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Der Ermüdungszustand der Atemmuskulatur hat einen direkten Einfluss auf die Laufökonomie
Jeder Läufer mit Ultra und/oder Bergtrailerfahrung kennt das Phänomen: ab einem bestimmten Punkt wird es schwer und die Beine wollen nicht mehr so recht. Man rennt in die Erschöpfung hinein. Was den Bergtrailläufer auszeichnet ist, dass er aber trotz der Erschöpfung und allenfalls widrigen Witterungsumständen weiter rennt, besonders bei Ultradistanzen ist das nichts ungewöhnliches. Allerdings wird das Rennen langsamer, das Atmen schwieriger und die Leistungsfähigkeit nimmt mit fortschreitendem Rennverlauf ab. Für mich als Freund der Central Governor Theory wie sie von Tim Noakes (1997) auf Basis der Vorarbeiten von Archibald Hill (1924) aufgestellt wurde, bedeutet das vereinfacht ausgedrückt, das Hirn (genauer der Central Governor) regelt die willentlich mögliche Belastung runter, um ausreichende Reserven für wichtige Vitalfunktionen sicherzustellen.
Dass dies bei den motorisch relevanten Muskelgruppen passiert, ist leicht nachvollziehbar, beim Läufer sind das primär die Bein-, Gesäss- und Hüftmuskeln, die den Vortrieb erzeugen. Aber gibt es auch andere Muskelgruppen, die bei einem langen Lauf, noch dazu in gebirgigem Umfeld ermüden und dadurch die Laufökonomie negativ beeinflussen? Und wenn ja, wie kann ich diese Muskeln trainieren? Bei meiner Suche nach Antworten auf diese Fragen bin ich bei zwei Forschungsartikeln fündig geworden, die sich mit der Funktion der Lunge, der Atemmuskulatur und deren Ermüdung im Verlauf von Bergultraläufen auseinandergesetzt haben. Zum einen ist dies (1) Changes in lung function during an extreme mountain ultramarathon, erschienen 2013 in Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports und zum anderen (2) Aspects of respiratory muscle fatigue in a mountain ultramarathon race, erschienen 2015 in Medicine and Science in Sports and Exercise. In beiden Fällen wird dargelegt, dass die Atemmuskulatur ermüdet und damit die Laufökonomie negativ beeinflusst.
Ultraläufe führen zu einer Erschöpfung der Atemmuskulatur
Im neueren der beiden Artikel (2) wurden 22 Ultratrailläufer untersucht, indem deren Lungenleistung jeweils vor und nach einem Berglauf von 110 km und 5’862 positiven Höhenmetern gemessen und dann verglichen wurden. Dabei ist aufgefallen, dass der freiwillig erzeugte Atemdruck, sowohl beim Einatmen (-16%), als auch beim Ausatmen (-21%) stark nachgelassen hat. Die Atmung wurde flacher. Die forcierte Vitalkapazität, also die Menge Luft, die maximal unter Anstrengung aus der Lunge gedrückt werden kann, blieb dabei unverändert. Nur die Flussraten für Ein- und Ausatmung haben deutlich abgenommen.
Die Autoren schliessen, dass es sich nicht um einen zentralgesteuerten Erschöpfungszustand im Sinne der Central Governor Theory handelt (dann müsste auch die forcierte Vitalkapazität verringert sein). Die flache Atmung von Ultraläufern direkt nach einem Laufevent ist demnach das Resultat der Erschöpfung der (peripheren) respiratorischen Muskulatur.
Der Erschöpfungsgrad der Atemmuskulatur korreliert mit der Laufleistung
Die Ergebnisse aus (2) bestätigen damit, was der ältere der beiden Artikel (1) bereits beschrieben hat, ergänzen aber, dass eine bewusst forcierte Atmung in dem beschriebenen Umfeld möglich ist. Was das mit Laufökonomie zu tun hat? Die Autoren von (1) kommen zu drei wesentlichen Schlussfolgerungen:
Durch die Anstrengungen eines Bergultralaufs kommt es zu:
- einer signifikanten Reduktion beim Ein- und Ausatmen und der Ausdauer der respiratorischen Muskulatur
- einer stärkeren Abnahme der Einatem- als der Ausatemkapazität
- einer deutlichen negativen Korrelation zwischen Laufleistung (Zeit) und der maximalen freiwilligen Atmung
Nun bedeutet die Korrelation zwischen der flacher werdenden Atmung und der Laufleistung nicht zwangsläufig auch einen kausalen Zusammenhang. Es ist durchaus denkbar, dass mit der abnehmenden Leistung (z. B. wegen Erschöpfung der Beinmuskulatur) weniger Energie in den Muskelzellen erzeugt wird und damit weniger Sauerstoff notwendig ist. Andererseits zitieren die Autoren Studien, die der maximalen freiwilligen Atmung einen Anteil von bis zu 39% an der Varianz der Laufgeschwindigkeit geben.
Wie auch immer die exakten Zahlen sind, es sieht danach aus, dass die Erschöpfung der Lungenmuskulatur zu einer flacheren Atmung führt, was seinerseits etwa für ein drittel der verringerten Geschwindigkeit gegen Ende eines Ultralaufs verantwortlich zu sein scheint. Wenn ich diesem Gedanken weiter folge, wirft das zum einen die Frage auf, wieso die respiratorische Muskulatur ermüdet und zum anderen, was ich dagegen im Vorfeld unternehmen kann. Oder anders gefragt: Lässt sich die respiratorische Muskulatur gezielt trainieren und dadurch ein positiver Effekt auf die Laufökonomie erzielen?
Die Atemmuskulatur kann trainiert werden
Bereits in Breathless Legs? Consider Training Your Respiration, von 2000, erschienen in News in physiological sciences, wurde auf einen möglichen Zusammenhang zwischen Hyperpnea-Training (erhöhte Atemtiefe und -rate) und einer Leistungssteigerung bei Ausdauerathleten hingewiesen. In Controlled-frequency breath swimming improves swimming performance and running economy, erschienen 2014 in Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports, ist ein exaktes Trainingsprogramm getestet und ausgewertet worden. Das Ergebnis: eine Steigerung der Laufökonomie um 7 – 8 % nach vier Wochen Schwimmtraining (3 x pro Woche, also in Summe 12 Trainingseinheiten) mit gezieltem Atemfrequenztraining.
Das Training bestand aus einer Einschwimmphase von 200 m (der Praktikabilität wegen setze ich die im Artikel genannten 200 Yards mit 200 m gleich, entsprechendes gilt für die folgenden Streckenangaben). Danach folgten 16 x 25 m auf je 45 Sekunden mit einer kontrollierten Atemfrequenz von zwei Zügen je 25 m.
Die Auswertung der respiratorischen Messergebnisse führt zu einer rechnerischen Verbesserung von ca. 220 kcal, bezogen auf einen 70 kg wiegenden Läufer bei Marathondistanz. Unter der Massgabe, dass der gleiche Läufer ca. 2860 kcal auf einem Marathon verbraucht, um eine Zeit von etwa 3:30 zu erreichen, ergibt sich eine Steigerung der Laufökonomie von 7 – 8 %.
Mein Fazit
Für Läufer, die sowieso regelmässig Schwimmeinheiten in ihr Training einbauen, kann der Versuch, eine Leistungssteigerung durch Atemfrequenztraining beim Schwimmen zu erzielen, nicht schaden. Ob die Ergebnisse tatsächlich in der beschriebenen Weise eintreten, wird wohl schwer nachzuvollziehen sein. Die wenigsten werden die notwendige Leistungsdiagnostik betreiben.
Persönlich nutze ich ein regelmässiges Schwimmtraining als Crosstraining und somit zur Ergänzung meines Lauftrainings, sowieso schon. Damit kann ich ohne die läufertypische Belastung von Gelenken meine Ausdauer trainieren. Darüberhinaus werde ich wohl nun auch regelmässig mein Training durch Einheiten mit kontrollierter Atemfrequenz anreichern.