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Bei der Ausführung von Übungen im Krafttraining gilt das Prinzip, dass man grundsätzlich über den gesamten Bewegungsbereich eines Gelenks trainiert und Teilbewegungen vermeidet. Den Bewegungsbereich einer Übung nennt man auch R.O.M. (engl. range of motion). Die Forderung nach einem Training über den full R.O.M. ergibt sich aus der Erkenntnis, dass ein Muskel sich in seiner Funktion und Struktur spezifisch an die jeweiligen Anforderungen im jeweiligen Bewegungsbereich (also bei unterschiedlichen Gelenkwinkelstellungen) anpasst. Das bedeutet z. B., dass eine isometrische Halteübung im 90°-Kniewinkel vor allem die Oberschenkelkraft in diesem Winkelbereich trainiert, die Übertragungseffekte auf andere Winkelbereiche (z. B. 120° bzw. 60°) jedoch relativ gering sind. Zudem ist ein Muskel bestrebt, sich in seiner strukturellen Länge an die geforderten Belastungen anzupassen. Dies kann z. B. durch eine Verlängerung (Sarkomeranbau) oder eine Verkürzung (Sarkomerabbau) geschehen. Legt man dem Arm aufgrund einer Verletzung einen Gipsverband an, in dem der Ellbogenwinkel auf 90° fixiert ist, verkürzt sich der Bizepsmuskel strukturell, weil er ständig angenähert ist. Lässt man umgekehrt Mäuse auf einem Laufband ständig bergauf laufen, verlängert sich ihre Wadenmuskulatur, um für die neuen Belastungsbedingungen eine optimale Kraftentwicklung zu ermöglichen.

Trainiert man also nur einen kleinen Bereich einer möglichen Bewegungsamplitude, können Verkürzungen und einseitige Anpassungen eine vielseitige und variable Leistungsfähigkeit des Muskels behindern. Zwar ist es für den Leistungssportler wichtig, bestimmte Winkelbereiche speziell zu trainieren, wenn er gerade diese für seine Wettkampfleistung benötigt. Dennoch ist es mindestens aus gesundheitlicher und verletzungsprophylaktischer Sicht wichtig, im Krafttraining möglichst große Winkelbereiche zu trainieren. Die Muskulatur kann dadurch in jeder Gelenkstellung eine optimale Stabilität und Schutzspannung zur Verfügung stellen. In der Regel ist es aber auch leistungsphysiologisch von Vorteil. Insbesondere Spielsportler, viele Kampfsportler oder Leichtathletik-Mehrkämpfer benötigen aufgrund der vielfältigen Bewegungsmuster im Wettkampf eine optimale Muskelfunktion im gesamten Winkel bereich von Knie-, Schulter-, Hüftgelenk und Wirbelsäule, um sich im Wettkampf effektiv, schnell und variabel bewegen zu können. Im Bodybuilding gilt das Training über den vollen Bewegungsumfang als notwendig für eine harmonische, vollständige Ausbildung der Muskulatur.

Die Anpassung des Nerv-Muskel-Systems an unterschiedliche Bewegungsbereiche im Training hat neben dem Kraftaspekt auch eine deutliche Wirkung auf die Beweglichkeit. Ein Krafttraining über den full range of motion macht also beweglicher. Ein Training an einer Butterfly-Maschine (Brustmuskeltraining) kann z. B. die Beweglichkeit des Schultergelenks verbessern. Tiefe oder Ausfallschritt-Kniebeugen verbessern die Beweglichkeit der Hüftgelenke, Rumpfrotationen die der Wirbelsäule. Ein Krafttraining setzt nur dort die Beweglichkeit herab, wo die Weichteilhemmung durch eine extrem hypertrophierte Muskulatur die Gelenkbewegung behindert. Moderne Leistungsturner und viele Gewichtheber sind allerdings ein Beispiel für die Verbindung einer großen Muskelmasse mit einer hervorragenden Beweglichkeit. Das Vorurteil vom unbeweglichen Kraftsportler passt nur dort, wo einseitig und falsch trainiert wird.

Eine Einschränkung der Forderung nach einem vollen Bewegungsumfang ergibt sich dort, wo die endgradige Gelenkwinkelstellung eine vollständige Entspannung der trainierten Muskulatur bewirkt (z. B. Durchdrücken der Knie an der Beinpresse) oder wo die Sicherheit und Gesundheitsverträglichkeit nicht mehr gewährleistet ist. Dies ist häufig bei Vorschädigungen oder im rehabilitativen Training der Fall bzw. bei dem Problem einer biomechanischen Zwangslage. In diesen Fällen ist von dem Prinzip eines möglichst großen R.O.M. abzusehen.

VERWEISE:

Bewegungsbegrenzung (63)

Dysbalancen (82)

Dehnen (60)

Endkontraktionen (22)

Wirbelsäulenschutz (81)

Haltung (98)

18		Wiederholungszahl und Intensität
		Die Wiederholungszahl pro Serie hängt von der Intensität ab

Die Lastintensität im Krafttraining zeigt einen deutlichen Zusammenhang mit der Anzahl der Wiederholungen, die in einer einzelnen Serie bei maximaler Anstrengung möglich sind. Daraus leiten sich die üblichen Trainingsempfehlungen ab, z. B.: »Trainiere mit einem Gewicht, das 80 % deiner Maximalkraft entspricht, und absolviere 8–10 Wiederholungen pro Serie.« Solche Angaben sind zur Orientierung durchaus hilfreich, jedoch haben Studien gezeigt, dass der tatsächliche Zusammenhang eine deutlich größere Schwankungsbreite zeigt als einige Tabellen und Umrechnungsformeln suggerieren.

Ein exakter, zwischen verschiedenen Sportlern gleicher Zusammenhang ist allein deshalb schon unwahrscheinlich, da die Lastintensität sich aus einem Maximalkrafttest ergibt, der andere leistungsphysiologische Voraussetzungen hat als eine Kraftausdauerleistung. Im ersten Fall bestimmen Muskelquerschnitt und neuronale Aktivierung die Leistungsfähigkeit, im zweiten Fall Stoffwechselvorgänge der anaeroben Energiebereitstellung. Überdies ist die Ermüdung der Muskulatur abhängig von ihrem Faserprofil. Weiße Muskelfasern ermüden schnell, rote langsam. Die Verteilung der Muskelfasertypen ist jedoch bei jedem Menschen und jedem Muskel unterschiedlich. Dementsprechend fanden mehrere Studien übereinstimmend eine große Schwankungsbreite möglicher Wiederholungszahlen bei einer gegebenen Lastintensität, die sich sowohl zwischen den einzelnen Testpersonen als auch zwischen den einzelnen Übungen zeigte.

So konnten die Testpersonen bei der Übung Beinpressen bei 80 % MVC wesentlich mehr Wiederholungen absolvieren als beim Latissimus-Ziehen. Bei der Beinpresse lag die durchschnittliche Wiederholungszahl bei 17,5, beim Latissimus-Ziehen bei 9,8 (Marschall & Fröhlich 1999, S. 313, Tab. 2). Auch die Streubreite der Werte innerhalb einer Übung ist grundsätzlich hoch. Unterschiede von 6–10 oder mehr Wiederholungen zwischen einzelnen Testpersonen sind keine Seltenheit (Buskies & Boeckh-Behrens 1999, S. 5, Tab.2). Je weiter sich die Intensität vom maximalen Bereich entfernt, desto geringer ist die Vorhersagbarkeit der möglichen Wiederholungszahl pro Serie. Aus diesen Erkenntnissen ergibt sich die trainingspraktische Forderung, nicht von einem Wiederholungen-Maximum-Test auf die Maximalkraft zu schließen und sich bei Kenntnis der Maximalkraft nicht an Empfehlungen zur Wiederholungszahl bei bestimmten Intensitäten zu klammern, sondern die subjektive Erschöpfung bzw. die Qualität der Ausführung bei der Festlegung des Serienumfangs zu berücksichtigen. Tabellen zum Zusammenhang von Lastintensität und Wiederholungszahl sind hilfreiche Orientierungen, aus denen jedoch keine Rückschlüsse auf tatsächliche – womöglich exakt errechenbare – Gegebenheiten gezogen werden dürfen.

Durchschnittliche Wiederholungszahlen bei drei unterschiedlichen Belastungsintensitäten in vier verschiedenen Übungen (modifiziert nach Buskies & Boeckh-Behrens 1999, S.6, Tab. 3).

VERWEISE:

Trainingssteuerung (11)

Das S.A.I.D.-Prinzip (4)

Muskelfasertypen (20)

Bewegungstempo (58)

19		Winkelspezifische Kraft
		Beachte die Kraftkurve des Muskels

Muskeln bewegen Gelenke. Die Kraft, die ein Muskel entwickeln kann, ist allerdings in hohem Maße von der Winkelstellung des Gelenks abhängig, das er bewegt. Die Winkelstellung beeinflusst die momentane Länge des Muskels und den Hebelarm (= Kraftarm) mit dem er arbeiten kann. Die momentane Länge bestimmt die für eine Kontraktion bedeutsame Überlappung der Filamente des Aktomyosins im Sarkomer, der kleinsten kontraktilen Einheit im Muskel. Bei einer Kontraktion gleiten die Filamente stärker ineinander, während sie bei einer Dehnung auseinander gezogen werden. Bei starker Verkürzung (Endkontraktion) oder starker Dehnung ist infolgedessen die Überlappung der Filamente ungünstig, was dazu führt, dass der Muskel nur wenig Kraft entwickeln kann.

Bei einer leichten Dehnung des Muskels ist die Überlappung jedoch noch günstig und es addieren sich zu der reinen Kontraktionskraft zusätzlich elastische Rückstellkräfte, die die Kraftentwicklung unterstützen. Viele Muskeln können daher in einer leicht gedehnten Stellung (= günstige Überlappung + elastische Rückstellkräfte) eine besonders hohe Kraft entwickeln. Bei starker Verkürzung entfällt der Vorteil elastischer Kräfte und die Filament-Überlappung ist sehr ungünstig. Daher ist in dieser Position (Endkontraktion) die effektive Kontraktionskraft häufig am geringsten.

Der Kraftarm, das heißt der Abstand der Kraftwirkungslinie der Muskelkontraktion zur Gelenkachse wird durch unterschiedliche Winkelstellungen verkürzt oder verlängert. Ein großer Abstand (= langer Kraftarm) bewirkt ein großes (günstiges) Drehmoment, ein geringer Abstand ein kleines (ungünstiges).

Kraftarm- (rot) und Muskellängenänderung (blau) bei unterschiedlichen Gelenkwinkeln bei der Armbeugung (schematisch).

Wie hoch nun die Krafterzeugung des Muskels im jeweiligen Gelenkwinkel unter den genannten Voraussetzungen ist, kann durch Tests ermittelt werden. Diese Tests ergeben die Kraftkurve eines Muskels (siehe Diagramm). Wie die Kraftkurve sich in der Bewegung einer Last tatsächlich auswirkt, hängt allerdings zusätzlich von der Länge des Lastarms ab, d. h. vom Abstand des Lastschwerpunkts zur Gelenkachse. Der Bizeps hat z. B. die größte Kraftentwicklung im 90°-Ellbogenwinkel (Zatsiorsky 1996, S. 74). Beim Bizepscurl mit senkrecht herabhängendem Oberarm ist in diesem Gelenkwinkel allerdings auch der längste Lastarm wirksam, was den muskelphysiologischen Vorteil aufhebt.

Im Training ist die Kenntnis der Kraftkurven von Muskeln nützlich, um den Widerstand gezielt auf Schwachpunkte im Bewegungsablauf zu konzentrieren (z. B. Prinzip der Spitzenkontraktion) oder ihn an die Kraftkurve anzupassen, damit in jedem Gelenkwinkel eine maximale Ausbelastung des Muskels ermöglicht wird. Letzteres wird durch Exzenter-Vorrichtungen an Kraftmaschinen angestrebt.

Kraftkurve der Beinstreckerkraft im Sitzen (offenes System)

VERWEISE:

Endkontraktionen (22)

Beweglichkeit (17)

Hantel oder Maschine? (50)

Widerstandsarten (49)

20		Muskelfasertypen
		Muskelfasertypen beeinflussen die Krafteigenschaften der Muskulatur

Große Muskeln bestehen aus vielen Tausend Muskelfasern. Die Muskelfasern enthalten Myofibrillen, die sich zusammenziehen können und dadurch eine Kontraktion des Gesamtmuskels bewirken. Doch haben die Muskelfasern unterschiedliche Eigenschaften, nach denen sie eingeteilt werden. Es gibt rote Muskelfasern, die sich nur langsam zusammenziehen, dafür aber eine große Ausdauer besitzen. Ihre Farbe entsteht durch das Myoglobin, das einen innerzellulären Sauerstoffspeicher darstellt. Die roten Fasern haben ein ausgeprägtes Potential zur aeroben Energiegewinnung. Die weißen Muskelfasern ziehen sich schneller zusammen, ermüden aber auch früher als die roten Fasern. Sie sind für eine anaerobe Energiegewinnung ausgelegt, die ohne Sauerstoff abläuft, dafür mit einer erheblichen Milchsäurebildung einhergeht. Unter den weißen Fasern unterscheidet man Typ-IIa und Typ-IIx. Die IIx-Fasern sind die schnellsten Fasern, während die IIa-Fasern etwas langsamer sind, dafür aber auch etwas später ermüden. Die Verteilung der unterschiedlichen Fasertypen in der Muskulatur ist von Mensch zu Mensch und von Muskel zu Muskel verschieden.

Viele Muskeln haben ein annähernd ausgewogenes Verhältnis von roten zu weißen Fasern, andere zeigen ein Überwiegen eines bestimmten Fasertyps. Extreme Verhältnisse können 90:10 betragen, d. h. 90 % der Gesamt fasern gehören zu Typ I oder Typ II. Die Faserverteilung ist genetisch festgelegt. Ein hoher Anteil weißer Muskelfasern ist sehr günstig für Schnellkraftsportler, z. B. Springer, Gewichtheber oder Kugelstoßer. Ein hoher Anteil roter Fasern begünstigt Ausdauerleistungen, z. B. Marathon, Triathlon oder Skilanglauf. Durch sportliches Training ist es möglich, Muskelfasern in ihren Nachbartypus umzuwandeln, insbesondere Typ-IIx in Typ-IIa. Eine Erhöhung des Anteils an Typ-II-Fasern ist nach heutigem Kenntnisstand durch Training nicht zu erreichen. Lediglich eine völlige Ruhigstellung, z. B. im Gipsverband, kann vorübergehend eine Fasertransformation in Richtung des schnell zuckenden, weißen Typus erzeugen. Wird die ruhig gestellte Muskulatur dann wieder ihren gewohnten Belastungen ausgesetzt, findet eine Re-Transformation in den langsameren Fasertyp statt.

Daher brauchen insbesondere Schnellkraftsportler eine gute Veranlagung in Form eines genetisch bedingten hohen Anteils an weißen Muskelfasern in ihrer leistungsbestimmenden Muskulatur. Beim Bodybuilding hingegen scheint die anlagebedingte Faserverteilung keine so bedeutende Rolle zu spielen wie z. B. im Gewichtheben, da bei erfolgreichen Bodybuildern z. T. sehr hohe Anteile roter Muskelfasern gefunden wurden. Für das Training der weißen Muskelfasern müssen hohe Lasten bewegt werden oder mittlere Lasten mit explosiven Krafteinsätzen, da ihre Rekrutierungsschwelle hoch ist. Für das Training roter Muskelfasern, die eine niedrige Rekrutierungsschwelle haben, ist die Kontraktionsdauer der entscheidende Faktor.

Somit gibt es keine ideale Trainingsintensität, um das gesamte Faserspektrum intensiv zu trainieren. Vielmehr muss eine Methodenkombination angewendet werden, um sowohl die roten wie die weißen Fasern zu einem Muskel- und Leistungszuwachs zu zwingen. Um zumindest möglichst viele Fasern in die Belastung einzubeziehen, muss das Trainingsgewicht mindestens 80–85 % der Maximalkraft betragen. Wird die Serie bis zur Erschöpfung trainiert und nachfolgend das Gewicht reduziert, um durch weitere Wiederholungen auch die roten Fasern zu ermüden, dürfte eine breite Wirkung zu erwarten sein.

Neben den genannten Fasertypen I, IIa und IIx gibt es noch den Typ IIc. Dieser Mischtyp ist vermutlich in einem Wandlungsprozess begriffen und spricht für die Anpassungsfähigkeit des Typenspektrums. Beim normalen Erwachsenen beträgt der Anteil dieser Fasern nur etwa zwei Prozent.

VERWEISE:

Schnelligkeit (14)

Bewegungstempo (58)

Schnellkraft (27)

Rekrutierung (21)

Wiederholungszahl und Intensität (18)

21		Rekrutierung
		Die Rekrutierung motorischer Einheiten folgt dem Größenordnungsprinzip

Das Nervensystem kann nicht jede einzelne Muskelfaser getrennt aktivieren. Vielmehr versorgt ein motorischer Nerv eine große Anzahl von Muskelfasern. Wenn dieser Nerv den Befehl zur Anspannung übermittelt, kontrahieren alle angeschlossenen Muskelfasern. Dieses funktionelle System eines motorischen Nervs und »seiner« Muskelfasern nennt man eine motorische Einheit (im folgenden ME genannt). Die Einbeziehung einer ME in den Kontraktionsvorgang heißt Rekrutierung. ME bestehen immer aus dem gleichen Fasertyp, d. h. entweder aus roten, langsamen Typ-I-Fasern oder aus weißen, schnell zuckenden Typ-IIFasern. Die Einheiten vom Typ-I sind kleiner als die vom Typ-II, d. h. sie besitzen weniger Muskelfasern. Kleine ME werden insbesondere für die Feinsteuerung von Bewegungen eingesetzt, während bei großräumigen, kraftvollen Muskeleinsätzen die großen ME zugeschaltet werden müssen. Wenn ein Muskel sich langsam mit immer stärkerer Kraft anspannt, werden zunächst die kleinen Typ-I-Einheiten aktiviert. Mit zunehmender Kontraktionsstärke folgen die größeren Typ-I-Einheiten, dann die kleineren Typ-II-Einheiten, und schließlich die größten ME (ebenfalls Typ-II) mit ihrem sehr hohen Faser- und Kraftpotential. Da diese Reihenfolge der Faseraktivierung von dem amerikanischen Neurophysiologen Elwood Henneman 1965 ausführlich beschrieben wurde, nennt man dieses Phänomen auch das Henneman’sche Rekrutierungsprinzip.

Spannt sich der Muskel mit einer geringen Kraft an, werden also nur Typ-I-Fasern aktiviert. Erst bei sehr hohen Krafteinsätzen werden auch die größten Typ-II-Einheiten zugeschaltet. Das bedeutet für die Trainingspraxis, dass man nur mit hohen Gewichten das gesamte Faserprofil in das Training einbeziehen kann. Da die Typ-I-Fasern allerdings ausdauernder sind als die Typ-II-Fasern, müssen sie auch länger angespannt werden, um eine trainingswirksame Erschöpfung herbeizuführen. Das bedeutet, dass mit kurzzeitigen, hohen Krafteinsätzen vorwiegend die Typ-II-Fasern trainiert werden, mit länger andauernden, niedrigeren Krafteinsätzen vorwiegend die Typ-I-Fasern.

Da die Kontraktionszeiten für die Kraftentwicklung bei den einzelnen Fasertypen allerdings unterschiedlich lange dauern, ist die verzögerte Rekrutierung der großen ME nicht gleichzusetzen mit dem Moment ihres Kraftbeitrags im Anspannungsprozess. Die Typ-IFasern benötigen nämlich mehr als doppelt soviel Zeit zur Kontraktion wie die Typ-IIx-Fasern und deutlich mehr als die IIa-Fasern. Inwieweit nun bei sehr schnellkräftigen Bewegungen im Sport die schnell zuckenden Muskelfasern früher bzw. selektiv aktiviert werden können, ist noch nicht ausreichend geklärt. Es wäre ja für sehr schnelle Muskelanspannungen wünschenswert, dass die schnell zuckenden Fasern sofort aktiviert werden und nicht erst der umständliche Weg über das Größenordnungsprinzip der Rekrutierung genommen werden müsste. Bei Katzen und Fischen wurde bei Jagd- bzw. Fluchtbewegungen eine selektive Aktivierung schnell zuckender ME bereits bewiesen. Eventuell wird hierfür die Aktivierung langsamer ME vom Zentralnervensystem gehemmt und dadurch das Henneman-Prinzip außer Kraft gesetzt. Zumindest wird die Steilheit des Kraftanstiegs einer Kraft-ZeitKurve, die als Maß für die Schnellkraftfähigkeit gilt, im Wesentlichen durch die Kontraktion der schnell zuckenden Fasern bestimmt. Eine schnellstmögliche Einbindung dieser ME in den Anspannungsprozess ist für eine schnellkräftige Bewegung also leistungsbestimmend.

VERWEISE:

Muskelfasertypen (20)

Bewegungstempo (58)

Schnellkraft (27)

Maximalkrafttraining (25)

Trainingssteuerung (11)