05/06 Muskelpsychologie/Mechanik

1. fusifurm (parallel): sehr lange Fasern, aber nur kleiner Muskelquerschnitt

Bsp: Bizeps

- max. mögl. Verkürzung und tatsächliche Verkürzung sind identisch -> große Hubhöhe

- anatomischer Querschnitt und physiologischer Querschnitt sind identisch

2. Unipennant (einfach gefiedert): Fasern schräg, mehr Kraft, aber weniger schnell

Bsp: Wadenmuskel

- max. mögl. Verkürzung > tat. Verkürzung -> geringe Hubhöhe

- physiolog. Querschnitt > anatomischer Querschnitt 

-> Kraftanstieg bei Muskeln mit vielen schnellen Faser 3x so schnell wie bei Muskeln mit überwiegenden ST-Fasen

-> Verschmelzungsreizfrequenz für Muskeln mit überwiegend ST-Fasern geringer als bei FT-Muskeln

-> Transformation von schnellen zu langsamen MF einfacher als von langsamen zu schnellen -> von langsam zu schnell immer 1 Problempunkt: Pause die zwischen den Einheiten genommen werden muss - sobald Ruhepause stellt sich der Körper wieder um

-> Nicht möglich: Glykolytischen Stoffwechsel der Fasern in einen Oxidative Stoffwechsel umzuwandeln

1. Langsame (Typ I) Muskelfasern:

   • Diese Fasern kontrahieren langsamer, aber sie sind resistent gegen Ermüdung.

   • Sie sind besonders gut für Ausdaueraktivitäten geeignet, da sie über einen längeren Zeitraum hinweg arbeiten können, ohne zu ermüden.

   • Sie enthalten viele Mitochondrien, was ihnen eine effiziente Energieproduktion ermöglicht.

   • Typ I-Fasern haben eine höhere Kapillardichte, was die Sauerstoffversorgung verbessert und die Ausdauerleistung unterstützt.

2. Schnelle (Typ II) Muskelfasern:

   • Diese Fasern kontrahieren schneller und sind für explosive Bewegungen wie Sprinten oder Gewichtheben geeignet.

   • Sie ermüden jedoch schneller als Typ I-Fasern aufgrund ihres begrenzten Energievorrats und der geringeren Anzahl von Mitochondrien.

   • Typ II-Fasern haben eine geringere Kapillardichte im Vergleich zu Typ I, was bedeutet, dass sie weniger gut mit Sauerstoff versorgt werden und eher für kurze, intensive Aktivitäten geeignet sind.

• im entspannten Zustand werden die Myosin-Bindungsstellen um Aktin durch das Protein Tropomyosin blockiert, damit es nicht zu einer ungewollten Kontraktion kommt

• Erregung des Muskels: Ca2+ werden in den intrazellulären Raum freigesetzt und binden sich an den Proteinkomplex Troponin, wodurch das Tropomyosin seine Form verändert und die Bindungsstellen am dünnen Filament freilegt

• Freisetzung von Ca2+ Ionen wird vom zentralen Nervensystem gesteuert -> Signale des ZNS werden über Neuronen an die motorische Endplatte geschickt

• Kontraktibilität:

  • Universelle Muskelzelleigenschaft

  • Durch spezielle Proteinfilamente, sogenannte Myofilamente

  • Myofilamente umfassen Aktin (dünn), Myosin (dick) und andere Proteine

• Erregbarkeit: Reaktion auf Reize (einschließlich elektrischer, hormoneller und mechanischer)

• Erweiterbarkeit: Fähigkeit zum Ausdehnen/Dehnen

• Elastizität: Fähigkeit sich zurückzuziehen/zur normalen Form zurückzukehren bei Nachlass der Spannung

Sarkomer -> Verbund von Aktin und Myosin - kleinste Einheit der Muskelzelle - hunderte von Myosinschwänzen sind zu jedem dicken Filament gebündelt

Myofilamente -> sind fadenförmige Proteine (Filamente), die den Hauptbestandteil einer Muskelzelle darstellen. Sie bestehen im Wesentlichen aus den Proteinpolymeren Aktin und Myosin.

Myofibrille -> End-to-end Verbindung von Sarkomeren zu langen, dünnen Strängen

Muskelfaser -> sind die zellulären Grundeinheiten der Skelettmuskeln, welche die kontraktilen Myofibrillen enthalten. Es handelt sich um spindelförmige, langgestreckte Fasern, die gruppenartig in Muskelfaserbündeln zusammengefasst sind.

Muskelbündel (Muskelfaszikel) -> in Bündel zusammengefassste Muskelfasern

• Aktivierungskennlinie

“Wie schnell kann ich Kräfte realisieren?

-> zeigt die Kraft die der Sportler realisieren konnte (max. Kraft + Zeit bis zu max. Kraft = Explosionskraft)

->Messung der isometrishen Maximalkraft bei verschiedenen Muskelfaserlängen. Die Abhängigkeit zwischen Sarkomerlänge und Kraftentfaltung wird gemessen. 

-> Zusammenhang zwischen Stimulation, Kalziumkonzentration im Sarkoplasma und Kraftentfaltung in den Myofibrillen

-> Kommt zum Stimulus - Ausschüttung Calzium - Ca steigt und schießt in die Muskulatur

-> je kürzer die Latentzeit (bis es zur Aktivierung der Kontraktion kommt), desto schneller kann Muskel kontrahieren

-> Übergang von einer Einzelzuckung zum vollständigen Tetanus

-> mit kürzerem versatz werden mehr schnelle MF aktiviert - je schneller aktiviert, desto steiler der jeweilige Kraftanstieg

Kraft-Längen-Kennlinie

• Die Geschwindigkeit der Muskelaktivierung hängt von der Verteilung der Muskelfasern ab. 

-> Zusammenspiel der aktiven und passiven Elemente

-> Abhängig von der Muskelart ist der Lägenbereich unterschiedlich und die Kraft

Messung der maximalen Kontraktionsgeschwindigkeit bei konzentrischen Kontraktionen mit unterschiedlichen Lasten.

-> mit steigendem Widerstand reduziert sich die Kontraktionsgeschwindigkeit des Muskels. Unter exzentrischen Bedingungen (Überlastkontraktion) wird der aktivierte Muskel gedehnt. Dabei können erheblich höhere Kräfte erreicht werden, als unter isometrischen Bedingungen.

• Optimales Belastungsniveau: Durch das Verständnis der maximalen Kraftkapazität und der Kontraktionsgeschwindigkeit des Muskels können Trainingsbelastungen festgelegt werden, die die Muskelfähigkeit maximal herausfordern, ohne ihn zu überlasten.

• Trainingsintensität und -umfang: Basierend auf der Steifigkeit und Dehnbarkeit des Muskels kann die Intensität und der Umfang des Trainings angepasst werden, um die optimale muskuläre Anpassung zu erreichen.

• Bewegungsausführung: Die Kenntnis der mechanischen Eigenschaften eines Muskels kann dabei helfen, die richtige Technik und Bewegungsausführung bei verschiedenen Übungen zu gewährleisten, um Verletzungen vorzubeugen und die Effektivität des Trainings zu maximieren.

• Regenerationszeiten: Die Reaktivität des Muskels kann Hinweise darauf geben, wie schnell er sich nach einem Training erholt. Dies kann bei der Planung von Trainingspausen und Erholungszeiten berücksichtigt werden, um Übertraining und Verletzungen zu vermeiden.

Sehnenreflex (Golgi-Reflex):

• bewirkt eine Hemmung der Kontraktion des betroffenen Muskels

• Auslöser: hohe Sehnenspannung

-> Schutzmechanismus vor zu hohen Muskelkräften

Dehnungsreflex:

• Verstärkung der Intensität der Kontraktion

• bewirkt eine Kontraktion des betroffenen Muskels

• Auslöser:

  • hohe Dehnungsgeschwidnidkeit (Type I)

  • hohe Muskeldehnung (Type II)

• für die Dehnung sind unterschiedliche Typen von Mechano- und Thermorezeptoren verantwortlich

  • Ruffini-Körper

    • liefern Informationen über: Geschwindigkeit der Gelenkbewegung, Druck in den Gelenken und Dehnungsspannung in Gelenkkapsel

  • Vater-Pacini-Körper

    • Aufnahme und Weiterleitung mechanischer Informationen

  • Golgi-Organellen

    • liefern Informationen über Dehnungsspannung, Muskel-Sehneneinheit, Bänder und Kapseln

• bei Spannungszunahme werden die Rezeptroen gereizt und melden die Informationen dem Rückenmark

  • Zwischenneuronen schalten sich ein und verhindern eine weiter Kontraktion des Muskels

    —> autogene Hemmung

Nach Krafttraining wächst der Muskelquerschnitt ausschließflich durch Verdickung und Splitting der Myofibrillen

Dickenwachstum: Hohe Muskelspannung, energetische Defizite und Mikroläsionen verursachen die Hypertrophie des Muskelgewebes

-> Zunahme der Myofibrillen, Vergrößerung des Energiedepots, Verfestigung des Bindegewebes

-> Es kommt zu keiner Erhöhung der MF! Nur die MF an sich werden dicker. Über den größeren Muskelquerschnitt kommt es zur höheren Kraft

Abhängigkeit des Trainings:

• Querschnittsvergrößerung tritt sowohl bei FT-Fasern als auch bei ST-Fasern auf.

• Allerdings ist die Hypertrophie der ST-Fasern wegen der großen O2-Diffusionsstrecken limitiert

• -> je größer der Muskel, desto schlechter die Versorgung mit Sauerstoff - deswegen werden die ST-Fasern nicht so stark zum Dickenwachstum geleitet

• bei Maximalkraft-orientiertem Krafttraining wird vor allem der glykolytische Stoffwechsel belastet. Demzufolge ist die Anpassungsreaktion auf Krafttraining bei FT-Fasern deutlich ausgeprägter

Kurzfristige Hypertrophieeffekte:

• typischerweise unmittelbar oder kurz nach einer Trainingseinheit auf.

• resultieren hauptsächlich aus der erhöhten Blutzufuhr und dem Anstieg des Zellvolumens durch Wassereinlagerungen in den Muskelfasern.

• Die kurzfristige Hypertrophie ist oft vorübergehend und kann nach einer Ruhephase wieder abnehmen.

• häufiger bei Anfängern oder bei Personen, die nach einer Pause wieder ins Training einsteigen, zu beobachten.

Langfristige Hypertrophieeffekte:

• strukturellen Veränderungen im Muskelgewebe als Reaktion auf regelmäßiges Training über einen längeren Zeitraum.

• der Muskelproteinsynthese und Anpassung der Muskelfasern an die Belastungen des Trainings.

• führt zu einem dauerhaften Anstieg des Muskelquerschnitts und einer insgesamt größeren Muskelmasse.