sind keine starr fixierten, sondern dynamische Elemente mit der Fähigkeit, ihre Eigenschaften an veränderte Bedürfnisse anzupassen (PETTE, 1999, S. 262). Bei der Faserumwandlung spielt das Innervationsmuster, mit der der betreffende Muskel vorwiegend angesteuert wird, die entscheidende Rolle. Wie BULLER, ECCLES & ECCLES (1960, zitiert nach PETTE, 1999, S. 264) im klassischen Kreuzinnervationsexperiment zeigen konnten, lassen sich Muskelfasern durch Innervation mit dem für einen anderen Fasertyp charakteristischen Impulsmuster vollständig in diesen Fasertyp umwandeln. Im Tierexperiment lassen sich schnelle Fasern durch chronisch-niederfrequente Dauerstimulation (CNS) vollständig in langsame Fasern umwandeln, da das

42 Adaptationen an Krafttraining 42 phasisch-hochfrequente Impulsmuster der schnellen Fasern durch die niederfrequente Stimulation mit 10 Hz überlagert wird (vgl. PETTE, 1999). Die Frage, ob eine vollständige Umwandlung in der Praxis beim Menschen auch möglich ist, konnte bisher noch nicht abschließend beantwortete werden. Wenn überhaupt, dann ist dies nur durch langjährige, täglich durchgeführte aerobe Aktivität möglich (vgl. PETTE, 1999; STEINACKER et al. 2002). Zur Verbesserung der Schnellkraft ist eine Fasertransformation in der anderen Richtung, also von langsam zu schnell, wünschenswert. Eine durch Training ausgelöste Umwandlung der Charakteristika der langsamen Fasern in die der schnellen konnte jedoch bisher nicht eindeutig nachgewiesen werden (HOLLMANN & HETTINGER, 2000; SCHMIDTBLEICHER, 2003). Die vollständige Langsam-zu-schnell-Transformation ist im Tierexperiment nur möglich bei hochfrequenter salvenartiger Stimulation in Verbindung mit einer Denervation des betreffenden Muskels. Diese Tatsache lässt vermuten, dass für die Ausprägung der schnellen Isoformen nicht nur das Vorliegen hoher Impulsfrequenzen verantwortlich ist. Vielmehr scheint auch die Abwesenheit niederfrequenter Impulsmuster eine entscheidende Bedingung für eine Langsam - schnell - Transformation zu sein (vgl. PETTE, 1999). Da zwischen den Trainingseinheiten immer wieder niederfrequente Dauerimpulse einlaufen, beschränkt sich die Fähigkeit der Umwandlung von Typ I in Typ II Fasern in der Praxis vorrangig auf die metabolische Funktion der Muskelfaser (vgl. HOWALD, 1984; 1989; PETTE, 1999; STEINACKER et al., 2002). Krafttraining führt nach STEINACKER et al. (2002) neben einer Hypertrophie der Typ IIa Fasern auch zu einer Abnahme der Typ IId Fasern (vgl. auch MACDOUGALL, 2003). Diese Verschiebung des MHC-Isoformenspektrums von MHCIId zu MHCIIa, entspricht einer Schnell-zu-langsam-Transformation (vgl. PETTE, 1999; STEINACKER et al. 2002). Eine längere Trainingsunterbrechung bewirkt dagegen eine Verschiebung in die andere Richtung also von MHCIIa zu MHCIId (vgl. MACDOUGALL, 2003). Aus diesem Grund wird MHCIId auch als Inaktivitätsmyosin bezeichnet (STEINACKER et al. 2002, S. 356). Ein generelles Dilemma im Schnellkrafttraining ist also die Tatasche, dass ermüdende Belastungen zu einer verminderten Expression von MHCIId, der schnellste Isoform, führen. Nach dem derzeitigen Wissensstand erscheint also eine Verbesserung der Schnellkraft durch Umwandlung langsamer in schnelle Fasern

43 Adaptationen an Krafttraining 43 eher unwahrscheinlich. Auf funktionaler Ebene bestehen allerdings Kontraktionsgeschwindigkeit verändernde Anpassungsreserven hinsichtlich der Myosinkopfbestückung mit schnellen leichten Ketten (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003). Diese Veränderungen der Myosin-Untereinheiten modifiziert die Kontraktionsgeschwindigkeit und stellt damit zwar keine Fasertransformation dar, ist aber dennoch eine subtile Anpassungsreserve im Sinne einer Schnellkraftverbesserung (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003) Muskelfaserlänge Neben der Muskelfaserausprägung hat auch die Muskelfaserlänge einen Einfluss auf die Kontraktionsgeschwindigkeit (vgl. MÜLLER, 1985). Je mehr Sarkomere in Reihe geschaltet sind, umso größer ist die Geschwindigkeit mit der sich der Muskel verkürzt, da umso mehr Querbrückenzyklen pro Zeiteinheit erfolgen können (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; MACDOUGALL, 2003; WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a). Nach MACDOUGALL (2003) beruht eine Zunahme der Muskellänge auf einem Hinzufügen von Sarkomeren an den Faserenden. Nach GOLDSPINK & HARRIDGE (2003) kann die Zahl der Sarkomere in Reihe auch beim erwachsenen Menschen sowohl zu-, als auch abnehmen. Solche Änderungen in der funktionellen Länge des Muskels können durch eine Änderung der Arbeitslänge des Muskels ausgelöst werden. Sehr deutlich sind solche Änderungen bei der Immobilisation eines Muskels festzustellen. Die Sarkomere in Reihe nehmen bei Immobilisation in der gedehnten bzw. verlängerten Position zu und in der verkürzten ab (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003). The significant factor for monitoring the sarcomere length may be the amount of tension along the myofibril and/or the myotendon junction, with high tension leading to an addition of sarcomeres and low tension to a subtraction of sarcomeres. (HERRING et al zitiert nach GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003 S. 242) Ein Sarkomer entfaltet seine größte Kraft bei der optimalen Überlappung von Aktin- und Myosinfilamenten. Dieser optimale Überlappungsgrad ist nur bei einer bestimmten Gelenkwinkelstellung des Muskels gegeben. Wahrscheinlich wird die Muskellänge so reguliert, dass die optimale Aktin- und Myosinfilamentüberlappung bei dem Gelenkwinkel vorliegt, bei dem gewöhnlich

44 Adaptationen an Krafttraining 44 die größte Kraft ausgeübt wird (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; KLINKE & SILBERNAGEL, 2001). Durch Training lässt sich die Muskelfaserlänge aber nur in sehr geringem Maße verändern (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003) Muskel- und Sehnenelastizität Krafttraining verbessert die Elastizität der muskulären Bindegewebe und der Sehnen. Diese Elastizitätsverbesserung führt nach SCHMIDTBLEICHER (2003, S. 23) zu einem steileren Kraftanstieg am Kontraktionsbeginn, was sich positiv auf die Start- und Explosivkraft auswirken sollte. Zudem werden durch eine gesteigerte Elastizität höhere Kraftspitzen beim exzentrisch-konzentrischen Übergang im kurzen DVZ erreicht. Wie im Kapitel bereits erwähnt wird die Zunahme der Muskelmasse in der Regel von einer entsprechenden Zunahme des Bindegewebes begleitet (vgl.; MACDOUGALL et al., 1984; MACDOUGALL, 2003, S.254; STONE, 1994). Obwohl also die Gesamtkollagenmenge durch Training zunimmt, zeigt sich keine Veränderung des Prozentsatzes der Bindegewebe in Relation zur Muskelmasse. (vgl. GOLDSPINK & HARRIDGE, 2003; STONE & KARATZAFERI, 2003; ZERNICKE & LOITZ-RAMAGE, 2003). Dementsprechend geht nach DUCHATEAU & HAINAUT (2003) die Kräftigung eines Muskels stets auch mit einer adäquaten Zunahme der Elastizität der muskulären Bindegewebe einher Enzymatische Kapazität und Kapillarisierung Langfristig bewirkt Krafttraining einen Anstieg der Glykogenkonzentration in der Skelettmuskulatur (vgl. TESCH, 1994; TESCH & ALKNER, 2003). Ob Krafttraining auch einen Anstieg der Speicherkapazität für die energiereichen Phosphate ATP und KP bewirkt, ist nach wie vor umstritten. Mehrere Untersuchungen konnten zeigen, dass eine Muskelmassenzunahme durch Krafttraining von einer Abnahme der Mitochondriendichte begleitet wird (vgl. MACDOUGALL, 2003). Dementsprechend verringert sich auch die Aktivität oxidativer Enzyme (vgl. MACDOUGALL, 2003). Nach TESCH (1994) braucht aber selbst bei extremer Muskelmassenzunahme, wie sie zum Beispiel bei

45 Adaptationen an Krafttraining 45 Spitzenbodybuildern vorliegt, mit einer Minderversorgung des Gewebes nicht gerechnet zu werden (vgl. auch GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER 1999; TESCH & ALKNER, 2003). Die Aktivität der anaeroben, glykolytischen Enzyme ist bei Krafttrainierten gegenüber Untrainierten geringfügig erhöht (vgl. HOLLMANN & HETTINGER, 2000; TESCH, 1994; TESCH & ALKNER, 2003). 4.2 Neuronale Anpassungen durch Trainingsreize Anpassungen der intermuskulären Koordination Nach SALE (1994) führt häufiges Wiederholen von Bewegungen und Bewegungsabläufen, über einen Zeitraum von einigen Wochen, zu einer verbesserten Interaktion der an der Bewegung beteiligten Muskelgruppen, wodurch sich eine Leistungssteigerung einstellt. Nach SCHLUMBERGER (2000, S ) kann die Verbesserung der intermuskulären Koordination als Ausdruck einer verbesserten Bewegungstechnik auch zu einer Steigerung der Maximalkraft beitragen. Vor allem bei Untrainierten ist eine Verbesserung der intermuskulären Koordination ein zu deutlichen Leistungssteigerungen führender Anpassungsmechanismus (vgl. DE MAREES, 2002; RUTHERFORD & JONES, 1986; SCHLUMBERGER, 2000; WEINECK,1997), aber auch bei Trainierten darf diese Anpassungsmöglichkeit nicht unberücksichtigt bleiben (vgl. SCHLUMBERGER, 2000, S. 17). Nach HOLLMANN & HETTINGER (2000) ist die deutlich ausgeprägte Zunahme der Maximalkraft in den ersten 2-3 Wochen eines Krafttrainings vorrangig auf das verbesserte Zusammenwirken der beteiligten Muskeln zurückzuführen. RUTHERFORD und JONES (1986) stellten in ihrer 12-wöchigen Studie an Untrainierten fest, dass die von ihnen gefundene Steigerung des konzentrischen Einerwiederholungsmaximums (1RM) ( %), nicht von einer vergleichbaren Steigerung der isometrischen Maximalkraft (MVC) (4-40%) begleitet wurde. Zur Überprüfung des Kraftdefizits wurde vor Trainingsbeginn ein MVC Test mit und ohne zusätzlicher Elektrostimulation durchgeführt. Da der MVC Test mit Elektrostimulation keine größeren Werte erbrachte als ohne Elektrostimulation nehmen RUTHERFORD und JONES (ebenda) an, dass die Probanden bereits vor Trainingsbeginn ihre Muskeln voll aktivieren konnten. Die Autoren vermuten, dass die Steigerung des 1RM großteils

46 Adaptationen an Krafttraining 46 auf eine verbesserte Funktion der innerhalb der Testbewegung stabilisierend wirkenden Muskeln zurückzuführen ist. Diese Verbesserung beruht ihnen zufolge entweder auf einer Zunahme der Kraft dieser Muskeln oder auf einer verbesserten Fähigkeit sie zu aktivieren und zu koordinieren. Weiterhin gehen die Autoren davon aus, dass sich der Zuwachs bei abweichenden Bewegungen nicht zeigt. Die bisher genannten Zusammenhänge sprechen dafür, dass einer Verbesserung der Koordination im Sinne eines Bewegungslernens bzw. der Verbesserung der sportlichen Technik eine essenzielle Leistungsreserve darstellt. Anzustreben ist, dass der für die jeweilige Bewegung hauptsächlich verantwortliche Muskel (Agonist) vollständig aktiviert werden kann, was vorrangig von der intramuskulären Koordination abhängt. Außerdem müssen die an dem Bewegungsablauf als Agonisten, Synergisten und Antagonisten mitwirkenden Muskeln in optimaler Höhe und zeitlich optimal abgestimmt aktiviert werden, was von der Qualität der intermuskulären Koordination abhängt. Auch TITTEL (1994, S. 219) betont in diesem Zusammenhang die Bedeutung der intermuskulären Koordination: Nicht ein einzelner Muskel, mag er noch so kräftig entwickelt sein, sondern nur die innige Verbindung der die Hauptarbeit leistenden, gut aufeinander abgestimmten Muskeln [geben] Gewähr für einen reibungslosen, ökonomischen und zugleich ästhetischen Bewegungsablauf (..). Abbildung 10: Muskelschlinge beim Gewichtheben (vergleichbar der Kniebeuge) (nach TITTEL, 1994, S. 241) In Abbildung 10 sind die beim Kniebeugen hauptsächlich zu koordinierenden Muskelgruppen in Form der Muskelschlinge beim Gewichtheben in der

47 Adaptationen an Krafttraining 47 Reißkniebeuge zu sehen. Die schwarz gekennzeichneten Muskeln arbeiten innerhalb dieser Bewegung als Agonisten, die rot gekennzeichneten als Antagonisten. Die Koaktivierung der Antagonisten scheint auf den ersten Blick kontraproduktiv zu sein, ist aber wichtig, da so die notwendige Gelenkstabilität gewährleistet wird (vgl. SALE, 2003). Sie dient somit als Schutzmechanismus (vgl. BEHM & SALE, 1993a). Ist die Antagonistenaktivierung allerdings höher als notwendig, wird die theoretisch mögliche Beschleunigung in Bewegungsrichtung vermindert (vgl. SALE, 2003). Eine Verbesserung der intermuskulären Koordination beruht also auch auf einer optimierten Aktivierung der Antagonisten. Dabei muss ein Gleichgewicht hergestellt werden zwischen möglichst minimaler Aktivierung und genügend großer Aktivierung, um eine ausreichende Gelenkstabilität gewährleisten zu können (vgl. SALE 2003). CAROLAN & CAFARELLI (1992) konnten in ihrem Trainingsexperiment zeigen, dass ein 8-wöchiges Krafttraining die Antagonisten Koaktivität signifikant verringerte. Gleichzeitig zeigte sich ein signifikanter Kraftzuwachs, wobei die EMG-Aktivität im Agonisten allerdings unverändert blieb. Die Fähigkeit, Kraft zu entwickeln, hängt folglich nicht nur von der Qualität und der Quantität der beteiligten Muskeln ab, sondern auch von der Fähigkeit des neuronalen Systems, diese adäquat zu aktivieren (vgl. SALE, 1988; SALE, 2003). Zusammenfassend ist eine Verbesserung der intermuskulären Koordination durch folgende neuronale Anpassungsmechanismen gekennzeichnet (vgl. Sale, 2003): - Eine stärkere Aktivierung des Agonisten - Eine Verbesserung der zeitlich abgestimmten Aktivierung der an der Bewegung beteiligten Agonisten, Antagonisten und Synergisten - Eine Reduktion der Antagonisten Koaktivierung auf das minimal erforderliche Maß Anpassungen der intramuskulären Koordination Die koordinierte Aktivierung der Muskelfasern innerhalb eines Muskels wird durch die in Kapitel genannten Mechanismen der Rekrutierung, Frequenzierung und Synchronisation bestimmt. Vor allem ein Training mit maximalen Lasten führt dazu, dass auch die größten und schnellsten Motoneurone mit in den Kontraktionsvorgang einbezogen werden und eine vollständigere

48 Adaptationen an Krafttraining 48 Rekrutierung der vorhandenen motorischen Einheiten gelingt. Wie bereits im Kapitel 2.1 erwähnt, kann so das Kraftdefizit von rund 30% bei Untrainierten durch Training auf bis zu 5% reduziert werden. Diese Reduktion geht mit einer signifikanten Zunahme der Maximalkraft einher. Vor allem kann durch ein intensives Krafttraining mit hohen Lasten auch die Zeit von Rekrutierungsbeginn bis zu der bei maximaler Frequenz erreichten maximalen Innervationsfrequenz (Peak Time) verkürzt werden. Diese Verkürzung kann in Extremfällen bis zu 50% betragen, so dass die schnellsten ME ihre maximale Innervationsfrequenz bereits nach ms erreichen (vgl. MÜLLER & SCHMIDTBLEICHER, 1987; SCHMIDTBLEICHER, 2003, 1984; SCHMIDTBLEICHER & BÜHRLE, 1987). Deshalb geht ein Training mit maximalen Lasten in der Regel auch mit einer signifikanten Verbesserung der Explosivkraft einher. Nach einer 6-wöchigen Trainingsstudie von SCHMIDTBLEICHER (1980) konnten die Probanden ihre Kontraktionsgeschwindigkeit (Time to Peak) im Durchschnitt von 57,8 auf 46,3 bzw. von 55,0 auf 42,9 ms verringern (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1980). Weder mit dem Oberflächen- noch mit dem Nadel- EMG können die Rekrutierung und Frequenzierung getrennt voneinander ermittelt werden, deshalb ist es schwierig zu beurteilen, auf welchen Zeitraum sich die Rekrutierungszeit nach einem Trainingsexperiment verkürzt hat (vgl. SALE, 2003). Es lässt sich zeigen, dass hochgradig krafttrainierten Personen gegenüber Normalpersonen höhere Innervationsfrequenzen erreichen. In einer Querschnittsstudie von LEONG, KAMEN, PATTEN & BURKE (1999) wurden sieben Gewichtheber im Alter von Jahren mit fünf gleichaltrigen Untrainierten verglichen. Die Testübung bestand aus maximalen isometrischen Willkürkontraktionen der Beinstrecker. Mit Hilfe eines Nadel-EMG wurden die maximal erreichten Entladungsfrequenzen gemessen. Die Gewichtheber konnten gegenüber den Untrainierten mit signifikant höheren Frequenzen entladen. Die höheren Entladungsfrequenzen gingen auch mit signifikant höheren Kraftwerten einher. 4.3 Spezifik der Anpassungen im Krafttraining Bei einer Vielzahl von Untersuchungen lässt sich zeigen, dass Anpassungen an ein Training spezifisch ausfallen. So lassen sich in der Regel bei Übereinstimmung von Test- und Trainingsübung, also bei spezifischer Testung,

49 Adaptationen an Krafttraining 49 meist deutlichere Verbesserungen nachweisen, als bei unspezifischer Testung. Spezifisch können Anpassungen im Hinblick auf das Bewegungsmuster der Trainingsübung (Bewegungsmusterspezifik) die trainierte Muskelaktionsform (Kontraktionsspezifik), die im Training angewandte Bewegungsgeschwindigkeit (Geschwindigkeitsspezifik), sowie auf den trainierten Gelenkwinkel (Gelenkwinkelspezifik) sein (vgl. BAKER, WILSON & CARLYON, 1994; BALL, RICH & WALLIS, 1964; BERGER, 1963; BLAZEVICH, NEWTON, SHARMAN, BRONKS & GILL, 1999; JONES et al., 1989; LARSON, 1940; MURPHY WILSON & PRYOR, 1994; MURPHY, WILSON, PRYOR, NEWTON, 1995; MURPHY & WILSON, 1996; O SHEA & O SHEA, 1989; SALE & MACDOUGALL, 1981, SALE, 1988, 2003; RASCH & MOREHOUSE, 1957; RUTHERFORD et al., 1989; RUTHERFORD & JONES, 1986; WOLBERS & SILLS, 1956). RASCH und MOREHOUSE konnten bereits 1957 in ihrer sechswöchigen Trainingsstudie, bei der eine Gruppe dynamisch und eine andere isometrisch trainierte feststellen, dass eine Steigerung der Maximalkraft nur nachweisbar war, wenn die Probanden mit der Testübung vertraut waren (vgl. RASCH & MOREHOUSE, 1957). RUTHERFORD und JONES (1986) fanden in ihrer Trainingsstudie spezifische Anpassungen im Hinblick auf die Muskelaktionsform. In ihrem Experiment steigerte eine unilateral isometrisch trainierende Gruppe ihre unilaterale, isometrische Maximalkraft (MVC) um 40%. Eine unilateral konzentrisch trainierende Gruppe steigerte sich im gleichen Parameter nur um 15%. Dieses Phänomen konnte auch von BERGER (1963) nachgewiesen werden, denn seine Studie zeigte, dass eine dynamische Testung bei dynamischem Training einen deutlichern Kraftzuwachs ergibt als bei isometrischer Testung und umgekehrt (vgl. BERGER, 1963). Geschwindigkeitsspezifische Anpassungen wurden in einigen Trainingsstudien gefunden (vgl. CAIOZZO, PERRINE & EDGERTON, 1980, zitiert nach SALE & MACDOUGALL, 1981; COSTILL, COYLE, FINK, LESMES, WITZMANN, 1979; MOFFROID & WHIPPLE, 1970; KANESHI & MIYASHITA, 1983). Die Vermutung, dass schweres Krafttraining langsam macht, weil durch die dabei auftretenden langsamen Bewegungsgeschwindigkeiten nur die langsamen Fasern rekrutiert werden und folglich auch nur diese hypertrophieren, steht aber im Widerspruch zu einer Vielzahl von Untersuchungen und der sportwissenschaftlichen Grundlagentheorie (vgl. MÜLLER, 1985).

50 Adaptationen an Krafttraining 50 MACDOUGALL, SALE, ELDER & SUTTON (1982) zum Beispiel konnten zeigen, dass bei Bodybuildern und Gewichthebern sowohl die schnellen als auch die langsamen motorischen Einheiten hypertrophiert sind. Nach einem sechsmonatigen schweren Krafttraining (dreimal pro Woche) konnten MACDOUGALL, SALE, MOROZ, ELDER, SUTTON & HOWALD (1979) eine mit 33% tendenziell stärkere Zunahme der FT Faserfläche gegenüber einer 27%igen Zunahme der ST Faserfläche feststellen. Außerdem konnte durch EMG Untersuchungen gezeigt werden, dass, vorrausgesetzt eine maximale willkürliche Kontraktion wird ausgeführt, die Aktivierung der unterschiedlichen Fasern unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit und der Muskelaktionsform gleich ausfällt (vgl. SALE & MACDOUGALL, 1981; MÜLLER, 1985). Auch bei isometrischen Kontraktionen, wo die Bewegungsgeschwindigkeit null beträgt, werden die schnellen motorischen Einheiten rekrutiert (vgl. SALE & MACDOUGALL, 1981). BEHM & SALE (1993b) vermuten, dass nicht die tatsächlich realisierte Bewegungsgeschwindigkeit ausschlaggebend für geschwindigkeitsspezifische Anpassungen ist, sondern die Absicht, maximal schnell zu kontrahieren. An dieser Stelle sei kurz erwähnt, dass die Begriffe Kontraktionsgeschwindigkeit, Bewegungsgeschwindigkeit und Verkürzungsgeschwindigkeit fälschlicherweise häufig synonym verwendet werden. Der Begriff Verkürzungsgeschwindigkeit beschreibt ein Zeitintervall, in dem sich ein Muskel oder eine Muskelfaser um einen bestimmten Betrag verkürzt (vgl. WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a, S. 40). Nach Müller (1987) hängt die maximale Verkürzungsgeschwindigkeit des Muskels von der Kontraktionsgeschwindigkeit der einzelnen Sarkomere und der Anzahl der in Serie liegenden Sarkomere, also der Muskellänge, ab. Die Verkürzungsgeschwindigkeit eines Muskels kann aber nicht ohne weiteres mit der Bewegungsgeschwindigkeit gleichgesetzt werden, da selbst bei einer eingelenkigen Bewegung, wie z.b. einer Armbeugung, immer mehrere Muskeln für eine schnelle Bewegungsausführung verantwortlich sind, was die Bedeutung der intermuskulären Koordination selbst für eher einfache, schnelle Bewegungen verdeutlicht (WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a, S. 40). Genauso wenig kann der Begriff der Kontraktionsgeschwindigkeit mit der Verkürzungsgeschwindigkeit gleichgesetzt werden. Denn der Begriff der

51 Adaptationen an Krafttraining 51 Kontraktionsgeschwindigkeit ist definiert als die Zeit, die ein Muskel benötigt, um einen bestimmten Spannungsbetrag aufzubauen, bzw. als die Geschwindigkeit des Spannungsanstieg (Pampus, 1992; Tidow & Wiemann, 1993) (WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a, S.40). MARTIN, et al. (1993, S.105) sprechen in diesem Zusammenhang von der Kraftbildungsgeschwindigkeit. BÜHRLE (1989, S. 315, 319) bezeichnet dies als die schnelle Kontraktionsfähigkeit. Die Muskulatur verkürzt sich bei einer isometrischen Kontraktion kaum, was bedeutet, dass die Verkürzungsgeschwindigkeit bereits auf null abgefallen ist, während die Kraft oder Spannung noch weiter ansteigt. Trotz einer äußerlich nicht sichtbaren, oder aber sehr langsamen Bewegungsgeschwindigkeit, kann die Geschwindigkeit der Kraftbildung maximal schnell sein (vgl. WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a). Die in vielen Studien ermittelten Zuwächse der Winkelgeschwindigkeit sind nicht unmittelbar auf eine gesteigerte Kontraktionsgeschwindigkeit oder eine gesteigerte Verkürzungsgeschwindigkeit zurückzuführen. Demnach scheinen geschwindigkeitsspezifische Anpassungen weniger auf morphologischen Anpassungen durch selektive Hypertrophie, als vielmehr auf der spezifischen Bewegungsorganisation des Gehirns, also neuronalen Anpassungen im Sinne der intermuskulären Koordination zu beruhen (vgl. SALE & MACDOUGALL, 1981). 4.4 Der zeitliche Verlauf der Anpassungen Abbildung 11: Der zeitliche Verlauf neuronaler und morphologischer Anpassungen im Krafttraining (nach SALE, 1988, S. 142)

52 Adaptationen an Krafttraining 52 In Abbildung 11 ist der zeitliche Verlauf der morphologischen und neuronalen Anpassungen im Krafttraining aufgezeigt. Wie zu erkennen ist, findet beim Untrainierten in den ersten Wochen eines Krafttrainings vorrangig eine neuronale Adaptation in Form einer verbesserten inter- und intramuskulären Koordination statt. Morphologische Anpassungen in Form einer Hypertrophie der Muskulatur treten erst mit zunehmender Trainingsdauer immer mehr in den Vordergrund. Die Mehrheit von Trainingsstudien findet über einen Zeitraum von 8 bis 20 Wochen statt. Nach SALE (1988, S. 142) sind Kraftzuwächse in diesem Zeitraum vorrangig auf eine verbesserte inter- und intramuskuläre Koordination zurückzuführen. Auch wenn schon ab der ersten Trainingseinheit Verletzungen der Muskelfasern und folglich eine leichte Hypertrophie auftreten können, spielt diese bei frühen Leistungssteigerungen im Krafttraining, wo noch ein erhebliches Potential bezüglich einer Verbesserung der intermuskulären Koordination besteht, eine untergeordnete Rolle.

53 Trainingsmethoden 53 5 Trainingsmethoden In der Literatur sind verschiedene Trainingsmethoden zur Verbesserung der Schnellkraft zu finden. Die grundlegendsten werden im Folgenden aufgeführt. In der vorliegenden Untersuchung wurden Sprungkniebeugen ohne DVZ trainiert, weshalb signifikante Veränderungen der Leistungen im DVZ nicht zu erwarten waren (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1993). Da in einigen problemrelevanten Untersuchungen Methodenkombinationen angewandt wurden, die ein plyometrisches Krafttraining (bzw. Reaktivkrafttraining) beinhalten, sollen auch diese Methoden kurz dargestellt werden. Zu den Trainingsmethoden ist generell zu sagen: Die Trainingsmethoden haben sich überwiegend aus der Praxis besonders erfolgreicher Trainingsgruppen heraus kristallisiert und ihre Wirkungsweisen können jeweils anhand der Grundlagentheorie des Krafttrainings erklärt werden (GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 228). Die jeweils angegebenen Reizkonfigurationen sind nach GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER (ebenda) aus Trainingsexperimenten und Erfahrungswerten, die großteils für die unteren Extremitäten vorliegen, hervorgegangen. Die verschiedenen Trainingsmethoden können anhand der zugrundeliegenden Belastungsnormativa bzw. Reizkonfigurationen unterschieden und definiert werden. Die Reizintensität gibt die Größe der Belastung während der Übung an. Sie wird in der Regel angegeben in Prozent des Einer-Wiederholungs-Maximums. Die Reizdauer entspricht der Zeitspanne, in der ein einzelner Trainingsreiz oder eine Serie von Trainingsreizen auf den Organismus einwirkt. Für gewöhnlich wird sie bei dynamischem Training durch die Wiederholungszahl pro Serie vorgegeben, (bei isometrischem Training die Zeitspanne, über die die Spannung gehalten wird). Die Reizdichte gibt an, in welchem zeitlichen Abstand die Trainingsreize innerhalb einer Trainingseinheit einwirken. Generell wird die Reizdichte im Krafttraining durch die Pausenlänge zwischen den einzelnen Serien vorgegeben. Der Reizumfang gibt die Anzahl der einwirkenden Trainingsreize (Serien und Wiederholungen pro Serie) an. Die Reizhäufigkeit gibt die Anzahl der Trainingseinheiten pro Woche an (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 2003; GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999). Um eine Trainingsmethode klar zu definieren, ist es sinnvoll, zusätzlich die Muskelaktionsform anzugeben. Außerdem ist die Angabe der

54 Trainingsmethoden 54 Kontraktionsgeschwindigkeit (bzw. der Steilheit des Kraftanstiegs) (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 2003) erforderlich und weniger der Bewegungsgeschwindigkeit (vgl. GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S.228), wie von LETZELTER (1978) vorgeschlagen, denn es lassen sich beispielsweise langsame Bewegungen sowohl mit maximal steilen, als auch mit moderaten Kraftanstiegen durchführen. Dementsprechend ist dabei auch die Kontraktionsgeschwindigkeit maximal oder moderat. 5.1 Trainingsmethoden zur Entwicklung der willkürlichen Aktivierungsfähigkeit Die Trainingsmethode zur Entwicklung der willkürlichen neuromuskulären Aktivierungsfähigkeit zielt vor allem auf eine Verbesserung der Komponenten der intramuskuläre Koordination ab (vgl. BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1981). Deshalb wird sie auch als IK- Methode oder IK-Training bezeichnet. Um dies zu erreichen, sind Trainingsreize erforderlich, die eine möglichst vollständige und schnelle Aktivierung der Motoneurone des aktiven Muskels bewirken (GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999). Wie im Kapitel beschrieben werden die größten und schnellsten ME erst bei Kraftwerten, die rund 90% der Maximalkraft überschreiten, aktiviert. Nur bei höchsten Reizintensitäten wird also die größte willkürlich realisierbare Rekrutierung und Frequenzierung der motorischen Einheiten erreicht. Um zusätzlich eine möglichst schnelle Aktivierung zu erreichen, sollten steile initiale Kraftanstiege produziert, also maximal explosiv kontrahiert werden (vgl. ebenda). Die Reizkonfigurationen, die diese Methode kennzeichnen, sind in Tabelle 1 angegeben. Um die erwünschten Anpassungen zu erreichen, sollte nur im ermüdungsfreien Zustand trainiert werden (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 2003). Die angegebene Serienpausenlänge von mehr als fünf bzw. sechs Minuten ist zur Wiederherstellung des neuronalen Reizübertragungs- und Reizfortleitungsvermögens insbesondere auf spinalsegmentaler Ebene erforderlich (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 2003).

55 Trainingsmethoden 55 Tabelle 1: Reizkonfiguration der Trainingsmethoden zur Entwicklung der willkürlichen Aktivierungsfähigkeit (modifiziert nach SCHMIDTBLEICHER, 2003, S. 30) Reizkonfiguration Maximale, explosive Kontraktionen Reizintensität % Wiederholungen pro Serie 1-5 Serienzahl 3-6 Serienpause Kontraktionsgeschwindigkeit 5 Min. explosiv Einheiten pro Woche 2-3 Wochen 6-8 Tabelle 2: Adaptationen an die Trainingsmethoden der maximalen, explosiven Kontraktionen (nach GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 230) Wie aus Tabelle 2 ersichtlich wird, werden durch diese Methode insbesondere Steigerungen der Explosivkraft erreicht. Aber auch die Maximalkraft und das dynamische Kraftmaximum weisen einen hohen Zuwachs auf. Gleichzeitig kommt es nur zu geringen Zuwächsen der Muskelmasse. Wenn eine Verbesserung der Kontraktionsgeschwindigkeit angestrebt wird, ist diese Trainingsmethode nach BÜHRLE (1989) allen anderen Methoden vorzuziehen, auch der Schnellkraftmethode, die hierbei schlechtere Ergebnisse erzielt (vgl. auch BÜHRLE & SCHMIDTBLEICHER, 1977; SCHMIDTBLEICHER, 1980; SCHMIDTBLEICHER & HARALAMBIE, 1981; SCHMIDTBLEICHER & BÜHRLE, 1987).

56 Trainingsmethoden Trainingsmethoden zur Steigerung der Muskelmasse Als besonders effektiv zur Auslösung einer Muskelhypertrophie hat sich die Methode der submaximalen Kontraktionen bis zur Erschöpfung (GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 229) erwiesen. Wie im Kapitel beschrieben, werden die eine Muskelhypertrophie auslösenden Reize in einer hohen Muskelspannung und einer Ausschöpfung der energiereichen Phosphate der Muskelzelle, mit resultierend hohen H+ -Ionen Konzentrationen gesehen. Die genannten Reize sind durch die in Tabelle 3 dargestellten Reizkonfigurationen zu erreichen. Je nach Vortrainingszustand und beteiligter Muskelgruppe kann dabei die Anzahl an Wiederholungen und Serien in den angegebenen Bandbreiten variieren. Um entsprechende Anpassungen auszulösen, sollten Reizintensität und Reizdauer so gewählt werden, dass es innerhalb von Sekunden zu einem Leistungsabbruch kommt (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 2003). Tabelle 3: Reizkonfiguration der Trainingsmethoden zur Steigerung der Muskelmasse (modifiziert nach SCHMIDTBLEICHER, 2003, Skript Grundlagentheorie des Krafttrainings) Reizkonfiguration Reizintensität 60-85% Wiederholungen pro Serie 8-20 Serienzahl 5-6 Submaximale Kontraktionen bis zur Erschöpfung Serienpause Kontraktionsgeschwindigkeit 2-3 Min. langsam bis zügig Einheiten pro Woche 2-3 Wochen 10-12

57 Trainingsmethoden 57 Tabelle 4: Adaptationen an die Trainingsmethoden der submaximalen Kontraktionen bis zur Erschöpfung (nach GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 230) Die am stärksten ausgeprägte morphologische Anpassung an die Methoden der submaximalen Kontraktionen bis zur Erschöpfung ist ein Muskelwachstum. Entsprechend verbessert sich bei dieser Methode vorrangig die Maximalkraft (vgl. Tab. 4). Unter Umständen kann es durch ein verstärktes Hypertrophietraining zu einer Verschlechterung der Explosivkraft kommen (vgl. KIBELE, MÜLLER & BÜHRLE 1989; SCHLUMBERGER, 2000). SCHLUMBERGER (2000) führt diese teilweise negative Entwicklung auf die ermüdenden Reize und die wenig explosive Kraftentfaltungsstrategie beim Hypertrophietraining zurück. Deshalb schlägt er vor, diese Trainingsform möglichst in größerem zeitlichen Abstand zur Wettkampfsaison durchzuführen. Keinesfalls aber darf ein Hypertrophietraining unberücksichtigt bleiben, denn nach SCHLUMBERGER (2000, S. 19) ist die Hypertrophie der Typ II Muskelfasern auf lange Sicht wohl der wichtigste Mechanismus zur Erhöhung der Explosivkraft. Einem Hypertrophietraining sollte sich ein Training zur Entwicklung der willkürlichen Aktivierungsfähigkeit anschließen, um die neuronale Ansteuerung der neu hinzugewonnenen Muskelmasse zu optimieren (vgl. GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 2003; SCHLUMBERGER, 2000).

58 Trainingsmethoden Allgemeines Krafttraining Sowohl die Trainingsmethoden zur Steigerung der Muskelmasse, als auch die Trainingsmethoden zur Entwicklung der willkürlichen Aktivierungsfähigkeit können dem allgemeinen Krafttraining zugerechnet werden. Nach BAKER (1996) ist die Zielsetzung des allgemeinen Krafttrainings vorrangig eine Erhöhung der Maximalkraft, als Ausgangsbasis für bessere Schnellkraftleistungen. Auch die beiden von MARTIN, et al. (1993, S. 101) genannten Zielsetzungen des allgemeinen Krafttrainings stehen in engem Bezug zur Maximal- und Schnellkraft. Sie nennen: - (1) die Verbesserung der Innervationsfähigkeit der Muskulatur als eine Bedingung für die Erhöhung der Kraftbildungsgeschwindigkeit - (2) die Erweiterung des Energiepotentials der Muskulatur durch Hypertrophie der Muskelstrukturen als Grundlage für die Steigerung des Muskelkraftniveaus Nach MARTIN, et al. (1993) sucht das allgemeine Krafttraining in Bezug auf die Zielsetzungen Hypertrophie und verbesserte Innervationsfähigkeit grundsätzlich nach dem optimalen Trainingsreiz. Bezogen auf ein Training zur Verbesserung der Sprungkraft sind als allgemeine Kraftübungen solche Übungen sinnvoll, die eine Erhöhung der Maximalkraft der am Sprung beteiligten Muskeln bewirken (vgl. BAKER, 1996). Als Trainingsübungen schlägt BAKER (1996) deshalb dem Sprung bewegungsstrukturell verwandte Übungen wie Kniebeugen, Frontkniebeugen und Ausfallschritte vor. Ein Krafttraining mit bewegungsstrukturell ähnlichen Übungen erleichtert den Transfer der Kraftzuwächse in die Zielbewegung. Auch SALE & MACDOUGALL (1981) sowie FAHEY (2000) vertreten die Meinung, dass bereits im allgemeinen Krafttraining, so weit möglich Übungen anzuwenden sind, die der Zielbewegung möglichst ähnlich sind. Weight training exercises should be as close as possible to the target motor skill (FAHEY, 2000, S. 35). It might be argued that specificity of movement pattern is not crucial in advanced training, because any training exercises that induces hypertrophy of the appropriate muscles would be effective. However, it would be most efficient to induce hypertrophy only in the muscle fibres of motor units that are activated in the sport movement. Hypertrophy of irrelevant muscles and motor units might even be counterproductive, particularly in sports which require a high strength to body mass ratio. (SALE, 1988, S. 142)

59 Trainingsmethoden 59 Der Transfer des im allgemeinen Krafttraining erworbenen Kraftzuwachses auf die Zielbewegung soll in einem zusätzlichen speziellen Krafttraining erfolgen (vgl. BAKER, 1996; FAHEY, 2000; KRAEMER & NEWTON, 1994; SALE & MACDOUGALL, 1981; SCHMIDTBLEICHER, 1984; SCHLUMBERGER, 2000; WIRTH & SCHMIDTBLEICHER, 2007a, b). 5.4 Schnellkraftmethoden Nach SCHMIDTBLEICHER sind die Schnellkraftmethoden als Mischmethoden zu betrachten, denn sie steuern nicht primär eine spezifische Einflussgröße des Kraftverhaltens an, wie die bisher genannten Methoden, sondern wollen mehrere Einflussgrößen parallel ansteuern (vgl., GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 1984, 1987, 2003). SCHMIDTBLEICHER (1987) bezeichnet die Schnellkraftmethoden auch als Methoden der nicht maximalen, explosiven Kontraktionen. Tabelle 5: Überblick über die Reizkonfiguration der Schnellkraftmethode (modifiziert nach GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 233; SCHMIDTBLEICHER 2003, S. 35) Reizkonfiguration Reizintensität 30-70% Wiederholungen pro Serie 6-20 Serienzahl 4-6 Schnellkraftmethode Serienpause Kontraktionsgeschwindigkeit 3-5 Min. explosiv Einheiten pro Woche k. A. Wochen k. A. Nach SCHMIDTBLEICHER (1984) kann mit den Mischmethoden sowohl eine Wirkung auf die intramuskulär Koordination, als auch eine Wirkung auf den Muskelquerschnitt erzielt werden. Allerdings sind bei gleicher Trainingsdauer beide Anpassungserscheinungen im Vergleich zu den selektiven Trainingswirkungen der Methoden der beiden anderen Methodenkomplexe relativ gering (SCHMIDTBLEICHER, 1984, S. 229, siehe auch Tab. 6)

60 Trainingsmethoden 60 Tabelle 6: Wirkungsweise der vorgestellten Krafttrainingsmethodenkomplexe auf spezifische Einflussgrößen und Komponenten des Kraftverhaltens. (modifiziert nach SCHMIDTBLEICHER, 1984, S. 229) Muskelquerschnitt Kraftdefizit (Maximalkraft) Explosivkraft Kurzzeitige Maximale Kontraktionen Wiederholte Submaximale Kontraktionen Mischmethoden Bei der Favorisierung der Schnellkraftmethode liegt häufig die Annahme zugrunde, dass nur dann eine große Kontraktionsgeschwindigkeit vorliegt, wenn auch eine große Bewegungsgeschwindigkeit auftritt. Da schnelle Bewegungen nur mit leichten Lasten möglich sind, führt dies zu der Folgerung, dass zur Verbesserung der Kontraktionsgeschwindigkeit ein Krafttraining mit schnellen Bewegungen nötig ist. Diese Annahme berücksichtigt nicht, dass die Bewegungsgeschwindigkeit, wie bereits erwähnt, nicht mit der Kontraktionsgeschwindigkeit gleich gesetzt werden darf (siehe Kapitel 4.3). ALLMANN (1985, S. 288) ist der Meinung, dass (..) die sogenannte Schnellkraftmethode überwiegend eine Verbesserung der intermuskulären Koordinationsleistung der trainierten Bewegung bewirkt. Weiter meint ALLMANN (ebenda), dass ihre Wirkung auf die intramuskuläre Koordination bzw. Maximalkraft nur gering ist und deshalb eine ( ) umfassende und langfristige Verbesserung der Schnellkraft [mit der Schnellkraftmethode] nicht erzielt werden [kann]. Zudem fällt eine eindeutige Definition der Schnellkraftmethode schwer, da nach TIDOW (1995, S. 275) eine Synopsis publizierter Schnellkraft-Belastungsdosierungen (u.a. HARRE et al. 1969; LETZELTER 1985; TIDOW 1985; SCHMIDTBLEICHER/BÜHRLE 1987; POPRAWSKI 1988; GROSSER 1991; MARTIN, CARL & LEHNERTZ 1991) zeigt, dass die für diese Methode angegebenen Reizkonfigurationen von Autor zu Autor stark variieren. Die angegebenen Lasten liegen in einem Bereich von 20-70% des Kraftmaximums (vgl. ALLMANN, 1985). Eine derart große Streubreite der Belastungsintensität lässt keine präzise Definition dieser Methode zu. Darüber

61 Trainingsmethoden 61 hinaus variieren nach TIDOW (1995) die angegebenen Wiederholungszahlen mit sechs bis 20 Wiederholungen und die Dauer der Satzpausen mit zwei bis fünf Minuten erheblich. Bei einem Vergleich einer Vielzahl von Untersuchungen zu den Schnellkraftmethoden tritt nach TIDOW (1995) neben den geschilderten Gründen für eine mangelnde Vergleichbarkeit zusätzlich das Problem einer fehlenden Kontrolle der Ausführungsqualität der Bewegungen hinzu. Generell ist, um die gewünschten Anpassungen zu erzielen, zu beachten, dass nur im unermüdeten Zustand und mit maximaler Geschwindigkeit trainiert werden sollte, weshalb Wiederholungszahlen bis 20 problematisch erscheinen. Grundsätzlich kann gefragt werden, ob bei der Ausführung eher eine Betonung auf einer hohen Anfangsgeschwindigkeit oder einer hohen Endgeschwindigkeit liegen sollte. MARTIN, et al. (1993) sind der Meinung, dass die Schnellkraftmethoden in dieser Hinsicht weiter zu differenzieren sind, da auch die Beschleunigungscharakteristik bei verschiedenen sportlichen Techniken unterschiedlich sein kann. Beim Fauststoß im Boxen oder einem Stoß im Fechten beispielsweise, kommt es auf eine hohe Start- und Explosivkraft an. In anderen Sportarten kommt es eher darauf an, dass auf dem vorhandenen Beschleunigungsweg eine hohe Endgeschwindigkeit erzielt wird, wie beispielsweise beim Kugelstoßen oder den verschiedenen Sprungformen. MARTIN, et al. (1993, S. 105) stellten in diesem Zusammenhang bei Versuchen zu beidbeinigen Absprüngen von einer Kraftmessplatte fest, dass Sprünge mit maximalem Krafteinsatz am Sprunganfang durchgeführt (= mit höchstmöglicher Start- und Explosivkraft), eine geringere Endgeschwindigkeit beim Absprung erreichten, als jene, deren Sprungkurve flacher anstieg. Daraus folgern sie, dass ein frühzeitig maximal entwickelter Kraftanstieg nicht zwingend zur höchstmöglichen Endgeschwindigkeit führt. Dementsprechend unterscheiden MARTIN, et al. (1993, S. 131), je nach der vorliegenden Beschleunigungscharakteristik, zwei Typen des Schnellkrafttrainings. - Typ I: eine hohe Anfangsgeschwindigkeit der Kraftbildung (Start- und Explosivkraftverhalten) - Typ II: eine hohe Endgeschwindigkeit der Kraftbildung (progressives Beschleunigungsverhalten) Die Reizkonfiguration für ein Schnellkrafttraining wird bei ihnen um den Faktor Beschleunigungscharakteristik ergänzt und wie in Tabelle 7 dargestellt

62 Trainingsmethoden 62 angegeben. Fraglich ist aber, inwiefern diese Unterscheidung, aufgrund der Schwierigkeit die Ausführungsqualität subjektiv zu beurteilen, in der Praxis umgesetzt werden kann. Es wäre eine externe Rückmeldung über den Beschleunigungsverlauf notwendig (z.b. über Ermittlung der Kraft- Geschwindigkeitskurve von Wiederholung zu Wiederholung). Tabelle 7: Schnellkrafttrainingsmethoden mit der jeweiligen Belastungsstruktur und Beschleunigungscharakteristik. (modifiziert nach MARTIN, et al., 1993, S. 131) Schnellkraftmethode Arbeitsweise -konzentrisch Typ I Kon Typ II kon Geschwindigkeit Maximal maximal 1) Beschleunigungscharakteristik mit explosiver Anfangsgeschwindigkeit explosiver Start Intensität 2) mit maximaler Endgeschwindigkeit progressive Lasthöhe % % Beschleunigung Wiederholungen 7 Umfang Serien 5 Pausen zwischen Wiederholungen 10s Dichte Serienpause 3 Min Bei MARTIN, et al. (1993) ist das Intervall der angegeben Reizintensität mit 35-50% relativ klein, da sie der Schnellkraftmethode zusätzlich noch die Methode des Trainings an der Muskelleistungsschwelle an die Seite stellen. 5.5 Trainingsmethode an der Muskelleistungsschwelle MARTIN, et al. (1993, S.130) sind der Meinung, dass ein Training mit einer Belastungsintensität, die sich am maximal erreichbaren Kraftstoß orientiert, also an der Muskelleistungsschwelle liegt ( ) die selben Effekte erzielt wie ein Training mit kurzzeitigen maximalen Krafteinsätzen. ( ) Wobei sich Vorteile für das Ansteuern einer Optimierung der inter- und intramuskulären

63 Trainingsmethoden 63 Koordination ergeben, wenn die Maximalkraft als Basis für die Schnellkraftentwicklung gesteigert werden soll. Wie in Kapitel 2.9 dargestellt, erreicht die Muskelleistung ihr Maximum, wenn ein optimales Verhältnis zwischen bewältigter Last und erreichter Geschwindigkeit vorliegt. Einige Autoren sehen ein Training an der Muskelleistungsschwelle als effektive Methode zur Steigerung der Schnellkraft an (vgl. BAKER, 1996; LYTTLE et al., 1996; MCBRIDE, et al., 2002; RAHMANI et al., 2001; WILSON et al. 1993; YOUNG, 1993). Das Konzept des Muskelleistungstrainings scheint also zunächst zu einer Präzisierung der Belastungsintensität bei den Schnellkraftmethoden beizutragen. Die von MARTIN et al. (1993) angegebene Reizkonfiguration für ein Training an der Muskelleistungsschwelle ist in Tabelle 8 dargestellt. Tabelle 8: Trainingsmethode an der Muskelleistungsschwelle mit der jeweiligen Belastungsstruktur und Beschleunigungscharakteristik. (modifiziert nach MARTIN, et al., 1993, S. 131) Belastungsmethode nach dem Prinzip der Muskelleistungsschwelle Arbeitsweise -konzentrisch Typ I kon Typ II kon Geschwindigkeit maximal maximal 1) Beschleunigungscharakteristik mit explosiver Anfangsgeschwindigkeit explosiver Start Intensität 2) mit maximaler Endgeschwindigkeit progressive Lasthöhe % 55 60% Beschleunigung Wiederholungen 8 Umfang Serien 4 Dichte Pausen zwischen Wiederholungen - 10s Serienpause 10s 3 Min Wie DUGAN, DOYLE, HUMPHRIES, HASSON & NEWTON, (2004) berichten, variiert jedoch die Höhe der Last, die als Schwellenlast ermittelt wird, mitunter erheblich (siehe Tab. 9). Sie führen diese Unstimmigkeiten auf die

64 Trainingsmethoden 64 unterschiedlichen Methoden der Datenerfassung und Datenbearbeitung in den verschiedenen Untersuchungen zurück. Nach IZQUIERDO, HÄKKINEN, GONZALES-BADILLO, IBÁÑEZ, & GOROSTIAGA et al. (2002)liegt die Muskelleistungsschwelle in den meisten Studien bei 30-45%. In ihrer Untersuchung an Mittelstreckenläufern, Handballspielern, Gewichthebern und Radrennfahrern und einer Kontrollgruppe (Studenten ohne Krafttrainingserfahrung, die keinen Wettkampfsport betrieben) stellen sie allerdings fest, dass nur die Gewichtheber und die Radfahrer ihre maximale Muskelleistung in der Kniebeuge (90 Kniewinkel) bei 45% des 1RM erreichen. Die Kontrollgruppe, die Mittelstreckenläufer und die Handballspieler erreichten ihre maximale Muskelleistung bei 60% des 1RM. Dass die Gewichtheber und die Radfahrer ihre maximale Muskelleistung bei 45% erreichen, führen IZQUIERDO et al. (2002) auf eine bessere willkürliche Aktivierungsfähigkeit, sowie eine selektive Hypertrophie der schnellen Fasern und folglich bessere Schnellkraftfähigkeiten durch deren Training mit großen Widerständen zurück. Diese Befunde bestätigen die Vorgaben von MARTIN, et al. (1993). Die Muskelleistungsschwelle scheint bei nicht Speziell-krafttrainierten, bei rund 60% zu liegen. Tabelle 9: Überblick über die in verschiedenen Studien ermittelte Schwellenlast Studien Optimale Zusatzlast für Jump Squats Baker, Nance, Moore, 2001 McBride, Triplett- McBride, Davie and Newton 2002 Sleivert, Esliger, Bouroque 2002 Wilson et al Stone, O Bryant, McCoy, Goglianese, Lehmkuhl, Schilling 2003 (alle zitiert nach DUGAN et al., 2004) 48-63% 1RM 30% 1RM 50-80% 1RM 30% MVC 10% 1RM 5.6 Trainingsmethoden zur Entwicklung der Reaktivkraft Da sich das Innervationsverhalten im DVZ stark von dem bei rein konzentrischen oder isometrischen Schnellkraftleistungen unterscheidet, erfordert ein Training der reaktiven Kraftfähigkeit auch gesonderte Trainingsmethoden (vgl.

65 Trainingsmethoden 65 HÄKKINEN & KOMI, 1985; vgl. auch Kapitel 2.3 & 2.10). Sie sind deshalb mit gesonderten Trainingsmethoden anzusteuern. Als Trainingsübungen werden reaktive Bewegungsformen, wie beispielsweise Drop-Jumps (DJ) für den kurzen DVZ oder Countermovement-Jumps (CMJ) für den langen DVZ angewandt (vgl. GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 2003). Die Sprünge werden dabei in der Regel mit maximaler Intensität ausgeführt. Bei Countermovement-Jumps entspricht die maximale Intensität der maximalen Sprunghöhe. Bei der Ausführung der Drop-Jumps wird ein Leistungsindex aus Sprunghöhe und Bodenkontaktzeit gebildet (vgl. GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 2003). Die Reizkonfigurationen für ein Training nach den reaktiven Methoden sind in Tabelle 10 angegeben. Ein Reaktivkrafttraining sollte nur im erholtem Zustand durchgeführt werden. Kommt es zu einem ermüdungsbedingten Leistungsabfall im Laufe einer Trainingseinheit sollte das Training abgebrochen werden (vgl. GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999; SCHMIDTBLEICHER, 2003). Tabelle 10: Überblick über die Reizkonfiguration der reaktiven Methoden. (modifiziert nach GÜLLICH und SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 231) Reaktive Methoden kurzer DVZ (Drop Jump) langer DVZ (CMJ) Reizintensität (%) der maximalen Sprungleistung: DJ - h/tk, CMJ h 100% 100% Wiederholungen pro Serie 10 bis bis 12 Pause zwischen Wiederholungen 6 sec. 8 sec. Serien pro Trainingseinheit (pro Muskelgruppe) 3 bis 5 3 bis 5 Serienpause 10 min. 10 min. Kontraktionsgeschwindigkeit Explosiv explosiv Kontraktionsdauer 170 msec. 400 msec.

66 Trainingsmethoden 66 Tabelle 11: Adaptationen an die reaktiven Methoden (nach GÜLLICH & SCHMIDTBLEICHER, 1999, S. 231) 5.7 Spezielles Krafttraining Trainingsmethodisch sind die Schnellkraftmethoden und die Trainingsmethoden zur Entwicklung der Reaktivkraft dem speziellen Krafttraining zuzurechnen. Das spezielle Krafttraining zielt vorrangig auf die Ausbildung und Verbesserung der intermuskulären Koordination ab (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1985a). Zur Anwendung kommen zunehmend spezifische Übungen, die neben dem Bewegungsmuster der Zielbewegung nun auch die dabei auftretenden spezifischen Belastungsgrößen verstärkt berücksichtigen. Eine gängige Methode stellt das Training der Zielbewegung mit leicht erhöhten Belastungen (Zusatzlasten, z.b. Sprungtraining mit Langhantel) oder mit erniedrigten Belastungen (geringere Zusatzlasten, z.b. Kugelstoßen mit leichterer Kugel) dar (vgl. ALLMANN, 1985; SCHMIDTBLEICHER, 1985a). Das spezielle Krafttraining zielt weniger auf die Steigerung der Kraft, als vielmehr auf die Optimierung des Krafteinsatzes im spezifischen Bewegungsvollzug und ist somit eher dem Koordinations- und Techniktraining zuzurechnen (vgl. SCHMIDTBLEICHER, 1985a).