Abstract

Ermüdung, Ermüdungswiderstandsfähigkeit und Erschöpfung bei Ausdauerbelastung sind seit langem Gegenstand der sportmedizinischen und trainingswissenschaftlichen Forschung. Traditionell werden dabei im Sinne eines Katastrophenmodells eine Vielzahl von metabolischen, kardiorespiratorischen, neuromuskulären und psychologischen Faktoren in Abhängigkeit von Umweltbedingungen und der spezifischen Bewegungsaufgabe als leistungslimitierend angesehen und deren Einflussnahme auf die Ermüdungswiderstandsfähigkeit sowie deren gegenseitige Wechselwirkung untersucht. Seit einigen Jahren wird dieser Ansatz dahingehend kritisiert, dass einige Autoren fordern, der Gehirnaktivität an sich sowie der Komplexität der Ermüdungs- und Erschöpfungsprozesse mehr Bedeutung beizumessen. So plädieren Noakes et al. (2004) explizit für einen Paradigmenwechsel "from catastrophe to complexity" und beschreiben einen im ZNS lokalisierten Central Governor (CG) als oberste Kontrollinstanz der Homöostase, welche die Komplexität der Interaktion aus relevanten sensorischen Informationen, Belastungsvorerfahrungen, Belastungsantizipation und aktuellen Umweltbedingungen über das subjektive Belastungsempfinden bewertet. Das mittels Borg-Skala operationalisierte Empfinden (RPE) fungiert hierbei als starker Prädiktor der Belastungstoleranz und Ermüdungsresistenz und determiniert wesentlich die Dauer bis zum Belastungsabbruch bei konstanter, intensiver Belastungsvorgabe. Trotz der umfangreichen Erkenntnisse zu den wesentlichen Determinanten des RPE fehlt bis heute eine Einschätzung der Bedeutsamkeit der Komplexität der Interaktion von verschiedenen physiologischen Regelkreisen für die Ausprägung des RPE. Die HRV als Marker der integrierten Endorganantwort des Herzens auf die komplexe, nicht-lineare Interaktion der sympathiko-vagalen Aktivität und anderer Faktoren könnte hier einen adäquaten methodischen Ansatz liefern, da selbige durch eine komplexe zentral-periphere Integration aus Informationen verschiedener kardiovaskulärer Feedbackmechanismen und dem Central Command innerhalb des zentralen autonomen Netzwerks (ZAN) zu Stande kommt und sich gleichzeitig im RPE als zentralem Signal der kortikalen Modulation des kardiovaskulären Systems zu manifestieren scheint. Insbesondere eine Betrachtung von HRV-Kenngrößen der nichtlinearen Dynamik und deren Bezüge zum RPE unter standardisierter intensiver Belastung könnte somit eine Einschätzung der Bedeutung der Komplexität der kardiovaskulären Regulation für den RPE ermöglichen. Ziel dieser Studie war es deshalb auf Grundlage einer erschöpfenden, radergometrischen Dauerbelastung im Labor, Zusammenhänge zwischen der linearen und nichtlinearen Dynamik der HRV und dem subjektiven Belastungsempfinden zu analysieren. Aus dem Text

Abstract

Within the last few years complex models of cardiovascular regulation and exercise fatigue have been presented and have been associated with nonlinear measures of heart rate variability (HRV) and ratings of perceived exertion (RPE), respectively. Until now, both measures have only been used separately to analyse cardiovascular regulation during fatiguing exercise and no direct link between HRV and RPE has been shown. Therefore, the purpose of the current study was to analyze the relationship between linear and nonlinear parameters of HRV and ratings of perceived exertion (RPE) during exhaustive cycling exercise. n=19 cyclists (age: 25,1 +/- 3,8 years, weight: 77,3 +/- 8,4 kg, VO2max: 55,4 +/- 5,4 ml/(kg/min)) performed a submaximal constant load test until exhaustion with the power exerted at the individual anaerobic threshold (IANS) that was determined previously. Besides heart rate (HR) and standard time domain HRV measures of SDNN and RMSSD (in ms), the short- and long-term fractal scaling exponent alpha1 and alpha2 of the detrended fluctuation analysis (DFA) were calculated for every five minutes. Additionally, perceived exertion (RPE, CR-10), blood lactate and oxygen uptake (VO2) were assessed for every five minutes. All measures were interpolated to 10 percent steps of time to exhaustion. Repeated measures ANOVA was used to detect effects of exercise duration, while relations with RPE were assessed by pearson s correlation coefficient. With time-to-exhaustion of 77.5 +/- 15.3 min, RPE, HR, VO2 and blood lactate rose significantly over time with highest values at exhaustion of RPE: 9 +/- 2 (RPE), blood lactate: 4.4 +/- 1.7 mmol/l, HR: 182 +/- 10 bpm, 95.8 +/- 3.7 %HRmax and 79.9 +/- 6.9 %VO2max, while HRV-parameters declined strongly and significantly in amplitude and complexity. Besides strong positive correlations with RPE for HR (r=0.75) and %HRmax (r=0.70), strong negative relations were found for SDNN (r=-0.63), alpha1 (r=-0.72) and alpha2 (r=-0.56). The results indicate a dramatic time dependent loss of variability and complexity of heart rate during exhaustive constant load exercise. Furthermore, a direct link between complexity measures of HRV and perceived exertion might offer new perspectives for the evaluation of complex models of exercise fatigue. Verf.-Referat