Herzfrequenzvariabilitätsmessung und Übertraining

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Die Messung des Intervalls zwischen 2 Herzschlägen zeigt deutlich, dass die Herzfrequenz nicht konstant ist, sondern sich von Schlag zu Schlag unterscheidet. Dies nennt man Herzfrequenzvariabilität (heart rate variability, HRV).

Im Ruhezustand verändert sich dieses Intervall mit der Atmung – es wird während des Einatmens beschleunigt und beim Ausatmen verlangsamt.

Diese Variation hat ihre Ursache im Absinken der parasympathischen Aktivität des Herzens während des Einatmens. Die Herzfrequenz wird überwiegend vom autonomen Nervensystem (ANS) gesteuert. Das ANS beschreibt jene Nerven, die mit der Regulierung von Körperfunktionen zu tun haben. Diese Nerven funktionieren unterbewusst und sind nicht willentlich beeinflussbar. Die autonomen Nerven umfassen die sympathischen und parasympathischen Nerven: Die sympathischen Nerven erregen das Herz und erhöhen die Herzfrequenz, während die parasympathischen Nerven die Herzfrequenz senken.

Die Messung der HRV zur Trainings- und Erholungsüberwachung beinhaltet eine Analyse der Herzschlagvariation. Durch eine exakte Messung des Zeitintervalls zwischen 2 Herzschlägen kann die entdeckte Variation zur Bestimmung von psychologisch und physiologisch bedingtem Stress und Ermüdung des Körpers verwendet werden. Im Allgemeinen kann man sagen: Je entspannter und unbelasteter – also ermüdungsfreier – der Körper, desto variabler ist die Zeit zwischen den Herzschlägen.

HRV-Daten können anhand einer Vielzahl von Faktoren die Auswirkungen von Erschöpfung anzeigen, z. B. den durch Übungseinheiten, Hydrationsniveaus oder  Stress und sogar den Grad an Lampenfieber, Nervosität und andere äußere belastende Einflüsse. Studien haben gezeigt, dass diese von Mensch zu Mensch variieren, je nach Größe der linken Herzkammer (die angeboren ist), des Fitnessniveaus, der Übungsart (Ausdauer- oder statisches Training) und persönlichem Können (Trainingsökonomie). Körperhaltung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Höhenlage, Gemütszustand, Hormonspiegel, Medikamente und Stimulanzien üben alle einen Effekt auf die Herzfrequenz und HRV aus, genauso wie das Geschlecht und das Alter.

Stress steht in Verbindung mit einem erhöhten sympathischen Spannungszustand des ANS, während die Wiederaufbauphase mit einem erhöhten parasympathischen Tonus des ANS zusammenhängt. So wird z. B. mit einem stetigen, niedrigen Impulsfluss entlang des Vagusnervs eine anhaltende Verringerung des Herzschlags im Ruhezustand verursacht. Der Vagusnerv ist einer von vielen Nerven, die Mitteilungen zum und vom Gehirn übermitteln. Eine der hauptsächlichen Funktionen des Nervs ist die Überwachung und Kontrolle der Aktivitäten der inneren Organe, wie z. B. von Herz und Magen.

Eine herzautonome Modulation verschwindet im Zustand des Übertrainings, ebenso nach einer intensiven Trainingsperiode und einem gleichzeitigen Wechsel, bei dem die sympathischen Nerven (steigender Herzschlag) die parasympathischen Nerven (absinkender Herzschlag) dominieren. Die Analyse von Übertraining und Erholung betrachtet das Gleichgewicht zwischen niedrigen und hohen Herzfrequenzen.(2,4)

Die typischen HRV-Messungen zeigen eine deutliche und fortgeschrittene Abnahme an parasympathischen Aktivitäten während eines langfristigen und harten Trainings, gefolgt von einer deutlichen Steigerung während der Ruhephase. Gleichzeitig lassen sich Anzeichen von sympathischen Aktivitäten erkennen, die den gegenläufigen Trend anzeigen. Sollen vor Beginn eines langfristigen Trainingsplans sportartspezifische Bewertungen vorgenommen werden, hat sich die Verwendung von HRV-Daten als sehr hilfreich erwiesen.

 

Warum ist Erholung so wichtig?

Übertraining stellt ein Ungleichgewicht zwischen Training bzw. Wettkampf und Erholung dar. Kommen andere Stressfaktoren hinzu – auch ein zu monotones Training kann ein Stressfaktor sein! –, kann dies das Übertraining noch verstärken. Während ein vorübergehendes Übertraining als normaler Bestandteil des Trainings betrachtet werden kann (auf die HRV scheint es keine Auswirkungen zu haben), kann ein langfristiges Übertraining zu einem Burnout- oder Übertrainingsyndrom führen.(7,8)

Ausreichende Ruhepausen sind einer der wichtigsten Faktoren jedes Trainingsprogramms. Die Effekte der Trainingseinheiten können erfolglos oder sogar schädlich sein, wenn nicht genügend Ruhe- und Erholungsphasen eingebaut werden. HRV-Messungen belegen einen deutlichen und fortschreitenden Abfall der parasympathischen Aktivität während eines langen und harten Trainings, der während der Ruhephase von einem ebenso deutlichen Anstieg gefolgt wird. Die sympathische Aktivität verhält sich umgekehrt.

Dieses vom Herzen autonome Ungleichgewicht deutet an, dass die HRV ein nützlicher Parameter ist, um bei Sportlern ein Übertraining sowie eine nicht ausreichende Erholungsphase aufzuzeigen. Während des Trainings nimmt die Leistung vorübergehend ab, steigt während der Erholung aber wieder an. Nach einer gewissen Zeit steigt die Leistung über das Niveau, das sie vor dem Training hatte, denn der Körper bereitet sich darauf vor, die Belastung bei der nächsten Trainingseinheit besser zu bewältigen.

Bekommt der Körper die nächste Einheit nicht innerhalb eines bestimmten Zeitraums, wird die gewonnene Leistung wieder langsam zurückgehen. Wenn die nächste intensive Einheit allerdings stattfindet, bevor sich der Körper von der vorherigen Belastung erholt hat, so wird das Leistungsniveau niedriger bleiben, als dies bei vollständiger Erholung der Fall gewesen wäre. Ein stetiges und hartes Training ohne eine ausreichende Erholung wird langsam zu einer schwächeren Leistung und einem langanhaltenden Zustand des Übertrainings führen. Wenn Sie übertrainiert sind, könnte selbst eine lange Phase der Erholung nicht genug sein, um wieder auf Ihr ursprüngliches Leistungsniveau zurückzukehren.

Der Körper benötigt schon nach einer einzigen hochintensiven Einheit Zeit zur Erholung, genauso wie bei einer harten Trainingsphase über mehrere Tage oder auch nach einer langen Einheit bei niedriger Intensität. Ohne Ruhepause wird eine Anpassung an die Trainingsbelastung nicht stattfinden.

Das Overload-Prinzip (das Prinzip des Überlasttrainings) ist ein wichtiger Trainingsaspekt und kann durch Trainingsbelastung, Dauer, Häufigkeit und Ruhepausen gesteuert werden. Allerdings kann es durch ausgiebige Trainingsbelastung oder zu viele Einheiten zur Erschöpfung des physiologischen Systems kommen. Zahlreiche Studien haben ergeben, dass die Ursache eines Übertrainings, ausgelöst durch langfristige Belastung oder Erschöpfung, in einem anhaltenden Ungleichgewicht zwischen Training sowie sonstigen inneren und äußeren Stressfaktoren und Erholung liegt.

 

Wie funktioniert die Analyse von Belastung und Erholung durch HRV?

Das autonome Nervensystem reagiert schnell auf sich ändernde Verhältnisse. Viele Veränderungen der physiologischen Funktionen und besonders jener im autonomen Nervensystem spiegeln sich in unserem Herzen wider. Die Messung der Herzfrequenz und die Analyse der Reaktionen und Variabilität der Herzfrequenz liefern wichtige Informationen über Prozesse im Körper.
Die Messungen der einzelnen Herzschläge enthalten viel mehr Informationen als die eigentliche Herzfrequenz. Verschiedene Arten von Reaktionen und Veränderungen der Herzfrequenz enthalten darin verankerte physiologische Vorgänge. Durch die Analyse der HRV lässt sich nachweisen, dass Athleten in der Lage sind sich während des Arbeitstages, zwischen den Trainingseinheiten und besonders während der Nacht zu erholen. In diesem Zusammenhang kann Belastung als physiologischer Zustand einer erhöhten ANS-Funktion definiert werden, die nicht durch unmittelbare physische Anforderungen ausgelöst wird. Darum kann die HRV-Methode nicht einzelne Stressfaktoren identifizieren, sondern nur den gesamten Effekt der verschiedenen Ursachen von ANS-Belastung anzeigen (z. B. Schlafmangel, zu wenig Erholung nach körperlicher Belastung, Medikamente usw.).

Einige Pulsmesser (z. B. Modelle von Polar und Suunto) verwenden HRV-Messungen als Merkmal, um Trainingsbelastung und Übertraining zu bewerten. Dabei dient die individuelle Herzfrequenz als Grundlage, damit der Sportler seine Trainingsbelastung und Erholungszeit optimieren kann (für einen wissenschaftlichen Überblick über HRV sei Ihnen der ausgezeichnete Bericht „Heart Rate Variabilities in Athletes“ empfohlen).(1)

Bei der Messung der Erholung gibt es eine Vielzahl an Vorteilen. Dazu gehören:

– die Früherkennung von Übertraining und Krankheit

– die Optimierung der Trainingsbelastung durch eine Festlegung des Gleichgewichts zwischen Trainingsbelastung und Erholung

– die Bereitstellung von datengestützten Argumenten bei kritischen Trainerentscheidungen

– die Aufzeichnung von individuellen Basiswerten, z. B. während der Saisonpause, wenn der Körper vollständig erholt ist

– die Überprüfung des Erholungsstatus während schwerer Trainingsphasen

– die Überprüfung des Erholungsstatus, wenn das subjektive Empfinden und das Fitnessniveau auf eine schlechte Erholung hinweisen

– die Sicherstellung, dass der Körper ausreichend erholt ist, bevor eine neue, harte Trainingsphase beginnt.

 

Kommt eine Software wie die von Firstbeat Technology zum Einsatz, so wird ein Erholungstest für gewöhnlich als eine Übernachtmessung durchgeführt, so dass die Einwirkungen von äußeren Stressfaktoren minimiert werden können. Es ist außerdem ratsam, täglich einige Belastungsmessungen durchzuführen, um so die Belastung im Alltag beobachten zu können. Der ausgewählte Zeitraum der Messungen sollte immer beibehalten werden, damit die Ergebnisse der verschiedenen Messungen miteinander verglichen werden können. Die ersten Stunden des Schlafes sind oft am besten geeignet für eine Erholungsanalyse (wenn Sie z. B. um 22–23 Uhr ins Bett gehen, messen Sie von Mitternacht bis 4 Uhr).

 

Der Belastungs- und Erholungsindex: Einige Beispiele

In der Software von Firstbeat Technologies werden Belastung und Erholung auf einer Skala von -100 bis +100 angezeigt (siehe Abbildung 1). Der Belastungs- und Erholungsindex stellt das Gleichgewicht zwischen Belastung und Erholung dar. In den folgenden Diagrammen steht „dunkel“ für Belastung und „hell“ für Erholung.
Die Intensitäten der Belastungs- und Erholungsreaktionen werden von der Herzfrequenz und der Variabilität der Herz- und Atemfrequenz beeinflusst und können als Marker für unausreichende Erholung und Übertraining beim Sport betrachtet werden.

Abbildung 3 zeigt, dass die Belastung nur in den ersten Schlafstunden noch vorhanden ist, bevor die Erholungsreaktionen auftreten. Dann besteht kein Risiko für ein Übertraining.

Abbildung 4 zeigt Belastungsreaktionen, die während der gesamten Nacht vorhanden sind, was auf ein erhöhtes Risiko für Übertraining hindeutet und mehr Ruhe erforderlich macht.

 

Was sind die Vorteile einer täglichen Belastungsmessung?

Wie bei der Erholung gibt es auch bei der täglichen Messung der Belastung mehrere Vorteile. Im Einzelnen kann Ihnen eine tägliche Belastungsmessung Folgendes bringen:

– Maximierung der Erholung während Ihrer Trainingseinheiten

– Lernen Sie, wie tägliche Abläufe die Erholung fördern oder begrenzen

– Beobachten Sie die Auswirkungen eines Höhentrainings

– Bewerten Sie, wie das Reisen oder der Jetlag die Erholung nach dem Wettkampf bzw. Training beeinflussen

– Wiederholen Sie die täglichen Belastungsaufnahmen und beobachten Sie, wie Veränderungen im Tagesablauf die Belastung/Erholung beeinflussen

– Schauen Sie nach sozialen und psychologischen Belastungsfaktoren, die sich auf Ihre Erholung auswirken und verändern Sie Ihren Tagesablauf, um den Stress während des Tages zu minimieren.

     

    Die Abbildungen 5 und 6 zeigen das Gleichgewicht zwischen Belastung und Erholung während des Tages nach einem Training am Morgen und vor einem Training am Abend.

    Abbildung 5 zeigt, dass Einkaufen die Erholung zwischen 2 Trainingseinheiten nicht verbessert hat, da Belastungsreaktionen während der gesamten Zeitspanne zwischen den Einheiten entdeckt wurden. Allerdings verbessern ein Nickerchen und das Entspannen zu Hause die Erholungsreaktionen und bereiten den Körper auf das nächste Training vor (Abb. 6).

    Nach Durchführung einer hohen Anzahl an Tests ist klar geworden, dass der größte Einfluss auf die Alltagsbelastung und Erholung von Arbeit, Familie und emotionalen Stressfaktoren ausgehen, wobei sich einige Personen kaum vom den Aktivitäten des Alltags erholen.

    Als Beispiel zeigt Abbildung 7 den Belastungsindex eines Arbeitstages von James, einem viel beschäftigten Profi, während Abbildung 8 die Nachtaufzeichnungen zeigt, die nur eine geringe Erholung offenlegt.

    Nun vergleichen Sie dies mit Abbildung 9, das James Erholungsprotokoll über Nacht darstellt, nachdem er eine Woche lang nicht gearbeitet, aber 3 Tage vorher den Kilimanjaro bestiegen hat! Sein Belastungs-/Erholungsindex zeigt einen Wert von +100, was bedeutet, dass er vollständig erholt war.

     

    Fazit

    Die HRV-Messung ist ein relativ einfaches, aber effektives Mittel, um den Trainingsfortschritt bei Ausdauerprogrammen zu ermitteln. Denn: Übertraining oder eine zu geringe Erholung sind wichtige Themen, mit denen sich sowohl Sportler als auch Trainer auseinandersetzen müssen. Es ist ebenfalls erwiesen, dass Alltagsstress einen großen Einfluss auf die Leistung im Training und im Wettkampf ausübt. Scheinbar entspannende Tätigkeiten wie Einkaufen verursachen eher Stress, als dass sie der Erholung dienen. Ein Nickerchen zu halten, ein Buch zu lesen oder Musik zu hören, scheinen dagegen ausgezeichnete Möglichkeiten zur Erholung zu sein. Phasen der Überbelastung sollten mit Vorsicht in Kauf genommen werden. Durch das Einführen zusätzlicher Ruheperioden oder durch eine reduzierte Trainingsintensität wird sichergestellt, dass Sie Ihr Training und Ihre Erholungszeit optimieren. Kurz vor einem Wettkampf sollten Sie darauf achten, dass Sie Ihre sonstigen Tätigkeiten herunterfahren, um zu gewährleisten, dass Sie sich in einem vollkommen ausgeruhten Zustand befinden. Geräte zur Messung der Herzschlagvariabilität und die dazugehörige Software sind gute Hilfsmittel für Athleten und Trainer, die nützliche Informationen liefern. Damit können Sie Ihr Trainingsprogramm so anpassen, dass Sie den besten Effekt erzielen.

     

    Eddie Fletcher

     

    Quellenangaben

    1. Sports Medicine, 2003, Bd. 33 (12), S. 889–919

    2. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2001, Bd. 33 (7), S. 1120–1125

    3. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2000, Bd. 32 (10), S. 1729–1736

    4. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2006, Bd. 38 (12), S. 313–317

    5. American Heart Journal, 1993, Bd. 125 (3), S. 726–731

    6. Medicine & Science in Sports & Exercise, 1998, Bd. 30 (7), S. 1097–1106

    7. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2000, Bd. 32 (8), S. 1480–1484

    8. Medicine & Science in Sports & Exercise, 1993, Bd. 25 (7), S. 854–862 

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