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Zusammenfassung Trainigswissenschaften, Wintersemester 2018...

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1 Begriffe Bewegungswissenschaft Wurzeln: Mensch  Umwelt  Aufgabe  Wirken auf die Bewegung ein. Wurzeln der Bewegungswissenschaft beruht auf Physik, Psychologie, Medizin, Philosophie, Pädagogik

Teilgebiete:  Biomechanik - präventive (Dämpfung von Laufschuhen), Anthropometrie, Bewegungsanalyse (Skisprung)  Bewegungslernen - Veränderung des Bewegungsverhaltens durch Lernprozess (Welche Instruktion/ Rückmeldung)  Motorische Kontrolle  Motorische Diagnostik - Kraftdiagnostik für Beinstreckmuskulatur im Leistungssport  Motorische Entwicklung Trainingswissenschaft Wurzeln: Athlet  Umwelt  Aufgabe  wirken auf die sportliche Leistung. Wurzeln der Trainingswissenschaft sind Physik, Psychologie, Medizin, Philosophie, Pädagogik. Zwischen Anwendungs- und Grundlagenwissenschaft

Trainingslehre  Trainingswissenschaft. TL als nicht geprüftes, Empirisches Meisterwissen. TW als Sammlung systematisch überprüfter Aussagen zum herbeiführen von Anpassungsprozessen. Offener Trainingsbegriff Training ist offen für alle, für den der seine Leistung erhalten, steigern oder wiederherstellen will. Ziele können im oder durch Sport erreicht werden Trainierbarkeit Ist abhängig von 

- endogenen Faktoren (Körperbau, Alter, Ermüdung) - exogenen Faktoren (Ernährung, Umweltbedingungen) - der individuellen, psychischen und physischen Entwicklung im Kindesalter. Gibt den Grad der Möglichkeit für trainingsbedingte Anpassung und für die optimierung von Vorraussetzungen für die Realisierung einer sportlichen Leistung wieder.

Ziele sportlichen Trainings  Einwirkung auf den aktuellen Leistungsstand; Optimierung der Vorraussetzung für die Realisierung einer sportlichen Leistung.  Anpassung, Erhaltung, Verminderung  Zentrales Ziel: Körperliche Anpassung.  Funktionale Histogenese  Körpergewebe reagieren auf mech. Beanspruchung mit Umbau. Grundlagenforschung: Generierung von Hintergrundwissen; Sammlung, Überprüfung von Hintergrundwissen. Nur so können Trainingsmaßnahmen begründet werden. Anwendungsforschung: Konkrete Handlungsanweisungen wissenschaftlich begründen Evaluationsforschung: praktisches Wissen wissenschaftlich aufarbeiten. Belastung  Belastungsreize rufen Anpassung im Organismus hervor  Gesamtheit der psychischen und physischen Prozesse die von außen auf den Menschen einwirken.  Erhöhte Belastung  Leistungssteigerung; zu hohe Belastung  Verletzung; …  Trainingshäufigkeit, -ziele, -methoden, - inhalte  Reizdichte, - intensität, -dauer, -umfang Beanspruchung

2   Satz: Begriff:

Als Auswirkung einer nach innen auf den Menschen einwirkenden Belastung Hängt von der individuellen Belastbarkeit und dem Funktionszustand ab. Die Trainingslast des Vortags (Belastung) kann wegen geringerer Belastbarkeit (erhöhte Beanspruchung) nicht bewältigt werden. Einwiederholungsmaximum

Trainingsziel  Durch Training den aktuellen Leistungszustand für das Realisieren einer Leistung erhöhen, vermindern und erhalten. Arten sind Hochleistungs-, Fitness- und Grundlagentraining Trainingsinhalt Trainingsmethode Trainingsform Trainingsmittel

 über den Vollzug werden Ziele erreicht  Weg auf dem das Ziel erreicht wird  Verfahren, dass sich als Synthese von Inhalt und Methode bezeichnet  Unterstützen den Ablauf

Fähigkeiten = Leistungsvoraussetzungen (Früher Eigenschaft; heute Fähigkeit) – mit Leistungsthematischen Bezug Verhalten  Oberbegriff für die Gesamtheit aller beobachtbaren, Feststellbaren Aktivitäten des Organismus Offenes Verhalten  direkt beobachtbar  z.B. Bewegung Geschlossenes Verhalten  werden nur durch Einsatz von Techniken erkannt  Blutdruck Handlung  Umwelt  Person  Ziel  Im Zentrum steht die Handlung  Wenn eine Person mit vollem Bewusstsein und absichtlich etwas tut. (auch Fertigkeiten) Fertigkeit  Motorische und Kognitive Tätigkeiten, die auf Zielerreichung ausgerichtet sind  Bilden sich erst im Lauf der Zeit in fertiger Gestalt heraus und weisen erst dann einen Grad an Vervollkommnung auf.  dadurch verkürzte Realisierungszeit.  Ist auf das erreichen einer individuell optimalen Form einer sportlichen Technik gerichtet. Bewegung  Fertigkeit räumliche und zeitliche Änderungen vornehmen zu können.  Treppensteigen kann unterschiedlich ablaufen, aber die Aufgabe (Fertigkeit) bleibt. Klassifikationssysteme für Bewegungsfertigkeiten (1) Ausmaß an eingesetzter Muskelmasse - groß- und kleinmotorische Fertigkeiten (Laufen/Schreiben) (2) Äußere Form - diskrete  einmalig (Knopf drücken) - seriell  Abfolge (Hochsprung) - kontinuierliche  Kreislauf (Radfahren) (3) Stabilität der Umwelt - geschlossene und Offene Bewegungsfertigkeiten (feste/ variable Bedingungen) (4) Rahmenbedingungen - natürliche, instrumentell unterstützte, partnerunterstützte, Gegenerbehindernde Motorik  Steuerungs- und Funktionsprozesse, die Haltung und Bewegung zu Grunde liegen  Umfasst alle an der Steuerung und Kontrolle von Haltung und Bewegung beteiligten Prozesse und damit auch sensorische, perzeptive, kognitive, motivationale und auch neurokybernetische Charakteristika (subjekte Erfahrungen und Bewusstseinsinhalte)

3 Lernhierarchie: wenn man A machen will muss man vorher B können Sportliche Leistungsfähigkeit - Kondition (Kraft, Schnelligkeit, Beweglichkeit, Ausdauer) - Technik (koordinative und Bewegungsfertigkeit) (sind Vorraussetzungen für sportliche Leistungsfähigkeit) Motorische Fähigkeiten  Zur Realisierung sportlicher Leistung Energetische Prozesse Steuerungs- und Reglungsprozesse im ZNS Konditionell koordinativ Kraft/Ausdauer Beweglichkeit/Schnelligkeit Reaktions-, Rhytmusfähigkeit Konditionelle Fähigkeiten  Vermögen, die auf morphologische, physiologische und metabolische Anpassungsvermögen zurückzuführen sind.  Fähigkeit ist auf Ausprägung dieser Anpassung gerichtet Koordinative Fähigkeiten  Sind Vorrangig durch Prozesse der Steuerung & Regelung der Bewegungstätigkeit bestimmt.  Sind Leistungsvorrausetzungen zur Bewältigung koordinativer Anforderungen und kennzeichnen individuelle Differenzen im Niveau der Systeme der Bewegungssteuerung. Trainingsprinzipien Prinzip der  Trainingswirksamen Reize  Höhe der Belastungsintensität die Anpassung hervorruft 

Individualisierten Belastung  Anpassung der Belastungsintensit an individuelle Belastbarkeit



Progressiven Belastung  Steigerung der absoluten Belastungsintensität, um eine Anpassung hervorzurufen



Optimalen Belastungsfolge  Aneinanderreihen von Übungen die auf unterschiedliche Fähigkeiten ausgerichtet sind Anpassung führt zur Verbesserung der sportlichen Leistung.



Homöostasestörung  Durch eine Störung der H. kommt es zu einer Superkompensation mit nur kurz oder Mittelfristig erhöhten Leistung. Homöostase – Aufrechterhaltung des aktuellen biologischen Funktionszustandes .



Superkompensation  die durch Training bedingte Erhöhung der Leistungsfähigkeit über Das Ausgangsniveau hinaus.



Optimalen Relation von Belastung und Erholung  betrifft die zeitliche Aneinanderreihung von Belastung und Erholung um große Anpassung zu erzielen.



Der kontinuierlichen Belastung  Maßnahmen, die den fortlaufenden Anstieg der Leistungsfähigk. bis zur Leistungsgrenze gewährleisten Das allgemeine hat stets dem speziellen hervorzugehen.

Der periodisierten Belastung und Regeneration  planerischer Aspekt – Höchstleistung An bestimmten Punkten; 1fach-, 2fach- und 3fach-Periodisierung - Vorbereitungsphase, Wettkampfphase, Übergangsphase Makrozyklus: Jahreszyklus mit Unterteilung in Mesozyklen (Vorbereitungs-, Wettkampf-, und Übergangsphase). Elemente des Mikrozyklus sind Trainingseinheiten, welche so Aufgebaut werden, das Trainingseinheiten mit besonderen Anforderungen an Tagen mit optimaler Leistungsfähigkeit durchführen. Trainingsplanung 

4  

Verfahren der vorschauenden, systematischen Strukturierung des langfristigen Trainingsprozesses Merkmale: fortlaufende Anpassung und Korrektur, Gliederung in zeitliche Phasen, Periodisierung.

Forschungsansätze  Übergreifende Fähigkeiten anstatt sportartspezifische Fähigkeiten o Minimumprinzip  möglichst wenige Fähigkeiten o Elementarprinzip  möglichst elementare Fähigkeiten o Unabhängigkeitsprinzip  möglichst unabhängige Fähigkeiten  die Struktur wird an sportpraktischen Phänomenen ausgerichtet 

Phänomenale Betrachtungsweise Maximalkraft Schnellkraft Dynamisch  statisch Stoßkraft Haltekraft Sprintkraft Schubkraft Druckkraft Schlagkraft  Die Struktur wird an Übergreifenden Fähigkeiten ausgerichtet

Kraftausdauer Sprintkraftausdauer Schlagkraftausdauer

Induktiver Untersuchungsansatz - Informationserweiternd - vom Besonderen auf das Allgemeine  explorative Dimensionsanalyse – Suchen von unabhängigen Dimensionen  mit Verfahren werden unabhängige Einflussfaktoren von sportl. Leistung gesucht Deduktiver Untersuchungsansatz – Informationserhaltend - vom allgemeinen auf das Besondere  konfirmatorische Dimensionsanalyse – Unabhängige Dimensionen werden bestätigt  mit Verfahren wird die Unabhängigkeit von Einflussfaktoren überprüft

Beispiel: Sportmotorische Leistung Konditionelle Fähigkeiten als Handlungsvoraussetzungen Biologische Anpassung Morphologische Metabolische Muskelwachstum Substratmengen Muskelfaserverteilung Enzyme des alaktaziden, Laktaziden Stoffwechsels

Neuronale Rekrutierung Frequenzirun

5 Kraft Kräfte – Gewichtskraft, Reibungskraft, Antriebskraft, Zentrifugalkraft, Luft(-widerstandskraft) Betrachtungsweisen - als Wechselwirkung zwischen 2 Körpern - Kraftfähigkeiten als Handlungsvoraussetzungen - Muskelkraft als molekularbiologisches Phänomen - Als sportpraktisches Phänomen - Aus Sicht der Physik können Kräfte nur durch sie verursachende Wirkung erfahren werden - Aus Sicht der TW ist Kraft eine Voraussetzung um Handlungen auszuführen, bei denen Lasten bewegt werden müssen. Newton- Gesetze (1) Jeder Körper verharrt in einem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung, sofern er nicht durch Kräfte gezwungen wird seinen momentanen Bewegungszustand zu verändern Masse – Ortsunabhängig; Gewicht - Ortsabhängig (2) Eine Kraft die von A auf B wirkt, führt bei B eine Änderung des Bewegungszustandes. Diese Änderung ist der Höhe der ausgeübten Kraft proportional und erfolgt nach der Richtung, in der die Kraft ausgeübt wird F = m * a  Kraft = Masse * Beschleunigung Hook’sche Gesetz - Eine Kraft wird auf einen Nichtbeweglichen Körper ausgeübt  Verformung. Ist die Verformung proportional zur aufgebrachten Kraft, so gilt: F# d  F = konstant * d Kraftentfaltung durch Muskelkontraktion - Kontrahieren – Zusammenziehen.  erfolgt von den kleineren zu den größeren motorischen Einheiten  Agonist (hinterer Muskel) – dient zur Stabilisierung; optimiert die Bewegungskoordination und soll vor Zerrungen und Rupturen schützen  Antagonist (vorderer Muskel) – Muskelansatz (distal), Ursprung (proximal), Muskelbauch Formen der Muskelkontraktion  Isometrisch  Die Muskellänge bleibt konstant, das Bindegewebe verkürzt sich, die Sehne verlängert sich.  Isotonisch  Die Sehne bleibt gleich, das Bindegewebe verkürzt sich  Auxotonisch  Es ändert sich gleichzeitig die Länge und die Spannung des Muskels Arbeitsweisen des Muskels bei Bewegung Überwindend  konzentrisch  abnehmende Muskellänge  dynamische Belastung Nachgebend  exzentrisch  zunehmende Muskellänge  dynamische Belastung Reaktiv  konzentrisch-exzentrisch  wechselnde Muskellänge Isometrisch  gleich bleibende Muskellänge statische Belastung 3 Unterschiedliche Muskelgewebe (a) Skelettmuskulatur- bewegt Gelenke durch kräftige und schnelle Kontraktion - besteht aus einzelnen oder mehreren Muskelköpfen, welche sich aus parallel angeordneten Muskelfaserbündeln zusammensetzen - Die Muskelfasern unterscheiden sich durch ihren Stoffwechsel und ihre kontraktilen Eigenschafen. - Inaktivität führt zu Masseverlust, Training zu Massezunahme - Kontraktion wird hervorgerufen durch elektrische Impulse oder Nervenfasern (b) glatte Muskulatur – bildet die Muskelschicht der Hohlorgane und Gefäße - langsame, rhytmische und unwillkürlich-autonome Arbeit - Kontraktion durch chemische Stoffe (z.B. Adrenalin)

6 (c) Herzmuskulatur – schlauchförmig verzweige Zellen mit länglichem Kern - Zwischen den Herzmuskelzellen liegen Bindegewebszellen und Kapillaren, arbeitet rhythmisch, unwillkürlich und autonom. - wird ausgelöst durch eigene Erregungsleitung Aufbau und Struktur des Skelettmuskels  I Band; A Band; I Band 

  



Besteht aus einzelnen oder mehreren Muskelköpfen, die sich aus Muskelfaserbündeln Zusammensetzen. o Muskelfasern sind Riesenzellen  Kann tausende Zellkerne und mehrere hundert Myofibrillen enthalten  Das sind parallel angeordnete, kontraktile Elemente  Sie befinden sich im Sakroplasma und werden vom SR sowie Mitochondrien umgeben. Die Myofibrillen bestehen aus hintereinander geschalteten Sakromeren, welche die eigentlichen kontraktilen Elemente bilden. Z- Scheiben begrenzen die Zylinder. Im Sakromer sind 2 Arten von Filamenten longitudinal angeordnet  dünne Aktin und dicke Myosinfilamente. Die Z- Scheiben setzen zunächst an Aktin an, die zur Mitte ausgerichtet sind. An den vorderen Enden überlagern sie sich mit den Enden der Mysinfilamente. Jedes Myosin-Filamente ist dabei von 6 Aktinfilamenten umgeben. o Der Dunkle Bereich der Myosin wird als A-Band bezeichnet, der helle Bereich der Aktin zu beiden Seiten der Z-Scheibe wird als I-Band bezeichnet.  Querstreifung Titin-Moleküle  als Federmechanismus verantwortlich für die Befestigung von Aktin an der Z-Scheibe.

Elektrische Aktivierung des Skelettmuskels  Impulse werden vom Rückenmark über Motoneutronen an die Muskelfasern weitergeleitet.  Durch Nervenimpulse des 1. motorischen Neutrons über dessen Nervenfaser wird das 2. motorische Neutron erregt.  Im Bereich der motorischen Endplatte wird durch das elektrische Aktionspotential die Überträgersubstanz Acetylcholin freigesetzt. Sofern ein Impuls eine ausreichende Höhe erreicht hat, wird durch Actylcholin ein Muskelaktionspotential hervorgerufen. o Acetylcholin diffundiert zur Muskelfasermembran und verändert deren elektrische Ladung. o Da eine große Menge an Acetylcholon gebraucht wird bedarf es mehrere Impulse um eine Kontraktion auszulösen.  Erregung – Einzelzuckung  Dauerkontraktion 3 Typen motorischer Einheiten  FF – schnelle motorische Einheiten mit hoher Ermüdbarkeit  FR – schnelle motorische Einheiten mit geringer Ermüdbarkeit  S – langsame, nicht ermüdbare Einheiten Diesen 3 Typen lassen sich 4 Muskelfasertypen zuordnen Typ I ST-Fasern Langsame Fasern mit hoher Ermüdungsresistenz, niedrigem Glykogengehalt und hohem Mitochondrien. Stoffwechseln Laktat Typ IIa FTO – Fasern Schnelle Fasern mit hoher ermüdungsresistenz, hohem glykolyitischem, oxidativen Enzymbesatz Typ IIb FTG – Fasern Schnelle, leicht ermüdbare Fasern mit hohem Glykogen und geringem MitochOndriengehalt Typ IIc Intermediärfasern zwischen Typ I und Typ II Myosinfilament - 2 Schwere Ketten, 2 leichte Ketten, Myosinkopf, Schwanzregion, M-Linie

7 Aktinfilament -

Troponin, Tropomyosin, G-actin-Molekül Troponin deckt die Bindungsstellen von Tropomyosin ab

Myofibrillenstruktur der Muskelfaser - Sakromere als Grundelement, Z-Scheiben trennen die Zylinder. Im Sacromere sind dünne Aktin und dicke Myosinfilamente, I-Band, A-Band, M-Linie - Bei der Kontraktion  Aktinfilamente rücken in die Mitte; leine Längenänderung von Aktin und Myosin - Bei der Entspannung Aktinfilamente werden nach außen hin gezogen. Theorie der gleitenden Filamente Nach der Erregung der Muskelzelle werden Kalziumionen freigesetzt. Berühren diese die Aktinfilamente, dann gleiten diese an den Myosinfilamenten entlang und ziehen dadurch die ZScheiben nach innen.  Querbrückenzyklus (1) Tropomyosin lagert an den Bindungsstellenund verhindert eine Anlagerung der Myosinköpfe an Aktin (2) ATP wird gespalten – ADP und P verbleiben am Myosinkopf. Aber: keine Bindungsstelle wird frei. (3) Ein Aktionspotential breitet sich aus  Die Ca²+ Konzentration steigt. Ca²+ bindet sich an Troponin (4) Troponin und Tropomyosin verlagern sich zur Mitte des Aktin-filamentes. Bindungsstellen für Myosin werden frei. (5) Myosinköpfe lagern sich an Aktin an  Abkippen der Köpfe wird eingeleitet  durch die Abgabe von Pi (6) Das Aktingerüst wird teleskopartig in das Gerüst der Myosinfilamente gezogen. Durch Abgabe von ADP gelangen Myosinköpfe in Endstellung.  Jetzt ist die Bindung der AKtinMyosinfilamente stabil. (7) Bindet Myosin ATP, so löst er sich vom Aktin. Die Myosinköpfe richten sich wieder auf. Je nach Ca²+ Konzentration folgt Phase 4 oder Abbruch. Gleitfilamenttheorie  besagt, das während der Muskelkontraktion parallele Filamente Aneinander vorbei gleiten und sich die Faserlänge so verkürzt.

Die Kraft-Längen-Relation Einflussfaktoren des Kraftverhaltens/ der Kraftfähigkeiten Morphologische-physiologische Muskelfaserverteilung Muskelmasse 

 

Neuronale Aktivierung

Muskelfaserverteilung  bestimmt mit Muskelbiopsie o Eine motorische Einheit besteht aus Motoneuron, motorischen Axon und den Muskelfasern, die von diesen Motoneutronen versorgt werden. - Muskelfasern sind über den Muskel verteilt, müssen nicht nebeneinander liegen. - Motoneutronen versorgen ca. 150 Muskelfasern Die Kontraktionskraft ist abhängig von der Größe und Anzahl der aktiven motorischen Einheiten Die Muskeln unterscheiden sich im Glykogengehalt

Muskelfaseradaption Muskelfasertypen lassen sich in Abhängigkeit von der Innervationscharakteristik beliebig verändern Typ I (S,ST)  Typ II a (FR,FTA)  Typ II b (FF,FTb) Neuronale Aktivierung Kraftregulation durch Rekrutierung - motorische Einheiten werden bei der Kraftentfaltung nach der Größe des zuleitenden Motoneutrons hinzugeschalten. Kraftregulation durch Frequenzierung „ zeitliche Summation“

8 -

mit zunehmender Aktivierungsfrequenz nimmt die Kraft zu: Für verschiedene Muskeln gilt, dass ihre Muskelfasern willkürlich, noch nicht mit der maximalen Frequenz aktiviert werden. Durch Frequenzzunahme kommt es zur Kraftzunahme

Schaubild 143/144 Frequenzierungseffekt „zeitliche Summation“ - Sofern einem ersten Aktionspotential ein zweites folgt und die Refraktärperiode verstrichen ist, wird höhere Kraft erreicht. Maximalkraftfähigkeit - Bei maximalen Willkürkontraktionen einen möglichst hohen Kraftwert realisieren. - Muskelmasse ca 20-60 N pro cm²; max Aktivierungsfähigkeit ca 70% bei trainierten und 95% bei untrainierten; Muskelaufbau – Zusammensetzung, Faserdichte Absolutkraft -

Realisierung von Kraftwerden, die über den isometrischen Maximalkraftwert hinausgehen und unter besonderen Bedingungen (z.B. Todesangst) erreicht werden Abschätzung durch Elektrostimulation oder durch exzentrischen Maximalkraftwert.

Schnellkraftfähigkeit - In kurzen Zeitabschnitten möglichst große Impulse erzeugen können und dabei s/einen Körper auf möglichst hohe Geschwindigkeit beschleunigen Reaktivkraftfähigkeit - Innerhalb eines Dehnungs und Verkürzungszyklus einen möglichst großen Beschleunigungsstoß realisieren können. Reaktive Spannungsfähigkeit - trotz einer Dehnung eine möglichst hohe Spannung aufrecht zu erhalten  Muskel und Sehnen elastizität – Muskel und Sehnenelastizität, reflektorische aktivierung, - Vorinnervation Kraftausdauerfähigkeit - unter ermüdenden Bedingungen für eine vorgegebene Zeit bei hoher aktivierungsrate eine möglichst große Impulssumme erzeugen zu können - oder: für eine vorgegebene Last und variabler Zeit die Abnahme der Impulsummen gering zu halten  Maximalkraftfähigkeit, Schnelle Kontraktionsfähigkeit, Stoffwechseleigenschaften Maximalkraftfähigkeit  Die Höhe des Zusammenhangs von isometrischer Maximalkraft und Kraftausdauerleistung ist bei absoluter Belastung hoch, bei relativer Belastung gering.  Schnelle, dicke M-Fasern werden schlechter versorgt als langsame dünne Fasern  Erhöhung der Maximalkraft führt zur Reduzierung der relativen Belastung  bessere Ausdauerleist...