Volle Kaffeekraft voraus

2. April 2013, 17:29
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Kaffee kann Superkräfte bewirken, wenn auch oft nur eingebildete - Welche Einfluss der Wachmacher auf die Muskelkraft hat, erforschen Grazer Sportwissenschafter

Diese Zauberbohne hat schon einigen den Tag gerettet: Ohne muntermachenden Kaffee wäre mancher wahrscheinlich so produktiv wie ein Holzklotz. Aber lassen sich mit dem Koffeinextrakt auch Medaillen gewinnen? Das fragt sich Philip Höher, der dazu im Rahmen seiner Dissertation am Institut für Sportwissenschaft der Karl-Franzens-Universität in Graz arbeitet. "Konkret geht es darum, wie sich Koffein bei Bewegungen auf das Verhältnis von Kraft und Geschwindigkeit im Oberschenkel auswirkt", erklärt der Doktorand. Dieses Verhältnis beschreibt wesentliche Merkmale der Muskulatur und gibt somit Auskunft über die individuell sehr verschiedenen Muskeleigenschaften.

Im Ausdauersport ist der positive Effekt von Koffein belegt. Bei kurzzeitiger Muskelaktivität, etwa beim Springen oder Werfen, wurde die Wirkung des Wachmachers bislang aber wenig erforscht. "Wir kennen zwar einige physiologische und neurologische Wirkungen des Kaffees, wie sich das aber auf die Muskelkraft individuell auswirkt, wissen wir noch nicht" , sagt Sigrid Thaller, Biomechanikerin an der Uni Graz und Betreuerin von Höhers Projekt. Der erste Schritt sei die Entwicklung eines empirischen Modells, das die Änderung von Kennwerten beschreibt - Ziel sei aber ein mathematisches Modell, das die strukturellen Zusammenhänge erklärt und Vorhersagen ermöglicht.

Drei Tassen vor dem Sport

Im Versuch bekommen die Probanden drei Tassen schwarzen Kaffee zu trinken. Nach einer Wartezeit von einer Dreiviertelstunde absolvieren die Testpersonen ein standardisiertes Aufwärmprogramm. Anschließend gibt es zwei Durchläufe auf einer Beinpresse mit verschiedenen Gewichten. Das Trainingsgerät ist mit einem Computer verbunden, der die Leistungsdaten sammelt. Diese Werte werden dann mit denen verglichen, die der Proband ohne Kaffeekonsum geschafft hat.

Der Leistungszuwachs erklärt sich folgendermaßen: Koffein regt die Ausschüttung von Botenstoffen wie Dopamin und Serotonin an, wodurch sich die Muskeln schneller zusammenziehen. Die Leistungssteigerungen sind jedoch nicht nur auf die Wirkung des Koffeins zurückzuführen, sondern auch manchmal ein Produkt der Einbildung. Philip Höher erklärt: "Der Placeboeffekt macht bis zu zehn Prozent des Leistungsanstiegs aus. Allein der Gedanke, koffeinhaltigen Kaffee getrunken zu haben, sorgt für einen Motivationsschub."

Placeboeffekt

Zu ermitteln, wann genau der Placeboeffekt anstatt des Koffeins wirkt, ist auch eine Schwierigkeit bei der Durchführung der Studie. Um diesen Täuschungen des Gehirns auf die Spur zu kommen, schenkt man den Versuchspersonen immer wieder entkoffeinierten Kaffee ein - wann, wissen sie aber nicht. So kann etwa ein Proband trotz Koffeinkonsums weniger motiviert sein, aber die gleiche Muskelkraftleistung aufbringen, weil er fälschlicherweise glaubt, koffeinfreien Kaffee zu sich genommen zu haben.

Sigrid Thaller sieht hier eine Herausforderung für das Projekt: "Das Problem liegt nun darin, dass wir nicht wissen, wie viele eine falsche und wie viele eine richtige Einschätzung haben werden. Daher müssen wir die Probandenzahl wesentlich höher ansetzen, um statistisch signifikante Ergebnisse zu erhalten."

Man weiß schließlich nicht, was genau im Kopf des Probanden vorgeht. So ist für die Ermittlung der Werte auch wesentlich, dass die Versuchsperson die Übung mit voller Willensanstrengung durchführt. Jedoch haben Studien gezeigt, dass etwa zwanzig Prozent der Übungen nicht richtig gemacht werden und somit für die Auswertung nicht nutzbar sind. Um die Leistungsdaten richtig einschätzen zu können, müssen die Wissenschafter also auch herausfinden, was der einzelne Proband wirklich zu leisten imstande ist.

Die Ergebnisse von Philip Höhers Untersuchungen zur Wirkung von Koffein werden wohl nicht dazu führen, dass Kaffeehauskellner bald auch in der Umkleidekabine tätig sind - im Gegenteil: "Koffein wurde zwar 2004 seitens der Anti-Doping-Agentur von der Liste der verbotenen Substanzen genommen. Die Ergebnisse dieser Studie könnten aber zu einer Diskussion beitragen, ob Koffein hier vielleicht doch wieder angeführt werden sollte", sagt Höher.

Ermüdungserscheinungen

In Graz wird aber nicht nur der Einfluss von Koffein auf die Muskelkraft untersucht. Die Dissertation ist Teil eines Forschungsschwerpunkts am Grazer Institut für Sportwissenschaft, der sich mit den verschiedenen Aspekten der Muskelkraft beschäftigt. Sigrid Thaller umreißt das Vorhaben wie folgt: "Ohne Muskelkräfte gibt es keine sportliche Bewegung. Wir möchten mathematisch in die Muskeln hineinschauen. Dazu versuchen wir mithilfe von Daten über verschiedene Einflüsse auf die Muskelkraft Modelle zu entwickeln, mit denen sich das individuelle Muskelverhalten einzelner Personen voraussagen lässt."

Dazu untersuchen die Sportwissenschafter in der Steiermark bei den Versuchspersonen auch die Voraussetzungen für Ermüdungseffekte oder das Verhalten der Muskelkräfte unter Belastungen. Die vermeintlich einheitliche Belastung beansprucht die Muskulatur bei jeder Person nämlich verschieden. Bei gleicher Leistung ist es möglich, dass etwa bei einer simplen Streckbewegung die Muskelaktivierung zwischen unter 40 Prozent und mehr als 90 Prozent schwankt.

Sigrid Thaller: "Üblicherweise greift man bei der Prognose auf Durchschnittswerte zurück. Da aber das Muskelverhalten immer stark von den Körpereigenschaften jedes Einzelnen abhängt, sollen unsere Modelle dazu dienen, die individuell bedingten Reaktionen der Muskeln präzise vorzubestimmen. Die ermittelten Werte können dazu dienen, Trainingsprogramme im Hinblick auf die Muskelbelastung effizienter zu gestalten." (Johannes Lau, DER STANDARD, 3.4.2013)

  • Artikelbild
    foto: klaus fritsch
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