Krafttraining

elastische Energie in diesen biologischen Strukturen gespeichert. Diese Deformationsenergie kann in der konzentrischen Phase im Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus zurückgewonnen und genutzt werden. Entsprechend den physikalischen Gesetzen ist die Größe der gespeicherten Energie proportional zur einwirkenden Kraft und ausgelösten Deformation. Da Muskel und Sehne in Serie geschaltet sind, sind sie derselben Krafteinwirkung ausgesetzt und die Verteilung der in ihnen gespeicherten Energie ist unter diesen Bedingungen nur eine Funktion ihrer Deformation. Die Deformation ihrerseits ist eine Funktion der Muskel- oder Sehnensteifheit (oder in umgekehrter Weise, deren Nachgiebigkeit , vgl. Abb. 2.16 ).

    Abbildung 2.16: Ansammlung potenzieller Energie während der Deformation (Streckung) elastischer Körper. (a) Das Ausmaß der gespeicherten Energie entspricht der Fläche eines Dreiecks mit der Deformation (ΔL) und der Kraft (F) als Seiten. Die Steifigkeit entspricht dem Verhältnis F/ΔL. (b) Auswirkung gleicher Kräfte auf die Ansammlung elastischer Energie in zwei Körpern unterschiedlicher Steifigkeit. Körper 1 ist steifer und seine Deformation ist geringer. Körper 2 ist weniger steif (elastischer) und deformiert mehr, wodurch er mehr elastische potenzielle Energie speichert.
    Die Steifheit einer Sehne ist konstant, während die Steifheit eines Muskels sich in Abhängigkeit von der eingeleiteten Kraft verändert. Der passive Muskel ist nachgebend, daher kann er gedehnt werden. Der aktive Muskel ist steif: Es muss eine große Kraft aufgebracht werden, um ihn zu dehnen. Je größer die Spannung eines Muskels, desto größer seine Steifheit. Spitzensportler können große Kräfte aufbringen. Die Steifheit ihrer aktiven Muskeln überschreitet die Steifheit der Sehnen ( s. Abb. 2.17 ). Das kommt daher, dass bei Spitzensportlern (beispielsweise bei Absprüngen) die elastische Energie vorrangig in den Sehnen und weniger in den Muskeln gespeichert wird. Die Sehnenelastizität und das spezifische Können, diese Elastizität bei sportlichen Bewegungen (Absprung, Abwurf) zu nutzen, ist wichtig für Spitzensportler.
    Es ist interessant, dass Tiere, die schnellere Läufer sind, wie z. B. Pferde, über kurze, kräftige Muskeln und lange, elastische Sehnen verfügen. Derartige Sehnen funktionieren wie Federn; sie ermöglichen bei jedem Schritt die Speicherung und Freisetzung einer hohen mechanischen Energie.

    Abb. 2.17: Steifheit eines Muskels und einer Sehne. Wenn Spitzensportler hohe Kräfte entwickeln, übersteigt die Steifheit der aktiven Muskeln die Sehnensteifheit. Die Sehnen werden stärker als die Muskeln deformiert und speichern dadurch mehr elastische Energie.
    Neurale Mechanismen. Betrachten wir die neuralen Mechanismen, die die reversible Muskelarbeit bei der Landung nach einem Niedersprung bestimmen. Nach dem Fußaufsatz erfolgt eine rapide Veränderung sowohl in der Muskellänge als auch in der aufgebrachten Kraft. Die Muskeln werden gewaltsam gedehnt und gleichzeitig erhöht sich die Muskelspannung drastisch. Diese Vorgänge werden kontrolliert und teilweise im Gleichgewicht gehalten durch das aufeinander abgestimmte Wirken zweier motorischer Reflexe: des myotatischen Reflexes (oder Dehnungsreflexes ) und des Golgi-Sehnen-Reflexes . Diese Reflexe bilden zwei Rückkopplungssysteme, die bewirken:
dass die Muskellänge nahe einer vorgegebenen Größe eingestellt bleibt (myotatischer Reflex, Längenfeedback) und
dass ungewöhnlich hohen und potenziell schädigenden Muskelspannungen vorgebeugt wird (Golgi-Sehnen-Reflex, Kraftfeedback).
    Die Muskelspindeln als Rezeptoren für den myotatischen Reflex sind parallel zu den Muskelfasern angeordnet, die den Muskelbauch bilden. Wenn der Muskel durch eine äußere Kraft gedehnt wird, werden die Muskelspindeln in diese Dehnung einbezogen. Die Dehnung bewirkt eine Zunahme der Muskelspindelentladung. Dadurch wird eine Zunahme der Entladefrequenz der Alpha- Motoneuronen bewirkt und diese wiederum veranlassen eine reflektorische Kontraktion des gedehnten Muskels. Diese Reflexkontraktion bringt den Muskel in seine Ausgangslänge zurück, ungeachtet der am Muskel anliegenden Last (Längenfeedback).
    Die Golgi-Sehnen-Organe sind in Serie mit den Muskelfasern angeordnet. Diese Rezeptoren sind für die vom Muskel entwickelte Kraft empfindlich, weniger für Längenänderungen wie die Muskelspindeln. Wenn die Muskelspannung stark zunimmt, bewirkt der Golgi-Sehnen-Reflex eine Hemmung der