Anatomische, physiologische und biomechanische Grundlagen

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1 w w w. a c a d e m y o f s p o r t s. d e w w w. c a m p u s. a c a d e m y o f s p o r t s. d e Anatomische, physiologische und biomechanische Grundlagen L E SEPROBE

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3 Lehrskript Kapitel 4 Muskulatur 4.1 Die Muskulatur Aufbau eines Muskels Differenzierung Muskelfasertypen 4.2 Skelettmuskulatur Einteilung der Muskelgruppen Grundebenen des Körpers Bewegungsrichtungen Vorstellung wichtigsten Einzelmuskeln 4.3 Arbeitsweise der Skelettmuskulatur Steuerung der Muskelkontraktion Kontraktionsarten Muskelspannungsformen 4.4. Anpassung an Training 4.5 Immobilisation Seite 78 von 199

4 Lernorientierung Lehrskript Nach Bearbeitung dieses Kapitels werden Sie: den Aufbau und die Einteilung der Muskelgewebsarten und Sehnen kennen, den detaillierten Aufbau und Funktion der Skelettmuskulatur verstehen, Kontraktionsarten, Steuerung der Muskelkontraktion, Muskelspannungsformen kennen, das Zusammenspiel der Muskulatur bei Bewegungen und Bewegungsebenen/-richtungen begreifen, die Hauptmuskelgruppen und deren Funktion, Lage und Besonderheiten kennen, die Anpassungen der Muskulatur an sportliches Training verstehen, die Anpassungen der Muskulatur an Immobilisation verstehen. Seite 79 von 199

5 Lehrskript Scannen Sie diesen QR-Code ab und sehen Sie sich das Lehrvideo zum Thema Muskulatur an. Alternativ finden Sie das Lehrvideo im Online Campus in der Lerngruppe dieses Lehrgangs. Der aktive Bewegungsapparat besteht aus der Skelettmuskulatur, den Sehnen und den Hilfseinrichtungen der Skelettmuskulatur, worunter die Sehnenscheiden, Schleimbeutel und Sesambeine fallen. Auf die Sehnen ist bereits in Kapitel 3 eingegangen worden, weshalb dieses Kapitel vorrangig der Muskulatur gewidmet ist. Abbildung 25 zeigt einen Überblick über die verschiedenen Muskelgewebearten. Abbildung 25 Verschiedene Muskelgewebe im Längs- und Querschnitt (Huch/Jürgens, 2007, S. 95) Seite 80 von 199

6 4.1 Die Muskulatur Lehrskript Die aus über 600 Einzelmuskeln bestehende Skelettmuskulatur macht beim Mann etwa 40 Prozent und bei einer Frau ungefähr 23 Prozent des Körpergewichts aus (je nach Trainingszustand). Sie sind damit das größte Organ des Körpers. Erst durch Muskeln werden Bewegungen möglich. Muskelzellen besitzen alle die Fähigkeit zur Kontraktion. Dadurch wird die gesamte Muskelzelle (auch Muskelfaser genannt) verkürzt. Man unterscheidet drei Muskelgewebsarten (vgl. Abbildung 25): - Skelettmuskulatur, - Glatte Muskulatur (Eingeweidemuskulatur, - Herzmuskulatur Aufbau eines Muskels Abbildung 26 Schematische Darstellung des Aufbaus des Skelettmuskels (Hohmann/Lames/Letzelter, 2002, S. 68) Seite 81 von 199

7 Lehrskript Das kontraktile Element des Muskels ist die Muskelfaser (vgl. Abbildung 26). Eine Muskelfaser kann eine Länge von wenigen Millimetern bis 15 cm haben. Jede Muskelfaser ist von einer dünnen Bindegewebsschicht, dem Sarkolemm, umhüllt. Diese setzt sich an beiden Seiten in eine zarte Sehne aus Kollagenfasern fort. Ungefähr Muskelfasern sind zu einem Primärbündel (Muskelfaserbündel) zusammengefasst, welches wiederum von einer dünnen Bindegewebsschicht umhüllt ist. Gruppen von solchen Primärbündeln werden zu Sekundärbündeln zusammengefasst, den sog. Fleischfasern. Diese haben einen Durchmesser von 1-2 mm. Ein Skelettmuskel besteht also aus tausenden von Muskelfasern, die in hierarchischer Ordnung von Bindegewebe umhüllt sind. Jede Muskelfaser ist aus fadenförmigen Strukturen aufgebaut, den so genannten Myofibrillen. Diese durchziehen die Muskelfaser der Länge nach und sind aus kleineren Einheiten aufgebaut. Die Myofibrillen sind aus den so genannten Myofilamenten aufgebaut. Unter dem Mikroskop ist eine deutliche Querstreifung erkennbar. Dies liegt daran, dass die Myofibrillen in Längsrichtung durch die Z-Scheiben in funktionelle Segmente unterteilt sind, die Sarkomere (Aktin und Myosin). Die Sarkomere sind der Elementarmotor des Muskels, da sich hier die Aktin- und Myosinfilamente überlagern und daher durch ein Übereinandergleiten die Muskelkontraktion bewirken. Hinweis zur Mechanik der Muskulatur Das Zusammenspiel zwischen zentralem Nervensystem und der Skelettmuskulatur wird über die so genannten motorischen Einheiten gesteuert. Diese setzt sich aus einer Vorderhornzelle des Rückenmarks, einem efferenten motorischen Nerv sowie den Muskelzellen, die von diesem Nerv versorgt werden, zusammen. Seite 82 von 199

8 4.1.2 Differenzierung Muskelfasertypen Lehrskript Es werden je nach ihren funktionellen Eigenschaften drei verschiedene Muskelfasertypen unterschieden. Jeder Muskel besitzt alle dieser Muskelfasertypen. Die Verteilung ist durch die Genetik und durch die Funktion des betreffenden Muskels bestimmt. Typ I 1. Typ I (slow twitch = ST-Fasern), 2. Typ II b (fast twitch = FT-Fasern), 3. Typ II a (Intermediärtyp). Der dunkle (rote) Muskelfasertyp (slow twitch oder ST-Faser) spricht auf Reize langsamer an, hat dabei eine längere Kontraktionszeit, ermüdet aber sehr viel langsamer. Man bezeichnet Muskeln dieses Fasertyps auch als Haltemuskeln, langsam kontrahierend und ausdauernd. Typ II b Der helle (weiße) Muskelfasertyp (fast twitch glycolytisch oder FTG- Faser) wird sehr schnell innerviert und ermöglicht kräftige Kontraktionen, ermüdet aber schneller. Man bezeichnet ihn auch als Bewegungsmuskel (schnell kontrahierend und kräftig). Typ II a (Intermediärtyp) Dieser Fasertyp (fast twitch oxydativ oder FTO-Faser) nimmt eine Zwischenstellung ein. Es handelt es sich um schnelle, relativ ermüdungsresistente Muskelfasern, die hauptsächlich bei den Sportlern der Spielsportarten vorkommen. Der Anteil an roten und weißen Muskelfasern ist genetisch festgelegt. Man kann ihn durch Training nur in eine Richtung verändern. Durch intensives, langjähriges Ausdauertraining können die intermediären FTO-Fasern in ST- Fasern umgewandelt werden. Daher haben manche Menschen eine gute Veranlagung für Sportarten wie den Sprint, andere weniger. Manchmal werden bei jungen Sporttalenten daher Muskelbiopsien entnommen, um sie je nach vorherrschendem Muskelfasertyp optimal zu fördern. Abbildung 27 zeigt die drei verschiedenen Muskelfasertypen und schematisch das jeweilige Kraftpotenzial und die Ermüdungsresistenz. Man sieht, dass die FTG-Fasern nach sehr kurzer Zeit (ca. 50 ms) bis zu 50 % der maximalen Kraft entwickeln, allerdings auch sehr schnell ermüden. FTO- Fasern hingegen, können nur ca. 20 % der maximalen Kraft entwickeln bei einer Innervationsdauer von ca. 200 ms, diese aber über einen längeren Zeitraum ohne Ermüdungserscheinungen abrufen. ST-Fasern innervieren noch langsamer (länger als 200 ms). Sie können auch maximal 10 % des Kraftpotenzials entwickeln. Ihre Besonderheit liegt Seite 83 von 199

9 Lehrskript darin, dass sie frei von Ermüdungserscheinungen sind, also über sehr lange Zeit das gleiche Kraftpotenzial abrufen können. Abbildung 27 Schematische Darstellung unterschiedlicher motorischer Einheiten (Edington/Edgerton, 1976, S. 72) 4.2 Skelettmuskulatur Bewegungsfunktion Ohne die Skelettmuskulatur können wir uns nicht fortbewegen oder statische Haltearbeiten verrichten. Schutzfunktion Die Muskulatur schützt die inneren Organe (z. B. Bauchmuskulatur vor Schlägen). Seite 84 von 199

10 Lehrskript Stabilisationsfunkton Die Muskulatur stabilisiert Gelenke und Knochen (z. B. die Wirbelsäule). Entlastungsfunktion Die Muskeln entlasten die Gelenke (z. B. Stöße abfangen). Haltefunktion Die Muskulatur hält den Körper in aufrechter Position. Wärmefunktion Die Muskulatur hält die Temperatur im Körper aufrecht (z. B. Zittern bei Kälte) Einteilung der Muskelgruppen Die Muskeln des Menschen lassen sich nach Hauptmuskelgruppen einteilen. Dabei unterscheidet sich diese Einteilung von Autor zu Autor. Manche betrachten beispielsweise aufgrund der anatomischen Lage die Oberschenkelmuskulatur als Ganzes, andere unterscheiden sie nach funktionellen Kriterien in Beinbeuger und Beinstrecker. Eine mögliche Einteilung finden Sie unten aufgeführt und einen Gesamtüberblick geben die Abbildung 28 und Abbildung 29. Prinzipiell kann festgehalten werden, dass es für jedes Körperteil Muskelgruppen gibt, die Bewegungen ermöglichen. Gesäßmuskulatur, Rumpfmuskulatur, Hüftbeugemuskulatur, Schultermuskulatur, Brustmuskulatur, Oberschenkelmuskulatur, Unterschenkelmuskulatur, Oberarmmuskulatur, Unterarmmuskulatur. Seite 85 von 199

11 Lehrskript Abbildung 28 Oberflächliche Skelettmuskulatur von vorne (Huch/Jürgens, 2007 S. 105) Seite 86 von 199

12 Lehrskript Abbildung 29 Oberflächliche Skelettmuskulatur von hinten (Huch/Jürgens, 2007 S. 106). Seite 87 von 199

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