Regeneration analysieren

Im Leistungs- und Hochleistungssport werden sehr hohe psychische und physische Belastungen auf sich genommen, um dem Ziel der sportlichen Selbstoptimierung näherzukommen. Dabei werden physio­­lo­gische Anpassungsgrenzen ausgereizt – ­viele Spiele bzw. Wettbewerbe, Reisestra­pazen, hoher Trainingsaufwand, Medientermine etc. Das geht unweigerlich auf die geistige und körperliche Substanz, was sich in einer Häufung von körperlicher Überlastungs­verletzung und mentalen Problemen ausdrücken kann. Wo findet dabei die Regeneration ihren Platz?

In der Wirtschaft begegnen wir Managern, welche für ihre professionelle Selbstoptimierung die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit ignorieren. Hier geht es weniger um physische, sondern in erster Instanz um erschöpfte geistige Kapazitäten. Ein genereller Trend ist, dass mittlerweile 80 % der Erwerbstätigen wegen Schlafproblemen ihre Batterien nicht ausreichend aufladen können (Im Vergleich zu 50 % im Jahre 2010). Jene Differenz korreliert mit der wahrgenommen Stresszunahme in den letzten zehn Jahren aufgrund von zu viel Arbeit, Termindruck, mangelnde Anerkennung und ständige Erreichbarkeit durch Smartphones (vgl. Statista). Stetiger Stress wird wiederum mit einer Zunahme von Depressionen, Übergewicht, Herzkreislauf und muskuloske­letalen Problemen in Verbindung gebracht. Außerdem zeigt sich, dass die Intelligenz bei zu hohen Stresslevels nachlässt. Diesen Aspekt haben große Firmen bereits erkannt und versuchen mit Angeboten wie Achtsamkeitstrainings ihre Mitarbeiter zu unterstützen. „We know that people who spend more time on Facebook suffer higher rates of depression than people who spend less time on Facebook” sagt, Simon Sinek [1]. Bei Kindern, Jugendlichen bzw. den Millenials (ab Jahrgang 1984, Computergeneration) sehen wir eine Häufung von Unzufriedenheit, Konzentrationsschwächen, Depressionen, oberflächlichen Beziehungen und reduzierten motorischen Fähigkeiten. Studien zufolge korreliert dies mit der verbrachten Zeit mit Smartphones bzw. in sozialen Netzwerken [2, 3]. Erklären lässt sich das anhand der Ausschüttung des Botenstoffs Dopamin, der auch beim Genuss von Alkohol und anderen Drogen sowie durch Sport ausgeschüttet wird und für das große Suchtpotenzial verantwortlich gemacht wird. 

Körperliche Unterforderung und individuelle Regenerationsfähigkeit

Der technologische Fortschritt im letzten Jahrhundert hat kontinuierlich zur Reduktion der körperlichen Belastung im Alltag und zur Erhöhung der beruflichen Reiseaktivitäten geführt. Mittlerweile pflegen Roboter Haus und Hof, während wir in unserer WhatsApp-Gruppe Informationen „sharen“ und gleichzeitig Profisportlern bei der Ausübung ihrer Leidenschaft zuschauen. Nach Tikkanen et al. werden im Alltag durchschnittlich 5 % der verfügbaren Muskelaktivität eingesetzt. Diese geringe Belastungsintensität begünstigt Fettstoffwechselprobleme und Muskelschwund [4, 5]. Somit liegt bei der Mehrheit eine körperliche Unterforderung vor, was zwei Probleme mit sich bringt. Erstens: Geringe physische Kapazitäten dienen langfristig auch als Puffer für mentale Anstrengung. Zweitens: Wenn diese Gruppe beginnt, sich regelmäßig übermäßig zu belasten, treten aufgrund konditioneller Defizite zeitig physiologische Überlastungserscheinungen auf, sodass hochintensive Trainingsprogramme aus physiologischer Sicht nur bedingt Erfolg versprechen. Dafür müssten zunächst die funktionellen Anpassungsreserven ausreichend entwickelt werden. In der Kategorie der physiologischen Unterlast sammelt sich die Mehrheit der Bevölkerung beginnend vom Schüler, der Mutter bis hin zum Manager, wobei je nach Gruppe die mentale Belastung deutlich variiert. Um Regenerations- und Stresspräven­tionsprogramme gezielt auf die vorhandene Kapazität anpassen zu können, sollte die individuelle Regenerationsfähigkeit zuerst analysiert werden.

Dies führt uns zu der Frage, wie man die physische und geistige Beanspruchung erfassen kann. Subjektiv lässt sich dies anhand von ­Skalen zur psychophysischen Beanspruchung, zur Schlafqualität oder zur mentalen Leistungsfähigkeit erfassen. Zudem können auch die Infektanfälligkeit bzw. das Auftreten von langsam heilenden Wunden, Konzentrationsschwächen oder das Ausbleiben gewohnter Kreativität indirekte Hinweise auf eine gestörte Regulationsfähigkeit und reduzierte Regenerationsfähigkeit geben. Das Problem bei den subjektiven Verfahren ist, dass wir mehrheitlich nicht in der Lage sind, uns realistisch einzuschätzen, insofern wir kein Training hierzu erhalten haben. Fragt man einen Athleten nach seinem Wohlbefinden, so bekommt man häufig die Antwort, „es geht schon“. Aber welches System geht schon? Das aerobe oder anaerobe Stoffwechselsystem, das hormonelle System oder das Nervensystem? Aus psychologischer Sicht lässt sich die Antwort „es geht schon“ mit dem Phänomen der sozialen Erwünschtheit erklären, sodass man bei Umfragen davon ausgehen muss, dass man nicht persönlich empfundene, sondern die erwartete Antwort serviert bekommt [6]. Indirekte Hinweise hierzu liefern Studien zur subjektiven Erholung und der darauffolgenden Sprintleistung. Hierbei zeigen sich geringe Korrelationen [7]. Ebenso haben wir in einer Studie an der Universität der Bundeswehr München Defizite in der persönlichen Leistungsdosierungsqualität bei Sportlern identi­fiziert. Hierbei zeigte sich, dass je nach Übung die subjektive Vorgabe von 80 oder 90 % der Leistungsintensität deutlich über- bzw. unterschritten werden. Allerdings kann die Leistungsdosierungsfähigkeit durch Leistungsfeed­backtraining entwickelt werden. 

Die Regulationsfähigkeit beschreibt die Balance zwischen aktivierenden und regenerierenden Systemen auf Ebene des vegetativen Nervensystems (VNS). Im Rahmen des VNS (auch autonomes Nervensystem) steht der Sympathikus für das aktivierende System, während der Parasympathikus stellvertretend für die regenerierenden Prozesse steht. Das zentrale Nervensystem (ZNS) steht hierarchisch über dem VNS und kann regenerierende Prozesse als auch aktivierende Prozesse willkürlich beeinflussen, z. B. die durch Aktivierung des Para­sympathikus entspannende Reize steigern. Auf der anderen Seite kann der Sympathikus z. B. durch Trainingsreize, Reise- oder durch virtuellen Stress aktiviert werden. Für eine gezielte Prüfung von Interventionsmaßnahmen ist es allerdings notwendig, dass die individuelle Wirkung der Maßnahmen nicht nur qualitativ, sondern auch qualitativ erfasst wird.

Nichtinvasive Methoden zur Erfassung der Regulation (Abb. 1)

Physiologen beschäftigen sich seit mehreren Jahrhunderten mit der quantitativen Erfassung von Stress und der Verbesserung der Regenerationsfähigkeit. Bereits vor mehr als hundert Jahren hat sich der deutsche Physiologe Carl Friedrich Wilhelm Ludwig mit der Komple­xität des Herzschlages beschäftigt. Denn jeder einzelne Herzschlag hat seine individuelle Schwingung, streng genommen seinen eigenen Ton, sodass Mathematiker die Herzratenvariabilität (HRV) als dynamisches nichtlineares System beschreiben. Eine hohe Komplexität des Herzschlags spricht für einen gesunden bzw. erholten Organismus, welcher sich sehr gut an veränderte Umweltbedingungen anpassen kann, während eine reduzierte HRV als ein Indikator für eine geringe Anpassungs­fähigkeit des Organismus gilt. Dies lässt sich damit belegen, dass ältere Menschen eine geringere HRV zeigen als jüngere Altersgruppen. Herzkrankheiten, Immunkrankheiten bzw. physischer und psychischer Stress korrelieren mit Veränderungen bestimmter HRV-Parameter [8]. Zudem zeigte sich bei Komapatienten mit einer geringeren HRV eine höhere Sterberate und Morbidität [9,10]. Auch der circadiane Rhythmus bzw. Umwelteinflüsse wie der Geomagnetismus lassen sich anhand HRV-Veränderungen nachweisen [11,12]. Damit geht die HRV-Analyse deutlich über die Validität von Ruhe- und Belastungspuls oder des Blutdrucks hinaus. In Anlehnung an Baevsky liefern die HRV-Parameter spezifische Informationen zum parasympathischen und sympathischen Verhalten sowie geben Hinweise zur Aktivität höherer Regula­tionszentren im Kontext der Umweltsituation. Grundlegende technologische und methodische Fortschritte erzielte die Forschungsgruppe um Baevsky in den 1960er Jahren. Sie konnten die Validität von Parametern wie z. B. des Stressindex für die Beteiligung höherer Regulationssysteme, die Quadratwurzel der Stand­ardabweichung aller erfassten Herzschläge (RMSSD) für die Aktivität des Parasympathikus und den Modus der Amplitude für die Aktivität des Sympathikus nachweisen [13,14]. In der amerikanischen bzw. europäischen Forschung werden vor allem die RMSSD sowie frequenzspezifische Parameter (HF = high frequency band; LF = low frequency band; VLF = very low frequency band)  zur Analyse der autonomen Regulation verwendet [11,15]. Somit stellt die HRV recht valide und ökonomisch die Anpassungsbereitschaft des ANS dar. Jedoch beeinflussen kognitive und emotionale Einflüsse die Validität der HRV.Vertiefte Einblicke zu den HRV-Parametern und der Hirnhomöostase vermittelt Riganello et al. [16]. 

Um zwischen emotionalen und physischen Zustand des zentralen Nervensystems zu differenzieren haben sich die Hirngleichstrompotenzial sowie die Elektroenzephalografie (z. B. Quieting Reflex) als hilfreich erwiesen. Das bioelektrische Hirngleichstrompotenzial (DC-Potenzial bzw. Omegawelle bis 0,5 Hz) korreliert mit dem Hirnmetabolismus und der kortikalen Reizbarkeit [17, 18], während das lokale Gleichstrompotenzial z. B. von Amputationswunden mit dem Regenerationspotenzial in Wechselwirkung steht [19, 20]. Hieraus folgt, dass das bioelektrische Gleichstrompotenzial als lokaler Parameter für akute Regenerationsvorgänge und kortikal gemessen als Parameter für die generelle Readiness eingesetzt werden kann. Genauere Informationen hierzu liefern die Übersichtsarbeiten von Ilyukhina et al. und Tyler [17, 21]. Ein weiterer wichtiger Ansatz ist die Erfassung der Muskelspannung. Sie gibt Aufschlüsse zur An- und Entspannungsfähigkeit des Muskels [22, 23]. Diese elektrophysiologischen Grundlagen liefern eine ausreichend gesicherte Validität zur Verwendung dieser Parameter für die Bestimmung der Regula­tionsfähigkeit und Wirksamkeit von Regenerationsmaßnahmen. 

Für welchen Zweck ist Erholung notwendig?

Aus systemtheoretischer Perspektive ist der Mensch ein offenes System, welches in ständiger Interaktion mit seiner Umwelt steht. Aus diesem Grund ist der Mensch stetig Veränderungen ausgesetzt [24]. Für die Veränderungen sind gefüllte psychophysiologische Anpassungsreserven vonnöten. Die physiologischen Anpassungsreserven werden gebildet und unterstützt, u. a. durch ansprechende Belastungen, das Vorhandensein von Mikro- und Makro­nährstoffen und regenerierende Maßnahmen wie Schlaf. Durch spezifische physische Trainings- und mentale Techniken (Planungstools als auch Entspannungsübungen) können die Anpassungsreserven ökonomischer verwendet werden und damit die Regenera­tionszeiten reduziert werden. Generell lässt sich zwischen aktiven und passiven Maßnahmen zur Regeneration bzw. Entspannung unterscheiden. Zu den passiven Verfahren zählen z. B. Massage, Manualtherapie, Elektrostimulation, Kryotherapie, Kompressionskleidung, Vibration, Stoßwelle, bioelektromagnetische Verfahren oder Laserlichtanwendungen, Entspannungsmusik oder Drogen. Demgegenüber gehören progressive Muskelrelaxation, Yoga, Dehnen, Biofeedback, leichte Bewegung bzw. eine Kombina­tion aus passiven Methoden und Bewegung zu den aktiven regenerativen Maßnahmen.

Das Ziel kurzfristiger Regenerationsmaßnahmen ist die Reduktion der muskulären Anspannung, die Erhöhung der parasympathischen Aktivität sowie ein ausbalanciertes Gleichstrompotenzial. Anhand dieser Parameter lässt sich die Wirksamkeit von regenerativen Maßnahmen objektiv bewerten. Das Atemrhythmustraining steigert z. B. mit Biofeedback die parasympathische Aktivität durch eine Reduktion der Atemfrequenz signifikant [25]. Jedoch ist für diesen Effekt eine regelmäßige Anwendung vonnöten. Dies ist der Nachteil aktiver Methoden. Sie bieten zwar die Möglichkeit von Transfereffekten, allerdings sind sie nicht unmittelbar zu erzielen. Daher haben passive Verfahren wie bioelektromagnetische Feld­therapie (< 35 µT) höhere Erfolgsaussichten. So lässt sich mit diesen bioelektrischen Verfahren die Schlafqualität verbessern und Schmerz reduzieren [26]. Empirisch zeigte sich eine Verbesserung der Mikrozirkulation [27] und Modulationen bei der Autophagozytose [28]. In eigenen Versuchen haben wir bei ermüdeten Personen mit dieser Methode eine Steigerung des Gleichstrompotenzials beobachtet. 

Töne und Klänge werden seit jeher als entspannendes und emotional aktivierendes Element in allen Kulturen einsetzt. Neuere Forschungen zeigen die Wirksamkeit spezifischer Töne in der Therapie von Tinnitus [29] und Aphasie [30] sowie den Einfluss unterschiedlich komplexer klassischer Musik auf die Sterblichkeitsrate [10], sodass sich für Klänge und Töne ein regeneratives Potenzial nachweisen lässt. Technologische Fortschritte haben zur Entwicklung von Entspannungsmusik in Kombination mit modulierten Frequenzen geführt. In eigenen Fallserien konnte bisher eine Er­höhung der parasympathischen Aktivität und die Reduktion des Hirngleichstrompotenzials mehrfach reproduziert werden. So zeigte sich bei einer 80-jährigen Versuchsperson eine Erhöhung der parasympathischen Aktivität (HFpre 12 zu HFpost 36) und eine Reduktion der sympathischen Aktivität bei einem Ruhepuls von 49 bzw. 48 Herzschlägen pro Minute (Abb. 2). In einem Doppelblindversuch mit Crossover-Design wurde der Unterschied von Entspannungsmusik mit und ohne modulierte Frequenzen bei Individualsportlern (N=8) des Olympiastützpunkts Heidelberg untersucht. In diesem Pilotversuch zeigte sich eine drei- bis vierfach effektivere Erhöhung der parasympathischen Aktivität der modulierten Frequenzen im Vergleich zur nicht modulierten Entspannungsmusik bei einem physisch beanspruchten als auch bei einem infektbelasteten Athleten. In der Gruppe der erholten Athleten zeigten sich keine kurzfristigen Veränderungen (n=6). Therapeuten und Sportler berichten von einer höheren muskulären Entspanntheit. Eine Therapeutin hat in ihrer Praxis beobachtet, dass sie Tinnitus und Schleudertrauma in Kombination mit modulierten Frequenzen effektiver therapieren kann. Jedoch fehlen bisher hierzu die wissenschaft­lichen Belege. Anhand der bisherigen Erkenntnisse erscheinen die modulierten Frequenzen als ein hilfreiches Werkzeug zur schnellen Aktivierung der regenerierenden Systeme, z. B. während hochintensiver Wettkampfphasen (englische Wochen), bei erhöhtem Reisestress (Interkontinentalreisen), bei Menschen mit Schlafstörungen oder Patienten mit Regula­tionsdefiziten. Konkret kann diese Methode bei stetig hohen mentalen Beanspruchungen wie bei Müttern, Schülern, Managern und Schauspielern, z.B. in Kombination mit einem Atemtraining, wirkungsvoll zu einem ausgeglichenerem Alltag beitragen.

Fazit

Investitionen in regenerative Maßnahmen erhöhen die Wahrscheinlichkeit einer besseren Anpassung, sowie weniger Ausfällen durch Verletzung oder Krankheit. Außerdem schafft es die Voraussetzung für effektiveres Lernen und krea­tivere Lösungsprozesse. In der therapeutischen Praxis könnte man sich überlegen, inwiefern zusätzliche passive Maßnahmen, z. B. im Wartezimmer den Behandlungserfolg unterstützen. Bei der Entwicklung langfris­tiger Stresspräventionsprogramme sollte der Aufbau physiologischer Reserven und eine Erhöhung der Achtsamkeit angestrebt werden. Nicht um mehr zu leisten, sondern um Puffer für kreative Zeiträume zu schaffen. Denn in entspannten Zuständen synchronisieren sich die Hemis­phären und sind zu kreativen Prozessen fähig. 

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Literatur

References

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