Warum sind manche Menschen nach einem kurzen Jogging außer Atem, während andere scheinbar mühelos dahin gleiten? Training, Fitnesslevel und Muskelkraft spielen dabei natürlich eine Rolle. Forscher haben festgestellt, dass auch das Gehirn einen starken Einfluss hat, insbesondere darauf, wie anstrengend körperliche Betätigung empfunden wird.

Sport fordert nicht nur den Körper heraus, sondern auch die Art und Weise, wie das Gehirn Anstrengung interpretiert. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass das Vibrieren der Sehnen vor dem Radfahren es Menschen ermöglicht, sich stärker anzustrengen, ohne das Gefühl zu haben, mehr zu arbeiten. Ihre Muskeln und Herzen arbeiteten zwar länger, aber ihr Empfinden von Anstrengung blieb unverändert. Diese Diskrepanz zwischen Gehirn und Körper könnte eines Tages dazu beitragen, dass Sport weniger einschüchternd wirkt, insbesondere für Menschen, denen es schwerfällt, aktiv zu bleiben.

Welchen Einfluss hat die Chronobiologie auf Sport und Leistung?

Chronobiologie beschäftigt sich mit den inneren Uhren des Körpers, vor allem mit dem zirkadianen Rhythmus (etwa 24-Stunden-Rhythmus). Diese Rhythmen beeinflussen unter anderem:

• die Aktivität bestimmter Gehirnregionen,
• die Verarbeitung von Sinnesreizen (z. B. Muskelspannung),
• Herzfrequenz, Muskelkraft und Stoffwechsel,
• Motivation, Müdigkeit und Schmerz- bzw. Anstrengungswahrnehmung.

Sowohl die Wahrnehmung von Anstrengung als auch die Leistungsfähigkeit von Gehirn und Körper werden zeitabhängig durch innere biologische Rhythmen gesteuert. Die Chronobiologie zeigt, dass diese Verarbeitung je nach Tageszeit unterschiedlich funktioniert. Beispielsweise kann das Gehirn am späten Nachmittag körperliche Belastung oft als weniger anstrengend bewerten als am frühen Morgen, obwohl die objektive Leistung gleich ist. Chronobiologische Erkenntnisse könnten erklären, wann solche Effekte (wie die reduzierte Anstrengungswahrnehmung durch Vibration) besonders stark oder schwach sind und wie man Training zeitlich so gestaltet, dass es sich subjektiv leichter anfühlt. Chronobiologische Rhythmen steuern, wie Gehirn und Nervensystem Körpersignale wie Muskelspannung, Ermüdung und Belastung interpretieren. Die Sehnenvibration verändert genau diese zentrale Verarbeitung und entkoppelt subjektives Anstrengungsempfinden von der tatsächlichen körperlichen Leistung. Die Chronobiologie liefert damit den Rahmen, um zu verstehen, wann und unter welchen inneren Zeitbedingungen solche Effekte besonders wirksam sind. Sie verbindet also die neuronale Steuerung von Anstrengung mit dem biologischen Timing des Körpers.

Warum sich Anstrengung von Mensch zu Mensch unterschiedlich anfühlt

Anstrengung bezieht sich auf die Energie, die wir für Aktivitäten wie Laufen, Radfahren oder Gewichtheben aufwenden. Dieser Energieverbrauch lässt sich zwar physikalisch messen, doch das Empfinden von Anstrengung ist nicht rein mechanisch. Es wird auch von der Wahrnehmung beeinflusst, die von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich sein kann. Diese Wahrnehmung spielt eine wichtige Rolle dabei, ob Menschen beim Sport bleiben. Wenn ein Training als zu anstrengend empfunden wird, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass Menschen damit aufhören oder es ganz vermeiden. Wenn dieselbe Aktivität als machbar empfunden wird, macht sie mehr Spaß und es fällt leichter, sie über einen längeren Zeitraum fortzusetzen.

Dies wirft eine interessante Frage auf. Was wäre, wenn das Gefühl der Anstrengung selbst reduziert werden könnte, sodass Menschen das Gefühl überwinden könnten, dass Sport einfach zu anstrengend ist? Benjamin Pageaux, Professor an der Fakultät für Kinesiologie und Bewegungswissenschaften der Université de Montréal, untersucht diese Idee zusammen mit drei Forschern der Université Savoie Mont Blanc in Frankreich im Rahmen eines internationalen Forschungsprojekts.

Wie Vibration die Signale des Gehirns verändern kann

In einer aktuellen Studie untersuchte das Forschungsteam, ob das Vibrieren bestimmter Sehnen die wahrgenommene Anstrengung beim Radfahren verringern kann. Sie verwendeten ein tragbares Vibrationsgerät, das dazu dient, Sehnen vor dem Training zu stimulieren. Freiwillige nahmen an Labortests auf einem stationären Fahrrad teil. Jeder Teilnehmer absolvierte zwei Bedingungen: eine Sitzung nach Sehnenvibration und eine weitere ohne vorherige Vibration. Für die Vibrationsbedingung wurde das Gerät an den Achillessehnen und Kniesehnen befestigt und vor Beginn des Radfahrens 10 Minuten lang aktiviert. Danach fuhren die Teilnehmer drei Minuten lang in einem Tempo, das sie als moderat oder intensiv empfanden, und passten ihre Anstrengung an das Zielniveau an. Das Ergebnis war beeindruckend. Nach der Sehnenvibration erzeugten die Teilnehmer mehr Kraft und wiesen höhere Herzfrequenzen auf als in den Sitzungen ohne Vibration. Obwohl ihre Körper härter arbeiteten, stieg ihr Gefühl der Anstrengung nicht an.

Die Forscher versuchen nun zu verstehen, wie Sehnenvibration die Interpretation der Anstrengung durch das Gehirn verändert. Während die genauen biologischen Mechanismen noch untersucht werden, hat Pageaux mehrere mögliche Erklärungen vorgeschlagen. „Je nach Amplitude und Frequenz der Vibration können wir die Neuronen im Rückenmark entweder anregen oder hemmen“, erklärte er. „Außerdem verändert eine längere Vibration die Reaktivität der neuromuskulären Spindeln und verändert das an das Gehirn gesendete Signal.“ Durch die Veränderung der Informationen, die von den Muskeln zum Gehirn gelangen, scheint die Vibration die Wahrnehmung von Bewegung und Anstrengung zu verändern. Infolgedessen kann sich das Training leichter anfühlen, obwohl die Muskeln mehr Kraft aufbringen.

Menschen zu mehr Bewegung motivieren

Obwohl die Ergebnisse vielversprechend sind, befindet sich die Forschung noch in einem frühen Stadium. Die bisherigen Tests beschränkten sich auf kurze Radsportübungen unter kontrollierten Bedingungen. „Es wurde noch nicht bei einem Marathon getestet, sondern nur bei einer kurzen, dreiminütigen Radsportübung“, gab Pageaux zu bedenken. „Dennoch ist dies das erste Mal, dass sich gezeigt hat, dass es bei dieser Art von Training funktioniert.“ Als Nächstes plant das Team, die Gehirnaktivität während des Trainings genauer zu untersuchen. Sie wollen mit Hilfe von Instrumenten wie Elektroenzephalographie und Magnetresonanztomographie herausfinden, wie Sehnenvibrationen die neuronale Aktivität beeinflussen, während Menschen sich körperlich anstrengen.

Die Forscher untersuchen auch den umgekehrten Prozess. Sie wollen besser verstehen, wie Schmerzen und Müdigkeit das Gefühl der Anstrengung verstärken und körperliche Aktivitäten als schwieriger empfinden lassen. Letztendlich ist es das Ziel, Strategien zu entwickeln, die die wahrgenommene Anstrengung verringern und mehr Menschen dazu motivieren, körperlich aktiv zu werden, insbesondere diejenigen, die derzeit einen sitzenden Lebensstil führen. „Durch ein besseres Verständnis davon, wie das Gehirn den Zusammenhang zwischen Anstrengung und wahrgenommener Belohnung während des Trainings bewertet, hoffen wir, regelmäßigere körperliche Aktivität zu fördern“, sagte Pageaux. „Und wir alle wissen, wie wichtig es für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden ist, aktiv zu bleiben!“

Regelmäßigere körperliche Aktivität kann gefördert werden, indem man gezielt die Mechanismen im Gehirn nutzt, die Anstrengung und Belohnung miteinander verknüpfen. Wenn Training vom Gehirn als weniger anstrengend oder als lohnender bewertet wird, steigt die Motivation, es zu wiederholen. Erkenntnisse darüber, wie das Gehirn Anstrengung wahrnimmt, ermöglichen es zum Beispiel: