Ermüdung im Ultrarunning: Schlafen ich muss. Jetzt!

Schlafen ich muss jetzt

Ultralaufen ist ja irgendwie der stetige Kampf, einer Ermüdung davonzurennen oder einfach möglichst lange aus dem Weg zu gehen. Unser Trainingsexperte Michael Arend erklärt, wie und in welchen Formen Ermüdung beim langen Lauf vorkommt.

TEXT:Michael Arend FOTOS:Andi Frank, Klaus Fengler

Fasst man Ausdauer in einem Satz zusammen, so kann man diese als die Fähigkeit bezeichnen, einer Ermüdung zu widerstehen, egal ob nach 10 Sekunden oder nach 10 Stunden. Ausdauer bedeutet somit, eine gegebene Intensität über einen möglichst langen Zeitraum aufrechterhalten zu können. Der Ultralauf ist demzufolge das Beispiel schlechthin, wenn es um diese Fähigkeit geht.
Es ist somit nachvollziehbar, den Trainingsfokus für solch einen Wettkampf ausschließlich auf die langen Läufe zu legen. Doch dies ist leider falsch. Nicht nur, dass es einen fast 100%igen Zusammenhang zwischen 50 m Sprintzeit und 100 km Wettkampfzeit gibt, die zeigt, dass Ermüdung bei Weitem nicht alles sein kann. Auch die Ermüdung selbst kommt in unzähligen Formen und Mechanismen vor. Als Sportler spürt man dabei meist selbst nicht, was nun genau die Ermüdung hervorruft. Wenn nicht gerade die Beine aufgrund von Übersäuerung brennen, dann ist es fast unmöglich, den genauen Grund zu benennen. Die Beine sind schwach, der ganze Körper energielos. Die Herzfrequenz ist wahlweise am Anschlag oder lässt sich nicht mehr nach oben treiben, aber was akut wirklich im Körper passiert, lässt sich nicht festmachen. Die Ermüdung ist das Zusammenspiel vieler Faktoren. So ist es auch durchaus nachvollziehbar, dass man Anfang des 20. Jahrhunderts die Ausdauer als eine Art Batterie angesehen hat. Doch so bipolar wie eine Batterie, die gerade noch funktioniert und plötzlich nicht mehr genug Ampere liefert, ist der Körper nicht. Selbst Marathonläufer, die die letzten 10 km völlig ermüdet gehen müssen, schaffen noch einen beachtlichen Endspurt, und Ultraläufer bekommen ohne erkennbare Erklärung plötzlich eine zweite Luft. Der Spruch „Keine Angst, wenn es dir beim Ultralauf gut geht, das geht vorbei“ drückt das häufige Wellenspiel von Kraft und Gefühlen aus. Aber wie kann das sein? Wie kann sich der Körper während des Ultralaufs von der Belastung erholen? Wieso kommt Ermüdung so plötzlich und lässt sich häufig nicht voraussehen? Findet Ermüdung in Wirklichkeit nur in unserem Kopf statt?
„90% is mental, the rest is in your head“, scherzte der kanadische Ultraläufer Ray Zahab und wird durch eine Studie gestützt. Diese zeigt, dass selbst nach einer Radeinheit bis zur völligen Erschöpfung, wenn willentlich keine Kontraktion mehr möglich ist, Muskeln, die durch elektrische Impulse kontrahiert werden, noch fast 100% ihrer maximalen Kraft aufbringen können. Die maximal kontrahierenden Muskeln lassen sich vielleicht noch durch die sogenannte stille Reserve erklären, die der Kopf nur dann freigibt, wenn wirklich Lebensgefahr besteht. Moderne Märchen, wie etwa von der Mutter, die ihr Auto hochgehoben hat, als ihr Kind darunter begraben war, nähren den Mythos von Superkräften, die jeder von uns besitzt und die nur mobilisiert werden müssen. Dabei kann selbst die Wissenschaft nicht jeden Zusammenhang der Ermüdung erklären. Das komplizierte Zusammenspiel zwischen lokalen Mechanismen, Botenstoffen, Psyche und äußeren Einflüssen lassen genügend Spielraum für Interpretation. Und doch können wir uns diesen nähern, um zu verstehen, wie viel wirklich mental und wie viel physisch ist und vor allem, wie wir beides trainieren können.
In den heutigen Lehrbüchern wird sinnvollerweise zwischen zwei Arten von Ermüdung unterschieden, wohlwissend, dass diese sehr eng miteinander zusammenhängen und manchmal nicht zu trennen sind. Basierend auf der Central Governor Theory von Tim Noakes wird zwischen peripherer und zentraler Ermüdung unterschieden. Sie beschreibt ermüdende Faktoren, die in der Peripherie des Körpers auftreten und die von einer zentralen Steuereinheit interpretiert werden. Zentral und peripher werden dadurch unterschieden, ob die Nervenansprache des Muskels noch optimal erfolgt oder nicht. Empfängt der Muskel noch optimale Impulse, kann diese aber nicht umsetzen, spricht man von peripherer Ermüdung. Ist bereits die Nervenansprache suboptimal, ist die Ermüdung zentral. So ist nicht alles, was zentrale Ermüdung ist, auch psychisch, aber jegliche psychische Ermüdung zwangsweise zentral. Auch gibt diese Unterscheidung nicht den eigentlichen Grund der Entstehung dieser Ermüdung an. Eine Ursache kann z. B. sowohl den Muskel daran hindern optimal zu kontrahieren als auch das zentrale Nervensystem beeinflussen. So kompliziert diese Unterscheidung vielleicht auf dem ersten Blick scheinen mag, ist sie dennoch nicht rein akademischer Natur, sondern zeigt, wie allumfassend das System der Ermüdung sein kann. Deutlich praktischer in seinen Ursachen und Auswirken ist es jedoch beim Betrachten der einzelnen Ursachen.

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Hauptsächlich periphere Ermüdung

Mechanische Ermüdung
Die klassische periphere Ermüdung entsteht durch mechanische Schäden an der Muskulatur. Durch Downhills oder harten Straßenuntergrund können Muskelzellen wahrhaft platzen. Nach ungewohnter exzentrischer Muskelbelastung (Dehnung unter Anspannung) sehen einzelne Muskelfasern aus wie durch den Fleischwolf gedreht und sind nicht mehr in der Lage den Muskel anzuspannen. Selbst bei maximaler Belastung werden nie alle Muskelfasern gleichzeitig angespannt. Stattdessen werden die passenden Muskelfasern ausgewählt und die zugehörigen Nerven angesteuert. Nicht jeder Muskel besitzt dabei einen eigenen Nerv, sondern ist als Teil einer sogenannten motor-unit mit anderen Muskelfasern zusammengefasst. Die Muskeln einer motor-unit sind dabei in ihren Stärken und Schwächen gleich und so kann der Körper unterscheiden, ob er eher ausdauernde oder schnellkräftige Muskeln ansprechen möchte. Bei jeder Kontraktion werden unterschiedliche Muskelfasern angesteuert. So haben die verbleibenden Zeit, sich zu erholen. Führt die mechanische Ermüdung nun dazu, dass weniger heile Fasern angesprochen werden können, müssen die verbleibenden zwangsweise weiterarbeiten – auch dann, wenn die Aufgabe nicht zu ihrer Spezialisierung passt. Spitzenkräfte lassen so nach und Ausdauerbelastungen werden ineffizienter, weil z. B. in diesen Muskeln mehr Kohlenhydrate verbrannt werden. Für Straßenultras sollte deswegen auch viel auf der Straße gelaufen, für Trail-Läufe stattdessen harte Downhills trainiert werden. Denn gerade auf diese besonders anspruchsvolle exzentrische Belastung lassen sich Muskeln gut vorbereiten. Zwar dauert es durchaus eine Woche, die Muskeln nach dieser „Zerstörung“ wieder zu reparieren, aber sie sind danach deutlich widerstandsfähiger. Jahreslanges Training ist zusätzlich in der Lage, die Muskelzusammensetzung so zu ändern, dass mehr Muskeln ihre Stärke in der Ausdauerleistung haben (slow-twitch-Muskeln).

Ansammlung von Stoffen
Ansammlung von Stoffen ist zugegebenermaßen eine recht nichtssagende Überschrift, Abfallprodukte oder Endprodukte klingt zwar besser, ist aber streng genommen falsch.
Der Körper hat das ständige Bestreben, im Gleichgewicht zu sein. Egal ob dies die Temperatur, den pH-Wert oder Flüssigkeits- und Konzentrationsunterschiede betrifft. Dieses Bestreben nach der sogenannten Homöostasis ist auch der Grund, wieso wir uns überhaupt verbessern. Auch Verbesserungen in der Ausdauer sind streng genommen der Versuch, zu starke Schwankungen und Schädigungen zukünftig zu vermeiden. Kurzfristige Schwankungen und kleinere Störungen dieses Gleichgewichts kann der Körper zwar gut vertragen, dauern diese allerdings länger an oder werden stärker, reagiert der Körper oft entschieden dagegen. Viele Ermüdungsreaktionen lassen sich auf eine solche Störung zurückführen. Am bekanntesten ist sicherlich die Übersäuerung der Muskulatur aufgrund zu großer Laktatproduktion. Auch wenn diese Art der Ermüdung bei Ultraläufern meist nur im Training vorkommt, ist sie ein gutes Beispiel.
Je höher die Intensität, desto höher die anaerobe Energiebereitstellung. Die im Zuge dieser mit dem Laktat freiwerdenden H+-Ionen senken den pH-Wert. Das für die Geschwindigkeit dieser Reaktionskette verantwortliche Enzym (PFK – Phosphofruktokinase) stellt seine Tätigkeit allerdings zwischen einem pH-Wert von 6,9 und 6,3 selbstständig ein. So schützt sich die Muskelzelle selbst vor einer schädigenden Übersäuerung, auch dann, wenn der Gesamtorganismus durchaus noch mehr Leistung vertagen würde. Periphere Ermüdung hat so den Zweck, lokale Schäden zu verhindern. So wird auch z. B. die Leber nur dann Zucker freigeben, wenn sie für ihre eigene Versorgung genug übrighat. Da die Laktatansammlung und die damit verbundene Übersäuerung der Muskelzellen im Ultramarathon keine Rolle spielt, lohnt sich auch ein spezielles Training der Säurepufferung etc. nicht. Eine hohe Sauerstoffbereitstellung und damit eine gute Gesamtausdauer ist hier aber sowieso der sinnvollste und breiteste Weg, die Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Entleerung der Energiespeicher
Jede Bewegung ist die Umwandlung von Nährstoffen, um energiereiche Phosphate zu bilden, deren Aufspaltung Muskelbewegung ermöglicht. Die Geschwindigkeit, wie viel von diesen Phosphaten pro Minute aus einem Nährstoff erzeugt werden kann, nennt man Flussrate. Für schnelle Bewegungen wie Sprünge und Sprints nutzt der Körper gespeicherte Stoffe, die zwar schnell Energie liefern, aber auch schnell verbraucht sind. Für lange andauernde Belastungen können z. B. Fette genutzt werden, die zwar eine sehr geringe Flussrate und damit auch langsame Energiebereitstellung haben, aber auch so gut wie unerschöpflich sind. Aus dem allseits gehassten Cooper-12 Minuten-Test, den fast jeder in seiner Schulzeit machen musste, sind uns allen noch die Bilder von lossprintenden Schülern bekannt, die nach 20 Sekunden langsamer wurden, dann wieder nach 30 Sekunden nochmals langsamer wurden und dann schließlich nach wenigen Minuten gegangen sind. Ein herrlich anschauliches Bild für die unterschiedlichen Energiespeicher, die nach und nach erschöpft waren. Für Ultraausdauersportler ist allein die Verfügbarkeit von Kohlenhydraten der begrenzende Faktor. Ihr Speicher in der Muskulatur und teilweise in der Leber in Form von Glykogen reicht je nach Intensität zwischen 60 Minuten und mehreren Stunden. Auch wenn dies nicht völlig erschöpft werden kann – vor allem, um genügend Reserven für das Gehirn zurückzuhalten -, schraubt der Körper die Energie teilweise sehr plötzlich runter. Deutlich wird dies am sprichwörtlichen „Mann mit dem Hammer“. Verständlich, dass mancher Ultraläufer dieser Art der Ermüdung aus dem Weg gehen will, indem er sich fast ausschließlich von Fetten ernährt, um sich im Wettkampf nicht auf seine Zuckerspeicher verlassen zu müssen. Dies führt aber zur Verschlechterung des Kohlenhydratstoffwechsels, und somit steht dem Körper von Beginn an eine durch eine langsame Flussrate begründete Energiegewinnung zur Verfügung. Die Kunst ist es, stattdessen durch lange Läufe und Nüchternläufe seine Fettverbrennung zu trainieren und die Glykogenspeicher zu vergrößern, gleichzeitig aber immer wieder auch durch intensive Läufe mit Nahrungsaufnahme den Kohlenhydratstoffwechsel zu verbessern und die Aufnahme dieser zu trainieren. Im Wettkampf dann müssen diese gespart werden. Dazu sollte die Intensität, egal in welchem Gelände, möglichst konstant gehalten und an die Belastungsdauer angepasst werden.

Sonstige periphere Faktoren
Es gibt noch viele weitere periphere Faktoren, die trotz bester Muskelansprache die Leistung herunterfahren. Für Ultramarathonläufer sind hier insbesondere die Temperaturregulation und der Wasserhaushalt zu nennen. Solche externen Faktoren wirken nie nur allein in der Muskulatur, sondern immer auf den Gesamtorganismus – unabhängig davon, wo genau die Regulation stattfindet, das Training gegen diese Art der Ermüdung wirkt gleich. Unter normalen, d. h. mitteleuropäischen Verhältnissen ist eine akute Vermeidung durch Sonnenschutz, Trinken und Abkühlen jedoch Erfolg versprechender als ein bewusstes Training. Wer allerdings in der Wüste oder z.B . den Western States 100 laufen möchte, der sollte sich vorher durch spezielles Hitzetraining mit Saunagängen und bewusster Dehydrierung vorbereiten. Ein gesteigertes Plasmavolumen des Blutes und damit mehr gespeicherte Flüssigkeit hilft, Ermüdung und Leistungseinbrüche zu verzögern, bestenfalls zu verhindern.


Wenn das Gehirn nämlich so linear reagieren

würde wie es der „Hazard-Score“ suggeriert,

dann gäbe es bei wichtigen Wettkämpfen

keinen Führungswechsel.

 

 

Zentrale Ermüdung

„Fatigue is a brain derived emotion“ sagt der Erfinder der „Central Governor Theory“ Tim Noakes und will damit sagen, dass die Ermüdung eine reine Interpretation von Signalen ist. Dass dies nicht ganz stimmt, wurde bereits gezeigt. Womit er allerdings recht hat, ist, dass das zentrale Nervensystem meist deutlich früher herunterregelt, als es allein von der Muskulatur notwendig wäre. Neben der rein lokalen Steuerung erfolgt auch immer eine meist zeitgleiche Weitergabe der Informationen an den Gesamtorganismus in Form von Hormonen, die an der richtigen Stelle erkannt und interpretiert werden. Oft geht dieser Weg nicht über das Gehirn, sondern ist eine Kommunikation von z.B. Muskulatur und Leber. Im Falle der Ermüdung ist es aber häufig das Gehirn und dort u.a. der Insula Cortex, der auch für die emotionale Interpretation von Schmerz zuständig ist, der den Körper steuert. Genau hier steigt die Hirntätigkeit vor Abbruch einer Tätigkeit stark an. Der Teil des Hirns kommuniziert dabei häufig unbewusst z.B. mit dem Motor Cortex. Nur weil das Gehirn also beteiligt ist, ist die zentrale Ermüdung lang noch keine bewusste Entscheidung. Durch Hemmung dieses Teils des Gehirns durch transkranielle Magnetstimulation (TMS), lässt sich bei einem Ausbelastungstest die maximale Kraft deutlich steigern, was John Temesi, dem Forscher hinter dieser Studie, sich fragen lässt, wie lange es wohl noch dauert, bis „Hirndoping“ ausprobiert wird.
Die Notwendigkeit, „das Hirn auszuschalten“, um an seine Grenze zu gehen, ist also gar nicht so weit von der Realität entfernt. Tatsächlich fungiert das Gehirn als Vernunftsorgan und steht damit so mancher Grenzbelastung im Weg. Ein offensichtliches Beispiel zeigt sich beim Training unter großer Hitze. Schon zu Beginn der Belastung, wenn weder Körperkerntemperatur noch die Temperatur der Muskulatur gefährlich erhöht ist, wird vom Gehirn die Leistung bereits gebremst. Es antizipiert dazu den voraussichtlichen Temperaturanstieg und regelt vorsorglich die von ihm „erlaubte“ Leistung herunter. Den gleichen Mechanismus beschreibt Jos de Koning mit dem von ihm 2011 erfundenen „Hazard-Score“. Als Grundlage dieses „Katastrophenwertes“ dient die RPE, welche die momentane Belastung zwischen 1 (sehr leicht) bis 10 (maximale hart) einteilt. Er unterstellt dem Körper einen ständigen Abgleich zwischen momentan empfundener Härte (RPE) und der noch verbleibenden Dauer des Wettkampfes. Eine RPE von 7 wäre demnach bei 70% der Wettkampfentfernung noch verträglich, wogegen der Körper bei der RPE von 7 zu Beginn des Rennens herunterregeln würde. Ein sehr vereinfachtes Modell, welches sich in der Realität als brauchbar erwiesen hat. Es würde auch erklären, wieso der Körper bei völliger Erschöpfung noch Energie freigeben kann, wenn das Zielband in Sicht kommt. De Koning zeigt aber auch, dass der Körper sich selbst nur dann so zutreffend steuern kann, wenn er die Gesamtbelastung auch einschätzen kann. Jemand, der noch nie 10 Stunden gelaufen ist, überpaced also deutlich schneller, als ein erfahrener Läufer und dies nicht nur aufgrund bewusster Entscheidungen. Der Hazard-Score erklärt auch, wieso in den meisten Läufen, egal bei welcher Distanz, das mittlere Drittel das Härteste ist. Der Körper hält dort noch bereits notwendige Reserven zurück. Für Ultraläufe ist sicherlich dieser mittlere Teil etwas länger und erst die letzten 10km werden langsam leichter.
So linear, wie bisher beschrieben, funktioniert der Bereich der zentralen Ermüdung aber dann doch nicht. Samuele Marcora, einer der führenden Forscher im Bereich der Ermüdung im Ausdauersport, beschreibt Ermüdung als „die Balance zwischen Anstrengung und Motivation“. Wenn das Gehirn nämlich so linear reagieren würde, wie es der „Hazard-Score“ suggeriert, dann gäbe es bei wichtigen Wettkämpfen keinen Führungswechsel. Marcora zeigte beispielsweise, dass Sportler, welche 90 Minuten eine mental anstrengende Tätigkeit an einem Bildschirm verrichteten (Erkennen von kurz eingeblendeten Buchstaben), im Anschluss deutlich weniger leistungsfähig waren, als die Kontrollgruppe, welche eine einfache Dokumentation anschauen durfte. Obwohl alle Vitalwerte und Ausdauerwerte gleich waren, brachen diese den Ausdauertest bereits nach 640 Sekunden und damit mehr als 90 Sekunden vor der Vergleichsgruppe ab. Forscher der University of Bangor in Wales zeigten, dass Athleten, die während der Belastung glückliche Gesichter sahen, 10% länger durchhalten, als jene, die in traurige Gesichter blickten. Aber auch persönliche positive Selbstgespräche führen bei so gut wie jedem Sportler zu einer höheren Durchhaltefähigkeit. Diese vielversprechenden Forschungsergebnisse veranlassen Samuel Marcora zu der Verallgemeinerung, dass Ermüdung fast ausschließlich eine Sache der empfundenen Anstrengung ist. So, dass Sportler mit genügend Motivation und Willen bis zum eigenen Kollaps weiterlaufen könnten. Aber auch dies, so sagt LJ Gibson, sei nur die letzte Maßnahme des Gehirns, die eigene Durchblutung sicherzustellen, die im Liegen eben deutlich erleichtert sei.

Ermüdung ist also immer ein Zusammenspiel aus körperlicher Belastung und Interpretation. Für uns Ultraläufern ist es sehr wahrscheinlich eher die zentrale Interpretation, die zur Leistungsminderung führt, als periphere Notmechanismen. Das bedeutet aber nicht, dass nur langsame lange Läufe das Mittel sind, um die Ermüdungsresistenz zu verbessern. Ein Körper, der häufiger an seine Belastungsgrenze geführt wird, gerade durch intensive Läufe, ist auch eher bereit, trotz Erschöpfung weitere Reserven freizugeben. Zudem ist es meist deutlich einfacher den körperlichen Grund der Ermüdung zu verzögern, als bewusst die Reaktion des Gehirns. Und dennoch lohnt es sich, nicht nur im Wettkampf, alle Register zu ziehen, um akut den Leistungsverlust zu verhindern. Sei es die Einnahme von Koffein, positive Selbstgespräche oder das Anlächeln oder Anfeuern von Zuschauern, um gleiches zurückzubekommen. Auch bewusste mentale Hilfsmittel, wie das Setzen von kleinen Zwischenzielen, um den „Hazard-Score“ zu verwirren oder das Nutzen von Musik, kann das Gehirn dazu veranlassen ein paar mehr Reserven freizugeben. Auch wenn die Erforschung von Ermüdungsprozessen im Ausdauersport noch in den Kinderschuhen steckt, lohnt es sich, sich dem Umfang der Mechanismen bewusst zu sein und selbst daran zu arbeiten, diese stetig ein wenig zu verschieben.

Für Ultraausdauersportler ist allein die Verfügbarkeit

von Kohlenhydraten der begrenzende Faktor.

Ihr Speicher in der Muskulatur und teilweise in der

Leber in Form von Glykogen reicht je nach Intensität

zwischen 60 Minuten und mehreren Stunden.

 

ZUT 2018
ZUT 2018

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