Ich persönlich bin der Meinung, dass die Typisierung der Muskelfasern sowohl über- als auch unterbewertet ist. Trainer und Trainierende neigen dazu in eine von zwei Gruppen zu fallen. Sie sind entweder der Ansicht, dass der Typ der Muskelfasern so gut wie alles bestimmt, wenn es um die sportlichen Fähigkeiten geht, oder sie sagen, dass der Muskelfasertyp keinen Unterschied macht. Dieser Artikel wird sich hauptsächlich mit der zweiten Argumentationsweise beschäftigen und betrachten, inwiefern der Muskelfasertyp überbewertet wird und warum er mehr Aufmerksamkeit bekommt, als er verdient.
Ein weiterer Artikel wird sich damit beschäftigen wie ein geringer Prozentsatz von Menschen dazu in der Lage sein könnte die Resultate des Trainings weiter zu verbessern, indem man auf die Muskelfasertypkonvertierung achtet und sich auf diese konzentriert. Ich möchte jedoch bereits im Voraus anmerken, dass die große Mehrzahl der Trainierenden dem vorliegenden Artikel mehr Aufmerksamkeit schenken sollte, da der zweite Artikel sehr viele Details umfasst und nur auf fortgeschrittene Athleten oder diejenigen, die es mögen wirklich tief in die Trainingswissenschaft einzutauchen, anwendbar ist.
Ein Überblick über die unterschiedlichen Muskelfasern
Beim Menschen gibt es drei primäre Muskelfasertypen:- Typ I
- Typ IIA
- Typ IIB
Diese Charakteristika sind primär das Resultat der Zusammensetzung der schweren Myosinketten (Myosin Heavy Chain MHC), wobei die Isoformen I, IIa und IIx der schweren Myosinketten den Muskelfasern vom Typ I, IIA und IIB entsprechen.
Individuelle Muskeln bestehen aus einzelnen Muskelfasern, welche ihrerseits in motorische Einheiten innerhalb des Muskels gruppiert sind. Eine motorische Einheit ist nichts anderes als ein Bündel oder eine Gruppierung von Muskelfasern. Wenn man einen Körperteil oder Muskel bewegen möchte, dann sendet das Gehirn nahezu sofort ein Signal (bzw. einen Impuls) durch das Rückenmark, welches dann die motorische Einheit erreicht.
Dieser Impuls sagt der speziellen motorischen Einheit, dass sie ihre Fasern kontrahieren soll. Wenn eine motorische Einheit alle Muskelzellen innerhalb dieser Einheit zündet, dann kontrahiert diese Einheit zu 100%. Eine Muskelzelle kontrahiert entweder zu 100% oder gar nicht. Eine motorische Einheit wird entweder zu 100% rekrutiert oder gar nicht. Es gibt also so etwas wie das teilweise Kontrahieren einer motorischen Einheit oder eine teilweise kontrahierte Muskelfaser nicht.
Wenn man eine Aktivität mit sehr geringer Intensität ausführt, wie z.B. das Führen eines Löffels zum Mund, dann rekrutiert das Gehirn motorische Einheiten, die nur aus wenigen Muskelfasern bestehen und die Muskelfasern, aus welchen diese kleineren motorischen Einheiten bestehen, sind langsam kontrahierender Natur, was bedeutet, dass sie nicht so schnell und nicht mit dem selben Grad an Kraft kontrahieren wie schnell kontrahierende Fasern und Einheiten vom Typ II. Andernfalls würde man sich jedes Mal, wenn man sich zum Essen hinsetzt, mit dem Löffel gegen den Kopf schlagen.
Diese kleineren motorischen Einheiten werden auch als motorische Einheiten mit niedrigem Schwellenwert bezeichnet. Wenn die Intensität, die für die Anwendung von Kraft benötigt wird, steigt, dann steigt auch die Anzahl der an dieser Aufgabe beteiligten motorischen Einheiten, wobei dies insbesondere auf die Anzahl der schnell kontrahierenden motorischen Einheiten – welche auch als motorische Einheiten mit hohem Schwellenwert bezeichnet werden – zutrifft. Der Hauptunterschied zwischen einer langsam kontrahierenden motorischen Einheit und einer schnell kontrahierenden motorischen Einheit besteht darin, dass die schnell kontrahierende motorische Einheit mehr Muskelfasern oder Zellen kontrolliert und dass diese Zellen größer sind.
Auf dieselbe Art und Weise besteht der Hauptunterschied zwischen einer langsam kontrahierenden Muskelfaser und einer schnell kontrahierenden Muskelfaser darin, dass die schnell kontrahierende Muskelfaser größer ist und somit mehr Kraft freisetzen kann.
Wenn man eine hochintensive oder kraftintensive Tätigkeit ausführt, wird eine große Anzahl motorischer Einheiten aktiviert und somit viel Kraft freigesetzt. In welchem Zusammenhang steht dies mit den Muskelfasern der verfügbaren motorischen Einheiten? Nun, motorische Einheiten vom Typ I kontrahieren weniger kraftvoll und etwas langsamer als motorische Einheiten vom Typ II und sie erreichen ihren Höhepunkt auch später. Sie sind gleichzeitig sehr resistent gegenüber Erschöpfung und besitzen somit eine gute Ausdauer. Dies ist der Grund dafür, dass man den ganzen Tag über dasitzen und essen oder Playstation spielen kann ohne müde zu werden.
Die motorischen Einheiten vom Typ II werden in Einheiten vom Typ IIA und Einheiten vom Typ IIB eingeteilt. Beide dieser Untergruppen sind dazu in der Lage größere absolute Kraft freizusetzen als Einheiten vom Typ I, wobei sie jedoch auch sehr viel schneller ermüden. Einheiten vom Typ IIA und IIB sind dazu in der Lage ungefähr dieselbe Menge an maximaler Kraft zu entwickeln, wobei die Fasen vom Typ IIA im Vergleich zu Fasen vom Typ IIB jedoch länger brauchen, bis sie ihren Höchstwert erreichen
Fasern vom Typ IIA erreichen ihren maximalen Kraftwert nach etwa 50 Millisekunden, wogegen Fasern vom Typ IIB schon nach 25 Millisekunden ihren Maximalwert erreichen. Aufgrund ihrer höheren Kontraktionsgeschwindigkeit kann die gesamte Maximale Energie der Typ IIB Fasern bis zu fünfmal höher als die der IIA Fasern sein.
| Fasertyp | Kontraktionsgeschwindigeit | Zeit bis zum Erreichen der maximalen Kraft/Energie | Erschöpfung |
| I (langsam kontrahierend) | langsam | 100 Millisekunden | langsam |
| IIA (schnell kontrahierend) | schnell | 50 Millisekunden | schnell |
| II B (schnell kontrahierend) | sehr schnell | 25 Millisekunden | schnell |
Wenn man berücksichtigt, dass Bewegungen beim Sport normalerweise in etwa 200 Millisekunden oder weniger stattfinden und man sich unter diesem Aspekt die Zeit bis zur maximalen Kraftentfaltung der unterschiedlichen Muskelfasern ansieht, dann sollte es offensichtlich sein, dass jeder Muskelfasertyp (I, IIA, IIB) ausreichend Zeit hat, um seine maximale Kraftproduktion zu erreichen. Worin liegt nun der Vorteil davon mehr schnell kontrahierende Muskelfasen vom Typ IIB zu besitzen? Diese Fasern kontrahieren schneller und es kann in einer überlegenen Leistung resultieren, wenn man während des ersten Zehntels der Bewegung über einen Vorteil verfügt. Weiterhin ist die maximale Kraftleistung dieser Fasern größer, was von Vorteil ist, wenn Kraft mit hoher Geschwindigkeit freigesetzt werden muss.
Dies kann dokumentiert werden, wenn man eine große Gruppe von Sportlern bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit und ihres Stils der Ausführung vertikaler Sprünge analysiert. Sportler mit mehr schnell kontrahierenden Fasern (A & B) ändern die Richtung während der Umkehrung der Bewegung (von oben nach unten) etwas schneller und sie neigen dazu ihre Knie weniger stark zu beugen (Bosco). Diese Resultate können durch Muskelbiopsien und sogar durch Kraftplattenanalysen (Force Plate Analysis) bestätigt werden. Dies bedeutet nicht, dass jemand mit einem geringeren Prozentsatz schnell kontrahierender Fasern nicht sogar höher springen könnte – diese Personen tun dies jedoch etwas langsamer und mit einer stärkeren Beugung der Knie.
Auch wenn ein höherer Prozentsatz an schnell kontrahierenden Fasern einen gewissen Vorteil verleiht, gibt es kaum Zweifel daran, dass das zentrale Nervensystem sehr viel wichtiger ist und Vorrang erhalten sollte.
Muskelfasern und Nerven
Der Typ der Fasern, die zum Einsatz kommen, wird, was Fasern vom Typ I und Typ II, betrifft vom Nervensystem kontrolliert. Nerven, die mit einer Gruppe motorischer Einheiten verbunden sind und diese kontrollieren, verlaufen vom Gehirn zur motorischen Einheit und sind im Gehirn fest verdrahtet. Schnell kontrahierende motorische Einheiten werden von schnell zuckenden Nerven kontrolliert und langsam kontrahierende Muskelfasen von langsam zuckenden Nerven kontrolliert.Im Labor kann man einen Nerv, der eine motorische Einheit kontrolliert, die aus langsam kontrahierenden Fasern besteht, nehmen und diesen durch den Nerv, der eine motorische Einheit kontrolliert, die aus schnell kontrahierenden Fasern besteht, ersetzen und die langsam kontrahierenden Fasern werden sich wie schnell kontrahierende Fasern verhalten! Dies ist auch in umgekehrter Richtung der Fall.
Man kann einen langsam zuckenden Nerv mit einer schnell kontrahierenden motorischen Einheit verbinden und die schnell kontrahierende Einheit wird sich wie eine langsam kontrahierende Einheit verhalten. Unglücklicherweise ist es unmöglich einen schnell zuckenden Nerv in einen langsam zuckenden Nerv umzuwandeln und umgekehrt. Man kann jedoch die schwere Myosinkette in einer schnell kontrahierenden Faser dazu bringen sich mehr oder weniger schnell kontrahierend zu verhalten und eine langsam kontrahierende Faser dazu bringen sich mehr oder weniger langsam kontrahierend zu verhalten – mehr hierzu später.
Muskelrekrutierung
Warum ist das zentrale Nervensystem neben der Involvierung der Muskelfasern so wichtig? Während der meisten Zeit besteht die wahre Begrenzung unserer Leistungsfähigkeit in der Anzahl der motorischen Einheiten, die unser Nervensystem innerhalb der kurzen Zeit rekrutieren kann, die während einer sportlichen Bewegung zur Verfügung steht, sowie in der Menge an Kraft (Größe der Muskelzellen), die unter Kontrolle dieser motorischen Einheiten steht und hat nur wenig mit dem Typ der Muskelfasern zu tun, aus denen diese motorischen Einheiten bestehen. Man sollte berücksichtigen, dass das Nervensystem den Grad der Involvierung der motorischen Einheiten bestimmt.Es sollte auch erwähnt werden, dass im Bezug auf die maximale Kraftentwicklung der einzige wahre Unterschied zwischen den Fasern in ihrer Größe besteht. Fasern vom Typ II sind größer, doch ein vergleichbares Volumen an Fasern vom Typ I kann ungefähr dieselbe maximale Kraft freisetzen. Somit ist für die maximale Kraft der Typ der Fasern nur von indirekter Bedeutung.
Der nächste Punkt ist wichtig. Man sollte sich daran erinnern, dass die durchschnittliche Person nur etwa 50 % ihrer motorischen Einheiten rekrutieren kann. Es dauert normalerweise zwischen 0,4 und 0,6 Sekunden, bis das Nervensystem alle zur Verfügung stehenden motorischen Einheiten zur Kontraktion angeregt hat. Dies ist derselbe Zeitraum, der benötigt wird, um maximale Stärke zu demonstrieren oder maximale Kraft anzuwenden. Es dauert jedoch nur 0,2 Sekunden einen vertikalen Sprung auszuführen.
Der wichtigste bestimmende Faktor ist wie viele ALLER zur Verfügung stehender motorischer Einheiten man innerhalb von 0,2 Sekunden aktivieren kann und nicht notwendigerweise über wie viele schnell kontrahierende Fasern man verfügt. Wenn es an schnell kontrahierenden Faser mangelt aber das Nervensystem sehr effizient nahezu alle schnell kontrahierenden Fasern rekrutieren kann, dann kann die Leistungsfähigkeit der entsprechenden Person im Vergleich zu einer anderen Person mit einem weniger effizienten Nervensystem und sehr vielen schnell kontrahierenden Fasern, deutlich größer sein.
Normalerweise verhindert der Körper die Kontraktion aller zur Verfügung stehenden Muskelfasern als eine Art Schutzmechanismus. Ein Beispiel für dieses Phänomen in umgekehrter Richtung kann häufig bei Gewichthebern beobachtet werden. Menschen können ihre Kraft oft ohne Vergrößerung der Muskeln deutlich steigern. Warum ist dies so? Dies liegt ganz einfach daran, dass der Körper bezüglich der Muskelrekrutierung und der Synchronisation der Steuerung der Kontraktionen effizienter wird.
Indem man das richtige Trainingsprogramm über einen längeren Zeitraum mit einer Betonung auf Geschwindigkeit, explosiven Bewegungen und Kraft ausführt, kann man den Körper und das Nervensystem darauf trainieren, die schnell kontrahierenden Fasern zu rekrutieren.
Konvertierung von langsam in schnell kontrahierend
Ein anderer Grund dafür, dass der Typ der Muskelfasern zum größten Teil vernachlässigt werden kann, ist, dass Studien bei sowohl Tieren als auch Menschen durchgehend eine Konvertierung von schnell kontrahierenden Fasern in langsam kontrahierende Fasern als Reaktion auf Training jeglicher Art gezeigt haben. Fasern vom Typ IIB werden hierbei in langsamer kontrahierende und weniger kraftvolle Fasern vom Typ IIA umgewandelt.Es ist interessant, dass gerade Stubenhocker, die sich nicht sportlich betätigen, den höchsten Prozentsatz von schnell kontrahierenden Muskelfasern vom Typ IIB besitzen. Durch so ziemlich jede Art sportlichen Trainings verwandeln sich die Fasern mit höherer Reizschwelle (IIB) in langsamer kontrahierende IIA Fasern. Wenn man mit dem Training aufhört, werden diese Fasern wieder zurück in Fasern vom Typ IIB umgewandelt. Der wahrscheinlichste Grund dafür, dass dies geschieht ist die Effizienz des Stoffwechsels.
Der Körper geht mit Stress auf die effizienteste mögliche Art und Weise um und eine langsame Transformation ist effizienter, während sie dem Körper immer noch erlaubt sich an einen Stimulus anzupassen.
Wie bereits erwähnt wurde, besteht der Hauptunterschied zwischen Fasern vom Typ IIA und IIB in ihrer Kontraktionsgeschwindigkeit. Sie kontrahieren mit etwa derselben Kraft, doch die IIB/IIx Fasern kontrahieren schneller und sind besser darin Kraft bei hoher Geschwindigkeit zu generieren. Aus diesem Grund ist bei einem der typischen Trainingsschemata die Beziehung zwischen IIA und IIB fasern belanglos.
Die Menge der Fasern von einer der beiden Varianten von Typ II Fasern wird noch weniger wichtig, wenn die Belastung unterhalb von 30% der Maximallast liegt.
Ein Spaßmobil auf der Autobahn fahren
Die Konvertierung von schnell kontrahierenden Fasern in langsam kontrahierende könnte auf den ersten Blick paradox erscheinen und ist dies offensichtlich bei einem Geschwindigkeits- oder Kraftsportler auch, doch sie macht aus der Sicht des Überlebens Sinn. Der Körper strebt danach so effizient wie möglich zu sein, wenn es darum geht Energie zu sparen. Schnell kontrahierende Fasern vom Typ IIB sind sehr energiehungrige Maschinen. Sie sind sehr stark, kontrahieren sehr schnell, verbrennen pro Aktivitätseinheit viel Energie und erholen sich nur langsam. Aus diesen Gründen sind sie sehr ineffizient.Sie sind viel mehr wie ein Spaßmobil als wie ein Honda Civic. Was würde passieren, wenn man versuchen würde ein ultraschnelles Spaßmobil mit extrem hohem Verbrauch auf der Autobahn neben den energiesparenden Autos dort zu fahren?
Das Auto würde bald anfangen zu stottern, da ihm das Benzin ausgeht. Das Training, das ein Sportler durchführt ist dieser Belastung sehr ähnlich. Ein langsamer und ökonomischer Honda Civic hätte in Anbetracht des hohen Arbeitsvolumens eine bessere Überlebenschance und aus diesem Grund macht die beschriebene Art der Anpassung selbst bei denjenigen Sinn, die ein Geschwindigkeitstraining durchführen.
Schnell kontrahierende Fasern mögen kein hohes Volumen oder lange Arbeitsphasen. Sie mögen nicht einmal eine hohe Arbeitsfrequenz. Wenn wir zurück zu den Wurzeln unserer Vorfahren gehen, dann wurden schnell kontrahierende Fasern vom Typ IIB nur währen Phasen fataler Umstände und Stress oder für Kampf oder Flucht (fight or flight) Situationen eingesetzt. Dies umfasst z.B. das Weglaufen vor einem Raubtier, Kämpfen, die Jagd oder kurze explosive Muskelaktionen.
Aus diesem Grund waren diese Fasern pro Tag maximal für ein paar Minuten aktiv. Da sie nicht oft benötigt wurden, war es für den Körper nicht notwendig, sie für effizientere Fasern zu opfern. Bei körperlich inaktiven Personen verhält sich dies ähnlich. Sie besitzen mehr schnell kontrahierende Fasen vom Typ IIB als Sportler, da die Verwendung ihrer Muskelfasern eingeschränkt ist und somit für den Körper keine Notwendigkeit besteht Anpassungen in Richtung höherer Effizienz vorzunehmen.
Ein schneller kontrahierender Subtypus ist für einen Organismus von Vorteil, dessen Hauptaufgabe drin besteht gelegentlich mit einem Raubtier zu kämpfen oder seine Kinder zu beschützen, wie dies bei einem gut genährten körperlich inaktiven Menschen der Fall sein könnte.
Hypothyorese (Schilddrüsenunterfunktion)
Eine Transformation von schnell kontrahierenden in langsam kontrahierende Fasern (IIB in IIA) kann auch bei einem Zustand der Hypothyorese beobachtet werden, welcher charakteristisch ist, wenn sich der Körper in einer Hungersituation befindet. Wenn die Nahrungszufuhr knapp wird, dann besteht das Hauptziel des Körpers im Überleben. Der Körper opfert Fasern vom Typ IIB und Anpassung in Richtung der Optimierung des Kampf oder Flucht Verhaltens werden rückgängig gemacht, da sie zu viel Energie verbrauchen würden.Dies erklärt auch zu einem gewissen Teil, warum diejenigen, die große Mengen an Körperfett abbauen um leistungsfähiger zu werden oft weniger als befriedigende Resultate erzielen. Sie mögen zwar Körpergewicht verlieren, doch abhängig davon, wie viel Gewicht sie verlieren und wie schlank sie werden, werden sie schließlich auch an Schnellkraft und Kraft-Geschwindigkeitsleistung verlieren.
Laut Caleb Stone tritt bei einer Schilddrüsenüberfunktion, Hyperinsulinämie und einer Leptinverabreichung genau das Gegenteil ein und es können Transformationen von langsam kontrahierenden Fasern in schnell kontrahierende Fasern beobachtet werden. All diese Zustände haben die Gemeinsamkeit, dass sie charakteristisch dafür sind, dass sich der Körper in einem überfütterten Zustand befindet. Geschwindigkeit, Kraft und Energien gedeihen in einem wohlgenährten Zustand. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit für eine Effizienz des Stoffwechsels, was Freiraum für die Entwicklung von Charakteristika lässt, welche einer Kampf oder Flucht Situation zuträglich sind.
Sprinter & die Konvertierung schnell kontrahierender Fasern zu langsam kontrahierenden Fasern
Die Konvertierung schneller in langsame Fasern wurde sogar bei Elitesprintern dokumentiert. Während intensiver Trainingsphasen nahm ihr Prozentsatz an IIB Faser ab, obwohl sich gleichzeitig ihre Sprintzeiten verbesserten. Wenn die Muskelfaserdominanz von so großer Wichtigkeit ist, wie ist es dann möglich, dass diese Sportler ihre Sprintzeiten trotzdem verbessern konnten? Nun, ich glaube der Leser wusste schon, dass er dies noch einmal hören würde, oder nicht? Es liegt am Nervensystem! Die Sportler wurden bei ihren Bewegungen effizienter.Aus diesem Grund ist der wichtigste limitierende Faktor das Nervensystem, da es die Geschwindigkeit der Rekrutierung motorischer Einheiten und die Menge der Muskelfasern, die rekrutiert werden können, bestimmt. Der nächste wichtige Faktor wäre, wie viel Leistung freigesetzt wird, wenn diese motorischen Einheiten rekrutiert werden (Größe der Muskeln im Verhältnis zum Körpergewicht), gefolgt von der Geschwindigkeit, mit der die Muskelfasern kontrahieren, wenn sie aktiviert werden.