Du kennst das: Kniebeugen und Kreuzheben machen dich total fertig. Warum sind Verbundübungen und hochintensives Training ermüdender als Isolationsübungen? Warum ist ein 1RM-Versuch (Maximalversuch) so stressig?
Das ist die Ermüdung des Zentralnervensystems (ZNS)… angeblich. ZNS-Ermüdung ist ein Thema, das vor „Broscience“ (Halbwissen) nur so strotzt. Viele Leute, die ZNS-Ermüdung als Argument anführen, können nicht einmal erklären, was das eigentlich ist. Fangen wir also dort an.
Was ist ZNS-Ermüdung?
Wie der Name schon sagt, tritt die ZNS-Ermüdung im Zentralnervensystem auf: im Gehirn und im Rückenmark. Wenn dein ZNS ermüdet ist, hat es Schwierigkeiten, deine Muskeln zu aktivieren. Selbst wenn deine Muskeln also in der Lage wären, viel Kraft zu erzeugen, erreichen sie dieses Potenzial möglicherweise nicht, weil das ZNS ihnen nicht die richtigen Anweisungen gibt. Formeller ausgedrückt: ZNS-Ermüdung tritt auf, wenn die Erregung, die durch den motorischen Kortex und/oder die Motoneuronenaktivität geliefert wird, abnimmt. Mit anderen Worten: ZNS-Ermüdung ist eine Abnahme der willkürlichen Muskelaktivierung.
Die ZNS-Ermüdung im Gehirn unterscheidet sich von der peripheren Ermüdung, die außerhalb des ZNS auftritt. Muskelschäden und metabolischer Stress innerhalb deiner Muskeln sind Beispiele für periphere Ermüdung. Deren Auswirkungen sind lokal und spezifisch für den Muskel, in dem sie auftreten. Wenn du dir den Beinbeuger reißt, beeinträchtigt das nicht zwangsläufig deinen Quadrizeps. Im Gegensatz dazu kann ZNS-Ermüdung deinen ganzen Körper betreffen (obwohl ZNS-Ermüdung tatsächlich auch lokal sein kann, wenn sie auf Motoneuronen beschränkt ist).
Mythos 1: Je höher die Trainingsintensität, desto stärker die ZNS-Ermüdung
Es wird allgemein behauptet, dass ZNS-Ermüdung durch Training mit hohen neuralen Anforderungen entsteht, nämlich durch hochintensives Training. Die Theorie besagt also, dass niedrige Wiederholungszahlen mehr ZNS-Ermüdung verursachen als hohe Wiederholungszahlen. Das klingt sehr plausibel. Je höher die Trainingsintensität, desto mehr ZNS-Aktivierung ist erforderlich, desto ermüdeter wird das ZNS, richtig?
Falsch. Es ist genau andersherum. Training mit niedriger Intensität und langer Dauer verursacht weitaus mehr zentrale Ermüdung als kurzes, hochintensives Training [2, 3, 4].
ZNS-Ermüdung wird häufig nach Ausdauerleistungen wie Marathons beobachtet, aber Wissenschaftler müssen oft ziemliche Verrenkungen machen, um mit Krafttraining zuverlässig eine Ermüdung des Zentralnervensystems herbeizuführen. Als Beispiel für eine „Krafttrainings“-Studie, die signifikante zentrale Ermüdung fand: Smith et al. (2007) untersuchten eine 70-minütige Bizeps-Kontraktion. Ich weiß nicht, wie es dir geht, aber so trainiere ich meine Arme nicht. Eine ähnliche Studie fand zentrale Ermüdung nach einer 4-minütigen Kontraktion der Fußheber.
Ein realistischeres Trainingsdesign verglich 3 Sätze à 12 Wiederholungen mit 1 Minute Pause zwischen den Sätzen gegenüber 5 Sätzen à 3 Wiederholungen mit 3 Minuten Pause. Was verursachte mehr ZNS-Ermüdung? Fangfrage. Keines der beiden Workouts verursachte ZNS-Ermüdung. Auch andere Forschungen konnten während des Widerstandstrainings keine ZNS-Ermüdung feststellen, unabhängig von der verwendeten Intensität. Tatsächlich gab es in beiden Studien eine Hochregulierung des zentralen motorischen Outputs, vermutlich um die periphere Ermüdung auszugleichen. Die gesamte Ermüdung war also nicht nur peripher, das ZNS arbeitete sogar auf Hochtouren, um die lokale Ermüdung zu kompensieren.
Du könntest einwenden, dass die meisten dieser Untersuchungen an schwachen Personen durchgeführt wurden, die Isolationsübungen machten. Wie sieht es mit Männern und Frauen aus, die tatsächlich schweres Eisen bewegen? Dazu haben wir eine großartige Studie. Howatson et al. (2016) untersuchten die neuromuskuläre Erholung von Elite-Athleten. Die Männer beugten weit über 8 Platten (190 kg) und liefen die 100 m in 10,44 Sekunden. Zum Vergleich: Der Weltrekord liegt bei 9,58 Sekunden, aufgestellt von Usain Bolt im Jahr 2009. Die Damen beugten über 4 Platten (108 kg) und liefen die 100 m in 11,73 Sekunden. Der Weltrekord liegt bei 10,49 Sekunden, aufgestellt von Florence Griffith-Joyner im Jahr 1988 (ihrer Zeit lächerlich weit voraus). Diese Elite-Athleten führten dann eines ihrer typischen Workouts durch, bestehend aus 4 Sätzen à 5 Wiederholungen für die Kniebeuge (Back Squat), die Split Squat und die Push Press (Schwungdrücken): insgesamt 12 Sätze schwerer Verbundübungen. Split Squats sind ein starker Anwärter auf die brutalste Übung im Krafttraining. Push Presses beanspruchen die gesamte menschliche kinetische Kette von den Füßen bis zu den Händen und involvieren mehr Muskulatur als Kniebeugen oder Kreuzheben. Selbst in diesem Fall gab es keine zentrale Ermüdung. Die willkürliche Aktivierung des Zentralnervensystems nahm vom Zeitpunkt vor dem Training bis nach dem Training nicht ab und war auch 24 Stunden später noch stabil. Natürlich gab es eine signifikante neuromuskuläre Ermüdung, wie die verringerte Kontraktionskraft der Muskeln (MVIC) und ein nicht signifikanter Trend zu niedrigerer Sprunghöhe (CMJ) zeigten. Es gab auch metabolischen Stress, gemessen an einem Anstieg des Blutlaktats. Aber das Nervensystem hatte keine Probleme, die Muskeln zu aktivieren. Die Muskeln selbst waren einfach ermüdet, vermutlich durch die Schäden des Trainings und den metabolischen Stress. Die Ermüdung war lokal, in den Muskeln, nicht im Zentralnervensystem.
Wenn man darüber nachdenkt, macht es Sinn, dass das Gehirn nicht leicht ermüdet. Muskelermüdung ist leicht vorstellbar: Sie kann mechanisch auftreten. Muskelfasern können durch die Spannung harter Kontraktionen buchstäblich reißen. Beim Gehirn sprechen viele von „neuronaler Ermüdung“. Wie funktioniert das? Das Gehirn ähnelt eher einem Computer als einem Muskel. Ein Computer ermüdet nicht durch Benutzung. Sicher, er kann überhitzen und über die Jahre langsamer werden, aber er ermüdet nicht akut. Er wird nicht immer langsamer, nur weil du ihn lange am Stück benutzt. Wie also sollte das Gehirn ermüden? Einige Forscher haben infrage gestellt, ob zentrale Ermüdung überhaupt existiert. Der überwiegende Teil dessen, was früher für zentrale Ermüdung gehalten wurde, kann tatsächlich durch lokale Ermüdung erklärt werden. Wie wir oben gezeigt haben, ist die Ermüdung des Zentralnervensystems jedoch real. ZNS-„Ermüdung“ tritt wahrscheinlich über andere Mechanismen auf. Zum Beispiel könnte sie neurochemisch sein: aufgrund der Auswirkungen von Neurotransmittern. Oder sie könnte metabolisch sein: Die Ammoniakproduktion der Muskeln während des Trainings kann ins Blut gelangen, die Blut-Hirn-Schranke überwinden und Neurotoxizität verursachen [2, 3]. In jedem Fall verursacht eine hohe Aktivierung des motorischen Kortex des Gehirns an sich keine ZNS-Ermüdung, sodass niedrige Wiederholungszahlen nicht mehr ZNS-Ermüdung verursachen als hohe.
Mythos 2: Je komplexer die Übung, desto mehr ZNS-Ermüdung verursacht sie
Die gängige Bro-Weisheit besagt, dass Kreuzheben Gift für das ZNS ist. Schweres Kreuzheben verursacht angeblich so viel ZNS-Ermüdung, dass man es nur selten machen kann, sonst gerät man ins Übertraining. Als Nächstes kommen Kniebeugen, dann die meisten anderen Verbundübungen (Mehrgelenksübungen). Isolationsübungen verursachen keine ZNS-Ermüdung.
Das oben erwähnte Workout mit schwerem Schwungdrücken, Kniebeugen und Split Squats verursachte keine ZNS-Ermüdung. Dennoch nutzten einige der Studien, die ZNS-Ermüdung fanden, Beinstrecker oder Bizepscurls. Offensichtlich können also Isolationsübungen ZNS-Ermüdung verursachen, und Verbundübungen tun dies nicht zwangsläufig. Wie sieht es aber mit einem direkten Vergleich in derselben Studie aus?
Barnes et al. (2017) untersuchten direkt die Behauptung, dass Kreuzheben mehr ZNS-Ermüdung verursacht als Kniebeugen. Sie ließen trainierte Männer an getrennten Tagen 8 Sätze à 2 Wiederholungen bei 95 % des 1RM mit 5 Minuten Pause zwischen den Sätzen in der Kniebeuge und im Kreuzheben ausführen. Diese heftigen Powerlifting-Workouts führten tatsächlich zu zentraler Ermüdung, wenn auch nicht allzu stark: eine 5–10%ige Reduktion des zentralen neuralen Outputs. Trotz der höheren verwendeten Gewichte, der größeren beteiligten Muskelmasse und der größeren verrichteten Gesamtarbeit beim Kreuzheben, führte das Kreuzheben nicht zu mehr zentraler Ermüdung als die Kniebeugen. Es gab auch keinen signifikanten Unterschied in der Testosteron- oder Cortisolproduktion.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Forschung keinen nennenswerten Zusammenhang zwischen der Menge der an einer Übung beteiligten Muskulatur und der Höhe der verursachten ZNS-Ermüdung zeigt. Isolationsübungen können ZNS-Ermüdung verursachen, Verbundübungen tun dies nicht immer. Dies führt uns zurück dazu, dass das ZNS eher wie ein Computer ist als wie ein Muskel: Härtere Aufgaben ermüden es nicht zwangsläufig mehr.
Mythos 3: Das ZNS braucht länger zur Erholung als die Muskulatur
Man hört oft den Spruch, dass sich zwar deine Muskeln zwischen den Workouts erholen, dein ZNS aber vielleicht nicht. Im Laufe der Zeit könnte diese Anhäufung von Ermüdung zu Übertraining führen. Nette Theorie, aber schauen wir uns mal die Daten an.
Latella et al. (2016) untersuchten den zeitlichen Verlauf der ZNS-Erholung nach Krafttraining. Sie schafften es, eine satte Abnahme der kortikospinalen Erregbarkeit (gemessen durch motorisch evozierte Potenziale) um 46 % herbeizuführen. Das bedeutet massive ZNS-Ermüdung. Wie viele Tage glaubst du, hat das ZNS gebraucht, um sich zu erholen?
Es dauerte 20 Minuten, bis sich das ZNS erholt hatte. Bereits nach 10 Minuten gab es keinen signifikanten Verlust an MEP mehr. Andere Forschungen bestätigen, dass ZNS-Ermüdung nur direkt nach dem Training nachweisbar ist, obwohl Muskelkater und periphere neuromuskuläre Ermüdung über 3 Tage zur Erholung brauchten. Das erklärt wahrscheinlich das Fehlen von ZNS-Ermüdung in der Elite-Athleten-Studie, die wir vorhin besprochen haben: Howatson et al. maßen die ZNS-Ermüdung 10 Minuten nach dem Training. Das war vielleicht schon zu spät. Interessanterweise fanden Latella et al. auch Hinweise darauf, dass es in den Tagen nach dem Training eher zu einer Hochregulierung des ZNS als zu einer Ermüdung kam. MEP = motorisch evoziertes Potenzial, was grob gesagt die Stärke des Signals ist, das vom motorischen Kortex an den trainierten Muskel gesendet wird. Eine Abnahme deutet darauf hin, dass das ZNS den Muskel nicht mehr vollständig aktivieren kann, d. h. ZNS-Ermüdung.
Alle anderen Messwerte für zentrale Ermüdung in Latellas Studie (ICF, LICI und SICI) zeigten zu keinem Zeitpunkt während der untersuchten 72-stündigen Erholungsphase Beeinträchtigungen. Selbst direkt nach dem Training waren sie unbeeinflusst. Es scheinen also nur bestimmte Aspekte der ZNS-Funktion anfällig für Ermüdung zu sein.
ZNS-Ermüdung ist weitgehend akut. Es dauert normalerweise keine Tage, bis sich das ZNS erholt. Das ZNS kann sich innerhalb von Minuten erholen.
Fazit
ZNS-Ermüdung ist ein Thema, das so voll von Broscience ist, dass viele Leute buchstäblich nichts richtig verstehen. Zentrale Ermüdung dauert normalerweise Sekunden oder Minuten, nicht Tage. ZNS-Ermüdung resultiert größtenteils aus lokalen Muskelschäden und Ausdaueraufgaben, nicht aus Maximalkraftübungen. Meiner Erfahrung nach verwechseln viele Menschen mentale, psychologische Erschöpfung mit ZNS-Ermüdung. Das sind zwei sehr verschiedene Dinge. Kniebeugen und Kreuzheben sind aus mehreren Gründen geistig sehr fordernd:
- Sie sind wohl die technisch anspruchsvollsten aller Krafttrainingsübungen, daher musst du dich intensiv auf deine Technik konzentrieren.
- Es besteht ein relativ hohes Verletzungsrisiko, wenn du es vermasselst oder eine Wiederholung aufgrund der schweren Gewichte nicht schaffst. Du musst eine Hantel beim Bizepscurl fallen lassen? Kein Problem. Du bleibst unten in der Kniebeuge mit 180 Kilo auf dem Rücken stecken? Problem.
- Vielen Leuten ist ihre Kraft bei den Powerlifts sehr wichtig, also ist ihre Leistung an ihr Ego geknüpft.
- Du trainierst eine ganze Menge verschiedener Muskeln gleichzeitig, daher sind die Anforderungen an dein Herz-Kreislauf-System und der gesamte muskuläre Aufwand sehr hoch.
Aber sie verursachen keine unverhältnismäßige ZNS-Ermüdung. Im Grunde erfordern manche Übungen einfach mehr Anstrengung als andere, aber das hat an sich nichts mit ZNS-Ermüdung zu tun. Das ZNS ist wie ein Computer, und zentrale Ermüdung spielt für den Durchschnittssportler im Allgemeinen eine minimale Rolle.
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