Wovon hängt die Kraft ab: Muskel- und Nervenfaktoren

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Hast du dich nie gefragt, woher die Kraft kommt, mit der du im Gym die Gewichte bewegst? Dann lerne deinen Körper kennen und erfahre, wie du Kraft erzeugst

Inhaltsverzeichnis

1 Was ist Muskelkraft?
2 Muskelbezogene Faktoren
3 Nervöse Faktoren: Rekrutierung von Motoneuronen
4 Myotatischer Reflex und Muskel-Elastizität
5 Literatur
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Was ist Muskelkraft?

Das ist die maximale Kraft, die ein Muskel oder eine Muskelgruppe erzeugen kann.

Zum Beispiel beim maximalen Bankdrücken ist das das maximale Gewicht, das eine Person für eine einzige Wiederholung (maximale Wiederholung oder 1RM) bewältigen kann.

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Muskelbezogene Faktoren

Muskelgröße

Ein größeres Muskelvolumen (bei einer Person) entsteht grundsätzlich nicht durch eine höhere Anzahl an Muskelfasern (bei Tieren wurde das bestätigt, beim Menschen ist es jedoch unklar), sondern durch eine größere Größe jeder einzelnen Muskelfaser, die der Sportler von Geburt an besitzt.

Der Muskel kann durch Elemente wachsen, die Spannung erzeugen können, und durch andere, die das nicht können. Folglich ist das Muskelvolumen nicht proportional zur erzeugbaren Kraft, auch wenn ein gewisses Volumen nötig ist, um hohe Kraft zu erzeugen.

Art der aktivierten Einheiten: Im Muskel gibt es vier Fasertypen mit klar definierten und unterschiedlichen Eigenschaften. Da das bereits behandelt wurde, könnt ihr euch hier informieren und die Muskelfasertypen anschauen.

Ausführungsgeschwindigkeit der Bewegung

Dieser Faktor hängt vom vorherigen ab, denn die Anzahl der schnellen Fasern, die ein Sportler hat, ist entscheidend, um bei schnellen Bewegungen mehr Kraft zu erzeugen. Je schneller eine Bewegung ausgeführt wird, desto weniger Fasern können aktiviert werden, um mitzuwirken, und desto weniger Kraft entsteht.

Beispiel

Zwei Personen können dieselbe maximale Kraft haben, aber einer kann ein großartiger Kugelstoßer sein, während der andere nicht einmal in den lokalen Finals landet. Der Grund liegt darin, dass der erste viel Kraft bei sehr schnellen Bewegungen anwenden kann; beim zweiten hingegen, obwohl er bei langsamen Bewegungen viel Kraft aufbringen kann, nimmt die Kraft bei schnellen Bewegungen stark ab: weil weniger schnelle Fasern aktiviert werden oder weil diese weniger entwickelt sind.

Die Anfangslänge des Muskels

Wenn ein Muskel über seine Ruhe-Länge hinaus gedehnt wird (etwa 20 % mehr), stehen dann die meisten Myosin-Brücken zur Verfügung, die auf Aktin wirken können, und es entsteht die maximale freiwillige Spannung. Mit zunehmender Dehnung gehen Aktin-Myosin-Brücken verloren, und somit nimmt die Kraftfähigkeit der kontraktilen Masse ab.

Das ist einer der Gründe, warum Sprinter aus einer gebeugten Position starten.

Der Gelenkwinkel

Je nach Gelenkstellung hat der Muskel einen Dehnungsgrad, der mehr oder weniger potenziell aktive Aktin-Myosin-Brücken ermöglicht, außerdem hat der Muskel einen Zugwinkel am Knochen, bei dem er die maximale Kraft auf den zu bewegenden Widerstand ausübt.

Beispiel:

Wenn wir eine 20-kg-Hantel halten, müssen wir je nach Position mehr oder weniger Kraft aufbringen, obwohl die Hantel immer 20 kg wiegt.

Nervöse Faktoren: Rekrutierung von Motoneuronen

Laut den meisten Autoren folgt die Rekrutierung der Motoneuronen dem Henneman-Prinzip.

Größenprinzip

Zuerst werden die kleineren Motoneuronen rekrutiert, die auch die langsameren sind; um eine leichte Last zu bewegen, werden zuerst die langsamen Fasern oder Typ I aktiviert, die eine niedrigere Stimulationsfrequenz benötigen.
Wenn die Last steigt und mehr Kraft benötigt wird, müssen neben den langsamen auch die schnellen Typ IIa Fasern aktiviert werden, die eine höhere Stimulationsfrequenz brauchen.
Schließlich, wenn die zu bewegende Last sehr groß ist, müssen auch die Typ IIb Fasern aktiviert werden, die eine noch höhere Stimulationsfrequenz verlangen.

Aktivierungsfrequenz der Motoneuronen

Alle Motoneuronen werden nicht gleichzeitig aktiviert, nur bei maximaler Anstrengung: bei submaximalen Kontraktionen sind einige Motoneuronen in Ruhe, während andere die nötige Kraft erzeugen.

Aktive und ruhende Motoneuronen wechseln häufig ihre Rolle, sodass eine Ermüdung dieser Einheiten vermieden wird.

Durch Erhöhung der Stimulationsfrequenz einer bestimmten Anzahl von Einheiten können mehr Einheiten in einer gegebenen Zeit aktiviert werden, was zu höherer Kontraktionskraft führt.

Aktivierungsfrequenz der Fasern

Obwohl durch die Erhöhung der gleichzeitig aktivierten Motoneuronen mehr Kraft erzeugt werden kann, ist es auch möglich, mehr Kraft zu erzeugen, indem jede aktivierte Motoneuroneinheit mehr Spannung produziert.

Das wird durch Erhöhung der Entladungsfrequenz des motorischen Nervs erreicht.

Intermuskuläre Koordination

Das bezieht sich auf das, was wir als Bewegungskoordination kennen, also die zeitlich und in der Intensität abgestimmte Beteiligung der Agonisten und Antagonisten bei einer sportlichen Bewegung.

Bei untrainierten Personen führt ein Training mit Lasten zu einer Kraftsteigerung, die nicht nur auf einer erhöhten Aktivierung der Agonistenmuskeln beruht, sondern auch auf dem Verhältnis zwischen diesen und den Antagonisten.

Die Kraftsteigerung durch diesen Mechanismus ist immer spezifisch für eine bestimmte Bewegung und kaum oder gar nicht auf andere übertragbar.

Muskelspindeln

Dieser propriozeptive Sensor hat die Funktion, die Antagonistenmuskulatur zur Bewegung zu hemmen, was durch deren Entspannung geschieht, damit die Bewegung effizient ausgeführt werden kann.

Die Informationen, die die Muskelspindeln an das zentrale Nervensystem senden, regen auch die synergistische Muskulatur des aktivierten Muskels an und unterstützen so eine bessere Kontraktion.

Myotatischer Reflex und Muskel-Elastizität

Die von einem Muskel erzeugte Kraft ist deutlich höher, wenn er vor der Kontraktion schnell gedehnt wird. Ein Teil dieser Kraftsteigerung kann durch den myotatischen Reflex und ein anderer Teil durch die Muskel-Elastizität erklärt werden.

Myotatischer Reflex

Wenn ein Muskels plötzlich gedehnt und dann in weniger als 200 ms kontrahiert wird, werden durch die Dehnung auch die Fasern der Muskelspindel gedehnt und senden sofort einen Kontraktionsreiz.

Ein plötzlicher Muskeldehnungsreiz vor einer Kontraktion kann also eine Kraftsteigerung und/oder eine schnellere Kraftanwendung durch die Aktivität der Muskelspindeln bewirken.

Muskel-Elastizität

Diese ergibt sich aus der Fähigkeit des Muskels, nach einer Dehnung seine ursprüngliche Länge wiederherzustellen.

Wenn ein Muskel gedehnt wird, dehnen sich sowohl der Muskel selbst als auch sein Bindegewebe, wodurch elastische Energie gespeichert wird, die bei der konzentrischen Muskelkontraktion freigesetzt wird und die Kraftintensität erhöht.

Diese potenzielle Energie, die durch die Muskeldehnung gespeichert wird, sorgt für einen Kraftzuwachs, vorausgesetzt, der Übergang zwischen exzentrischer und konzentrischer Phase ist kurz, sonst geht sie als Wärme verloren. Außerdem hängt die Menge der gespeicherten elastischen Energie von der am Ende der Dehnung entwickelten Kraft, der Dehnungsgeschwindigkeit, der Dehnungslänge usw. ab.

Die Nutzung des myotatischen Reflexes und der Muskel-Elastizität ist in den meisten Sportarten sehr nützlich, da fast alle sportlichen Bewegungen eine Vor-Dehnung beinhalten.