Internformat: Kontraktile, elastische und neuronale Mechanismen der muskulären Leistungssteigerung im Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus

Kontraktile, elastische und neuronale Mechanismen der muskulären Leistungssteigerung im Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus

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Bibliographische Detailangaben
Leiter des Projekts:	Hahn, Daniel (Universität Bochum / Fakultät für Sportwissenschaft / Lehr- und Forschungsbereich Bewegungswissenschaft); Seiberl, Wolfgang (Technische Universität München / Fakultät für Sportwissenschaft / Fachgebiet Biomechanik im Sport); Siebert, Tobias (Universität Stuttgart / Institut für Sportwissenschaft / Arbeitsbereich Biomechanik, Bewegung und Training )
Mitarbeiter:	Holzer, Denis (Universität Stuttgart / Institut für Sportwissenschaft / Arbeitsbereich Biomechanik, Bewegung und Training ); Paternoster, Florian Kurt (Universität Stuttgart / Institut für Sportwissenschaft / Arbeitsbereich Biomechanik, Bewegung und Training )
Forschungseinrichtung:	Universität Bochum / Fakultät für Sportwissenschaft / Lehr- und Forschungsbereich Bewegungswissenschaft; Technische Universität München / Fakultät für Sportwissenschaft / Fachgebiet Biomechanik im Sport; Universität Stuttgart / Institut für Sportwissenschaft / Arbeitsbereich Biomechanik, Bewegung und Training
Finanzierung:	Deutsche Forschungsgemeinschaft
Format:	Projekt (SPOFOR)
Sprache:	Deutsch
Projektlaufzeit:	01/2017 - 12/2020
Schlagworte:	Aktivierung Antrieb Biomechanik Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus Elastizität Erregbarkeit, neuromuskuläre Fortbewegung Leistungssteigerung M. soleus M. triceps surae Medizintechnik Muskelaktivität Muskelarbeit Muskeldehnung Muskelelastizität Muskelkontraktion Muskelprotein Muskelverkürzung Netzwerk, neuronales Neuromotorik Protein Protein, kontraktiles Prothetik Robotik
Erfassungsnummer:	PR020190700062
Quelle:	Webseite der Universität Bochum

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abstract	Ziel dieses Forschungsprojektes ist eine ganzheitliche Analyse kontraktiler sowie bio- und neuromechanischer Faktoren, welche im DVZ zur muskulären Leistungssteigerung beitragen. Der Fokus liegt dabei insbesondere auf einem bisher vernachlässigten Mechanismus, der im kontraktilen Element vermutet und mit dem Muskelprotein Titin in Zusammenhang gebracht wird. Dazu erfolgen eng aufeinander abgestimmte Experimente sowohl an isolierten Muskelfasern des M. soleus der Ratte als auch am M. triceps surae des Menschen. Die in vitro Versuche am Rattenmuskel adressieren direkt die im kontraktilen Element vermutete Leistungssteigerung sowie den Beitrag der Serienelastizität im DVZ durch das Einfügen einer künstlichen elastischen Struktur in Serie zum kontraktilen Element. Die experimentellen Untersuchungen am M. triceps surae des Menschen dienen einerseits dazu, die in vitro Resultate auf die strukturelle Ebene des in vivo Muskelsehnenkomplex zu übertragen. Andererseits wird untersucht, welchen Beitrag die verschiedenen Mechanismen zur Leistungssteigerung im DVZ unter physiologischen Bedingungen leisten. Mittels Ultraschall wird dazu die Interaktion von kontraktilem Element und passiver Serienelastizität analysiert. Zudem helfen die Variation der Muskelaktivierung (willentlich vs. Elektrostimulation) sowie die Aufzeichnung evozierter Potentiale von Motorkortex, Spinalbahn und motorischem Nerv bei der Beurteilung, inwiefern neuromuskuläre Komponenten einen Anteil an der Leistungssteigerung im DVZ haben. Dieses Forschungsprojekt trägt dazu bei, den DVZ als wichtigste alltagsnahe Kontraktionsform der Muskulatur besser zu verstehen. Dies fördert nicht nur für das grundlegende Verständnis der menschlichen Fortbewegung, sondern kann darüber hinaus z.B. für effiziente humanoide Antriebe auch Anwendung im Bereich der Medizintechnik, Robotik und Prothetik finden. Der Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus (DVZ) beschreibt die muskuläre Funktionsweise, wenn ein aktivierter Muskel exzentrisch gedehnt wird und sich in direktem Anschluss daran wieder verkürzt. Diese kombinierte Abfolge von exzentrischer und konzentrischer Muskelaktivität stellt die häufigste muskuläre Aktionsform während menschlicher Fortbewegung dar und ist Bestandteil grundlegender Bewegungsmuster wie Gehen, Laufen oder Springen. Dabei zeichnet sich der DVZ durch zwei Besonderheiten aus: Erstens sind Muskelkraft, Arbeit und Leistung während der konzentrischen Vortriebsphase des DVZ im Vergleich zu rein konzentrischen Muskelaktionen um bis zu 50% erhöht. Zweitens geht diese gesteigerte Leistungsfähigkeit mit einer erhöhten Effizienz einher. Obwohl der Nachweis von Krafterhöhung und Effizienz im DVZ bereits in einer Vielzahl von Experimenten an Mensch und Tier erbracht wurde, werden die zugrundeliegenden Mechanismen bis heute kontrovers diskutiert.
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project_theoryfield	Bewegungswissenschaft Biomechanik
project_publication	Paternoster FK, Hahn D., Stöcker F., Schwirtz, A. and Seiberl W. (2017). Oxygen consumption of gastrocnemius medialis muscle during submaximal voluntary isometric contractions with and without preceding stretch. Scientific Reports, 7(1), 4674. doi:10.1038/s41598-017-04068-y
project_transfer	Paternoster F.K., Schüter C., Schwirtz A., SeiberlW. (2017). “Influence of concentric contraction speed on force depression after in vivotriceps surae stretch.” 23. Sportwissenschaftlicher Hochschultag der Deutschen Vereinigung für Sportwissenschaft, Munich, Germany. 13.-15 August.
institution	BISp
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Kontraktile, elastische und neuronale Mechanismen der muskulären Leistungssteigerung im Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus

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