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Lauflabor Ermüdungsgrenzen beim Ausdauertraining

Rückmeldungen vom Muskel zum Gehirn spielen eine bedeutende Rolle im Ermüdungsprozess beim Ausdauertraining.

Lauflabor Ermüdungsgrenzen +

Irgendwann ist Schluss: Doch was bestimmt die Ermüdungsgrenze?

Wenn Sie auf dem Laufband das Tempo zu sehr anziehen, müssen Sie zu einem bestimmten Zeitpunkt eventuell abspringen oder den Nothalt-Knopf drücken. Aber warum? Was ist es genau, das den Moment bestimmt, in dem Sie aufgeben müssen? Auf den ersten Blick ist das eine offensichtliche Frage, doch sie steht in diesen Tagen tatsächlich im Fokus einer der wissenschaftlichen Debatten. Ist es so, dass die Muskeln versagen, weil die Energiezufuhr knapp wird oder sie nicht genug Sauerstoff bekommen? Oder ist es eher so, dass das Gehirn entscheidet, wann die Belastung zu hart wird? Vielleicht ist es auch eine Mischung all dieser komplizierten Effekte?

Im Journal of Applied Physiology belegt die Studie einer Forschergruppe um Markus Amann von der University of Utah die besondere Bedeutung des so genannten „afferenten Feedbacks“ (Informationsfluss aus der Peripherie zum Gehirn und Rückenmark) im körperlichen Ermüdungsprozess. Grundsätzlich behauptet Amann, dass nicht die Muskeln an sich versagen, sondern diese einen konstanten Signalstrom an das Gehirn zurücksenden, um mitzuteilen wie es ihnen gerade geht. Wenn dieses Feedback eine kritische Schwelle erreicht, entscheidet das Gehirn: "Es ist genug." (Diese Sichtweise unterscheidet sich deutlich von der Theorie des südafrikanischen Laufexperten Tim Noakes, der „Central Governor Theory“, die besagt, dass die Rolle des Gehirns rein reaktiv ist: Es versucht nicht etwas vorauszusagen oder Probleme zu vermeiden.)

So, und wie kann dieser Ansatz nun überprüft werden? Tja, es ist etwas kompliziert! Die folgende Darstellung veranschaulicht das Ergebnis der aktuellen Studie von Amann: Für die Untersuchung absolvierten die Probanden einbeinige, kniestreckende Übungen bei gleichbleibender Belastung (grundsätzlich wie das einbeinige Radfahren, mit ausschließlicher Aktivierung des Quadrizeps, der vorderen Oberschenkelmuskeln). Die hellen Kreise zeigen die wahrgenommene Anstrengung der Probanden während der Trainingseinheit bis zur Ermüdungsgrenze des Beines – die gewählte Belastung konnten sie knapp 10 Minuten halten, bevor ihre wahrgenommene Anstrengung 10 von 10 erreichte und sie aufgaben.
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Foto: Alex Hutchinson

Die Punkte zeigen die wahrgenommene Anstrengung der Probanten bei einer Ein-Bein-Übung (helle Punkte) und bei der selben Übung am selben Bein an einem anderen Tag, nachdem die Übung mit dem anderen Bein durchgeführt wurde (dunkle Punkte).

Die dunklen Kreise stehen für dieselbe Übung mit demselben Bein, nur an einem anderen Tag; der Unterschied ist hier, dass diese nun unmittelbar nach der Übung mit dem anderen Bein durchgeführt wurde. Die Probanden absolvierten diese einbeinige Übung also mit frischen Muskeln und nicht besonders erschöpft (d.h. es gibt hier keine Ganzkörper-Erschöpfung, die etwa ein Lauf- oder sogar Radtraining verursacht). Dennoch ist die Anstrengung, welche die Probanden wahrnehmen, von Anfang an höher und sie geben um ungefähr 50 % eher auf. Warum ist das so? Die Forscher behaupten, dass die afferenten Rückmeldungen der Muskeln beider Beine zum selben Teil des Gehirns gehen. So gibt es dort noch anhaltende Notsignale des ersten (zuvor trainierten) Beines, während schon das zweite Bein trainiert wird.

Mir erscheint dieser Ansatz, dass die afferenten Rückmeldungen vom Muskel zum Gehirn eine Rolle im Ermüdungsprozess spielen begründet und intuitiv. Trotzdem muss gesagt werden, dass damit nicht automatisch andere mögliche Erklärungen ausgeschlossen werden können. So gehen die Forscher nur oberflächlich auf die potenzielle Rolle ein, die die afferenten Feedbacks anderer Körperteile - wie Herz und Lunge - spielen könnten (z.B. lag die Herzfrequenz zu Beginn der zweiten Trainingseinheit bei mehr als 130 Schlägen pro Minute). Auch die mögliche Bedeutung der kognitiven Fähigkeiten wird unterschätzt. Es braucht Anstrengung und Konzentration, um bis zur Erschöpfung zu trainieren und zahlreiche neue Studien haben gezeigt, dass diese kognitiven Ressourcen nur begrenzt verfügbar sind. Diese wissenschaftliche Debatte ist mit viel „Schwarz-Weiß-Denken“ verbunden, aber ich vermute, dass es im Ergebnis unterm Strich auf ein von „allem (oder zumindest vielem) etwas“ hinausläuft.
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Autor: Alex Hutchinson, Übersetzung von Jane Grüning 21.06.2013
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