Der Mensch kann in den unterschiedlichsten Lebensbereichen Vibrationen ausgesetzt sein. Vibrationsenergie wird im Allgemeinen als potentiell gefährlich betrachtet, was durch die Beobachtung von Erdbeben sehr eindrucksvoll verständlich gemacht werden kann, bei denen durch Oberflächenvibration innerhalb weniger Sekunden ganze Städte in Schutt und Asche gelegt werden können.
Da übermäßige Vibration auch für den menschlichen Organismus schädlich sein kann, sind Wissenschaftsdisziplinen wie Arbeitsmedizin oder Arbeitswissenschaft seit vielen Jahren bestrebt, die Gefahren im Bereich der Mensch-Maschine-Ankopplung durch verbesserte Dämpfung der Vehikel, Maschinen und Geräte auf ein Minimum zu reduzieren.
Aber nicht nur in der Arbeitswelt und bei motorisierten Fortbewegungsmitteln, sondern auch im Bereich der Sportgeräteentwicklung hat man in den vergangenen Jahren viel Geld und Know-how in die Dämpfung der Mensch-Maschine-Ankopplung investiert. So gehören Federgabeln oder vollgefederte Mountainbikes, Dämpfungselemente bei Inlineskates und Dämpfungsplatten unter der Skibindung teilweise schon zur Standardausrüstung.
Weiß man um die schädigende Wirkung von Vibration, ist es natürlich umso interessanter zu lesen, dass Schwingungen - entsprechend angewandt - durchaus auch positive Effekte haben können. Ziel dieser Arbeit war es letztendlich, neben der Darstellung der neuromuskulären Reaktionen auf Vibration, jene unter den vielen Anwendungsgebieten herauszufiltern, bei denen sich der Einsatz von Vibration als sinnvoll erwiesen hat. Und da die Untersuchungsergebnisse teilweise konträr sind, sollte nach eingehender Literaturbesprechung der Versuch unternommen werden, aus dem vorhandenen Datenmaterial erfolgversprechende Trainingsparameter für diese Anwendungsgebiete zu finden.
Inhaltsverzeichnis
1 ANATOMISCH-PHYSIOLOGISCHE GRUNDLAGEN DES NEURO MUSKULÄREN SYSTEMS
1.1 DAS NERVENSYSTEM
1.1.1 Die Nervenzelle
1.1.1.1 Zellkörper (Soma)
1.1.1.2 Neurit
1.1.1.3 Axonterminal
1.1.1.4 Dendrit
1.1.2 Funktionelle Einteilung der Neurone
1.1.3 Informationsübertragung des Nervensystems
1.1.3.1 Das Zellmembranpotential
1.1.3.2 Das Aktionspotential
1.1.3.3 Weiterleitung des Aktionspotentials
1.1.4 Gliederung des Nervensystems
1.1.4.1 Das zentrale Nervensystem (ZNS)
1.1.4.2 Das periphere Nervensystem (PNS)
1.1.4.3 Das vegetative Nervensystem (VNS)
1.2 DER SKELETTMUSKEL
1.2.1 Struktureller Aufbau des Muskels
1.2.2 Die Muskelfaser unter dem Elektronenmikroskop
1.2.3 Muskelproteine
1.2.3.1 Das dicke Filament: Myosin
1.2.3.2 Das dünne Filament: Aktin mit Tropomyosin und Troponin
1.2.3.3 Weitere Proteine des Sarkomers
1.2.4 Koppelung zwischen Erregung und Kontraktion
1.2.5 Der Kontraktions- oder Querbrückenzyklus
1.2.6 Energiebereitstellung
1.2.7 Muskelfasertypen
1.2.8 Abstufbarkeit der Muskelkraft
1.2.8.1 Physiologischer Muskelquerschnitt
1.2.8.2 Faserzusammensetzung der beteiligten Muskulatur
1.2.8.3 Willkürliche Aktivierungsfähigkeit
1.2.8.3.1 Frequenzierung:
1.2.8.3.2 Rekrutierung:
1.2.8.3.3 Synchronisation:
1.2.8.4 Gelenkwinkelstellung
1.2.8.5 Kontraktionsgeschwindigkeit und Muskelarbeitsweise
1.2.8.6 Exkurs: Muskelkontraktionsformen
1.3 BEWEGUNG – DAS ZUSAMMENSPIEL ZWISCHEN NERVENSYSTEM UND MUSKULATUR
1.3.1 Messeinrichtungen der Muskulatur
1.3.1.1 Die Muskelspindel (MS)
1.3.1.1.1 Muskelspindel und Vibrationen
1.3.1.2 Das Golgi-Sehnenorgan (GSO)
1.3.1.2.1 Neue Entwicklungen im Kraft-Feedback
1.3.1.3 Gelenk- und Hautrezeptoren
1.3.2 Reflexe
1.3.2.1 Der monosynaptische Reflex
1.3.2.2 Der polysynaptische Reflex
1.3.2.3 Der tonische Vibrationsreflex (TVR)
2 KATEGORISIERUNG VON VIBRATIONEN
2.1 TYPEN VON VIBRATIONEN
2.2 GRÖßEN ZUR BESCHREIBUNG VON VIBRATIONEN
2.2.1 Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung
2.2.2 Maximal-, Durchschnitts- und Dosismaße
2.2.3 Vibrationsfrequenz
2.2.4 Dauer der Vibrationseinwirkung
2.2.5 Richtung der Vibrationseinwirkung
2.3 ABGRENZUNG: GANZ- UND TEILKÖRPERVIBRATIONEN
2.4 BIODYNAMISCHE REAKTIONEN DES MENSCHLICHEN KÖRPERS
2.4.1 Impendanz
2.4.2 Schwingungsübertragung
2.4.3 Resonanz
2.4.4 Dämpfungsverhalten des menschlichen Körpers
2.4.4.1 Größen zur Quantifizierung des Dämpfungsverhaltens
2.4.4.2 Training des Dämpfungsverhaltens
2.4.5 Biomechanische Modelle
3 WIRKUNGEN VON VIBRATIONEN AUF DEN MENSCHLICHEN ORGANISMUS
3.1 PATHOLOGISCHE AUSWIRKUNGEN VON VIBRATIONEN
3.1.1 Grenzwerte
3.2 PHYSIOLOGISCHE REAKTIONEN AUF VIBRATIONEN
3.2.1 Herz-Kreislauf und Atmung
3.2.2 Endokrine und metabolische Reaktionen
3.2.3 Sensorik, Präzisionsleistung und Gleichgewicht
4 EINSATZ VON VIBRATION ALS TRAININGSMITTEL ZUR ENT-WICKLUNG DER KONDITIONELLEN FÄHIGKEITEN
4.1 VIBRATIONSTRAININGSGERÄTE
4.2 KRAFT
4.2.1 Auswirkungen einer einzelnen Vibrationstrainingseinheit
4.2.1.1 Exkurs: Vibration zur kurzfristigen Regeneration nach intensiver muskulärer Beanspruchung
4.2.2 Längsschnittstudien
4.2.3 Erklärungsansätze zur Wirksamkeit von Vibration als Krafttrainingsmittel
4.2.4 Vibrationstraining – ein spezifisches Typ II–Faser Training?
4.2.5 Zusammenfassung
4.3 AUSDAUER
4.4 BEWEGLICHKEIT
5 EINSATZ VON VIBRATION IN DER MEDIZIN
5.1 OSTEOPOROSE
5.2 GERIATRIE
5.3 SCHMERZBEHANDLUNG
5.4 ZUSAMMENFASSUNG
6 DISKUSSION
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Diplomarbeit untersucht die Grundlagen, Wirkmechanismen und Anwendungsgebiete von Vibrationen, mit einem speziellen Fokus auf deren Einsatz als Trainingsmittel im Bereich des Krafttrainings, um basierend auf einer Literaturbesprechung erfolgversprechende Trainingsparameter für verschiedene Anwendungsgebiete abzuleiten.
- Neurophysiologische Grundlagen des neuromuskulären Systems und die Rolle von Muskelspindeln und Sehnenorganen.
- Kategorisierung und physikalische Beschreibung von Vibrationstypen sowie biodynamische Reaktionen des menschlichen Körpers.
- Untersuchung der physiologischen und pathologischen Wirkungen von Vibrationen auf den menschlichen Organismus.
- Analyse des Einsatzes von Vibrationstraining zur Entwicklung konditioneller Fähigkeiten wie Kraft, Ausdauer und Beweglichkeit.
- Evaluierung von medizinischen Anwendungsgebieten, insbesondere in der Osteoporoseprävention, Geriatrie und Schmerzbehandlung.
Auszug aus dem Buch
1.2.8.4 Gelenkwinkelstellung
In Abhängigkeit der momentanen Gelenkwinkelstellung überlappen Aktin- und Myosinfilamente mehr oder weniger. Dementsprechend können mehr oder weniger Querbrücken zwischen den Filamenten geschlossen werden, was natürlich auch entsprechend Auswirkungen auf die maximal mögliche Spannungsentwicklung hat, wie die untenstehende Abbildung zeigt.
Wie Goldspink (2003, 242ff) berichtet, ist selbst beim Erwachsenen die Zahl der hintereinander geschalteten Sarkomere noch variabel und kann im Bedarfsfall zum Zweck der Optimierung der Sarkomerlänge zu- oder abnehmen. Dabei wird die Sarkomerzahl so reguliert, dass die optimale Sarkomerlänge bei jenem Gelenkwinkel liegt, bei dem normalerweise die größte Kraft ausgeübt wird. Als Überwachungsparameter für die Addition oder Reduktion der Sarkomerzahl wird dabei die Spannung der gesamten Muskelfaser und/oder der Muskelsehnenverbindung diskutiert (Goldspink 2003, 242).
„In this way sarcomere length is adjusted back to the optimum for force generation, velocity of contraction and hence power output“ (Goldspink 1999, 29).
Zusammenfassung der Kapitel
1 ANATOMISCH-PHYSIOLOGISCHE GRUNDLAGEN DES NEURO MUSKULÄREN SYSTEMS: Dieses Kapitel erläutert den Aufbau und das Zusammenspiel von Nervensystem und Muskulatur, welches die fundamentale Voraussetzung für das Verständnis der Vibrationswirkung darstellt.
2 KATEGORISIERUNG VON VIBRATIONEN: Hier werden die verschiedenen Typen von Vibrationen definiert sowie physikalische Größen zu ihrer Beschreibung und die biodynamischen Reaktionen des menschlichen Körpers erklärt.
3 WIRKUNGEN VON VIBRATIONEN AUF DEN MENSCHLICHEN ORGANISMUS: Dieses Kapitel thematisiert sowohl die potenziell pathologischen Auswirkungen, inklusive Grenzwerten, als auch die physiologischen Reaktionen, wie etwa im Herz-Kreislauf-System oder der Sensorik.
4 EINSATZ VON VIBRATION ALS TRAININGSMITTEL ZUR ENT-WICKLUNG DER KONDITIONELLEN FÄHIGKEITEN: Der Hauptteil analysiert Vibration als Trainingsmittel zur Kraftentwicklung, wobei akute Einheiten und Langzeitstudien sowie deren Erklärungsansätze und spezielle Anwendungsbereiche beleuchtet werden.
5 EINSATZ VON VIBRATION IN DER MEDIZIN: Dieser Abschnitt behandelt den therapeutischen Einsatz von Vibration bei Erkrankungen wie Osteoporose, geriatrischen Problemen und Schmerzbehandlung.
6 DISKUSSION: Die Diskussion fasst den aktuellen Wissensstand zusammen und weist darauf hin, dass die Forschung trotz zahlreicher Studien noch am Anfang steht, weshalb zukünftige Untersuchungen zur Standardisierung der Trainingsparameter essenziell sind.
Schlüsselwörter
Vibrationstraining, Krafttraining, Neuromuskuläre Reaktion, Muskelspindel, Golgi-Sehnenorgan, Tonischer Vibrationsreflex, Trainingsmittel, Knochendichte, Leistungssteigerung, Geriatrie, Schmerzbehandlung, Biomechanik, Rehabilitation, Trainingsparameter, Adaptationsmechanismen.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit widmet sich den Grundlagen, den physiologischen Wirkungsweisen und dem praktischen Einsatz von Vibration als Trainingsmittel, insbesondere unter Berücksichtigung der Entwicklung von Kraftfähigkeiten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die neurophysiologischen Grundlagen, die Kategorisierung von Vibrationen, die Wirkung auf den menschlichen Organismus sowie spezifische Anwendungsgebiete im Leistungssport und in der Medizin.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, aus einer fundierten Literaturanalyse und Darstellung der neuromuskulären Reaktionen herauszufiltern, bei welchen Anwendungsgebieten Vibration sinnvoll ist und welche Trainingsparameter dabei erfolgreich eingesetzt werden können.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es handelt sich um eine umfangreiche Literaturarbeit, die existierende Studien aus den Bereichen Arbeitsmedizin, Physiologie und Sportwissenschaft zusammenführt, vergleicht und kritisch diskutiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretischen Grundlagen der Vibration, deren Kategorisierung, die physiologischen Effekte auf den Organismus sowie eine detaillierte Analyse zum Einsatz von Vibration als Trainingsmittel, inklusive Tabellen zu verschiedenen Studien.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich primär über Begriffe wie Vibrationstraining, Krafttraining, neuromuskuläre Adaptation, Trainingsparameter und medizinische Indikationen definieren.
Wie beeinflusst Vibration das Training der Muskelkraft?
Vibration kann als potenter Krafttrainingsreiz dienen, indem sie durch Reflexantworten (z. B. tonischer Vibrationsreflex) eine verbesserte Rekrutierung motorischer Einheiten und Synchronisation ermöglicht, was zu Kraftzuwächsen führen kann.
Warum ist die Unterscheidung zwischen verschiedenen Vibrationssystemen wichtig?
Die Unterscheidung ist entscheidend, da vertikale Vibrationsplatten und seitenalternierende Systeme (wie das Galileo-Prinzip) unterschiedlich auf den Körper wirken, was die Übertragbarkeit von Trainingsparametern und Sicherheitsaspekten limitiert.
- Citation du texte
- Mag. Rudolf Nastl (Auteur), 2004, Vibration - Grundlagen und Anwendungsgebiete eines neuen Trainingsmittels unter besonderer Berücksichtigung des Krafttrainings, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/90012
