Ermüdung | Kopf oder Körper?

Ermüdung entsteht sowohl im Kopf, als auch in den Muskeln.

Ermüdung ist ein Abbruch einer vorgegebenen Belastungsintensität.


Warum ermüden wir eigentlich? Dieses Mysterium beschäftigt immer noch die Wissenschaft und es gibt keine einheitliche Meinung warum wir eigentlich unsere Leistung reduzieren müssen.

Ermüdung entsteht in den Muskeln, wenn Energie erzeugende Prozesse nicht mehr aufrechterhalten werden können. Das klassische Beispiel ist der Glykogenmangel: Glykogen ist ein gespeichertes Kohlenhydrat im Muskel, läuft unser Körper leer an Kohlenhydrat Speichern reduzieren wir automatisch unsere Performance.

Wir kennen das vom Auto. Ist der Tank leer, kommt der Motor zuerst zum stocken und stirbt dann. Anders jedoch als beim Auto hat unser Körper weitere Energiequellen, die er nutzen kann. Diese Energiequellen sind Fett und Eiweiß. Fett ist ein so gut wie unbegrenzter Energiespeicher, liefert jedoch weniger Energie pro Zeit. Ebenfalls anders als beim Auto, wir reduzieren die Leistung schon dramatisch bevor wir zu einer wirklichen Glykogenmangel Situation kommen. Der Tank also auf 0 geht.


Schon bei unterhalb von 200g Rest Glykogen im Muskel reduziert der Körper unsere Leistung 1. Woran liegt das?

Unser Körper ist auf Homöostase bedacht. Dies bedeutet, dass Energie stets mit bedacht benutzt und verbrannt wird. Besonders wenn unsere Kohlenhydrat-Speicher schnell sinken, wie beim intensiven Sport, ist unser Körper in Alarmbereitschaft. Kohlenhydrate können als einziges Makromolekül (Fett, Eiweiße) die Blut-Hirn-Schranke passieren und unseren Kopf mit Energie versorgen. Ja unser Gehirn ist ein großes Organ und braucht viel Energie, also Ihr verbrennt gerade Energie beim lesen………


Würde unser Körper einen absoluten Energiemangel erleben, d.h. ATP geht zur Neige, würden unsere Muskeln starr, d.h. in der Muskelspannung verharren2. Man nennt dies auch Totenstarre. Nicht so gut.

Damit dies in Notfallsituationen nicht passiert hat unser Körper eine Relaisstation für die Anspannung der Muskulatur eingebaut: Calcium, bzw. Calcium Ionen (Ca2+).

Ca2+ dockt an unsere Muskelfasern und gibt die Bindung frei. Dann können sich die Fasern verschränken, ineinander gleiten, und es kommt zu einer Anspannung, nennt man Kontraktion im Fachjargon. Dabei ist unsere Zelle sehr strikt mit den Calcium Ionen. Es dürfen immer nur sehr wenige in die Zelle, die meisten werden verpackt oder bleiben draußen. Erst, wenn eine Erregung die Zelle trifft, strömt Calcium ein und die Muskelfaser kontrahiert. Nimm unsere Energie (ATP) in der Zelle ab, werden spezifische Helfer aktiviert, die den Einstrom von Calcium verhindern. In der Folge nimmt die Kontraktion ab.

OK, aber wie kann es sein, dass obwohl Energiespeicher ausreichend vorhanden es trotzdem gerade bei langanhaltender Ausdauer Belastungen zu einer Ermüdung kommt.

Jeder Marathon, Ironman oder auch Etappen Fahrer kennt das. Im Laufe des Wettkampfs wird es immer schwieriger die Leistung aufrechtzuerhalten. Man verfällt in einen Tunnel, wird gereizt und möchte eigentlich nicht mehr so wirklich weiter pushen.

Ermüdung entsteht auch im Kopf.

Auch in unserem Gehirn ergeben sich Ermüdungsprozesse. Jede Erregung ist ein aufwändiger Prozess aus Verschaltung von Synapsen und Weiterleitung, besonders Erregungen in unserem präfrontalen Cortex sind ermüdend. Hier sitzen unsere höheren Denkleistungen. Kognitiv anstrengende Aufgaben benötigen viele Verschaltungen, werden sie über einen längeren Zeitraum ausgeführt, kann dies zur Ermüdung führen. Man spricht von kognitiver Fatigue.

Im Fachjargon unterscheidet man hier periphere und kognitive Ermüdung = Fatigue 3.

Den Stein ins Rollen hat hier Timothy Noakes gebracht. Noakes behauptet, dass Ausdauer Ermüdung nur durch zentrale Prozesse, also durch das Gehirn, reguliert wird. Er spricht von einer zentralen Schaltung-stelle (central governor), die alles reguliert. So zeigten sich in Studien von Noakes dass bei Hitze weniger Muskelfasern aktiviert werden, dies geschieht schon vor Belastungsbeginn. Übermäßige Aktivierung bei Hitze könnte das System überlasten. Der Körper reduziert die Aktivierung daher schon vor der Belastung 4.

Ein etwas differenzierteres Modell ist das Modell von Marcora, bei dem periphere mit zentralen Prozessen abgeglichen werden.

Unsere Muskulatur ist dabei über ein Feedback zu unserem Gehirn verbunden.

Mental ermüdete Athleten zeigen ein gesteigertes Belastungsempfinden (RPE) bei gleicher muskulärer Ermüdung. Seid Ihr also mental Ermüdung könnt Ihr vermutlich nicht Eure gewohnte Performance abrufen, da Ihr ein verstärktes Belastungsempfinden habt. Es werden also zentrale, vom Gehirn, und periphere Prozesse, in den Muskel, vom Körper analysiert und stetig über das Belastungsempfinden reguliert. Ermüden Eure Muskeln steigt Eure RPE. Ermüdet ihr mental, steigt eure RPE.





Gesteigerte Muskelermüdung kann laut Marcora also mental, zu einem gewissen Grad, kompensiert werden (z.B. ein besonders wichtiges Rennen, olympische Spiele, etc.). Dies könnte die hohe Weltrekord-Dichte bei olympischen Spielen erklären. Marcora hat hierzu sehr interessante Studien durchgeführt: Probanden wurden zunächst mental ermüdet durch immer wieder die gleichen Aufgaben. Anschließend mussten sie sich auf dem Radergometer belasten. Die mental ermüdeten Probanden bewerteten die Belastung als deutlich härter als die mental frischen Probanden.5


Viele werden jetzt denken, dass man mentale Ermüdung einfach ausschalten könnte. Man quasi einfach seinen Kopf ausschalten könnte. Dies funktioniert jedoch leider nicht. Auch bei Krankheitsprozessen zeigt sich diese kognitiv, mental provozierte Fatigue.

So können sich sowohl Krebspatienten, als auch Multipler Sklerose (MS) Patienten häufig in Spiroergometrien nicht ausbelasten. Und diese Patienten sind sehr motiviert Ihre Leistung zu verbessern. Bei MS Patienten spielen Entzündungsprozesse im Cortex eine Rolle, die vermutlich eine mentale Ermüdung hervorrufen. Und bei Krebspatienten ruft entweder die Therapie oder auch der Krankheitsprozess diese Ermüdung hervor. Stärker gehandicapten Patienten zeigen hier häufig nur noch Laktatwerte von 2 - 4 mmol/L in der Ausbelastung. Patienten zeigen meist gesteigerte Ermüdungswerte schon bei Ruhe im Vergleich zu gesunden. Man spricht hier von dem Fatigue Symptom.

Aber auch als Sportler kennt man dieses Phänomen. Ihr habt etwas anderes im Kopf. Klausuren Stress oder Eure Partnerschaft geht gerade den Bach hinunter. Ja, dann könnt Ihr Euch meist nicht richtig ausbelasten, Ausnahmen bestätigen wie immer die Regel. Euer Gehirn setzt da eben Prioritäten und ist mit anderen Dingen beschäftigt. Sportliche Ausbelastung ist ein Luxus, den Ihr Euch leisten könnt, wenn ihr voll bei der Sache seid und andere Faktoren gerade Euer Leben nicht übermäßig beeinflussen.

Aber: Ihr könnt mentale Widerstandskraft, zu einem gewissen grad, auch trainieren. Wusstet Ihr das Jan Frodeno manchmal kopfrechnet bei harten Intervallen? Marcora hat hier seinen Probanden kognitiv einfache, aber ermüdende Aufgaben gestellt. Anschließend mussten die Probanden bis zur Ausbelastung Fahrrad fahren. Zunächst waren die Probanden mit vorher kognitiver Belastung zwar deutlich schlechter, konnten nach einer gewissen Zeit aber gleiche Ergebnisse wie die Kontrollgruppe erzielen.

Baut in euer Training also eventuell auch kognitive Aufgaben ein. Und Akzeptiert, dass ihr im Training mal einen schlechten Tag habt, wenn ihr viel um die Ohren haben.


Wer sich mit dem Thema etwas mehr beschäftigen will, dem empfehle ich "Endure" von Alex Hutchinson. Das Buch sollte man eh mal gelesen haben: --> Hier

Literatur:


1. Ørtenblad, N., Westerblad, H. & Nielsen, J. Muscle glycogen stores and fatigue. J Physiology 591, 4405–4413 (2013).

2. Allen, D. G., Lamb, G. D. & Westerblad, H. Skeletal Muscle Fatigue: Cellular Mechanisms. Physiol Rev 88, 287–332 (2008).

3. Penner, I. et al. The Fatigue Scale for Motor and Cognitive Functions (FSMC): validation of a new instrument to assess multiple sclerosis-related fatigue. Mult Scler 15, 1509–1517 (2009).

4. Gibson, A. S. C. & Noakes, T. D. Evidence for complex system integration and dynamic neural regulation of skeletal muscle recruitment during exercise in humans. Brit J Sport Med 38, 797 (2004).

5. Pageaux, B., Marcora, S. M., Rozand, V. & Lepers, R. Mental fatigue induced by prolonged self-regulation does not exacerbate central fatigue during subsequent whole-body endurance exercise. Front Hum Neurosci 9, 67 (2015).

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