Skelettmuskulatur

Das mechanische Modell der Muskelfasern bezieht sich auf die Elastizität des Muskelsystems. Hierbei wird die Elastizität des Muskels über ein Ersatzsystem aus Federn modelliert. Dabei werden die unterschiedlichen Teile des Muskels als parallel geschaltete Federn modelliert, wohingegen die Sehnen mit dem Muskel in Reihe geschaltet werden.

Die Skelettmuskulatur ist die Muskulatur, die alle Bewegungen im Skelett antreibt und so die Bewegungen des Körpers ermöglicht. Dabei ist sie die einzige willentlich ansteuerbare Muskulatur, die Antwortzeiten sind relativ kurz, was eine genaue Steuerung ermöglicht.

Die Herzmuskulatur wird wie die Skelettmuskulatur über Potenziale angeregt. Dies geschieht nicht willentlich, sondern durch das autonome Erregungszentrum im Herzen. Das Aktionspotenzial ist relativ hoch, die Antwortzeiten mittel.

Die glatte Muskulatur sorgt für die Gefäßkontraktion und die Bewegungen in den inneren Organen. Sie kann nicht willentlich angesteuert werden und wird nicht über Impulse angesteuert. Die Antwortzeiten sind vergleichsweise lang.

Die Muskelfasern teilen sich grundsätzlich in Fast Twitch (FT) und Slow Twitch (ST) Fasern ein.

FT Fasern haben eine verbesserte Anbindung an das Rückenmark (dickere Neuronen, mehr Platz im Rückenmark) und weißen kürzere Antwortzeiten bei höheren Kraftantworten auf.

ST Fasern hingegen reagieren langsamer, schäwcher und sind träger anzusteuern. Sie sind ermüdungsresistenter und optimiert für dien aeroben Bereich.

FTO Fasern können mehr O2 aufnehmen und ermüden so langsamer als FTG Fasern. FTG Fasern haben hingegen eine schnellere mögliche Anregungsfrequenz, eine höhere Kraftantwort, damit können sie einen Stärkeren Tetanus erzeugen.

Mit einer steigenden möglichen Innervationsfrequenz (ST —> FTO —> FTG) sinkt die Pulsdauer.

Für die neuromsukuläre Übertragung sind verschiedene Player relevant.

Der initiale (meist aus dem Hirn verschickte) Impuls wird von einem α-Motorneuron in der grauen Substanz des Rückenmarks gegeben. Durch die Axone fließt der Impuls zum Muskel. Dort wird der Impuls über die motorische Endplatte vom Nerv auf den Muskel übertragen.

Die Basis für die elektromechanische Kopplung (Umwandlung des elektrischen Signals in eine Kontraktion) bildet die motorische Endplatte. Hier kommt das Axon des α-Motorneuron an und endet in einem Vesikel, dass der Muskelfaser gegenübersteht und einem synaptischen Spalt, der mit Calcium gefüllt ist.

Wenn die Innervierung am Nerv ankommt, kommt es am Vesikel zur Depolarisierung, die Ca Kanäle werden geöffnet. Der Botenstoff Acetylcholin (ACh) wird ausgeschüttet, dadurch öffnet die Muskelzelle ihre Ionen (+) Kanäle, dadurch strömen Natrium und Kalium ein, das Membranpotential steigt.

Durch das ansteigende Membranpotential wird an den Myofilamenten Calcium frei, deises erlaubt Aktin und Myosin mit Hilfe einer ATPase aneinander vorbei zu gleiten —> der Muskel kontraktiert.

Isotonoische Kontraktion: Unter gleicher Last verkürzt sich der Muskel

Bsp: Langsames Heben eines Gewichts

b - Isostatisch: Ohne Verkürzung bringt der Muskel immer mehr Kraft.

Beispiel: Arbeiten gg. einen Widerstand, z.B. Kraftmessung

Eher Typisch: b + b´ - Eine bestimmte Kraft muss überschritten werden um überhaupt eine Vekürzung zu ermöglichen, Bsp: Auswurf Blut aus der linken Kammer, oder Heben eines Gewichts vom Boden

(Unterstützungskontraktion)

Auxotonisch/ Konzentrisch: Der Muskel verkürzt sich bei steigender Last.

Bsp: Heben Gewicht am ausgestrekten Arm

Oft passiert c + c - Anschlagskontraktion, der Muskel trifft auf eine Blockade, hier hohe Verletzungsgefahr, da spontan hohe Kräfte auftreten.

Exzentrisch - Konzentrisch/ Dehnungs-Verkürzungszyklus: Die am meisten auftretende Kontraktionsform im Sport, der Muskel wird gelängt, baut dabei Kraft gegen die Längung auf, überwindet diese und schafft es wieder sich zu strecken.

Dieser Zyklus wird durch Relfexe unterstützt!

• Frequenz - Je höher die Innervationsfrequenz, desto mehr Kraftantworten überlagern sich —> Kraft steigt bis zur Sättigung

• Synchronisation - Verschiedene Muskeln, die in die gleiche Richtung wirken, können gleichzeitig Innerviert werden

• Antagonistische Muskeln - Muskeln die dem kontraktierenden Muskel entgegen wirken können entspannt werden um die Last zu reduzieren.

• Muskeldehnungsreflex - bei einer plötzlichen Längung des Mukels wird dieser kontraktiert (bsp. Kniesehnenreflex, per Hammer wird die Sehen gespannt, der Muskel gelenkt, Unterschenkel schlägt aus)

• Reziproke antagonistische Hemmung - Es wird verhindert, dass Muskeln, die gegeneinander wirken gleichzeitig arbeiten

• Aerob - Aerobe Glykose/ β-Oxidation (Fett via Zitratzyklus) — am langsamsten

• Anaerob - Laktazid - Anaerobe Glykolyse —> Glykose wird anaerob verarbeitet, es entsteht Laktat als Abfallprdukt

• Anaerob - Alaktazid - Kreatin Kinase (Creatin Phosphat als Abbauprodukt, ATP wird direkt verarbeitet ohne O2, ohne Laktat) — am schnellsten

Die Geschwindigkeit bezieht sich immer auf Abbau UND Erholung

Intramuskulär

• Rekrutierung von ST und FT

• Frequenzanpassung

• Synchronisierung im Muskel

Intermuskulär

• Koordination von Synergisten - Muskeln gleicher Reihenfolge

• Koordination von Antagonisten - Muskeln entgegengesetzter Reihenfolge (kein gleichzeitiges Arbeiten)

Anpassung der Stärke und Anzahl der Nervenbahnen —> Ausdauertraining kann auch negative Effekte haben

Steuern der verschiedenen Arten der Energiebereitstellung:

Sehr trainingsspezifisch!

• Aerobes Training (was wird gebraucht): Mitochondiren, Enzyme des Zitratzykluses und der Atmungskette sowie der β-Oxidation, Myoglobin und stärker Fettstoffwechsel

• Anaerobes Training: Mehr Glykogen und Glykolyse für Laktaziden Stoffwechsel sowie mehr ATP und CP sowie gesteigerte Kreatinkinase Fähigkeit für den Alaktaziden Stoffwechsel

• Hypertrophie der Muskeln (Vergrößerung)

• (Hyperplasie, Teilung der Muskeln, Effekt umstritten)

• Muskelzerrung/ Muskel(faser)riss, ausgelöst durch mechanische Überlastung bzw. unzureichendes Aufwäremn. Kann mit PECH behandelt werden (Pause, Eis, Compression, Hochlagern)

• Muskelprellung, ausgelöst durch stumpfes Trauma, kann mit PECH behandelt werden

• Sehnenriss, ausgelöst durch mechanische Überlastung (Aufwärmen weniger relevant). Kann operativ (chirurgisch entweder ersetzt oder gefügt) oder konservativ (Begleittherapien, Sehne findet sich wieder über Botenstoffe) behandelt werden

• Sehnenscheidenentzündung, ausgelöst durch eine chronische Überlastung, kann durch Ruhigstellung behandelt werden

• Inerationstendopathien - Überlastung/ falsche Technik, Entzündung am Sehnenansatz, kann durch Technikverbesserungen oder Unterstützungen wie Tape behandelt werden

• Muskelkater, ausgelöst durch Mikrotraumen in den Zellen, kann durch Aushalten behandelt werden.

• Krafttests durch z.b. Sprungkraftmessung

• Apparative Krafttests (z.B. Isokinetisch mit gleicher Geschwindigkeit)

• Subjektive Muskelfunktionstests

• Sportmotorische Tests (Zielen weniger auf die Kraft)