Vibrationstraining: Physiologie und Effekte auf die Leistung
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Das Vibrationstraining (Whole Body Vibration Exercise) ist eine Trainingsform, bei der ein mechanischer Stimulus durch eine vibrierende Bewegung einer Plattform auf den Körper einwirkt (Dolny et al. 2008). Das Ende der 70er Jahre entwickelte Training mit oszillierender Kraftwirkung wird zunehmend in der Trainingspraxis eingesetzt (Künnemeyer & Schmidtbleicher 1997).
In diesem Artikel soll beleuchtet werden, ob Vibrationstraining zu Leistungssteigerungen führt und welche physiologischen Ursachen hierfür infrage kommen.
In folgenden Ausbildungen gehen wir tiefer darauf ein:
Wie funktioniert Vibrationstraining?
Die Vibrationsreize erregen die primären Endigungen der Muskelspindeln (Shinora 2005). Die Spindeln sind gegenüber kleinen Änderungen der Muskellänge sehr sensibel, wenn diese Änderungen mit einer hohen Frequenz durchgeführt werden. Wirken die Vibrationen direkt auf die Muskelfasern ein, genügen sehr geringe Amplituden von wenigen Mikrometern um die primären Spindelendigungen zu erregen.
Die in den intrafusalen Muskelfasern generierten Signale werden über das schnelle Reizleitungssystem der Ia-Afferenzen fortgeleitet, auf Rückenmarksebene monosynaptisch auf das α-Motoneuron verschaltet und erzeugen letztendlich beim Erreichen des Muskels einen Dehnreflex (Latash 2008). Die Reizintensität wird dabei durch die Parameter Frequenz und Amplitude des Hubs bestimmt (Cardinale & Bosco 2005, Cardinale & Wakeling 2005).
Arbeitsmechanismen der Vibrationsplattformen
Das Training mit Vibrationsplattformen wird zunehmend im Sport, in der Prävention und in der Rehabilitation eingesetzt. Es gibt aktuell Ganzkörpervibrationsgeräte mit zwei verschiedenen Arbeitsmechanismen. Ein System arbeitet mit uniaxialen Vertikalbewegungen, das andere mit einer Wippbewegung. Beim letztgenannten Prinzip soll durch die seitenalternierende Auf- und Abbewegung der bipedale Gang simuliert werden. Diese Form des Vibrationstrainings wird unter anderem bei den Systemen der Fa. Galileo verwendet (Cardinale & Wakeling 2005).
Leistungssteigerungen durch Vibrationstraining
Dem Vibrationstraining werden sowohl kurz- als auch langfristige Effekte zur Leistungssteigerung beigemessen. Dabei zeigte sich, dass sich die positive Wirkung des Trainings auf Vibrationsplattformen vor allem bei der Maximalkraft und Übungen mit reaktivem Charakter zeigt. Bosco et al. (2000) konnten bei 14 männlichen Untersuchungsteilnehmern nach 10 x 60 s sinusoidalen Vibrationstraining, mit jeweils 60 s Pause zwischen den Sätzen, einen durchschnittlichen Kraftzuwachs von 7% in den Beinextensoren sowie eine Verbesserung von 4% im Countermovement Jump (CMJ) nachweisen.
Die Untersuchung von Torvinen et al. (2002) kam zu ähnlichen Resultaten. Nach einer vierminütigen Vibrationsexposition erreichten die Probanden eine Leistungssteigerung im CMJ von 2,5% und in der isometrischen Beinkraft von 3,2%.
Cochrane et al. (2005) konnten ebenfalls eine Maximierung der vertikalen Sprunghöhe nach kurzfristigem Vibrationstraining aufzeigen. 18 weibliche Elite-Feldhockeyspielerinnen erreichten im Anschluss an die fünfminütige WBV-Intervention eine Erhöhung um 8,1% im CMJ. Andere Untersuchungen ergaben hingegen keine kurzfristigen Veränderungen der Leistungsfähigkeit infolge eines Vibrationstrainings.
Weder de Ruiter et al. (2003) konnten positive Effekte auf die Kraftanstiegsrate der Knieextensoren, noch Torvinen et al. (2003b) auf die Maximalkraft der Beinstrecker nachweisen.
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Langfristige Effekte auf die motorische Leistungsfähigkeit
Hinsichtlich langfristiger Effekte auf die motorische Leistungsfähigkeit schreibt die Mehrheit der Studien dem Vibrationstraining eine positive Wirkung zu (zum Überblick siehe Rehn et al. 2007).
Paradisis & Zacharogiannis (2007) untersuchten den Effekt eines 6wöchigen Vibrationstrainings auf die Schnelligkeits- und die Explosivkraftfähigkeit. Anhand eines 60m-Sprints wurden kinematische Parameter wie Gesamtzeit, Laufgeschwindigkeit, Schrittlänge und Schrittfrequenz in 10m-Abständen erfasst.
Nach dem Interventionszeitraum zeigten die Untersuchungsteilnehmer eine Verbesserung der 60m-Gesamtzeit um 2,7%. Dabei wurde die Schrittlänge um 5,1%, die Schrittfrequenz um 3,4% und die Laufgeschwindigkeit um 3,6% erhöht. Trotz der Verlangsamung der Schrittrate, konnte eine Verbesserung der Laufgeschwindigkeit durch die Erhöhung der Schrittlänge erreicht werden. Vor allem in den frühen Phasen des Laufes konnten die Probanden eine höhere Geschwindigkeit gegenüber den Ausgangsbedingungen aufweisen.
Die Fähigkeit schnell eine hohe Kraft zu produzieren wurde durch den Countermovement Jump (CMJ) erfasst. Bei dem Nieder-Hoch-Sprung (Drop Jump) erreichten die Probanden der Treatmentgruppe im Gegensatz zu der Kontrollgruppe eine signifikante Leistungssteigerung um 3,3%.
Ursachen der Leistungssteigerung durch Vibrationstraining
In zahlreichen Studien über Vibrationstraining wird als leistungssteigernder Trainingseffekt über eine trainingsinduzierte Veränderung im Nervensystem berichtet (Berschin, Schmiedeberg & Sommer 2003, Cvecka, Hamar, Trimmel et al. 2009, Cochrane & Stannard 2005).
Issurin (2005) erklärt die akute neuronale Adaptation durch gesteigerte exitatorische (verstärkende) Muskelspindelaktivierung. Es resultiert eine verstärkte Rekrutierung und Aktivierung motorischer Einheiten sowie ein gesteigerter Stimulus auf spinaler (Rückenmarks-) Ebene.
Ob sich der Effekt der kurzfristig erhöhten neuronalen Aktivierung auch langfristig zeigt, bleibt durch bisherige Studienergebnisse, in denen sich infolge eines Vibrationstrainings dauerhafte Kraftsteigerungen einstellten, nur zu vermuten (vgl. Jordan, Norris, Smith & Herzog 2005).
Es könnten demnach zwei Mechanismen für den leistungssteigernden Effekt eines Vibrationstrainings ursächlich gemacht werden. Eine Möglichkeit wäre, dass Vibrationstraining zu einer Hypertrophie der Muskulatur führt. Obwohl gezeigt werden konnte, dass es nach kurzfristiger Vibrationstraining zu einer Steigerung des Testosteron und Wachstumshormonhaushalt kommt (Bosco et al. 2000)…
In zahlreichen Studien zum Vibrationstraining wird als kurz- wie auch als langfristiger Trainingseffekt von einer trainingsinduzierten Veränderung im Nervensystem berichtet (Cvecka et al. 2009, Cochrane & Stannard 2005, Paradisis & Zacharogiannis 2007, Bosco et al. 1999).
Issurin (2005) erklärt die akute neuronale Adaptation durch gesteigerte exitatorische (verstärkende) Aktivierung der α-Motoneurone. Es resultiert eine verstärkte Rekrutierung und Aktivierung motorischer Einheiten sowie ein gesteigerter Stimulus auf spinaler Ebene. Dies wiederum kann sich in einer gesteigerten Leistungsfähigkeit widerspiegeln.
Shinohara M: Effects of prolonged vibration on motor unit activity and motor performance. Medicine & Science in Sports & Exercise. 34 (2005) 1523-1528.
Latash ML: Monosynaptic reflexes. In: Latash ML (Hrsg.): Neurophysiological basis of movement (2nd). Champain, Human Kinetics, 2008, 39-47.
Cardinale M & Wakeling J: Whole body vibration exercise: are vibrations good for you?. British Journal of Sports Medicine, 39 (2005) 585-589.
Bosco C, Iacovelli M, Tsarpela O, Cardinale M, Bonifazi M, Tihanyi J, Viru M, De Lorenzo A & Viru A: Hormonal responses to whole-body vibration in men. European Journal of Applied Physiology, 81 (2000) 449–454.
Torvinen S, Kannus P, Sievänen H, Järvinen TA, Pasanen M, Kontulainen S, Järvinen TLN, Järvinen M, Oja P, Vouri I: Effect of a vibration exposure on muscular performance and body balance. Randomized cross-over study. Clinical Physiology Functional Imaging, 22 (2002) 145-152.
de Ruiter CJ, van der Linden RM, van der Zijden MJA, Hollander AP, de Haan A: Short-term effects of whole-body vibration on maximal voluntary isometric extensor force and rate of force rise. European Journal of Applied Physiology, 88 (2003) 472–475.
Rehn B, Lidström J, Skodlund J & Lindström B: Effects on leg muscular performance from whole-body vibration exercise: a systematic review. Skandinavian Journal of Medicine and Science in Sports, 17 (2007) 2-11.
Paradisis G & Zacharogiannis E: Effects of whole-body vibration training on sprint running kinematics and explosive strength performance. Journal of Sports Science and Medicine, 6 (2007) 44-49.
Cardinale M & Bosco C: The use of vibration as an exercise intervention. Exercise and Sport Sciences Reviews, 31 (2005a) 3-7.
Künnemeyer J & Schmidtbleicher D: Die rhythmische neuromuskuläre Stimulation (RNS). Leistungssport, 50 (1997) 39-42.
Berschin G, Schmiedeberg I & Sommer HM: Zum Einzatz von Vibrationskrafttraining als spezifisches Schnellkrafttrainingsmittel in Sportspielen. Leistungssport, 4 (2003) 11-13.
Cvecka J, Hamar D, Trimmel L, Vogelauer M, Bily W, Löfler S, Drewniak P, Grim-Stieger M & Kern H: Serial stretch loading and to isokinetic strength training. Basic Applied Myology, 4 (2009) 175-180.
Cochrane DJ & Stannard SR: Acute whole body vibration training increases vertical jump and flexibility performance in elite female field hockey players. Br J Sports Med, 39 (2005) 860–865.
Jordan MJ, Norris SR, Smith DJ & Herzog W: Vibration Training: An overview of the area, training consequences and future considerations. Journal of Strength and Conditioning Research, 2 (2005) 459–466.
