Kontraktionsarten der Muskeln

Mechanik der Muskelbewegungen

Überlagerung und Tetanus

Wenn ein Muskel mit einem kurzen elektrischen Impuls stimuliert wird, erfolgt nach einer kurzen Latenzzeit seine Kontraktion. Eine solche Kontraktion wird als „einzelne Muskelkontraktion“ bezeichnet. Die einzelne Muskelkontraktion dauert etwa 10-50 ms und erreicht ihre maximale Kraft nach 5-30 ms.

Jede einzelne Muskelfaser gehorcht dem „Alles-oder-Nichts-Gesetz“, d.h. oberhalb der Reizschwelle erfolgt eine vollständige Kontraktion mit der maximal möglichen Kraft für diese Faser, eine stufenweise Erhöhung der Kontraktionskraft durch Steigerung der Reizstärke ist nicht möglich. Da ein gemischter Muskel aus vielen Fasern mit unterschiedlicher Erregungsschwelle besteht, kann die Kontraktion des gesamten Muskels in Abhängigkeit von der Reizstärke stufenweise erfolgen, wobei bei starker Reizung tiefer liegende Muskelfasern aktiviert werden.

Zwei dicht aufeinanderfolgende Reize überlagern sich (Überlagerung oder Summation der Kontraktionen) und führen zu einer stärkeren Muskelantwort, die nahe an das Maximum heranreicht. Eine Serie häufig wiederholter elektrischer Reize führt zu ansteigenden Muskelkontraktionen, so dass keine vollständige Entspannung des Muskels mehr erfolgt. Wenn die Frequenz der elektrischen Impulse höher ist als die Verschmelzungsfrequenz, verschmelzen die einzelnen Reize zu einer und führen zu einem Muskeltetanus – einer anhaltenden Spannung des kontrahierten Muskels.

Kontraktionsformen

Es werden verschiedene funktionelle Formen der Muskelkontraktion unterschieden:

Bei der istonischen Kontraktion verkürzt sich der Muskel, aber seine innere Spannung (Tonus!) bleibt in allen Phasen des Arbeitszyklus unverändert. Ein typisches Beispiel für eine isotonische Muskelkontraktion ist die dynamische Muskelarbeit von Beuge- und Streckermuskeln ohne wesentliche Änderung der inneren Muskelverspannung, wie z.B. beim Hochziehen.

Bei der isometrischen Kontraktion ändert sich die Muskellänge nicht, aber die Muskelkraft äußert sich in einem Anstieg der Spannung. Ein typisches Beispiel für eine isometrische Kontraktion ist die statische Muskelaktivität beim Anheben von Lasten (Halten einer Hantel).

Meist treten kombinierte Formen der Muskelkontraktion auf. So wird eine Kontraktion, bei der die Muskeln zunächst isometrisch und dann isotonisch kontrahieren, wie beim Anheben einer Last, als haltende Kontraktion bezeichnet.

Als Einstellungs- oder Vorbereitungskontraktion bezeichnet man eine Kontraktion, bei der im Gegensatz dazu nach einer anfänglichen isotonischen Kontraktion eine isometrische folgt. Ein Beispiel hierfür ist die Rotationsbewegung des Armes mit einem Hebel – das Anziehen einer Schraube mit einem Schraubenschlüssel oder Schraubendreher.

Die verschiedenen Formen der Muskelkontraktion dienen der Beschreibung und Systematisierung. Tatsächlich kommt es bei den meisten dynamischen Sportbewegungen sowohl zu einer Verkürzung des Muskels als auch zu einer Erhöhung der Spannung (des Tonus) der Muskeln – auxotonische Kontraktionen.

Die in der deutschsprachigen Literatur üblicherweise verwendeten Begriffe sind:

• Konzentrische Kontraktion – führt zu einer Verkürzung des Muskels und einer Bewegung des Ansatzpunktes in Richtung des zu überwindenden Widerstands, z.B. der Schwerkraft.
• Exzentrische Kontraktion – tritt auf, wenn der Muskel während der Regulierung der Bewegungsgeschwindigkeit, die durch eine andere Kraft verursacht wird, oder in Situationen, in denen die maximale Muskelkraft nicht ausreicht, um einer entgegenwirkenden Kraft zu widerstehen, verlängert wird. Dabei erfolgt die Bewegung in Richtung der Einwirkung der äußeren Kraft.
• Isometrische Kontraktion – Kraftaufbau ohne Änderung der Muskellänge und ohne Bewegung im Gelenk.
• Isokinetische Kontraktion – Muskelkontraktion mit konstanter Geschwindigkeit.
• Ballistische Bewegung – schnelle Bewegung, die beinhaltet: a) konzentrische Bewegung der Agonistenmuskeln zu Beginn der Bewegung; b) Trägheitsbewegung während minimaler Aktivität; c) exzentrische Kontraktion zur Verlangsamung der Bewegung.