Belastung / Beanspruchung

Das Verständnis der Begriffe Belastung und Beanspruchung ist essenziell, um die Reaktion des Trainings auf den menschlichen Organismus zu verstehen. Der folgende Blogeintrag soll dazu beitragen, dass du den Unterschied zwischen den beiden Begriffen verstehst; außerdem beinhaltet der Eintrag auch Möglichkeiten zur Kontrolle deiner Beanspruchung (innerhalb einer Trainingseinheit, aber auch über den gesamten Trainingsprozess). Die Kontrolle der Beanspruchung ist relevant, da nur ein richtiges Verhältnis der Beanspruchung (und damit der induzierten Ermüdung) und Regeneration die gewünschten Adaptionen und die dadurch gewünschte Leistungssteigerung hervorruft.

Belastung?

Belastung wird laut Martin (1993) als Trainingsarbeit definiert, die zu individuellen physischen und psychischen Beanspruchungen führt. Auffallend bei dieser Definition ist, dass eine gleiche Trainingsarbeit zu unterschiedlichen Beanspruchungen führen kann. Sieht man sich die Definition von Rohmert (1984) an, so werden als Belastung alle von außen einwirkende Einflussfaktoren angesehen. Somit löst die Belastung eine individuelle Beanspruchung aus und ist von außen beinflussbar (Trainerin/Trainer, Stress in der Arbeit, etc.). Die Höhe der Beanspruchung ist von verschiedenen Faktoren abhängig (Leistungsfähigkeit, Ernährung, Klima, …). Gesteuert wird die Belastung vom Trainer/ der Trainerin mit Hilfe von Belastungsnormativa (Umfang, Dauer, Intensität, Dichte, Häufigkeit, Ausführung).

Rohmert (1983) definiert Beanspruchung als eine von äußeren Einflussfaktoren hervorgerufene Reaktion des Organismus. Beanspruchung ist somit immer eine Reaktion auf einen gewissen Einflussfaktor (Training, Stress, …).

Beanspruchung messen:

Die Kontrolle der Beanspruchung ist dahingehend wichtig, da, wie bereits beschrieben, die Reaktion auf den Trainingsreiz (äußerer Einflussfaktor) von Athletin zu Athletin/Athlet zu Athlet unterschiedlich sein kann. Es gilt somit eine optimale, individuell angepasste Belastung zu finden. Diese optimale Belastung kann mittels Kontrolle der individuellen Beanspruchung gefunden werden. Laut Hottenrott & Neumann (2010) kann die Beanspruchung mit Hilfe von biologischen Messgrößen, direkten Beobachtungen, Fragebögen und Tagebücher kontrolliert werden. Seiler setzt bei der Beanspruchungskontrolle auf eine kombinierte Betrachtung von biologischen Messgrößen (Herzfrequenz), Fragebögen (subjektives Belastungsempfinden) sowie der erbrachten Leistung (Power, Pace). Das Resultat dieser Kombination wird laut Seiler als Durabilty definiert. Dies ermöglicht es während einzelnen Einheiten die Beanspruchung zu quantifizieren. Ein weiterer Parameter, der dabei hilft, die Ermüdung innerhalb einer Einheit feststellen zu können, ist das Abdriften der Herzfrequenz bei konstanter Leistung (cardiac drift).

Weiters ist es sinnvoll die (Anpassungs-)Reaktion des Trainings über einen längeren Zeitraum zu kontrollieren. Dies kann mit einer klassischen Leistungsdiagnostik (z.b. Laktat, CP) geschehen. Eine zeit- und kostengünstige Alternative stellt beispielsweise der "Lamberts Submaximal Cycling Test" dar. Dieser submaximale Test ermöglicht es die erbrachte Leistung und das subjektive Belastungsempfinden bei konstanter Herzfrequenz zu analysieren. In der Literatur wird dieser Test eingesetzt um die Ermüdung bei trainierten Radsportlern (Hammes et al., 2016), sowie bei professionellen RadsportlerInnen (Decroix et al., 2018) festzustellen. Trifft man das richtige Verhältnis von Beanspruchung und Regeneration, kann eine optimale Anpassungsreaktion bzw. Steigerung der Leistungsfähigkeit hervorgerufen werden. Im Gegensatz dazu kann eine zu hohe oder zu niedrige Beanspruchung oder zu viel bzw. zu wenig Regeneration zu einer negativen Veränderung der Leistungsfähigkeit führen (Kompendium der Sportmedizin, S 166).

Verwendete Literatur:

Decroix, L., Lamberts, R. P., & Meeusen, R. (2018). Can the Lamberts and Lambert Submaximal Cycle Test Reflect Overreaching in Professional Cyclists?. International journal of sports physiology and performance, 13(1), 23–28. https://doi.org/10.1123/ijspp.2016-0685

Hammes, D., Skorski, S., Schwindling, S., Ferrauti, A., Pfeiffer, M., Kellmann, M., & Meyer, T. (2016). Can the Lamberts and Lambert Submaximal Cycle Test Indicate Fatigue and Recovery in Trained Cyclists?. International journal of sports physiology and performance, 11(3), 328–336. https://doi.org/10.1123/ijspp.2015-0119

Hottenrott, K. & Neumann, G. (2010). Trainingswissenschaft. Ein Lehrbuch in 14 Lektionen. Aachen: Meyer & Meyer

Mann, T., N., Platt, C., E., Lamberts, R., P., Lambert, M., I. (2015) Faster Heart Rate Recovery With Increased RPE, Journal of Strength and Conditioning Research: December 2015 - Volume 29 - Issue 12 - p 3343-3352

doi: 10.1519/JSC.0000000000001004

Maunder, E., Seiler, S., Mildenhall, M.J. et al. The Importance of ‘Durability’ in the Physiological Profiling of Endurance Athletes. Sports Med 51, 1619–1628 (2021). https://doi.org/10.1007/s40279-021-01459-0

Rohmert, W. (1984). Das Belastungs-Beanspruchungs-Konzept. Zeitschrift für arbeitswissenschaft, 38(4), 193-200.

Wonisch, M., Hofmann, P., Förster, H., Hörtnagl, H., Ledl-Kurkowski, E. & Pokan, R. (2017). Kompendium der Sportmedizin. Berlin: Springer

Low-Intensity-Training (LIT) Part1

Der erste Blogeintrag unserer Low-Intensity-Training (LIT) Serie widmet sich der Erläuterung des LIT (in der Praxis häufig auch als Grundlagentraining bezeichnet) Trainings. Wir haben uns zum Ziel gesetzt, die Relevanz von Trainingseinheiten mit niedriger Intensität, unter Einbindung der Literatur aufzuzeigen, sowie konstruktive Ratschläge und Tipps für das Training zu geben.

Die Intensität des Trainings kann durch verschiedenste mechanische- (Leistung - Watt) und physiologische Parameter (Herzfrequenz, Laktat, VO2, …) kategorisiert werden. Aerobes Ausdauertraining spielt sich laut Seiler (2010) innerhalb eines Bereiches von 50% bis 100% der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max) ab. Dieser Bereich wird in der Praxis in bis zu 7 Intensitätszonen gegliedert. Um dieses komplexe Thema etwas zu vereinfachen, gliedern wir den oben genannten Bereich in lediglich 3 Zonen (Seiler, 2010). Zone 1 erstreckt sich bis zum ersten Anstieg der Blutlaktatkonzentration während einer stufenförmigen Belastungssteigerung (= Lactate Turnpoint 1). Der zweite markante Anstieg der Blutlaktatkonzentration während einer stufenförmigen Belastungssteigerung (= Lactate Turnpoint 2) bildet das Ende der Zone 2. Alles über den zweiten Lactate Turnpoint wird als Zone 3 definiert.

Abbildung 1: Intensitätszonen nach Seiler (2010). Einteilung der Zonen auf Basis von der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max), des Lactate Turnpoints (LT1/LT2), des maximalen Lactate Steady States (MLSS) und der ventilatorischen Schwellen (VT1/VT2).

Low Intensity Training wird als Training über einen längeren Zeitraum mit niedriger Intensität, im zuvor beschriebenen 3-Zonen-Modell häufig als Training in Zone 1 (<LT1, <VT1, <2mmol/l Blutlaktat) definiert (Arne et al., 2009; Seiler 2010). Hunter & Coggan (2010) beschreiben LIT als Training unter 75% der Functional Threshold Power (FTP).

In einem Review über die Trainingsintensitätsverteilung analysierte Seiler (2010) die Trainingsintensitäten von professionellen Ausdauerathletinnen und Athleten. Er stellte größtenteils eine polarisierte Intensitätsverteilung fest, wobei ca. 80% des Trainings in der Zone 1 absolviert werden. Torvik, Solli & Sandbakk (2021) stellten bei männlichen Weltklasse Langdistanz Langläufern während ihrer erfolgreichsten Saison einen Anteil von 88% in der Zone 1 fest. Dies belegt die Relevanz des LIT Trainings in der Trainingspraxis im Profibereich. Weiters zeigte eine 4-jährige Analyse von professionellen Radsportlerinnen und Radsportlern über alle Einheiten eine durchschnittliche Leistung von 2,64 W/Kg (Männer) und 2,30 W/Kg (Frauen). Diese Werte entsprechen einem durchschnittlichen Intensitätsfaktor von 0,59 (Männer) und 0,66 (Frauen). Während dieser vier Jahre wurden insgesamt 86,1% (Männer) und 78,7% (Frauen) des Trainings im niedrigen Intensitätsbereich absolviert (Erp, Sanders & de Koning; 2020). Die Thematik der Intensitätsverteilungen wurde bereits im 1. Sport Science Blog behandelt („Intensitätsverteilungen im Ausdauersport – wie trainieren Spitzenathleten?“).

Im Moment wird dem LIT Training aufgrund des High-Intensity-Intervall-Training (HIIT) - Booms merklich weniger Aufmerksamkeit beigemessen als zuvor. Die Adaptionen eines gut strukturierten LIT Trainings sind jedoch essenziell, um die gewünschten physiologischen Adaptionen im Bereich der Ausdauerleistungsfähigkeit zu erreichen, beispielsweise auch um die Grundlage für ein effizientes Training in intensiveren Trainingsbereichen zu ermöglichen.

Aerobes Training über einen längeren Zeitraum bewirkt aufgrund kontinuierlicher Muskelkontraktionen, einen Anstieg der intrazellulären Kalzium Konzentration. Dieser Anstieg führt zu einer Aktivierung der calmodulin-abhängigen Kinase (CaMK). CaMK spielt, unter Anderem eine wichtige Rolle in der Bildung von Mitochondrien (Larsen, 2010). Weiteres bewirkt diese Kinase auch einen Switch von glykolytischen Typ2 Muskelfasern zu oxidativen Typ1 Muskelfasern (Yan et al., 2011). Dieser Switch der Muskelfasern führt zu einer Senkung der maximalen Laktatbildungsrate (VLAmax), sowie einer Verbesserung der oxidativen Kapazität (Ivy et al., 1980). Um das bei hoch intensiven Belastungen bzw. bei Belastungsbeginn, anfallende Laktat verstoffwechseln zu können bedarf es spezielle Transporter um den Brennstoff zu den oxidativen Muskelfasern zu transportieren. Dieser Transport geschieht mit Hilfe von den sogenannten Monocarboxylat Transporter 1 (MCT1). Diese MCT1 Transporter findet man primär an Typ 1 Muskelfasern (Bentley et al., 2009).

Zusätzlich führt das aerobe Training zu einer Zunahme des Blutvolumens und bewirkt in Kombination mit der erhöhten Mitochondriendichte, sowie einer verbesserten Kapillarisierung, eine Erhöhung der VO2max (Coyle et al., 1986). Häufig wird propagiert, dass die VO2max nur durch hochintensive Belastungen gesteigert werden kann, dabei ist ein hoher Trainingsumfang in niedrigen Trainingsbereichen unumgänglich für die Steigerung der maximalen Sauerstoffaufnahme.

Abbildung 2: Formel VO2max nach Triathloncrew Cologne (2020). Zugriff unter: https://triathloncrewcologne.de/vo2max/

Aufgrund der Steigerung des Blutvolumens erhöht sich das Herzminutenvolumen (HMV). Die verbesserte Kapillarisierung sowie die erhöhte Mitochondriendichte bewirken eine bessere Aufnahme/Verwertung des Sauerstoffs. Somit kommt es zu einer Vergrößerung der arteriovernöse Sauerstoffdifferenz. Die Summe dieser Faktoren bewirkt eine Steigerung der maximalen Sauerstoffaufnahme (Lundby, Montero & Joyner, 2017).

Verwendete Literatur:

Guelich, A., Seiler, S., Emrich, E. (2009). Training methods and intensity distribution of young world-class rowers. International Journal of SportsPhysiology and Performance, 4(4), 448-460.

Bentley, D. J., Roels, B., Thomas, C., Ives, R., Mercier, J., Millet, G., & Cameron-Smith, D. (2009). The relationship between monocarboxylate transporters 1 and 4 expression in skeletal muscle and endurance performance in athletes. European Journal of Applied Physiology, 106(3), 465-471.

Ivy, J. L., Withers, R. T., Van Handel, P. J., Elger, D. H., & Costill, D. L. (1980). Muscle respiratory capacity and fiber type as determinants of the lactate threshold. Journal of Applied Physiology, 48(3), 523-527.

Laursen, P., & Buchheit, M. (2019). Science and application of high-intensity interval training. Human Kinetics.

Lundby, C., Montero, D., & Joyner, M. (2017). Biology of VO2max: looking under the physiology lamp. Acta Physiologica, 220(2), 218-228.

Seiler, S. (2010). What is best practice for training intensity and duration distribution in endurance athletes? International Journal of Sports Physiology and Performance, 5(3), 276-291.

Stöggl, T., & Sperlich, B. (2014). Polarized training has greater impact on key endurance variables than threshold, high intensity, or high volume training. Frontiers in Physiology, 5, 33.

Torvik, P. Ø., Solli, G. S., & Sandbakk, Ø. (2021). The training characteristics of world-class male long-distance cross-country skiers. Frontiers in Sports and Active Living, 3, 20.

Van Erp, T., Sanders, D., & De Koning, J. J. (2019). Training characteristics of male and female professional road cyclists: a 4-year retrospective analysis. International Journal of Sports Physiology and Performance, 15(4), 534-540.

Yan, Z., Okutsu, M., Akhtar, Y. N., & Lira, V. A. (2011). Regulation of exercise-induced fiber type transformation, mitochondrial biogenesis, and angiogenesis in skeletal muscle. Journal of Applied Physiology, 110(1), 264-274.

Leistungsüberprüfung mittels CP-Test

Da die ersten Rennen noch weiter auf sich warten lassen ist momentan genug Zeit, die Leistungsentwicklung der letzten Trainingsmonate zu überprüfen und zu analysieren.

In diesem Fall betrachten wir einen Critical-Power Test (nähere Informationen dazu finden sich im Sport Science Blog #4), der im April von Ausdauerwerkstatt Athlet Marco Breitenberger durchgeführt wurde. Dabei wurde ein Protokoll verwendet, welches die 3-7-12min Leistung testet.

Folgenden Leistungswerte wurden dabei erbracht:

- 3min: 512Watt

- 7min: 420 Watt

- 12min: 385 Watt

Daraus ergibt sich eine CP von 342 Watt (~5,0 Watt/kg) und eine Wprime von etwa 31492Joule.

Erwähnenswert ist dabei, dass in den letzten Monaten noch keine Trainings über der anaeroben Schwelle durchgeführt wurden, sondern der Fokus auf einen langfristigen Leistungsaufbau gelegt wurde: viel Grundlagentraining, längere extensive Intervalle und kraftbetonte Intervalle mit niedrigen Trittfrequenzen. Daher ist anzunehmen, dass mit der Zunahme an hochintensiven und spezifischen Intervallen die Leistung in der Vorbereitung auf die ersten Wettkämpfe noch um einige Prozent erhöht werden kann!