Muskelanatomie und VBT

Muskelanatomie und das Verständnis dafür, wie man Kraft aufbaut, gehen Hand in Hand. Dieser Beitrag soll die Mechanismen der Muskelkontraktion aus anatomischer Sicht erläutern und aufzeigen, inwiefern die Prinzipien und Ziele des geschwindigkeitsbasierten Trainings direkt damit zusammenhängen.

VBT UND MUSKELKONTRAKTIONEN

All das Folgende soll Ihnen ein sehr konkretes Verständnis der muskulären Anatomie und Physiologie vermitteln, damit Sie erkennen können, wie dies speziell mit Krafttraining und geschwindigkeitsbasiertem Training zusammenhängt. In früheren Beiträgen haben wir über die Kraft-Geschwindigkeits-Profilierung gesprochen. Die Kraft-Geschwindigkeits-Beziehung ist schlichtweg das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit, mit der sich die Muskellänge verändert (reguliert entweder durch äußere Belastung oder andere Muskeln), und der Kraft, die derselbe Muskel erzeugt. Die Eigenschaften des Muskelgewebes einer Person bestimmen, wie die Kurve des Kraft-Geschwindigkeits-Profils aussieht, und diese Kurve kann sich wiederum verändern, indem bei jeder Kontraktion mehr motorische Einheiten rekrutiert werden und die Feuerrate jeder Kontraktion erhöht wird. Und diese beiden Variablen können durch Training verändert werden, und zwar durch gezieltes und bewusstes Training, wie es beim geschwindigkeitsbasierten Training der Fall ist.

Dank des unmittelbaren und objektiven Feedbacks, das ein VBT-Gerät wie Perch liefert, wird die Absicht hinter einer Übung nicht nur im Laufe der Zeit erfasst, sondern auch quantifiziert. Diese Datenpunkte ermöglichen Trainern einen Einblick oder ein grundlegendes Verständnis dafür, was tatsächlich tief im Muskelgewebe eines Athleten vor sich geht. Die Zuordnung einer Zahl zur Anstrengung kann Athleten helfen, zu verstehen, wie sich eine Muskelkontraktion bei verschiedenen Belastungsstufen anfühlt, und sie dazu ermutigen, besser auf ihren Körper zu hören. Muskeln darauf zu trainieren, mehr Kraft zu erzeugen, ist einfach, wenn auch nicht leicht. Ihr Programm muss den Athleten beibringen:

1. Bei jeder Kontraktion MEHR motorische Einheiten mobilisieren
2. Die Feuerrate einer bereits aktiven Gruppe von motorischen Einheiten erhöhen

Da geschwindigkeitsbasierte Trainingstechniken in verschiedenen Bereichen der Kraft- und Leistungssporttrainings immer mehr zum Standard werden, lassen sich die gewünschten Ergebnisse schneller erzielen, und Sportler können ihr Potenzial voll ausschöpfen. Im Folgenden erfahren Sie, warum und wie sich Muskeln zusammenziehen.

ARTEN VON MUSKELKONTRAKTIONEN

Es gibt vier Arten von Muskelkontraktionen:

1. Isometrische Kontraktion: Der Muskel erzeugt Spannung, ohne seine Länge zu verändern
2. Isotonische Kontraktion: Der Muskel erzeugt trotz einer Längenänderung eine gleichbleibende Spannung.
3. Konzentrische Kontraktion: Die Muskelspannung überwindet die entgegenwirkende äußere Belastung, und der Muskel verkürzt sich bei der Kontraktion
4. Exzentrische Kontraktionen: Die Muskelspannung ist nicht größer als die ihr entgegenwirkende äußere Belastung, und der Muskel dehnt sich während der Kontraktion aus.

ANATOMIE DER SKELETTMUSKELN

Jede Skelettmuskelkontraktion (mit Ausnahme von Reflexen) geht vom Gehirn aus. Ein elektrochemisches Signal wird über das Nervensystem an ein Motoneuron weitergeleitet, das mehrere Muskelfasern innerviert. Die tatsächliche Anatomie eines einzelnen Muskels ist unten dargestellt:

Von der kleinsten bis zur größten sind die Schichten des Muskelgewebes:

Sarkomer: Die kleinste, grundlegendste und funktionellste Einheit eines Muskels, die für dessen Kontraktion verantwortlich ist. Es besteht aus ineinandergreifenden Fasern (Aktin und Myosin) und ist für die Streifenbildung der Muskelfasern verantwortlich. In einer einzigen Myofibrille befinden sich viele dieser Einheiten.

Myofibrille: Lange, parallel verlaufende Einheiten einer Muskelfaser, die aus dicken und dünnen Myofilamenten bestehen (kontraktile Proteine namens Aktin und Myosin sowie regulatorische Proteine namens Troponin und Tropomyosin). Sie sind vom sarkoplasmatischen Retikulum (oder SR) umgeben.

Muskelfaser: Lange, zylindrische Zellen, die zahlreiche Myofibrillen enthalten. Sie sind vom Sarkolemm umgeben. Auch als Muskelzellen bekannt.

Sarkolemm: Die Zell- oder Plasmamembran, die jede Muskelfaser umgibt.

Endomysium: Die kleinste Bindegewebsstruktur, die eine einzelne Muskelfaser umhüllt.

Muskelbündel: Bündel von Muskelfasern, die vom Perimysium umgeben sind.

Perimysium: Die mittlere Bindegewebsschicht, die mehrere Muskelfasern in ihrer Bündelstruktur umhüllt.

Epimysium: Die größte Bindegewebsstruktur, eine elastische und faserige Hülle, die den gesamten Muskel umgibt und es ihm ermöglicht, seine Integrität zu bewahren und sich unabhängig von benachbarten Geweben und Organen zu bewegen.

Faszien: die Schicht aus dickem Bindegewebe, die einen gesamten Muskel umhüllt und über der Epimysiumschicht liegt.

NEUROMUSKULÄRE VERBINDUNG

Die neuromuskuläre Verbindung (auch als myoneurale Verbindung oder motorische Endplatte bezeichnet) ist im Wesentlichen eine chemische Synapse, die sich zwischen dem Kontaktpunkt eines Motoneurons und einer Muskelfaser bildet. Die grundlegendste Einheit wird als motorische Einheit bezeichnet und besteht aus einem einzelnen Alpha-Motoneuron und allen Muskelfasern, die es innervieren kann; dies ist unten dargestellt:

Das Motoneuron besteht aus dem Soma (Zellkörper), Dendriten, einem Zellkern, einem Axon (das von einer Myelinscheide umhüllt ist) und dem Axonendknopf. Das Axon endet in einem synaptischen Knopf oder Bouton (auf der präsynaptischen Seite), wo sich die Verbindung oder Synapse bildet, mit einem synaptischen Spalt zwischen dem Ende des Boutons und dem Beginn der Zielzelle, der postsynaptischen Seite. Im Skelettmuskel weist die Zielzelle auf der postsynaptischen Seite eine Reihe von Verbindungsfalten auf, die mit Rezeptoren bedeckt sind. Nachfolgend finden Sie eine schrittweise Zusammenfassung dessen, was an der neuromuskulären Verbindung geschieht:

1. Das Aktionspotenzial wandert entlang des Motoneurons und bewirkt, dass der synaptische Knopf den Neurotransmitter Acetylcholin in den synaptischen Spalt freisetzt.
2. Acetylcholin bindet an die Acetylcholinrezeptoren in den synaptischen Falten auf der postsynaptischen Seite.
3. Sobald sie gebunden sind, öffnen sich die Ionenkanäle und lassen positive Natriumionen (Na+) in die postsynaptische Zelle strömen. Dies führt zu einer Depolarisation der Zelle und erzeugt ein Endplattenpotential.
4. Die Depolarisation führt zur Öffnung spannungsgesteuerter Natriumkanäle (Na-Kanäle), wodurch das Endplattenpotenzial in ein Aktionspotenzial umgewandelt wird.
5. Das Aktionspotenzial wandert entlang der Muskelfaser und bewirkt durch die Erregungs-Kontraktions-Kopplung eine Kontraktion der Muskelfaser.

Erregungs-Kontraktions-Kopplung

Die Erregungs-Kontraktions-Kopplung ist die Abfolge von Vorgängen, die auf der postsynaptischen Seite stattfindet und hier Schritt für Schritt zusammengefasst wird:

1. Das durch die Depolarisation des Endplattenpotentials ausgelöste Aktionspotential breitet sich über die gesamte Oberfläche der Zelle im restlichen Sarkolemm aus
2. Das Aktionspotenzial wandert in Strukturen, die als T-Tubuli bezeichnet werden und an das sarkoplasmatische Retikulum (SR) angrenzen
3. Das Aktionspotenzial löst die Freisetzung von Kalzium (Ca) aus den terminalen Zisternen des sarkoplasmatischen Retikulums in das Zytoplasma der Zelle aus
4. Das Ca bindet dann an Troponin, wodurch Tropomyosin verschoben wird und die Myosin-Bindungsstellen am Aktin freigelegt werden.
5. Myosinköpfe bilden Querbrücken zum Aktin und leiten die Muskelkontraktion ein
6. ATP bindet an die Myosinköpfe und bewirkt, dass diese sich lösen und zur Ausgangsposition zurückkehren
7. Sobald Ca durch enzymatische Prozesse wieder in den SR gepumpt wird, kommt es zur Entspannung

THEORIE DER GLEITENDEN FILAMENTE

Die Theorie der gleitenden Filamente beschreibt den Prozess der Muskelkontraktion auf der grundlegendsten Ebene. Da es hier einige Überschneidungen mit der Erregungs-Kontraktions-Kopplung gibt, werden wir den Vorgang hier Schritt für Schritt zusammenfassen:

Das Aktionspotenzial regt die Freisetzung von Kalzium in die Muskelzelle an

Das Ca bindet an Troponin (das zuvor an Aktin gebunden war), wodurch der Tropomyosin-Strang vom Aktin gelöst wird und so Bindungsstellen für Myosin freigibt.

Sobald die globulären Köpfe der Myosine unter Verwendung von ATP in Form von ADP + P an freie Aktinbindungsstellen gebunden sind, kommt es zu einem „Kraftstoß“, der das Aktinfilament zur Mitte bzw. zur M-Linie zieht

Ein neues ATP bindet dann an Myosin, wodurch sich die gebildete Querbrücke von der Aktinstelle löst.

Der Muskel kann sich weiter zusammenziehen, wenn mehr ATP vorhanden ist und eine weitere Querbrücke gebildet werden kann, oder er kann sich entspannen, woraufhin das Ca wieder in das s-R zurücktransportiert wird.

Unterschiede bei der Kontraktion der Skelettmuskulatur

Muskelkontraktionen werden durch Aktionspotenziale gesteuert (wie oben beschrieben) und lassen sich im Allgemeinen wie folgt einteilen:

1. Twitch: Ein einzelner Kontraktions- und Entspannungszyklus, der innerhalb der Muskelfaser selbst stattfindet
2. (Wellen-)Summation: Tritt auf, wenn mehrere aufeinanderfolgende Muskelzuckungen addiert werden, um eine stärkere und kräftigere Muskelkontraktion zu erzeugen
3. Tetanus: Mehrere Kontraktionen, die zusammen eine anhaltende und starke Kontraktion ergeben; diese kann fusioniert oder nicht fusioniert sein.

Man sollte sich vor Augen halten, dass es im Grunde genommen nur zwei Möglichkeiten gibt, die in den Skelettmuskeln erzeugte Kraft zu verändern:

1. Bei jeder Kontraktion MEHR motorische Einheiten mobilisieren
2. Die Feuerrate einer bereits aktiven Gruppe von motorischen Einheiten erhöhen

Sobald alle möglichen motorischen Einheiten rekrutiert sind und mit ihrer maximalen Frequenz feuern, haben Sie Ihr 1-Wiederholungs-Maximum (1RM) erreicht. Unter Belastung wird der Körper stets mehr motorische Einheiten rekrutieren, als er derjenigen, die gerade im Einsatz sind, entziehen würde. Die Dauer und das Ausmaß einer Kontraktion können ebenfalls durch die Rekrutierung motorischer Einheiten reguliert werden, und zwar durch:

1. Erhöhung der Anzahl aktiver Motoneuronen
2. Zuerst die kleinsten/schwächsten motorischen Einheiten aktivieren, gefolgt von den größeren motorischen Einheiten

FAZIT

Wir bei Perch legen großen Wert darauf, das „Warum“ hinter allem zu verstehen. Auch wenn wir der Meinung sind, dass geschwindigkeitsbasiertes Training ein fester Bestandteil jedes Krafttrainings sein sollte, um Muskeln präzise zu trainieren und die allgemeine sportliche Leistungsfähigkeit zu steigern, halten wir es für wichtig, die Muskelanatomie zu verstehen, um dies wirklich zu begreifen. Hoffentlich war das auch für Sie hilfreich!

WEITERE INTERESSANTE BEITRÄGE!

Möchtest du mehr über die Grundlagen von VBT erfahren? Schau dir das VBT-WörterbuchPerch an!

Möchtest du wissen, wie Muskeln beim VBT wachsen? Dann lies unseren Artikel über Muskelwachstum und Velocity Based Training!

FOLGE UNS!

Schaut regelmäßig vorbei, um weitere Inhalte, Tipps, Tricks und Tools zum Thema geschwindigkeitsbasiertes Training zu erhalten. Und vergesst nicht, uns auf Twitter, Instagram und LinkedIn zu folgen und uns auf Facebook zu liken.

QUELLEN

1. Baechle, T., Earle, R. und National Strength & Conditioning Association (USA). (2008). Grundlagen des Krafttrainings und der Konditionsvorbereitung (3. Auflage). Champaign, IL: Human Kinetics.
2. Gardiner, P. (2011). Fortgeschrittene neuromuskuläre Trainingsphysiologie (Reihe „Fortgeschrittene Trainingsphysiologie“). Champaign, IL: Human Kinetics.
3. Gonzalez-Friere, M., Rafael, de C., Stephanie, S., & Luigi, F. (August 2014). Die Architektur einer neuromuskulären Verbindung. Abgerufen am 23. Oktober 2019 von https://www.researchgate.net/figure/The-architecture-of-a-neuromuscular-junction-NMJ-A-B-The-NMJ-is-composed-of-three_fig1_265056822.
4. Gray, H., Williams, P. & Bannister, L. (1995). Gray’s Anatomy: Die anatomischen Grundlagen der Medizin und Chirurgie (38. Aufl.). New York: Churchill Livingstone.
5. Scanlon, V., & Sanders, T. (1999). Grundlagen der Anatomie und Physiologie (3. Auflage). Philadelphia: F.A. Davis.
6. Scientist, C. (o. J.). Labor zu Muskeln und Reflexen. Abgerufen am 23. Oktober 2019 von https://www.scientistcindy.com/muscles-and-reflexes-lab.html.