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Sensorik

Effekte von Vibration auf Rezeptor, Rückenmark und Gehirn

Einleitung
Vibrationstraining dient vielerorts als Methode zur therapeutischen Behandlung unterschiedlicher Erkrankungen und als Maßnahme zur sportlichen Leistungssteigerung. Im letzten Jahrzehnt ist daher die Applikation von Schwingungsreizen verstärkt in das Blickfeld sportwissenschaftlicher Forschung in den Bereichen der Biomechanik und der rehabilitativen Trainingswissenschaft gerückt (Ilaneder 2014). Gegenstand des vorliegenden Beitrages ist der Effekt von Ganzkörpervibrationstraining auf das menschliche Nervensystem und deren Einfluss auf die Mobilität. Anpassungserscheinungen sensorischer und motorischer Komponenten werden vom Rezeptor über das Motoneuron zum Motorkortex dargestellt und anhand funktioneller Gesichtspunkte interpretiert.
1. Rückenmark: -25% Reduktion der Spinalen Erregbarkeit
Vibration bewirkt eine Reduktion der Erregbarkeit des α -Motoneuronen Pools auf Rückenmarksebene und verringert daher den Einfluss reflektorischer Muskelkontraktion (Ritzmann et al. 2013, Pamukoff et al. 2016, Ahmadi et al. 2015, Hortobagyi et al. 2014). Für die Gleichgewichtskontrolle in postural anspruchsvollen Situationen - wie sie insbesondere für den alten Menschen beispielsweise auf Eis oder rutschigem Untergrund vor- herrschen - ist diese Adaption von großem Vorteil (Ritzmann et. al 2014), denn Reflexe gelten als störend während das Gehirn die Bewegungskontrolle übernimmt (Taube et al. 2008).
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2. Gehirn: +48% Anstieg der supraspinalen Erregbarkeit
Untersuchungen mittels transkranieller Magnetstimulation (TMS) haben gezeigt, dass Vibration die supraspinale Erregbarkeit steigert (Krause et al. 2015). Supraspinale Areale des zentralen Nervensystems sind mit dem motorischen Lernen assoziiert und umfassen alle Prozesse zum Erwerb, Erhalt und zur Veränderung von motorischen Leistungen. Der faszilitierende Effekt des Vibrationstrainings ist daher von besonderer Relevanz bei der Bewegungskontrolle und dem Bewegungslernen, wie am Beispiel der Kraftgenerierung gezeigt worden ist (Pamukoff et al. 2016, Rittweger 2010).
(Anmerkung der Redaktion: Dieser Voraktivierungs-Effekt hält bei degenerativ erkrankten Personen bis zu 10 Minuten lang an und begünstigt ein während oder nach der Vibrationsanwendung angesetztes Koordinationstraining (Hortobagyi et al. 2014).)
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3. Rezeptor: -78% Reduktion der Muskelspindelsensitivität
In Studien konnte gezeigt werden, dass die vibrationsinduzierte Reduktion der Sensitivität der Muskelspindel (Dehnungsrezeptor der Skelettmuskulatur) mit Verbesserungen der Mobilität und Dehnfähigkeit assoziiert ist (Rittweger 2010). Sowohl bei gesunden Probanden als auch in Populationen neurodegenerativ erkrankter Patienten (Polyneuropathie, Krebs, Spastik) sind diese Effekte bei der Ausführung alltags- motorischer Bewegungen der Extremitäten, welche ausreichend große Bewegungs- amplituden und Feinkoordination erfordern, dienlich (Illnäder et al. 2014).
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Fazit
Ganzkörpervibrationstraining bewirkt wesentliche Veränderungen im Zentralen und peripheren Nervensystem. Diese Veränderungen ziehen funktionelle Konsequenzen nach sich: Verbesserungen der Gleichgewichtsfähigkeit und Kraftfähigkeiten sind dabei mit spinalen und supraspinalen Veränderungen assoziiert und wirken sich besonders positiv auf die Mobilität von Subpopulationen älterer Menschen und neurodegenerativ erkrankter Patienten aus.
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Q
Motorik

Effekte von Vibration auf das Nerven-Muskel-System

Einleitung
Gegenstand des vorliegenden Beitrages ist die Darstellung neurophysiologischer und biomechanischer Effekte von Ganzkrpervibrationstraining beim Menschen. Allgemein basiert Vibrationstraining auf der Applikation oszillierender Schwingungen und ist durch extern eingeleitete Muskelstimulation charakterisiert (Cochrane at al. 2011; Pel et al. 2009). Dabei ist der Vibrationsstimulus im Wesentlichen gekennzeichnet durch die Frequenz, die Amplitude und die Schwingungsrichtung, die am Fußende des Trainierenden durch eine Vibrationsplatte eingeleitet und durch die verschiedenen Krpersegmente und -gewebe hindurch nach proximal weitergeleitet wird (Pel et al. 2009). Der Mensch reagiert auf die Vibration aus mechanischer Sicht wie ein „mehrfach massen- und federgekoppeltes System“. Dabei verhalten sich die elastischen Teile der Muskel-Sehnen- Einheit wie Federn und dmpfen die Hoch-Tief-Bewegung; die Skelettmuskulatur kontrahiert und wird in stndigem Wechsel gedehnt und entspannt (Cochrane et al. 2009). Und in den Hauptgelenken des menschlichen Krpers wird die Vibration durch rhythmische Extension und Flexion durch vorwiegend indirekte und passive Gelenkbewegung gedmpft.
Neuromuskuläre Wirkung
Aus neuromuskulrer Sicht wirkt das Ganzkrpervibrationstraining in erster Linie durch das rhythmisch entsprechend der Vibrationsfrequenz auftretende An- und Entspannen der Muskeln. Whrend der Ganzkrpervibration werden in jedem Vibrationszyklus die Muskeln des menschlichen Bewegungsapparates gedehnt, wodurch wiederum Muskelkontraktionen durch reflektorische Aktivierung mittels des Dehnreflexes ausgelst werden (Ritzmann et al. 2010). Diese spezifische Form der Muskelstimulation bringt zwei wesentliche Folgeerscheinungen mit sich:
  1. den Anstieg der Aktivierungsintensitt der Muskulatur durch die verstrkte Rekrutierung und Frequenzierung motorischer Einheiten und
  2. die Modulation spinaler Reflexe.
1. Relevanz der erhöhten Rekrutierung und Frequenzierung
Die erhhte Rekrutierung und Frequenzierung motorischer Einheiten ist von großer Relevanz fr die Bewertung der Ganzkrpervibration im Hinblick auf ihre Trainingsgestaltung. So kann die Aktivierungsintensitt der Muskulatur und in Folge dessen auch die Trainingsbelastung durch die Wahl der Vibrationsparameter zielgerichtet gesteuert werden. Dabei erzeugt die Kombination aus hochfrequentem Vibrationstraining bei hoher Schwingungsamplitude und starker Kniebeugung die hchste neuromuskulre Aktivierung und stellt daher die intensivste Belastungskonfiguration fr die Oberschenkelmuskulatur dar (Ritzmann et al. 2012).
2. Relevanz der Modulation spinaler Reflexe
Die Modulation spinaler Reflexe ist von bedeutender Relevanz fr Menschen mit motorischer Beeintrchtigung. Es konnte gezeigt werden, dass durch Ganzkrpervibration die spinale Erregbarkeit stark gehemmt und in Folge dessen die Reflexaktivitt reduziert ist (Ritzmann et al. 2011). Das rehabilitative Potential des Ganzkrpervibrationstrainings im Hinblick auf Menschen mit spezifischen motorischen Beeintrchtigungen oder strukturellen Defiziten ist bereits gezeigt worden. So belegen eine Vielzahl von Studien mit Multiple Sklerose-, Parkinson-, Cerebral Parese- und Schlaganfallpatienten die positive Wirkung des Ganzkrpervibrationstrainings im Hinblick auf die motorische Kompetenz, Mobilitt und Posturale Kontrolle der Patienten. Neben der Verringerung der Spastik, des Rigors und des Tremors konnte bei diesen Patienten auch die Verbesserung der Bewegungsmotorik und Koordination beobachtet werden (Ahlborg et al. 2006; Ness & Field-Fote 2009, Haas et al. 2007, Pamukoff et al. 2016)
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