Anatomie und Physiologie beim EMS-Training

Funktionelle Bestandteile einer quergestreiften Muskelfaser

Die quergestreifte Muskulatur macht ca. 40% des Körpergewichts aus
Die Aufgaben sind die Stütz- und Haltefunktion, sowie die Bewegung (zusammen mit Sehnen, Knochen und Gelenken)
Der Muskel besteht, je nach Größe aus mehreren Muskelbündeln/Faszikeln
Die Faszikel setzen sich aus mehreren Muskelfasern zusammen
Die Muskelfaser stellt die Muskelzelle dar
Die Querstreifung einer Muskelfaser ergibt sich aus der regelmäßigen Anordnung der kontraktilen Proteine, Aktin und Myosin, und besteht aus mehreren Myofibrillen
Die Myofibrillen sind durch die Z-Streifen in die ca. 2 μm langen Sarkomere unterteilt
Das Sarkomer ist die kleinste kontraktile Einheit eines Muskels
Das Sarkolemm ist die Zellmembran, welche die Muskelfaser umgibt und besteht aus einer Plasmamembran und einer kollagenhaltigen Schicht, die in die Sehnen übergeht

Kontraktionsmechanismus – Gleitfilamentmechanismus

Myosinkopf lagert sich an G-Aktin an (Querbrückenbildung), da Myosinbindungsstelle von Calcium freigelegt wird
Myosinkopf kippt von einer 90° in eine 45° Stellung - Verkürzung des Sarkomers
Der Myosinkopf wir durch ein ATP Molekül vom Aktin getrennt und wie eine Feder „vorgespannt“
Dabei spaltet die ATPase das ATP Molekül in ADP und ein Pi
An dieser Stelle beginnt der Zyklus von neuem

Hauptfasertypen des Skelettmuskels

Typ I: langsamer, roter Fasertyp (ST-Fasern, Slow twitch fibres)

langsame Kontraktionszeit, ca. 80 ms.
höherer Myoglobingehalt, kapillaren- und mitochondrienreich
überwiegend aerober/oxidativer Stoffwechsel
niedrige ATPase-Aktivität
ausdauernde Arbeiten, z.B. Stützmuskulatur
werden bei klassischer Belastung als erstes angesteuert (vor FT-Fasern)
über EMS mit bis 30 Hz optimal ansteuerbar

Typ II: schneller, weißer Fasertyp (FT-Fasern, fast twitch fibres)

kurze Kontraktionszeit, ca. 30 ms.
Zusätzliche Unterteilung in Oxidativ-glykolytische ( Typ 2a) und Glycolytische (Typ 2x) Fasern
überwiegend anaerober Stoffwechsel
hohe ATPase-Aktivität
schnelle Bewegungen
leicht elektrisch erregbar, durch niedrige Reizschwelle der Motoneuronen
über EMS zwischen 50 und 100 Hz optimal anstuerbar
beim EMS-Training auch bereits vor der Ermüdung der ST-Fasern ansteuerbar

Energiebereitstellung

Der Abbau von ATP zu ADP ist die Grundlage für jede Muskelkontraktion
Aerober Stoffwechsel – aerobe Oxidation – in den Mitochondrien - es entstehen CO2 und H2O
Anaerober Stoffwechsel – Glykogenolyse – außerhalb der Mitochondrien - es entsteht Lactat und es kommt intrazellulär zu einer Übersäuerung (absinken des pH-Werts) – dadurch wird die Leistungsfähigkeit herabgesetzt

Muskelkater

Kraftlosigkeit

Es kommt zu einer Schädigung der Z-Scheiben innerhalb der Myofibrillen
Durch osmotische Effekte (Verschiebung von Ionen in der Muskulatur) kann sich viel Wasser im Muskel ansammeln
Anstieg des CK-Wertes, als Ausdruck für Muskelschäden
Die Kreatinkinase (CK) muss über die Nieren im Urin wieder ausgeschieden werden

Schmerzen

Durch den Abbau der zerstörten Substanzen, verbunden mit einem Flüssigkeitseinstrom, treten schmerzauslösende Substanzen (Histamin) aus
der Schmerz wird durch reflektorische Verspannungen verstärkt
Um Muskelkater und größeren Schäden vorzubeugen ist es wichtig, vor, während und nach dem Training viel zu trinken. Vor allem bei dem Hintergrund, dass beim EMS-Training viele und große Muskelgruppen gleichzeitig trainiert werden und die eben beschriebenen Prozesse verstärkt ablaufen.

Reizübertragung von den Nervenzellen an die Muskelfasern

Ausgangspunkt des Kontraktionsablaufs, ist die Koppelung der elektrischen Nervenimpulse an die mechanische Kontraktion
Ausgangspunkt der Motoneuronen sind die Vorderhornzellen des Rückenmarks
Die Gesamtheit der von einem Motoneuron innervierten Muskelfasern, wird motorische Einheit genannt
Die Erregungsübertragung von Motoneuron auf den Skelettmuskel erfolgt über die motorische Endplatte

Ruhepotential

Jede Zelle hat ein sogenanntes Ruhepotential, bei Muskel- und Nervenzellen ca. 60-100mV - Das Zellinnere ist negativ geladen, das Zelläußere positiv
Das elektrische Ruhepotential entsteht durch eine ungleiche Verteilung von Ionen (Kalium⁺, Natrium⁺ und Chloridˉ)
Kalium wird aktiv gegen Natrium permanent durch die sogenannte Na-K-ATPase transportiert (im Zellinneren ist die Kaliumkonzentration ca. 35x höher, die Natriumkonzentration ca. 20x niedriger als außen)
Chlorid diffundiert passiv
Während alle übrigen Zellen dieses sogenannte Ruhepotential haben und halten, haben erregbare Zellen (Nerven und Muskelzellen) die Eigenschaft die Ionenleitfähigkeit ihrer Membran auf einen Reiz hin zu verändern

Fazit:

Die rote Typ I Ausdauermuskulatur trainierst du mit EMS am besten bei einer Frequenz von bis zu 30 Hertz. Diese Muskulatur wird beim Cardiotraining eingesetzt. Wenn du diese Muskeln mit Hanteln trainieren wolltest, würdest du sehr kleine Gewichte und sehr viele Wiederholungen wählen. Diese Muskeln wirken eher athletisch.

Die schnell zuckende, großflächige weiße Skelettmuskulatur vom Typ II trainierst du dahingehend am besten mit einer Frequenz von 50 bis 100 Hertz. Diese Muskeln trainierst du mit großen Gewichten und sehr wenig Wiederholungen. Diese Muskulatur wirkt eher massig.