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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-11945
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/1194/


Granacher, Urs

Neuromuskuläre Leistungsfähigkeit im Alter (> 60 Jahre) : Auswirkungen von Kraft- und sensomotorischem Training

Neuromuscular performance in old age (> 60 years) : impact of heavy resistance strength training and sensorimotor training

Dokument1.pdf (8.523 KB) (md5sum: c3a5cfbd9723422fe6b941e1b7324e55)

Kurzfassung in Deutsch

Der Alternsgang ist durch strukturelle Veränderungen in den neuronalen und muskulären Anteilen des Nerv-Muskel-Systems geprägt, die zur Reflexmodulation sowie zum Kraftverlust, sowohl der Maximalkraft als auch der Schnellkraft, führen (HÄKKINEN 2003). Bislang ungeklärt ist jedoch, inwiefern sich neuromuskuläre Alternsprozesse auf die Fähigkeit zur reflektorischen Kompensation von Gangperturbationen und auf das Vermögen zur explosiven Kraftentwicklung auswirken. Aus diesem Forschungsdefizit ergibt sich die erste Fragestellung dieser Arbeit.
Wie verändert sich - unter spezieller Berücksichtigung von Kenngrößen der Reflexaktivität und der Schnellkraft - die neuromuskuläre Leistungsfähigkeit im Alter?
In der Literatur (HÄKKINEN u.a. 2000) wurde insbesondere der Einfluss von Krafttraining (KT) auf die neuromuskuläre Leistungsfähigkeit des älteren Menschen untersucht. Der Einfluss von sensomotorischem Training (ST) auf das Nerv-Muskel-System des älteren Menschen ist bislang noch weitgehend ungeklärt. Hieraus ergibt sich die zweite Fragestellung.
Welche Auswirkungen haben KT und ST im Alter auf die neuromuskuläre Leistungsfähigkeit?
An der Untersuchung nahmen 60 gesunde Männer im Alter von 60 bis 80 Jahren teil. Diese wurden randomisiert in drei gleich große Gruppen (KT - N=20; ST - N=20; Kontroll - N=20) eingeteilt. Die Probanden trainierten über einen Zeitraum von zwölf Wochen (dreimal pro Woche). Das KT von Muskeln der unteren Extremität fand an verschiedenen Kraftmaschinen statt. Die Trainingsbelastung lag bei 80% des 1RM. Das ST wurde im Einbeinstand auf instabilen Unterlagen durchgeführt. Vor und nach der Trainingsphase wurden die Kraft-Zeit-Verläufe bei isometrischen Maximalkontraktionen der Beinextensoren analysiert. Des Weiteren wurden die reflektorische Muskelaktivität sowie die Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des Fußgelenks während der Applikation von Störreizen ermittelt.
Die isometrische Maximalkraftfähigkeit und die Schnellkraftfähigkeit der Beinstrecker reduzierten sich signifikant bei der älteren Vergleichsgruppe. Die Erfassung der Muskelaktivität und der Fußgelenksbewegungen während der Applikation von Störreizen auf dem Laufband und dem Posturomed ergaben, dass sich die Fähigkeit zur reflektorischen Kompensation von Perturbationsreizen bei den älteren Probanden verschlechtert hatte.
Beide Trainingsgruppen zeigten Anpassungseffekte bezüglich des Maximalkraft- und des Schnellkraftniveaus. Die neuronale Ansteuerung entsprechender Muskeln erhöhte sich sowohl durch KT als auch durch ST. Eine Verbesserung der reflektorischen Kompensation von Störreizen konnte nur durch ST beobachtet werden. Die neuronale Ansteuerung des stabilisierenden Muskels erhöhte sich, während sich die mittlere und maximale Winkelgeschwindigkeit im Fußgelenk reduzierte.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Fähigkeit zur schnellen Kraftentwicklung von Alternsprozessen stärker betroffen ist als die Maximalkraftfähigkeit. Die Atrophie von Typ-II-Fasern sowie die reduzierte willkürliche Aktivierungsfähigkeit von Muskeln der unteren Extremität werden als Ursache für das reduzierte Maximalkraftniveau verantwortlich gemacht. Das verringerte Schnellkraftniveau wird vermutlich durch ein verändertes Rekrutierungs- und Frequenzierungsverhalten motorischer Einheiten, die verstärkt wirksame präsynaptische Hemmung und die Atrophie von Typ-II-Fasern verursacht. Um Störreize erfolgreich ausgleichen zu können, muss der ältere Mensch im Vergleich zum jungen entsprechende Muskeln mit einem höheren Anteil der maximalen neuronalen Aktivierung ansteuern. Als Ursache für dieses Phänomen werden Denervations- und Re-Innervationszyklen motorischer Einheiten diskutiert.
KT führt zu Verbesserungen der Maximalkraft- und vor allem der Schnellkraftfähigkeiten. Hierfür werden eine optimierte neuronale Ansteuerung des Agonisten, eine verbesserte Koaktivierung synergistischer Muskeln sowie die Hypertrophie von vorwiegend Typ-II-Fasern verantwortlich gemacht. Obwohl ST keine spezifischen Kräftigungsübungen beinhaltet, wirkt es sich dennoch leistungspositiv auf das Maximalkraft- und das Schnellkraftniveau aus. Vermutlich wird dies durch eine abgeschwächte präsynaptische Hemmung von Ia-Afferenzen, die Hypertrophie von vorwiegend Typ-II-Fasern und eine verbesserte Koaktivierung synergistischer Muskeln verursacht. Des Weiteren führt ST bei der Applikation unterschiedlicher Perturbationsreize zu einer erhöhten neuronalen Ansteuerung des agonistisch wirksamen Muskels. Die reduzierte mittlere und maximale Winkelgeschwindigkeit im Fußgelenk deutet auf eine verbesserte dynamische Stiffnesskontrolle dieses Gelenks hin. Als mögliche Ursache werden eine optimierte Informationsübertragung im ZNS, eine abgeschwächte präsynaptische Hemmung von Gruppe-II-Afferenzen sowie eine verbesserte Dehnungsempfindlichkeit der Muskelspindeln diskutiert.
Es ist anzunehmen, dass ST im Alter die neuromuskuläre Funktion erhalten oder sogar verbessern kann.


Kurzfassung in Englisch

It is well documented that the aging neuromuscular system is affected by various degenerative processes leading to a general slowing down of neuromuscular performance. As a consequence, the process of aging leads to a decrease in muscle strength, a reduced ability to develop explosive force (HÄKKINEN 2003), and a modulation of reflex pathways on the afferent as well as on the efferent side (MYNARK/KOCEJA 2001). However, the impact of neuromuscular aging on the ability to compensate for gait perturbations has not yet been investigated. Furthermore, the influence of aging on maximum isometric contractions during the first 100ms following onset of force is also not clarified yet.
Several studies (FRONTERA u.a. 1988; HÄKKINEN 2003) dealt with the impact of heavy resistance training (HRT) in the elderly on maximal voluntary contraction (MVC) and on explosive force capacity (RFD). However, only little is known concerning the influence of sensorimotor training (SENSO) on strength performance and on reflex characteristics in the elderly.
Therefore, the purpose of the study was not only to investigate the effects of neuromuscular aging on muscle strength and reflex characteristics but also to examine the impact of HRT and SENSO in elderly men (>60 years) on strength performance and on reflex characteristics.
60 healthy males between the ages of 60 and 80 years volunteered as subjects in this study. They conducted a twelve week training program with three training sessions a week. Group one (strength-group –N=20) realized a lower limb HRT (80% of the 1RM). Group two (senso-group – N=20) carried out a SENSO on uneven surfaces. In a weekly interval, intensity of the training regimen was progressively increased. A control group (N=20) was also incorporated in the study.
Pre- and post measurements involved treadmill deceleration impulses. A unilateral postural stabilization task on a two-dimensional platform was also part of the tests. Furthermore, specific parameters of the force-time-curve were analysed.
It was observed that MVC and RFD of the leg-extensors significantly decrease in the elderly men. The analysis of EMG activity and ankle joint movement during perturbation impulses indicate that reflex activity underlies detrimental effects with aging.
HRT and SENSO resulted in a significant increase in MVC and RFD. This increase was also seen in neural drive of respective muscles. Following the perturbation impulses, a decrease in latency of the prime mover was observed due to SENSO as well as HRT. However, only SENSO led to an improved compensation of perturbation impulses with regard to EMG activity and ankle joint movement. The neural drive of the agonist muscle was enhanced, while mean and maximal angular velocity of the perturbed ankle joint were reduced.
The reason for the decrease in MVC might be the atrophy of type-II-muscle fibres and/or a reduced maximal voluntary activation level of lower extremity muscles. The impaired RFD could be caused by changes in the recruitment pattern and decreases in the firing rate of motor units. Furthermore, an age-related increase in antagonist coactivation, an enhanced presynaptic inhibition as well as the atrophy of type-II-muscle fibres could also account for the decrease in RFD. In order to successfully compensate for perturbation impulses the elderly has to activate a higher portion of his/her maximal neural drive. The reason for this phenomenon might lie in the denervation and re-innervation cycles of motor units as well as the loss of dopaminergic neurons.
It is well documented (VANDERVOORT 2002) though that the aging neuromuscular system responds to adequate neuromuscular training regimen with plasticity. The investigated parameters demonstrate that HRT has an impact on MVC and RFD in the elderly. The gains in MVC and RFD are accompanied by considerable increases in maximal voluntary neural activation of the leg extensor muscles. HRT probably leads to an increased activation of the prime mover, an improved coactivation of the synergists and to an increase in size of type-II-muscle fibres. The impact of SENSO training on MVC and RFD is remarkable for the fact that maximal and explosive force capacity was not specifically trained. This phenomenon could be caused by a reduction in presynaptic inhibition of Ia-afferents, an increase in size of type-II-muscle fibres and an improved coactivation of the synergists. With regard to the compensation of perturbation impulses, SENSO results in an upregulation of reflex activity in muscles controlling the ankle joint. It is possible that the facilitated neural drive in the prime mover is due to an improved afferent sensory input which again influences the efferent muscular output. A decrease in mean and maximal angular velocity indicates that the dynamic stiffness control of the ankle joint complex is enhanced due to SENSO. Therefore, SENSO seems to be able to restore neuromuscular function in old age.


SWD-Schlagwörter: Neuromuskuläres System , Elektromyographie , Krafttraining , Älterer Mann , Sturz
Freie Schlagwörter (deutsch): Sensomotorisches Training , Perturbation
Freie Schlagwörter (englisch): sensorimotor training , strength training , aging , electromyography , neuromuscular system
Institut: Institut für Sport und Sportwissenschaft
Fakultät: Wirtschafts- und Verhaltenswissenschaftliche Fakultät
DDC-Sachgruppe: Freizeitgestaltung, Darstellende Kunst
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Gollhofer, Albert (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.12.2003
Erstellungsjahr: 2003
Publikationsdatum: 04.03.2004
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