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Muskelkraft: 13 Fragen und Antworten zum Aufbau von körperlicher Kraft


Muskelkraft oder körperliche Kraft ist die Eigenschaft eines Menschen, mit Hilfe seiner Muskulatur oder mit Hilfe von einzelnen Muskeln bestimmte Lasten zu heben oder zu bewegen. Etwas allgemeiner kann man sagen, dass Muskelkraft jene Kraft ist – welche ein Muskel bei der Muskelkontraktion erzeugen bzw. aufbringen kann. Dies schließt tierische Muskeln mit ein. Aus neuronaler Sicht ist Muskelkraft die Fähigkeit des Gehirns bzw. des Nervensystems, im Muskel eine bestimmte Spannung zu erzeugen. Somit wird Muskelkraft zum Endergebnis vieler neuronaler Prozesse.

Was ist Muskelkraft bzw. körperliche Kraft: Definition, Merkmale und Kennzeichen

Den Begriff der Muskelkraft kann man sowohl physikalisch als auch umgangssprachlich definieren. In der Physik ist Kraft eine Größe, die auf einen Körper einwirkt, indem sie ihn beschleunigt. Die Beschleunigung kann hierbei zu einer vergrößerten Geschwindigkeit, aber auch zu einer verringerten Geschwindigkeit bis hin zum Stillstand führen.

Um Arbeit zu verrichten, sind Kräfte somit unerlässlich. Beispielhaft lässt sich die physikalische Definition so darstellen, dass ein Gegenstand, der aufgehoben wird, entgegen der Erdbeschleunigung beschleunigt werden muss. Dies geschieht durch verschiedene Muskelkräfte, beispielsweise die Beinmuskelkraft beim Bücken oder die Armmuskelkraft beim statischen Festhalten des Gegenstandes.

Die umgangssprachliche Definition der Muskelkraft beschreibt einerseits die freiwerdende Energie, die bei Muskelkontraktionen erzeugt wird, andererseits auch die Umwandlung dieser Energie, sobald körperliche Arbeit verrichtet wird. Da Muskelkraft normalerweise immer in mechanische Arbeit investiert wird, kann man diese als physikalische Größe bezeichnen.

Wo werden die unterschiedlichen Formen von Muskelkraft eingesetzt

Es existieren zwei Formen, wie Muskelkraft eingesetzt werden kann. Diese sind die indirekte Form und die direkte Form. Bei der direkten Form wird der Körper selbst in Bewegung versetzt. Dies ist beispielsweise beim Laufen der Fall. Bei der indirekten Form führt die körperliche Muskelkraft zunächst über Hilfsmittel oder Maschinen zu einer Bewegung.

Beispiele hierfür sind das Fahrrad oder ein Ruderboot. In beiden Fällen wird die Muskelkraft zunächst umgeleitet, um eine Bewegung zu ermöglichen.

Wie Muskeln dazu beitragen, Kräfte zu generieren, lässt sich verstehen, sofern der Aufbau von Muskeln und deren innewohnende molekulare Mechanismen bekannt sind.

Wo entsteht Muskelkraft im Muskel

Grundlegend existieren im menschlichen Körper drei Typen von Muskulatur. Diese werden auch als Herzmuskulatur, Skelettmuskulatur und glatte Muskulatur bezeichnet. Da jedoch hauptsächlich die Skelettmuskulatur (quergestreifte Muskulatur) bei der Erzeugung von Muskelkraft beteiligt ist, wird im Folgenden nur dieser Muskeltyp beschrieben.

Die hierarchische Struktur eines Muskels gliedert sich in den Muskel selbst, die Muskelfaserbündel, die Muskelfasern und die Muskelfibrillen.

Muskelfaserbündel

Der Muskel besteht aus mehreren Muskelfaserbündeln, die in ihrer Gesamtheit von einer Muskelfaserhülle (Endomysium) umgeben sind. Die Abgrenzung zwischen den einzelnen Muskelfaserbündeln erfolgt mithilfe sogenannter Muskelbündelhüllen (Perimysium). Zwischen den einzelnen Muskelfaserbündeln liegen Blutgefäße, die im Allgemeinen die Muskelzellen mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen.

querschnitt eines skelettmuskels

Querschnitt eines Skelettmuskels, welches fast jedem Muskel im Körper entspricht. Die Ausnahmen bilden Herzmuskel und die glatte Muskulatur in den Wänden der Inneren Organe. Jeder Muskel, welcher für Bewegung zuständig ist – sieht so aus.


Befestigt sind Muskeln über Sehnen an Knochen. Indem sich der Muskel zusammenzieht, zieht er die Sehne mit sich, wodurch der Knochen bewegt wird.

Muskelfasern

Muskelfasern sind Zellen, wo Ressourcen für die Muskelkraft entstehen. Die einzelnen Bestandteile der oben beschriebenen Muskelfaserbündel werden als Muskelfasern bezeichnet. Sie sind jeweils von einer Muskelfasermembran (Sarkolemma) umgeben.

anatomie muskelzelle muskelfaser

Eine Muskelzelle besteht aus einer Muskelfibrille, welche wiederum Sarkomere tragen – in denen die Muskelkontraktion stattfindet


Die Muskelfaser ist das zelluläre Gebilde eines Muskels. Wie jede andere Organzelle besitzt auch die Muskelzelle diverse Zellorganellen. Ein wichtiges Zellorganell ist Myofibrille, welches die nächst kleinere Einheit im Muskelgebilde darstellt.

Ein weiteres wichtiges Zellorganell ist das Mitochondrium, in welchem Kohlenhydrate zu dem universellen Energieträger ATP umgewandelt werden. Dieser Stoffwechselprozess findet unter Einwirkung von Sauerstoff statt, weshalb man umgangsprachlich auch vom Verbrennen von Kohlenhydraten bzw. Kalorien spricht.

Muskelfibrille

Die Muskelfibrille ist ein Zellorganell, in welchem die Muskelkraft erzeugt wird. Muskelfibrillen (Myofibrille) sind die nächstkleinere Einheit der Muskelfasern. Sie stellen ein Zellorganell der Muskelzellen dar und werden in sogenannte Sarkomere eingeteilt.

Sarkomer als kleinste funktionelle Einheit eines Muskels

Die Sarkomere sind die kleinste Einheit eines Muskels und befinden sich in den Muskelfibrillen. Sie bestehen aus verschiedenen Strukturproteinen, die ihre kontraktilen Eigenschaften ermöglichen. Die beiden Proteine, die für die Kontraktion verantwortlich sind, werden Myosin und Aktin genannt. Darüber hinaus existieren Verankerungs- und Regulatorproteine, wie z.B. Aktinin (Verankerungsprotein) oder Tropomyosin (Regulatorprotein).

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Aufbau und Struktur innerhalb der Muskelfibrille (Myofibrille) mit Herausstellung eines Sarkomer


Sarkomere stellen den Bereich dar, der von der sogenannten Z-Scheibe bis zur nächsten Z-Scheibe reicht. Dieser Abstand beträgt ca. 2-2,5 µm und hat einen Durchmesser von etwa 1 µm. Die oben beschriebenen Strukturproteine bilden hierbei zwei Typen von Filamenten innerhalb des Sarkomers. Diese Filamente werden als dünnes und dickes Filament bezeichnet.

Das dünne Filament

Die Aktinfilamente, die auch als dünnes Filament bezeichnet werden, gleiten über die, zwischen ihnen liegenden, dicken Filamente. Bewerkstelligt wird dieser Prozess, indem das Verankerungsprotein Aktinin mit den Z-Scheiben verbunden wird. Die Hauptbestandteile der dünnen Filamente sind die Proteine Aktin, Troponin, Tropomyosin und Nebulin. Die Z-Scheiben sind die begrenzenden Bereiche des Sarkomers und liegen inmitten der I-Bande. Die I-Bande ist der Teil des Sarkomers, der sich bei der Muskelkontraktion verkürzt.

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Bei einer Anspannung im Muskel verkürzen sich die I-Bande im Sarkomere

Das dicke Filament

Im Vergleich zum dünnen Filament, das hauptsächlich aus Aktin besteht, besteht das dicke Filament überwiegend aus Myosin. Das Myosin wird durch sogenannte C-Proteine zu Bündeln zusammengefasst. Die Verbindung zu einer Z-Scheibe des dünnen Filaments wird hierbei von dem Protein Titin gewährleistet.

Der allgemeine Aufbau eines Sarkomers

Das Sarkomer, das aus den oben beschriebenen Filamenten besteht, lässt sich noch weiter gliedern. Neben den bereits beschriebenen Z-Scheiben existieren die ebenfalls beschriebenen I-Banden. Diese werden mit dem Buchstaben I beschrieben, da sie isotrop (einfach lichtbrechend) sind.

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Sarkomer und beide Filamente


Die myosinhaltigen Filamente werden auch als A-Bande bezeichnet, da sie anisotrop (doppelt lichtbrechend) sind. Die mittlere Zone des Myosins weist eine hellere Färbung auf, weshalb sie als H-Streifen bezeichnet wird. In der Mitte der Myosinfilamente entstehen Verdickungen, die als M-Streifen bezeichnet werden. Allgemein kann man das Sarkomer auch S-Streifen nennen. All diese Begriffe sind unerlässlich, sofern man sich die Muskelkontraktion anhand der Gleitfilamenttheorie erklären möchte.

Wie entsteht Muskelkraft im Muskel

Anhand der Gleitfilamenttheorie lässt sich die Kontraktion von Muskeln darstellen. Dabei geht die Theorie auf die besondere Struktur beider Filamente ein, welche im Sarkomer vorliegen – ohne die eine reibungslose Muskelkontraktion nicht stattfinden könnte.

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Strukur beider Filamente im Sarkomer


Sobald ein Muskel kontrahiert, gleiten die Aktin- und Myosin-Filamente ineinander, ohne dabei selbst verkürzt zu werden.

filamente sarkomer muskelkontraktion

Bei einer Muskelkontraktion verkürzen sich die Filamente nicht. Stattdessen verkürzt sich lediglich die I-Bande im Sarkomer


Der Grund hierfür liegt in der Beweglichkeit der Kopf- und Halsteile des Myosinfilaments. Durch sie werden Querverbindungen zu dem Aktin gebildet, wodurch eine Verzahnung zwischen beiden Filamenten auftritt. Diese Querverbindungen binden ab einer gewissen Calciumkonzentration in einem Winkel von etwa 90° an die Aktinfilamente. Daraufhin reduziert sich dieser Bindungswinkel auf ca. 50°, wodurch die Aktinfilamente an den Myosinfilamenten entlanggleiten.

filamente muskelkontraktion

Bei der Muskelkontraktion verschieben sich beide Filamente in entgegengesetzter Richtung. Das dicke Filament mit seinem Myosinkopf verhakt sich dabei im dünnen Filament


Im Anschluss können sich diese Querverbindungen lösen und die ursprüngliche 90°-Position wird wieder eingenommen. Somit können diese erneut an die Aktinfilamente binden. Dieser Prozess der erneuten Bindung wird auch als Querbrückenzyklus bezeichnet.

Welche Bedeutung hat ATP für das Entstehen und Einsetzen von Muskelkraft

Für jede Art von Arbeit, die verrichtet wird, wird Energie benötigt. Diese wird bei der Muskelkontraktion und zur Aufrechterhaltung des Querbrückenzyklus in Form von ATP bereitgestellt.

ATP (Adenosintriphosphat) ist ein universeller Energieträger innerhalb von Zellen und spielt bei verschiedenen Stoffwechselprozessen eine essenzielle Rolle. Als universelle Energiewährung wird es bei jeglichem Energieaufwand eingesetzt, kann über das Blut zu jeder Zielzelle transportiert werden und wird während des Energiestoffwechsel aufgebaut.

Das ATP bindet sich während des Querbrückenzyklus zunächst an den Myosinkopf. Daraufhin löst sich die in 50°-Stellung befindliche Querverbindung zum Aktinfilament und sorgt dafür, dass diese Querverbindung wieder in der 90°-Stellung vorliegt.

Das gebundene ATP wird daraufhin in ADP (Adenosindiphosphat) und einen Phosphatrest gespalten. Hierdurch entstehen Konformationsänderungen in den Querverbindungen, welche wieder eine feste Bindung zu den Aktinfilamenten eingehen können, sofern die Calciumkonzentration hoch genug ist. Das freigewordene ADP und der Phosphatrest werden vom Myosinkopf abgegeben, wodurch dieser wieder in die 50°-Position gelangt. Sobald das nächste Molekül ATP an den Myosinkopf bindet, gelangt dieser wiederum in die 90°-Position und der Querbrückenzyklus startet erneut.

muskelkontraktion atp

Da für die Aufrechterhaltung des Querbrückenzyklus Energie erforderlich ist, muss das ATP erneut zur Verfügung gestellt werden. Dies geschieht unter anderem durch die allgemeine Zellatmung, die aerob oder anaerob ablaufen kann. Zwei weitere Möglichkeiten sind zum einen die Übertragung eines Phosphatrests von Kreatinphosphat auf ein Molekül ADP oder den sogenannten Triglyceridstoffwechsel (Fettstoffwechsel).

Da für die Auslösung einer Muskelkontraktion auch eine erhöhte Menge an CalciumIonen erforderlich ist, die wiederum von neuronalen (unter Beteiligung von Nervenzellen) Prozessen gesteuert wird, ist auch die Kommunikation von Nerven– und Muskelzellen essenziell.

Ist Muskelkraft reine Kopfsache

Mitunter schon, denn das Nervensystem und das Gehirn als oberstes Entscheidungsorgan entscheiden darüber, wo und wie viele Ionen für eine Muskelkontraktion eingesetzt werden.

Aber die Darstellung, dass Muskelkraft erzeugt wird, indem das Gehirn lediglich die Freigabe beschließt, reicht keineswegs aus. Denn das Gehirn muss abwägen. Als oberstes Entscheidungsorgan im Organismus ist das Gehirn vor allem dazu da, das Überleben des Organismus zu sichern. Und dies geschieht, indem die Umwelt permanent gescannt und abgeglichen wird.

Der Begriff Umwelt bezieht die Außenwelt des Sportlers mit ein, aber auch dessen Innenwelt. Wenn du bspw. im Kraftraum einen Bizepscurl mit einer Kurzhantel machst, scannen deine Augen, Ohren, deine Haut und deine Nase den Raum. Es werden Temperaturunterschiede über die Haut wahrgenommen, genauso wie Bilder über das Auge oder Gerüche über die Nase entstehen.

Im Gehirn findet dann ein Abgleich zwischen den Sinneseindrücken, deiner momentanen Kraftanstrengung und den internen Informationen statt. Ja, auch interne Informationen fließen mit ein. Denn es werden nicht nur Sinneseindrücke übermittelt, sondern auch die Stellung der Wirbelsäule, des kleinen Zehs usw. All diese Informationen fließen im Gehirn zusammen, sobald du einen Bizepscurl machst.

Sind diese gesendeten Informationen stimmig, kannst du die optimale Muskelkraft erzeugen. Falls aber das Gehirn vom kleinen Zeh keine oder nur sehr wenig Informationen erhält, muss es reagieren. Multitasking ist auch für das Gehirn eine Zumutung, weshalb es eine Entscheidung trifft.

Und diese Entscheidung sieht dann so aus: Unterstütze ich dich bei deinem Bizepscurl oder sorge ich dafür, dass bessere Informationen aus dem kleinen Zeh kommen? Was denkst du, wie wird es sich entscheiden. Wahrscheinlich zieht es den kleinen Zeh vor, da dessen Informationsdefizit keineswegs geplant war – dein Bizepscurl allerdings schon. Wie das Gehirn den Einsatz von Muskelkraft plant, erfährst du jetzt.

Wie wird Muskelkraft im Gehirn erzeugt

Da das Gehirn nicht nur ein Entscheidungs- sondern auch ein Planungsorgan ist, wurde der Bizepscurl bereits vorher als Plan angelegt. Das bedeutet, dass für die Anspannung des Bizeps bereits eine Energiereserve angelegt wurde. Auch die Bewegung des Arms, die beteiligten Muskeln zur Stütze und Stabilität sind im Bewegungsmuster integriert.

Durch ausreichend Training lernt das Gehirn bzw. das Nervensystem jedes Mal dazu, welche Organe bzw. Muskeln bei einem Bizepscurl beteiligt sind und kann diesen Vorabplan immer besser verfeinern. Dazu sendet der Frontallappen die Absicht, Muskelkraft erzeugen zu wollen, an die Basalganglien. Diese werden auch Basalkerne genannt. Es handelt sich dabei um ein Kerngebiet im Endhirn, wo verschiedene motorische, kognitive und limbische Regelungen erfolgen. Die Ganglien sind bspw. für Willenskraft, Spontanität aber auch für planerische Aktivitäten zuständig.

muskelkraft gehirn frontallappen basalganglien

Der Frontallappen schickt den Auftrag an die Basalkerne im Endhirn


Die Basalganglien erstellen dann einen Bewegungsplan für diesen Bizepscurl. Nun kommt der Thalamus ins Spiel, welcher auch als Tor zum Bewusstsein bezeichnet wird. Dieser verfeinert den Plan, indem bewusst wahrgenommen Reize (Information aus der Umwelt) in diesen Plan einfließen.
muskelkraft gehirn thalamus

Der Thalamus verfeinert den Plan zur Erzeugung von Muskelkraft

Der vollständig ausgearbeitete Plan, einen Satz mit bspw. 5 Wiederholungen zu machen, gilt als abgeschlossen und wird von den Basalganglien zurück an den Frontlappen geschickt. Nun muss der Befehl zur Ausführung an die zuständigen Muskeln, den Stabilitätsapparat und alle anderen Körperpartien gesendet werden.

Da du aber den Bizepscurl mit einer Kurzhantel machst, wird entweder der linke oder der rechte Arm beansprucht. Das bedeutet, dass für jede Körperhälfte ein anderes Bewegungsmuster (Plan) vorliegen muss. Es braucht also immer zwei Pläne, eine für die linke und eine für die rechte Körperhälfte. Und deshalb erstellt der Frontallappen, welcher ebenfalls zwei geteilt ist, eine exakte Kopie des Plans. Dies macht er immer, auch wenn du mit einer Langhantel agierst, also beide Arme gleichermaßen beanspruchen solltest. Denn die Beanspruchung ist links und rechts immer unterschiedlich, schon deshalb – weil deine Arme unterschiedlich stark sind.

Die eine Kopie des Bewegungsplans schickt der Frontallappen über die Medulla zum linken Kleinhirn. Und die zweite Kopie wird über den Pons zum rechten Kleinhirn geschickt. Die Medulla oblongata ist der unterste Teil des Hirnstamms und stellt den Übergang zum Rückenmark dar. Über diesen Teil des Hirns werden Reflexe reguliert, aber auch die Kommunikation zur Atmung und Blutkreislauf werden geregelt. Der Pons (lateinisch für Brücke) stellt den Übergang zum Kleinhirn und zu den Pyramidenbahnen dar.

muskelkraft gehirn pons Medulla oblongata

Die Kopien des Bewegungsmusters werden über den Pons und die Medulla ins Kleinhirn geschickt


Das Kleinhirn ist zuständig für Motorik, Koordination und dem Erlernen von Bewegungsabläufen. Hier entsteht aus dem Bewegungsplan ein echter Bewegungsbefehl.

muskelkraft gehirn kleinhirn

Das Kleinhirn wandelt den Plan zur Erzeugung von Muskelkraft in einen Befehl um


Der Bewegungsbefehl wird nun an den Tractus corticospinalis geschickt. Dieser ist Teil des pyramidalen Systems, welches für die willkürliche Motorik und Bewegung zuständig ist. Die Pyramidenbahnen durchlaufen das Nachhirn (Medulla oblongata) und an der Pyramidenkreuzung (Decussatio pyramidum) findet der Übergang zum Rückenmark statt.

Das Rückenmark ist genauso wie das Gehirn ein Teil des Zentralnervensystem. Geschützt werden die Nervenbahnen des Rückenmarks durch die Wirbelsäule. Aus dem Rückenmark treten sogenannte Spinalnerven heraus, welche eine Verbindung mit dem peripheren Nervensystem darstellen.

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An der Wirbelsäule treten Spinalnerven aus den Zwischenwirbellöchern, welche die Nervenverbindung zwischen Rückenmark und peripheren Nervensystem darstellen


Das periphere Nervensystem gibt die Ablaufbefehle zur Muskelspannung in die Muskeln, welche dann das Programm umsetzen werden.
periphere nervensystem

Nervenimpulse werden vom Gehirn, über das Rückenmark ins periphere Nervensystem geschickt. Die Peripherie (blau) erweitert das Zentralnervensystem (rot)


Für die Umsetzung des Programms erhält jede beteiligte Muskelfaser den Befehl, dass die Sarkomere – besser gesagt die I-Bande sich verkürzen soll. Bei der Verkürzung stülpen sich das dünne und dicke Filament übereinander.

Für die Muskelkontraktion wird Energie benötigt, welche in Form von ATP bereitgestellt wird. Auch die Energiebereitstellung ist Teil des Plans gewesen, weshalb dies nicht unerwartet ist. Während der Muskelanspannung wird ein Phosphatrest des ATP abgespalten, wodurch die benötigte Energie in den Muskelzellen freigesetzt wird.

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ATP besteht aus Phosphatgruppen. Durch die Abspaltung einer Phosphatgruppen wird Energie freigesetzt, ATP wird dann ADP zu reduziert. ADP ist jetzt energieärmer, kann aber wieder zu ATP aufgebaut werden.


Mit der Abspaltung des Phosphatrest wird ATP zu ADP, einen Energieträger mit zwei Phosphatresten. Über den Stoffwechsel kann aus dem ADP wieder ATP generiert werden, was dann bei der Zellatmung geschieht. Das Nachlegen von ATP über einen funktionierenden Stoffwechsel ist somit eine weitere Grundlage für das Aufrechthalten von Muskelkraft.

Was passiert beim Abgleich von geplanter Muskelkraft und tatsächlichem Aufwand

Die Muskelanspannung oder jede Form von Bewegung kann als eine Bündelung von Informationen verstanden werden. Die Informationen, welche mit der Bewegung verknüpft sind, werden zum Kleinhirn zurückgesendet. Der Weg ist der gleiche, wie der Befehlsweg. Also vom Muskel an die Leitungsbahnen des peripheren Nervensystems, über den Spinalnerv ans Rückenmark und zurück ins Kleinhirn.

Geschieht die Bewegung wie geplant und es kommt kein kleiner Zeh dazwischen, sind Plan und derzeitige Muskelanspannung stimmig. Das Nervensystem hat dazu gelernt, wie es Muskelanspannung für den Bizeps erzeugen kann und welche Stütz- und Unterstützungspartien dafür notwendig sind.

Stimmen aber die Informationen nicht überein, beantragt das Kleinhirn eine Korrektur beim Frontallappen und der oben geschilderte Prozess startet neu. Also werden zwei neue Kopien ans Kleinhirn geschickt, welche neue Befehle ans Rückenmark, Muskelfaser und Sarkomer sendet.

Der ganze Informationsfluss dauert, in einem funktionierenden Nervensystem, lediglich Millisekunden, findet permanent statt- ohne, dass du etwas davon mitbekommst. Um mehr Muskelkraft aufzubauen, sollte demnach dein Nervensystem darin geschult werden, wie es Muskelspannung im Sarkomer aufbauen kann.

Was passiert beim Muskeltraining kognitiv und muskulär

Um die Kommunikation von Nervenzellen mit Muskelzellen zu optimieren, empfiehlt sich Krafttraining. Dieses kann entweder mithilfe von Zusatzgewichten, aber auch mit dem eigenen Körpergewicht gestaltet werden. Beide Formen lassen sich unter dem Begriff des Widerstandstrainings zusammenfassen.

Das Widerstandstraining sorgt zunächst dafür, dass Muskeln aufgrund der Reizung während des Trainings, wachsen. Das bedeutet, dass der Querschnitt der einzelnen Muskelfaserbündel zunimmt. Gleichzeitig werden mehr neuronale Vernetzungen zu den jeweiligen Muskelzellen gebildet. Das äußert sich darin, dass einer gewissen Zeit auch die Muskelkoordination verbessert wird. Bemerkbar macht sich dieser Prozess u.a. dann, sobald man versucht, Bewegungen kontrolliert auszuführen, die einen erhöhten Kraftaufwand erfordern.

Dadurch wird Muskelkraft zu einer Koordination von Gewichten. Die Koordination und Abstimmung findet zwischen Nervensystem und Muskel statt. Verbessert sich diese Koordination, werden Muskelzellen besser durchblutet. Außerdem nimmt der Sauerstoffgehalt in den Muskelzellen zu, da die Mitochondrien mehr ATP herstellen müssen. Bemerkbar wird dieser höhere Sauerstoffgehalt, da die Muskeln allgemein wachsen. Muskelaufbau und Zunahme von Muskelkraft haben demnach eine Schnittmenge.

Was ist der Unterschied zwischen schneller und langsamer Muskelkraft

Für verschiedene Aktivitäten werden unterschiedliche Muskelfasertypen benötigt. Diese lassen sich in die „langsamen“ und die „schnellen“ Muskelfasern gliedern. Hierin liegt auch begründet, weshalb manche Menschen z.B. bessere Sprinter sind, andere hingegen bessere Ausdauerläufer.

Die schnellen Muskelfasern können schneller kontrahieren, benötigen hierfür jedoch mehr Energie. Sie geraten auch schneller in den anaeroben Bereich, was zu einer schnelleren Ermüdung führt. Die langsamen Muskelfasern ermüden langsamer und sind insbesondere bei der Muskelausdauer von Bedeutung, während die schnellen Muskelfasern bei explosiven, kurzzeitigen Aktivitäten benötigt werden.

Der grundlegende Unterschied der unterschiedlich schnellen Ermüdung der beiden Muskelfasertypen liegt in der Anzahl der ihnen innewohnenden Mitochondrien zugrunde. Mitochondrien sind Zellorganellen, die insbesondere am Energiestoffwechsel der Zellen beteiligt sind. Mitochondrien sind dazu befähigt, ATP zu generieren, indem sie Fette, Kohlenhydrate und Sauerstoff verbrauchen.

Die langsamen Muskelfasern weisen eine deutlich höhere Anzahl an Mitochondrien auf, weshalb sie über längere Zeit die Muskeln mit ATP versorgen können, während die schnellen Muskelfasern weniger Mitochondrien enthalten. Dennoch können die schnellen Muskelfasern kurzzeitig im anaeroben Bereich Energie erzeugen.

Das Verhältnis von langsamen zu schnellen Muskelfasern ist zum Teil genetisch bedingt, kann aber durch ein jeweiliges Training verändert werden.

Wie lässt sich Muskelkraft aufbauen bzw. steigern

Um die Muskelkraft zu erhöhen, existieren verschiedene Methoden. Hierbei kann zwischen dem anaeroben und dem aeroben Training unterschieden werden. Das aerobe Training stärkt hierbei vorwiegend das Herz-Kreislauf-System, während das anaerobe Training insbesondere die Skelettmuskulatur stärkt. Somit sorgt das anaerobe Training dafür, dass eine Steigerung der Muskelkraft im umgangssprachlichen Sinne erfolgt.

Damit das anaerobe Training stattfinden kann, muss zunächst die aerob-anaerobe Schwelle überschritten werden. Die aerob-anaerobe Schwelle ist der Bereich, ab dem der Körper mehr Energie zur Verfügung stellen muss, als er unter der Verwendung des zur Verfügung stehenden Sauerstoffs gewährleisten kann. Somit muss die Energie aus anaeroben Stoffwechselprozessen umgewandelt werden. Dies kann z.B. durch die sogenannte Glykolyse oder die Milchsäuregärung geschehen.

Die aerob-anaerobe Schwelle lässt sich auf einfache Weise anhand der Herzfrequenz bestimmen. Befindet sich die Herzfrequenz unter 80% der maximalen Herzfrequenz, so befindet man sich noch im aeroben Bereich. Bei der Überschreitung dieser Herzfrequenz gerät man in den anaeroben Energiestoffwechsel. Allerdings ermüden Muskeln schnell im anaeroben Bereich, weshalb man dafür sorgen sollte, dass die aerobe Ausdauer ausreichend ist. Somit gerät man einerseits später in den anaeroben Bereich, andererseits kann man intensivere Trainingseinheiten über eine längere Dauer durchführen.

Das anaerobe Training sollte jedoch nicht immer mit der gleichen Intensität erfolgen. Durch intensivere Reize können Muskeln optimaler wachsen, was zu einer erhöhten Muskelkraft führt. Neben der reinen Steigerung der Muskelkraft bietet anaerobes Training weitere Vorteile. Einerseits wird die aerob-anaerobe Schwelle nach oben verschoben, wodurch sich die Sauerstoffaufnahme erhöht. Andererseits werden mehr Kohlenhydrate in Form von Glykogen in den Muskeln gespeichert, auch Phosphate werden in die Muskelzellen eingelagert. Beides dient der Energieversorgung der Muskeln.

Durch die verschobene aerob-anaerobe Schwelle setzt die Milchsäuregärung später ein, wodurch die Muskeln langsamer übersäuern. Somit können die Sprints schneller, die zu hebenden Gewichte schwerer oder die Sprünge höher werden. Ebenfalls wird die Fettverbrennung durch den sogenannten „Nachbrenneffekt“ optimiert, da der Körper nach einem anaeroben Training seine Energie vorwiegend aus Fettreserven bezieht. Das Muskelwachstum wird weiterhin durch eine vermehrte Ausschüttung von Wachstumshormonen vorangetrieben.

Kann Muskelkraft durch Stärkung des passiven Bewegungsapparates gesteigert werden

Wie bereits angedeutet, ist die Erzeugung von Muskelkraft im Bizeps keine einseitige Angelegenheit. Denn damit der Bizeps die notwendige Kraft aufbringen kann, benötigt er Unterstützung.

Der Bewegungsapparat der Wirbeltiere, also auch des Menschen, ist zweigeteilt. Und so gibt es ein passives und ein aktives Bewegungssystem. Das Aktive betrifft die zuständigen Muskeln, das Passive betrifft jene Knochen, Sehnen und Muskeln – welche den Körper so stabil halten – dass der Bizeps die Spannung erzeugen kann.

Für dich bedeutet das, dass bei einem Bizepscurl bspw. auch die Schultermuskulatur als Stütze angespannt ist. Auch dafür wird ATP benötigt und der bereits entworfene Bewegungsplan hat dies berücksichtigt. Um mehr Muskelkraft in einem Körperteil erzeugen zu können, müssen die anderen Körperteile ebenso trainiert sein, so dass dort leichter ATP eingesetzt werden kann.

Und deshalb empfiehlt es sich, neben dem Isolationstraining – welche lediglich einen Muskel (z.B. Bizeps) einschließt, auch ein Ganzkörpertraining zu absolvieren bzw. einzelne Übungen in den Trainingsplan zu integrieren. Typische Ganzkörperübungen sind Liegestütze, Kniebeuge oder Klimmzüge.

Falls du keine Klimmzüge kannst, muss wahrscheinlich noch der richtige Bewegungsablauf im Kleinhirn angelegt werden. Es empfiehlt sich daher, zuerst auf die Haltekraft zu setzen, indem du dich einfach solange wie möglich an der Stange festhält. Das ganze wiederholst du dreimal.

Am nächsten Tag versuchst du, einen negativen Klimmzug zu vollziehen, indem du an die Klimmzugstange springt, das Kinn drüber steckt, so dass du bereits die Endposition durch den Sprung geschafft hast. Dann lässt du dich so langsam wie möglich nach unten gleiten. Achte dabei darauf, dass der Oberkörper etwas nach vorn geneigt ist. Auch dies wiederholst du die nächsten Tage.

klimmzug muskelkraft

Achte auch bei der Negativbewegung darauf, dass dein Oberkörper vorgeneigt ist.


Nach circa 3 bis 4 Tagen sollte das Gehirn ein Bewegungsmuster für den Klimmzug angelegt haben. Dann sollte es auch möglich sein, sich nach oben zu ziehen. Bei Liegestützen kann man dies ähnlich machen, indem man nur das Gleiten zum Boden aktiv und langsam trainiert. Für das Aufstützen nimmt man dann die Knie zur Hilfe.

Was passiert bei anaeroben Training mit der Muskelkraft

Prinzipiell kann jede Form von Training einen anaeroben Bereich erreichen. Dies wird erreicht, indem die Intensität so hoch ist, dass das Sauerstoffdefizit so groß ist, dass der Körper den anaeroben Stoffwechsel betreibt. Zwei prägnante Beispiele hierfür sind das Kraft- und Kampfsporttraining. Durch eine Steigerung der gestemmten Gewichte oder durch die Temposteigerung bei Bewegungsabläufen kann das Sauerstoffdefizit vergrößert werden.

Selbst aerobe Trainingseinheiten wie z.B. Joggen können kurzzeitig einen anaeroben Bereich erreichen, indem Sprints zwischen zwei lockeren Joggingphasen absolviert werden. Ebenfalls eignen sich sogenannte High-Intensity-Interval-Trainings (HIIT) Einheiten zur Steigerung der Kraft und Ausdauer. Hierbei werden in kurzer Zeit extrem intensive Trainingseinheiten absolviert, die den ganzen Körper betreffen.

Dennoch sind auch die Regenerationsphasen zwischen den Trainingseinheiten unerlässlich, damit sich die gewünschten Effekte des Muskelwachstums und der Ausdauersteigerung einstellen können. Die Regenerationsphasen sind von Mensch zu Mensch unterschiedlich und liegen zwischen 24 und 72 Stunden. Ist die Regeneration unzureichend, gerät der Körper in den Zustand des Übertrainings, der das komplette Gegenteil des Trainingseffektes darstellt.

Während des Zustands des Übertrainings ist die Leistung vermindert, der Ruhepuls kann erhöht sein, es können andere körperliche Symptome wie Schlafstörungen, Übelkeit und Kopfschmerzen auftreten. Weiterhin ist die Verletzungsanfälligkeit erhöht. Auch Depressionen können durch Übertraining hervorgerufen werden.

Zusammenfassung

  • Die Muskelkraft beschreibt die physikalische Größe der Kraft, die durch biochemische Prozesse erzeugt wird.
  • Hierdurch werden Körper in ihrer ursprünglichen Bewegung verändert, indem der menschliche Körper in Bewegung versetzt wird, Gegenstände aufgehoben werden oder eine Umwandlung der Muskelkraft über Muskelkraftmaschinen wie z.B. ein Fahrrad in Bewegungen stattfindet.
  • Damit diese Prozesse stattfinden können, laufen mehrere Prozesse ab, die die Muskeln mit Energie versorgen.
  • Die Muskelfasern können in schnelle und langsame Fasern gegliedert werden, die sich insbesondere in der Fähigkeit zur anaeroben Energiegewinnung unterscheiden.
  • Die schnellen Muskelfasern weisen hierbei eine bessere Fähigkeit des anaeroben Stoffwechsels auf.
  • Die schnellen Muskelfasern können insbesondere durch anaerobes Training gefördert werden. Hierbei ist eine erhöhte Trainingsintensität von Nöten, die den Puls über 80% der maximalen Herzfrequenz ansteigen lässt.
  • Weiterhin sind Regenerationsphasen unerlässlich, damit sich der Zustand des Übertrainings nicht einstellt, da dieser mit verschiedenen Symptomen einhergeht, die den Trainingseffekt negativ beeinflussen.

Literatur

  • Paul Wade (Autor), Power Calisthenics: Das Bodyweight-Training für maximale Muskelkraft, Beweglichkeit und Schnelligkeit – mit über 100 Übungen, ISBN: 978-3742305121*
  • Dr. med. Martin Weiß (Autor), Muskelkraft – Eine starke Medizin: Gesund und fit durch medizinische Kräftigungstherapie, ISBN: 978-3958833982*
  • Lars Lienhard (Autor), Kraft beginnt im Gehirn: Mit Neuroathletik die Kraftentfaltung maximieren, ISBN: 978-3742311351*

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