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Das Zusammenspiel zwischen zentralem Nervensystem und der Skelettmus- kulatur geschieht über motorische Einheiten. Eine motorische Einheit be- steht aus einer Vorderhornzelle des Rückenmarks, einem efferenten moto- rischen Nerv und den Muskelfasern, die von diesem Nerv versorgt werden. Eine motorische Vorderhornzelle kontrolliert immer mehrere Muskelfasern.
Die Verbindungsstelle zwischen Nervenfasern und Muskelfasern nennt man nach der Beschreibung der Struktur und Funktion motorische Endplatte. Sie überträgt den Ner- venreiz auf die Muskelfaser (vgl. Abb. 3). Das verbreiterte und verdickte Endstück der Nervenfaser wird als Synapse bezeichnet. Wenn ein Nervenimpuls (Reiz) an der moto- rischen Endplatte angekommen ist, wird aus kleinen Speicherbläschen (Vesikel) der motorischen Endplatte ein Überträgerstoff (Azetylcholin) freigesetzt. Dieses Azetyl- cholin gelangt durch Diffusion sehr schnell über den synaptischen Spalt zwischen End- platte und Muskelfaser zu bestimmten Rezeptoren an den Muskelzellen und löst dort über eine Kette weiterer Reaktionen ein Aktionspotenzial aus, was dann zu einer Mus- kelkontraktion führt
Wenn nun die Muskelzelle durch einen Nervenimpuls zur Kontraktion angeregt wird, geschieht beinahe gleichzeitig in allen Sarkomeren der Muskelzelle der folgende Pro- zess: Die dicken Myosinfilamente ziehen die dünnen Aktinfilamente von beiden Seiten aus in die Mitte des Sarkomers. Dabei gleiten beide Filamente aneinander vorbei (The- orie der gleitenden Filamente; vgl. Abb. 5). Dadurch werden die einzelnen Sarkomere und damit letztendlich auch die Myofibrillen und die ganze Muskelzelle kürzer und gleichzeitig dicker (das Volumen jedes einzelnen Sarkomers bleibt erhalten), wodurch in der Muskelzelle eine mechanische Spannung entsteht. Die Summe aller Sarkomer- Verkürzungen wird als Kontraktion des Skelettmuskels nach außen hin sichtbar. Wenn die Wirkung des Nervenimpulses nachlässt, ziehen die Myosinfilamente nicht mehr an den Aktinfilamenten, so dass die Sarkomere auf Grund der elastischen Strukturen der Einzelelemente wieder in ihre Ausgangsposition zurückkehren können.
das Konstrukt der Vorspannung bzw. Vordehnung
Hier spricht man in der Sportwissenschaft von einer sogenannten „Vorspannung“ bzw. „Vordehnung“ (Komi, 1994). Eine technisch perfekte Ausholbewegung wirkt sich des- halb steigernd auf den Kraftstoß aus, weil die Energie, die der Antagonist zur Vordeh- nung des betreffenden Muskels aufwendet, in den bindegewebigen elastischen Mus- kelstrukturen gespeichert werden kann und sich im Augenblick der Kontraktion zu der vom Muskel (Agonist) aktiv entwickelten Spannung addiert (vgl. hierzu auch die Aus- sagen zum reaktiven Kraftverhalten in Kapitel 1.1.4).
Auch im gerätegestützten Krafttraining besteht bei Übungen die Möglichkeit, eine sol- che Vorspannung in der Ausgangsposition der Bewegung auszulösen.
Querbrückenbildung zwischen Myosin- und Aktinfilamen- ten.
Die notwendige Energie zur Querbrückenbildung liefert die Spaltung des Adeno- sintriphosphates (ATP). Das ATP ist nicht nur für die Kontraktionsvorgänge in der Mus- kelzelle, sondern auch für den Abtransport der Calciumionen und somit für die Er- schlaffung der Muskelzelle verantwortlich (sogenannte „Weichmacherwirkung“ des ATP).
Während Typ-I-Muskelfasern eher langsam und ausdauernd arbeiten (engl. „Slow- Twitch-Fibres“, d. h. langsam zuckende Fasern oder ST-Fasern), können Typ-II-Muskel- fasern schnelle und kräftige Kontraktionen realisieren (engl. „Fast-Twitch-Fibres“, d. h. schnell zuckende Muskelfasern oder FT-Fasern).
mitochondrienhaltigere „fast twitch oxidative fibres“ (FTO-Fasern – entspricht den Typ-IIa-Fasern);
mitochondrienärmere „fast twitch glycolytic fibres“ (FTG-Fasern – entspricht den Typ-IIb-Fasern).
Schematische Darstellung verschiedener mechanischer Belastungen auf das Bewegungssystem