Muskeln, Nerven und Sehnen

Transkript

1 Muskeln, Nerven und Sehnen Anpassungsmöglichkeiten des Bewegungsapparats zur Bewältigung motorischer Aufgaben

2 Das Spektrum menschlicher Bewegungen

3 Elemente des Bewegungsapparats Kontraktile Elemente (Muskeln) Nicht-kontraktile Elemente (Knochen, Sehnen, Bindegewebe, etc.) Nervale Komponente (Frequenzierung, Rekrutierung, Ko- Aktivierung, etc.) Aktive und passive Elemente beeinflussen Bewegungen sowohl unabhängig voneinander als auch im Verbund Zahlreiche Möglichkeiten zur Feinjustierung motorischer Eigenschaften

4 Mögliche Adaptationen zur Kraftsteigerung

5 Muskelhypertrophie Vermehrung der Anzahl der Sarkomere Steigerung der Kraft durch vermehrtes kontraktiles Material Kraftsteigernde Wirkung begrenzt (vgl. Bodybuilder vs Gewichtheber)

6 Intrinsische Kraft und Muskelvolumen!max 400 * 0.4!max-spec 350 * * !max (Nm) * * * !max-spec (Nm!cm -3 ) Q1 Q2 Q3 Q4 0 Csapo et al. (2010)

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9 F t = F f cosθ Blazevich et al. (2006)

10 Ikegawa et al. (2008)

11 Überproportionale Vermehrung nicht-kontraktilen Materials? The very large hypertrophy of VL in vivo could not be fully accounted for by single muscle fiber hypertrophy. D Antona et al. (2006)

12 Veränderung der MHC-Zusammensetzung? Holm et al. (2008)

13 Hyperplasie? The quantitative contribution of hyperplasia to changes in human muscle CSA in response to exercise remains largely unknown. However, the study of human and mammalian muscle suggests hyperplasia accounts for, at most, a small proportion of the increase in muscle CSA in response to increased loading Folland et al. (2007)

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15 Maganaris et al. (2008)

16 Funktionelle Relevanz der Sehnensteifigkeit Zunahme der Steifigkeit durch Krafttraining von bis zu 65% (Reeves et al. 2003) Nötiges Upgrade aufgrund höher kontraktile Kräfte Fähigkeit zur Speicherung elastischer Energie (Bewegunsökonomie) Direktere Verbindung zwischen Muskeln und Sehnen beeinflusst afferentes Feedback zu Muskelspindeln (Feinsteuerung) Sehneneigenschaften begünstigen entweder Ökonomie oder Positionskontrolle Veränderbar durch Trainingsmaßnahmen

17 Neurologische Adaptationen Rekrutierung und Frequenzierung Snychronisation Kortikale Anpassungen Spinale Reflexe Antagonistische Ko-Aktivierung Muskelaktivität mit aktueller Technik schwer quantifizierbar (Oberflächen- vs. Nadel-EMG)

18 Rekrutierung und Frequenzierung Generelle Zunahme der elektrischen Aktivität während Kontraktion ist Hinweis auf vermehrte Rekrutierung (Akima et al. 1999) Signifikante Zunahme der Motor Unit Firing Frequency durch Krafttraining (Thomas et al. 1991) Linearität des Zusammenhangs zwischen elektrischer Aktivität und Kraft fraglich Relativ größere Kraft bei niedrigerer Muskelaktivität (Binder-Macleod et al. 1991)

19 Synchronisation Übereinstimmung des Timings der Aktionspotentiale durch Krafttraining positiv beeinflussbar (Semmler et al. 1998) Auswirkungen auf die Maximalkraft fraglich Frequenzierung ist während MVC so hoch, dass Synchronisation möglicherweise keinen Einfluss auf Kraft hat (Lind et al. 1978)

20 Antagonistische Ko-Aktivierung Kokontraktion möglicherweise zum Feinabstimmen von Bewegungen Gleichzeitige Kontraktion der Antagonisten verringert Maximalkraft Verringerung der Ko-Aktivierung durch Krafttraining (Carolan et al. 1992) Keine Veränderung der Antagonisten-Aktivität (Holtermann et al. 2005)

21 Literatur Akima, H., Takahashi, H., Kuno, S. Y., Masuda, K., Masuda, T., Shimojo, H., et al. (1999). Early phase adaptations of muscle use and strength to isokinetic training. Med Sci Sports Exerc, 31(4), Blazevich, A. J., Gill, N. D., & Zhou, S. (2006). Intra- and intermuscular variation in human quadriceps femoris architecture assessed in vivo. J Anat, 209(3), Carolan, B., & Cafarelli, E. (1992). Adaptations in coactivation after isometric resistance training. J Appl Physiol, 73(3), Csapo, R., Alegre L.M., & Baron, R. (2010). Intrinsic muscle strength is inversely related to muscle volume. J Strength Cond Res [submitted]. D'Antona, G., Lanfranconi, F., Pellegrino, M. A., Brocca, L., Adami, R., Rossi, R., et al. (2006). Skeletal muscle hypertrophy and structure and function of skeletal muscle fibres in male body builders. J Physiol, 570(Pt 3), Folland, J. P., & Williams, A. G. (2007). The adaptations to strength training : morphological and neurological contributions to increased strength. Sports Med, 37(2), Holm, L., Reitelseder, S., Pedersen, T. G., Doessing, S., Petersen, S. G., Flyvbjerg, A., et al. (2008). Changes in muscle size and MHC composition in response to resistance exercise with heavy and light loading intensity. J Appl Physiol, 105(5),

22 Literatur Holtermann, A., Roeleveld, K., Vereijken, B., & Ettema, G. (2005). Changes in agonist EMG activation level during MVC cannot explain early strength improvement. Eur J Appl Physiol, 94(5-6), Ikegawa, S., Funato, K., Tsunoda, N., Kanehisa, H., Fukunaga, T., & Kawakami, Y. (2008). Muscle force per cross-sectional area is inversely related with pennation angle in strength trained athletes. J Strength Cond Res, 22(1), Lind, A. R., & Petrofsky, J. S. (1978). Isometric tension from rotary stimulation of fast and slow cat muscles. Muscle Nerve, 1(3), Maganaris, C. N., Narici, M. V., & Maffulli, N. (2008). Biomechanics of the Achilles tendon. Disabil Rehabil, 30(20-22), Reeves, N. D., Maganaris, C. N., & Narici, M. V. (2003). Effect of strength training on human patella tendon mechanical properties of older individuals. J Physiol, 548(Pt 3), Semmler, J. G., & Nordstrom, M. A. (1998). Motor unit discharge and force tremor in skill- and strength-trained individuals. Exp Brain Res, 119(1), Thomas, C. K., Bigland-Richie, B., & Johansson, R. S. (1991). Force-frequency relationships of human thenar motor units. J Neurophysiol, 65(6),