Exzentrik im Sport

In diesem Beitrag soll zunächst über den dimensionsanalytischen Ansatz von BÜHRLE berichtet werden. Daran anschließend soll eine Definition zur exzentrischen Arbeitsweise der Muskulatur, sowie deren Wichtigkeit im sportlichen als auch im alltäglichen Leben dargestellt werden.

Bevor BÜHRLE (1985) den dimensionsanalytischen Ansatz formulierte, bestand weithin die Meinung, daß die drei Subformen der Kraft (Schnellkraft, Maximalkraft und Kraftausdauer) unterschiedliche Erscheinungsformen seien.

Die Unterteilung der Maximalkraft in isometrische und dynamisch-konzentrische Maximalkraft wurde von BÜHRLE (1985) jedoch aufgehoben, da nachgewiesen wurde, daß annähernd die gleichen Maximalkraftwerte von den Probanden erzielt wurden. In der Sportwissenschaft wird daher nicht mehr in isometrische und dynamisch-konzentrische Maximalkraft unterschieden, sondern nur eine Kraftfähigkeit als Maximalkraft definiert.

In den gleichen Untersuchungen ermittelte BÜHRLE (1985) während exzentrischer Muskelarbeitsweise am Freiburger AKM (Arm-Kraft-Messgerät) eine deutlich höher Kraftwerte als bei isometrischer Kontraktion. Dies ist auf muskelmechanische Faktoren, wie sie weiter unten beschrieben werden, zurückzuführen.

SCHMIDTBLEICHER (1987) definiert die exzentrische Arbeitsweise des Muskels wie folgt: „Die exzentrische oder dynamisch negative Arbeitsweise wird als Fähigkeit der Muskulatur bezeichnet, einem Widerstand, ob dem eigenen Körper, Körperteilen oder Sportgeräten, nachgebend entgegenzuwirken. Dabei wird der Muskel entgegen seiner Arbeitsrichtung gedehnt“.

Warum kann aber unter exzentrischer Arbeitsweise mehr Kraft gemessen werden wie unter isometrischen Bedingungen?
Die Antwort ergibt sich aus den muskelmechanische Faktoren: Die Muskelfasern stellen die kontraktilen Komponenten des Muskels dar; die Muskelfasermembran (Sarkolemm) und die Bindegewebsstrukturen (Faszien) stellen die parallel-elastischen Komponenten dar; bindegewebige Strukturen befinden sich in der intramuskulären Sehnenplatten sowie in der extramuskulären Sehnen und sie stellen die in reihe sowie in serie angeordnete elastischen Komponenten dar.

Die Kraftentfaltung eines Muskels ist nicht nur von seinen kontraktilen Eigenschaften und den nerval gesteuerten Prozessen abhängig sondern auch von seinen elastischen Eigenschaften (s.o.).

Wie setzten sich diese elastischen Eigenschaften zusammen?
Zu Beginn einer Dehnung eines aktivierten Muskels findet eine übergroße Spannungsentwicklung statt. Diese wird als „SHORT-RANGE-ELASTIC-STIFFNESS“ (SRES) bezeichnet. Sie basiert auf der Querbrückentheorie und ist für die Spannungserhöhung des Muskels während der ersten 15-20 ms einer exzentrischen Maximalkontraktion verantwortlich.

Die weitere Kraftsteigerung bei einer maximalen exzentrischen Kontraktion ist dann auf den Sachverhalt zurückzuführen, daß elastische Energie in den in serie- und parallel-gelegenen Strukturen gespeichert werden. Diese gespeicherte Energie ist aber nur dann verfügbar, wenn der zeitliche Abstand zwischen Dehnung und Verkürzung nicht länger als 15- 120ms ist. Dies wird in der sportlichen Praxis als schneller DVZ (= Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus) bezeichnet.

In welchen Strukturen wird nun am meisten Energie gespeichert?
NOTH (1985) berichtet, daß ein Großteil der elastischen Energie von der Sehne aufgenommen wird, und bei einer anschließenden konzentrischen Bewegung wieder in kinetische Energie umgesetzt wird (z.B. das Känguruh mit einer enorm langen Achillessehne).

Wie kann ich die höheren Maximalkraftwerte unter exzentrischen Bedingungen nutzen?
Die Kraftwerte, welche bei exzentrischer maximaler Kontraktion erreicht werden, liegen zwischen 10-40% höher als die konzentrisch/isometrisch gemessenen Kraftwerte. Dieser Unterschied wird in der trainingswissenschaftlichen Praxis als Kraftdefizit bezeichnet. Normalpersonen können nur ungefähr 70% ihrer Absolutkraft willkürlich aktivieren. Durch ein gezieltes Krafttraining (IK- Training) kann dieses Kraftdefizit minimiert werden.

Das Kraftdefizit stellt somit ein diagnostisches Hilfsmittel dar, um eine Aussage über die neuronale Aktivierung des Sportlers machen zu können.

Eine exzentrische maximale Kontraktion spielt auch eine Rolle beim DVZ. Dies wurde anhand von Studien (Drop-Jump im Vergleich zum Squat Jump) nachgewiesen. Um eine Potenzierung der Sprunghöhe erreichen zu können, muß der DVZ aber innerhalb von 250ms (laut SCHMIDTBLEICHER 15-120ms) abgelaufen sein, ansonsten geht die elastische Energie, welche in den oben erwähnten Strukturen gespeichert werden, wieder verloren.

Warum soll aber ein exzentrisches Training nicht nur im Sport, sondern auch in der Rehabilitation durchgeführt werden?
Da einzelne Muskelfasern durch Dehnung mehr Spannung erzeugen, kann bei exzentrischer Muskelarbeit mit Rekrutierung weniger motorischer Einheiten die gleiche Kraft produziert werden wie bei konzentrischer.

KOMI (1994) erklärte diese Tatsache als Folge der nachgebenden Muskelmechanik. Da bei exzentrischer Arbeitsweise die Querbrücken in den Sarkomeren mehr Kraft entwickeln können und somit keine zusätzlichen motorischen Einheiten rekrutiert werden müssen, ist sie ökonomischer als die konzentrische Arbeitsweise.

Auch arbeiten viele Muskeln im Alltag unter exzentrischen Bedingungen, wie z.B. der M. gastrocnemius. Daher sollte die exzentrische Arbeitsweise stets ein fester Bestandteil einer jeden Rehabilitationsmaßnahme sein.

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