Wie gezielte Unordnung im Training für Ordnung in der Bewegung sorgt

Résumé en texte intégral

Stochastisches Resonanz-Training: Wie gezielte Unordnung im Training für Ordnung in der Bewegung sorgt. Zufällige Schwingungen wirken auf Muskel- und Nervenzellen ein – von Christian T. Haas, Stephan Turbanski, Dietmar Schmidtbleicher. Dabei werden niederfrequente Vibrationen, meist vier bis acht Hertz, mit zufälligen (stochastischen) Störgrößen überlagert und über zwei Fußplatten auf den Menschen übertragen. Seit über zehn Jahren werden am Institut für Sportwissenschaften die Auswirkungen von Vibrationen auf die Bewegungssteuerung des Menschen erforscht. Das Team um Dr. Christian Haas und Prof. Dietmar Schmidtbleicher fand dabei ein weites Funktionsspektrum mit physiologisch positiven, aber auch negativen Effekten. So können gleichförmige hochfrequente Vibrationen zu Wahrnehmungsstörungen führen oder einen Verlust der Reflextätigkeit bewirken. Andererseits verbessert ein Training mit variablen Vibrationsreizen, so genannten »Stochastischen Resonanzen«, die Koordination. Diese ständig wechselnden Reize trainieren das Zusammenspiel zwischen Sensoren, Gehirn und Muskulatur und bewirken effizientere, an die jeweilige Anforderungssituation angepasste Bewegungsabläufe – sowohl bei Hochleistungsathleten als auch bei Patienten mit Bewegungsstörungen. Prinzip: Das Prinzip der stochastischen Resonanz wurde in den 1980er Jahren vom italienischen Geophysiker Roberto Benzi beschrieben und bezeichnet den Effekt zufälliger Einflüsse auf das Verhalten nichtlinearer Systeme – zu denen auch der Mensch zählt. Die andauernde, nicht vorhersehbare Veränderung der SR-Signale erzeugt beständige geringe Gleichgewichtsstörungen; wiederholt angewendet lernt der Mensch, muskuläre Aktivierungsmuster zur Kompensation zu erzeugen. Bei immer gleichen Reizen (z. B. Sinusschwingungen) bleiben die Rezeptorantworten in Muskulatur, Sehnen, Haut und Gelenken gleich, die Information wird für das Gehirn uninteressant und es wird nur ein enges Aktivierungsmuster trainiert. Stochastische Signale interagieren dagegen mit den ebenfalls stochastischen Funktionsparametern des Nervensystems; daraus resultieren resonanzähnliche Verhaltensweisen, sodass Reizschwellen von Nervenzellen leichter überschritten und bereits geringe Reizintensitäten wahrgenommen und in neuromuskuläre Aktivität umgesetzt werden. Neurophysiologische Grundlagen: Bereits in den 1960er Jahren wurde gezeigt, dass Vibrationsübertragung auf den Muskel-Sehnen-Apparat Reflexantworten auslöst (Tonic Vibration Reflex). So sind muskuläre Aktivitäten auch dann generierbar, wenn willkürliche Aktivierungsschleifen – etwa bei einer Lähmung – geschädigt sind. Anders als elektrische Stimulation, die die Muskelfasermembran direkt depolarisiert, erlaubt die mechanische Reizgebung eine Selektion und Gewichtung sensorischer Signale und damit das Wiedererlernen abgestufter, funktionaler Bewegungsmuster – ein zentrales Ziel der Neurorehabilitation. Zentral ist zudem der Zusammenhang zwischen Bewegungsreizen und dem Überleben von Nervenzellen: Bei ausreichender Aktivität werden neurotrophe Faktoren freigesetzt, die Degeneration und Funktionsverlust entgegenwirken und neue Verknüpfungen von Nervenzellverbänden fördern. Historisch beschrieb bereits Jean Marie Charcot im 19. Jahrhundert eine Symptomlinderung bei Parkinson-Patienten nach Eisenbahnfahrten und entwickelte daraufhin seinen therapeutischen Rüttelstuhl („chaise trepidante“). Evidenz und Anwendungsfelder: Wen Liu und Mitarbeitende (Harvard Medical School, Boston University) zeigten, dass die Wahrnehmungsfähigkeit mechanischer SR-Reize bei älteren Personen, Schlaganfall- und Neuropathie-Patienten gegenüber harmonischen Sinussignalen um 16 bis 34 Prozent erhöht ist. Kanadische Arbeitsgruppen wiesen nach, dass zufällige mechanische Reize Hirnareale deutlich stärker aktivieren, die bei vielen Krankheitsbildern vermindert aktiv sind – etwa präfrontaler Kortex und supplementär-motorische Area. Charles Turner und Kollegen (Indiana University School of Medicine) zeigten tierexperimentell rund vierfach größere Effekte von SR-Reizen auf Knochenwachstumsprozesse gegenüber Sinusreizen, was für Prävention und Rehabilitation der Osteoporose relevant ist. Bei Parkinson-Patienten zeigten Gleichgewichtsmessungen nach SR-Intervention eine signifikant bessere Kontrolle der Vorwärts-Rückwärts-Schwankungen. Trainingsdurchführung: Der Trainierende oder Patient steht auf zwei Fußplatten, die sich mehrdimensional mit einer Grundfrequenz zwischen vier und acht Hertz bewegen und das Gleichgewicht beständig destabilisieren. Um Gewöhnungseffekte zu vermeiden, wird die Grundfrequenz von zufälligen Störfaktoren unterbrochen. Eine übliche Trainingseinheit umfasst rund fünf Serien von je einer Minute. Erfahrungsberichte von Patienten: Ein Parkinson-Patient nach einjährigem täglichem Training berichtete: Sturzneigung vollkommen beseitigt, Verschlucken vollkommen beseitigt, klareres Schriftbild, harmonischere Bewegungen, weniger ausgeprägte Müdigkeit (Tremor unverändert). Eine Patientin mit Multipler Sklerose nach mehrwöchigem Training: leichteres, insbesondere freies Stehen mit deutlich weniger Kraftaufwand und mehr Sicherheit, leichteres, runderes und schnelleres Laufen mit mehr Schubkraft sowie deutlich verringerte Stolper- und Fallrate. Ursprung: Die ersten Erkenntnisse zu SR-Trainingseffekten stammen aus der Hochleistungssportforschung – Athleten wie Hermann Maier, Kati Wilhelm und Ronny Ackermann nutzten das Frankfurter Verfahren im Koordinationstraining. Der Transfer auf Patienten ist möglich, weil nicht ein spezifisches Symptom therapiert, sondern elementare Mechanismen der Bewegungssteuerung angesprochen und optimiert werden.

Extrait de la publication originale à des fins d'information scientifique. Droits réservés aux auteurs et éditeurs.