Complex training: definitie en theoretische rationale

Transcriptie

1 TRAININGSLEER Het begrip complex training wordt binnen de sportprestatietraining en de sportrevalidatie in toenemende mate gebruikt. In de praktijk ontbreekt het echter, mede door het verwarrende begrip complex, aan overeenstemming over wat deze manier van trainen nu precies inhoudt en op welk moment het kan worden toegepast binnen de training of revalidatie. Complex training: definitie en theoretische rationale Sil Kloppenburg, Jorrit Rehorst & Ron Beurskens Krachttraining gericht op een toename van het mechanisch vermogen en daarmee de sportprestatie is al decennia in gebruik. 1 Trainers zijn hierbij voortdurend op zoek naar het optimale trainingsprotocol voor hun atleten, vooral tijdens de latere fasen van krachttraining, als een atleet zijn plafondniveau lijkt te bereiken. Het lijkt erop dat het variëren van de bekende prikkelparameters weerstand, snelheid, frequentie en rust in deze fase niet meer voldoet. Zou complex training wellicht wèl voor een aanhoudende optimale trainingsprikkel kunnen zorgen, juist in deze latere fase van de periodisering? 2 Definitie Complex training wordt omschreven als het uitvoeren van krachtoefeningen tegen zware weerstand met relatief lage snelheid, gevolgd door biomechanisch vergelijkbare oefeningen met relatief lage weerstand op hoge snelheid. 3 Bijvoorbeeld: squatten met een zwaar gewicht, gevolgd door snelle squat lunge sprongen. Hoewel deze methode reeds in het begin van de jaren 70 door Verhoshansky 3 voor het eerst werd beschreven, lijkt er pas vanaf 2000 een gefundeerde theorie voor complex training te ontstaan. 3,4 Het begrip complex geeft in de sport- en revalidatiepraktijk nogal eens onduidelijkheid en de training wordt daardoor op verschillende manieren ingevuld. De van toepassing zijnde vertaling van de Engelse term complex is samenhang. We moeten complex training dan ook verstaan als een training met samenhangende oefeningen, in plaats van dat het een (coördinatief) ingewikkelde training zou betreffen. Wat ook meespeelt bij de bestaande onduidelijkheid zijn de verschillen in uitkomsten van wetenschappelijk onderzoek. 5 Dit komt vooral door een ingewikkelde interactie van factoren die het trainingseffect kunnen beïnvloeden. Dit artikel beschrijft de theorie achter complex training en gaat kort in op de korte- en lange termijn effecten die in wetenschappelijk onderzoek worden gerapporteerd. Een eenvoudige rekensom? De wetenschap heeft inmiddels wel aangetoond, dat complex training in sommige gevallen kan leiden tot een direct optredende toename van de sportprestatie (bijvoorbeeld hoger springen). Sommigen verklaren dit op Sportgericht nr. 1 / 2012 jaargang 66 11

2 basis van de natuurkundige formule voor vermogen (P = F x v), maar dit is te kort door de bocht. Complex training beoogt de explosiviteit van een sporter, gedefinieerd als de mogelijkheid om zo snel mogelijk kracht op te bouwen, te vergroten. Dit wordt ook wel vermogen P genoemd (energie per tijdseenheid, Joule s -1 = Watt). Een groter mechanisch vermogen komt tot stand door een toename van kracht F (N) en/of snelheid van bewegen v (m s -1 ). In de klassieke periodisering van krachttraining worden beide componenten los van elkaar, in aparte trainingssessies, getraind. Hierbij gaat krachttraining die gericht is op toename van F door fysiologische en/ of anatomische aanpassingen vooraf aan plyometrische training. In de plyometrische oefeningen (o.a. springen en werpen) wordt gebruik gemaakt van voorrek van kapsel en pezen om de snelheid van bewegen te verbeteren. 6 De combinatie van meer kracht en een hogere bewegingssnelheid, zo is het idee, leidt tot meer vermogen. Het direct toegenomen prestatievermogen na complex training kan hier echter niet mee worden verklaard, want door de directe opeenvolging van beide typen krachttraining binnen dezelfde training is er geen gelegenheid voor het optreden van supercompensatie en adaptatie. Potentiatie Hoe kan het dan toch zo zijn dat complex training direct het mechanisch spiervermogen laat toenemen? Een aannemelijke verklaring wordt recent gezocht in het fenomeen potentiatie. 7 Spieren generen als reactie op een electrische prikkel een bepaalde kracht of een bepaald vermogen. Potentiatie veroorzaakt een toename van het submaximale tot maximale spiervermogen bij een eenzelfde elektrische stimulatie van de spier (figuur 1). 7 Er bestaan twee vormen van potentiatie, namelijk Post Activation Potentiation (PAP) en High Frequency Initial Pulses (HFIP). Waar het bij HFIP gaat om een onevenredige verdeling van actiepotentialen (veel in het begin) gedurende een contractie bij voornamelijk plyometrische bewegingen, wordt in de literatuur het effect van complex training toegewezen aan PAP. 7 Hierbij lijkt een grotere spierstimulatie cq. intensievere activiteit tot een sterkere potentiatie te leiden. 7 Het mechanisme achter het directe effect van complex training lijkt het principe van potentiatie te zijn. Intussen neemt het aantal onderzoeken naar de werkzame fysiologie achter PAP toe en lijken er drie (deel)verklaringen te bestaan (zie kader). De eerste verklaring is een toename in Myosine Light Chain fosforylase (MLC-f). De Drie theorieën over het mechanisme achter het verschijnsel Post Activation Potentiation (PAP) 1. Myosine Light Chain (MLC) is een onderdeel van het myosine filament (bouwsteen van een spiervezel) en heeft bindingsplaatsen voor het energierijke fosfaat ATP en voor het actine filament (een andere belangrijke bouwsteen van een spiervezel) (figuur 2a). Door de werking van het enzym MLC-fosforylase kan het myosine als het ware over het actine heenlopen, waardoor de spiervezel in elkaar schuift (figuur 2b). De werking van MLC-f wordt versneld door MLC-kinase, dat wordt geactiveerd door calcium (Ca 2 +) ionen die vrijkomen als de spier via de zenuwvezels wordt gestimuleerd. Een voorafgaande (sub)maximale contractie zorgt voor een (tijdelijke) toename van het MLC-f en voor een (tijdelijk) verhoogde gevoeligheid van de myosine actine verbinding voor Ca 2 +. Dit verhoogt de mobiliteit van de takjes die de bindingen tussen het myosine en actine tot stand brengen en dus voor een toename in krachtopbouw Een tweede verklaring voor potentiatie is een toegenomen rekrutering van grote motor units. 8 Tijdens een eerste spiercontractie na een periode van rust is de signaaloverdracht tussen de betrokken zenuwvezels nog niet optimaal doordat de ontvangende zenuwvezel op dat moment nog verminderd gevoelig is. 8 Dit is vooral het geval bij de grotere motorische eenheden. Als meerdere contracties elkaar opvolgen zo blijkt uit dierexperimenteel onderzoek - neemt de gevoeligheid (tijdelijk) toe. Dit effect is juist sterker bij de grotere motorisch eenheden. 8 Zodoende zorgen (een) voorafgaande contractie(s) er voor dat de grotere, sterkere motorische eenheden gemakkelijker kunnen worden geactiveerd, waardoor het vermogen dat geleverd kan worden toeneemt. 3. Een derde oorzaak voor het PAP effect ligt mogelijk in een afname van de pennatiehoek van de spiervezels. Een kleinere pennatiehoek ten opzichte van de werklijn geeft namelijk een grotere overdracht van kracht (figuur 3). Onderzoek liet na een contractie een afname van de spiervezelpennatiehoek van ongeveer 2 zien, met daarbij een summiere krachttoename van 0,9%. 8 Mogelijk draagt dit bij aan het praktijkrelevante effect van PAP, maar dit verdient verder onderzoek. 12 Sportgericht nr. 1 / 2012 jaargang 66

3 Figuur 1 tweede is een toename in rekrutering van grote motor units. En de derde is een afname van de spiervezelpennatiehoek (de hoek die de spiervezels maken ten opzichte van de werklijn van de spier). 8 Potentiatie en de kracht-snelheid relatie PAP leidt volgens de huidige inzichten niet tot een toename van de maximale kracht of van de maximale verkortingssnelheid van een spier. 8 Immers, één van de onderliggende oorzaken van PAP zou de toename in Ca 2+ gevoeligheid zijn. Bij een verzadiging van Ca 2+ bindingsplaatsen, die zich voordoet bij stimulatiefrequenties (±200Hz) die nodig zijn voor het bereiken van de maximale kracht, neemt het effect van deze gevoeligheid af (figuur 4). 8 Dus de toename in het mechanisch vermogen moet worden gezocht in de ontwikkeling van kracht óver tijd (figuur 5). Vanaf het moment dat een spier wordt gestimuleerd (C in figuur 5) begint de ontwikkeling van kracht. Het bereiken van hetzelfde krachtniveau (1 in figuur 5) in kortere tijd (van 3 naar 2 in figuur 5) betekent een verbetering van prestatie: bij de start van een sprint zal het snéller kunnen leveren van dezelfde kracht je een voorsprong geven op je concurrenten. Deze toegenomen ontwikkeling van kracht en vermogen is af te leiden uit de kracht snelheid relatie (figuur 6). De snijpunten van de lijn met resp. de y-as en de x-as representeren de maximale kracht (snelheid = 0) en de maximale verkortingssnelheid (weerstand = 0) van een spier. Beide veranderen niet door potentiatie. Maar het blijkt dat de curvatuur van de grafiek wel verandert: de lijn vlakt af (van A naar B). Dit betekent dat potentiatie zorgt voor een hogere verkortingssnelheid bij dezelfde kracht en dus (P = F x v) voor een groter vermogen (van 1 naar 2). Wanneer je in de grafiek naar links gaat, richting de piekkracht op de y-as, is er steeds minder verschil tussen de lijnen A en B. Dus is er ook minder verschil tussen 1 en 2. De verkortingssnelheid neemt dus nog amper toe. Met andere woorden: PAP treedt niet of nauwelijks op bij het leveren van (bijna) maximale kracht en openbaart zich sterker op submaximale krachtniveaus. 8 Figuur 3 het afvlakken van de kracht-snelheid relatie is een belangrijke weerspiegeling van het potentiatie effect. Trainingsprotocollen Hoe vertalen we deze fundamentele kennis over de fysiologie en biomechanica achter PAP nu in de ontwikkeling van optimale protocollen voor complex training? Ondanks het goede Figuur 2A Figuur 2B empirische onderzoek dat er is verricht bestaan er binnen de wetenschap nog altijd onduidelijkheden. Zo blijft het vooralsnog onduidelijk welke vorm van activiteit (oefening) leidt tot optimale potentiatie. 7 Daarnaast is onduidelijk welke combinatie van frequentie, intensiteit en rust optimaal is. Hierbij is het van belang om zowel naar de effecten op korte als lange termijn te kijken. Zijn er (op korte termijn) bijvoorbeeld verschillen in de sterkte van het directe effect en in de tijdsduur waarover het effect aanhoudt? En zijn er (op langere termijn, bijvoorbeeld een periode van 6-8 weken) verschillen in de trainingseffecten/adaptaties ten gevolge van klassieke krachttraining versus complex training? Korte termijn effecten Met enige voorzichtigheid kan geconcludeerd worden dat er bij getrainde sporters (na ± >3 minuten) een direct positief bestaat van complex training op explosieve activiteiten. De interactie van diverse factoren (trainings- Sportgericht nr. 1 / 2012 jaargang 66 13

4 volume, trainingsintensiteit, contractietype, persoonlijke karakteristieken en type vervolgactiviteit) bepalen per persoon wat het optimale volume en de optimale hersteltijd zijn voor het beste potentiatie effect. 8 Personen die een grote absolute spierkracht met een relatief groot aantal type 2a/x spiervezels hebben èn een hoog niveau van weerstandtraining aankunnen zullen het meeste voordeel hebben van PAP tijdens complex training. 8 Dat het potentiatie effect pas na enkele minuten optreedt heeft te maken met vermoeidheid (figuur 7). De submaximale, maar intensieve spieractiviteit (periode A in figuur 7) waarmee de potentiatie wordt opgebouwd veroorzaakt tevens vermoeidheid. Deze vermoeidheid is direct na afloop het sterkst en begint vervolgens af te nemen. Deze afname gaat sneller dan de Figuur 4 afname van het potentiatie effect. Op een zeker moment zal het potentiatie effect dus de overhand krijgen over de vermoeidheid (periode B vanaf moment 3) en zal de positieve invloed op het vermogen zich openbaren. Een studie van Kilduff et al. 10 naar het potentiatie effect op een countermovement sprong (CMJ) laat dit ook zien. Bij de CMJ wordt diep ingeveerd om vervolgens zo hoog mogelijk op te springen. Bij een groep van 23 getrainde mannelijke atleten werd er twaalf minuten na drie maximaal haalbare herhalingen van een dynamische squat een significante toename (p<0,05) van 8,0% gevonden op het vermogen dat tijdens de CMJ werd geleverd. Een andere studie liet bij ongetrainde proefpersonen een afname van resp. 2% en 3% van de tussen- en eindtijden op een 30 meter sprint zien nadat er tien squats op 90% van de maximale kracht waren uitgevoerd. 7 Ook dit effect was pas zichtbaar na vijf minuten. Hoe minder vermoeidheid de inleidende activiteit veroorzaakt (zo blijkt uit figuur 7), des te eerder de prestatieverbetering zich zal openbaren. Dit wordt ondersteund door een studie van Gourgoulis et al. 11 waarin bij getrainde proefpersonen binnen vijf seconden na het uitvoeren van een aantal squats een 4% toename in de CMJ hoogte werd gevonden. Hierbij waren het volume en de arbeid-rust verhouding van de squattraining zo gekozen, dat er nauwelijks vermoeidheid werd opgebouwd, namelijk series van 2 maximaal snel uitgevoerde herhalingen met respectievelijk 20, 40, 60, 80, en 90% van het 1RM en een seriepauze van vijf minuten. Er is ook een duidelijke positieve samenhang tussen de absolute spierkracht en het piekvermogen tijdens explosieve activiteiten als de CMJ. Personen die in staat zijn absoluut meer kracht te leveren (sporters) hebben een groter percentage krachtige type 2a/x spiervezels. Deze spiervezeltypen vertonen een grotere toename in MLC-f en zijn gemiddeld genomen georganiseerd in grotere motorische eenheden. Er zou daardoor, zoals beschreven, een sterker PAP effect te zien moeten zijn. 8 Echter: type 2a/x spiervezels zijn ook sneller en dieper vermoeibaar (uitputting van de energievoorraad en ophoping van geproduceerde afvalstoffen). Desalniettemin blijkt het PAP effect sterker te zijn bij getrainde personen. Mogelijk hebben zij een betere weerstand tegen vermoeidheid. Tot slot is het type vervolg activiteit mogelijk ook van invloed. In de literatuur leidt dit tot verschillende resultaten. De beschreven activiteiten zijn: maximale isometrische (statische) contracties, geïsoleerde dynamische contracties (kniestrekking) en ballistische vormen als CMJ s en SJ s. Het lijkt er op dat de voorafgaande activiteit zoveel als mogelijk overeen moet komen met de te trainen explosieve activiteit. Hierdoor zal de atleet de juiste grote motorische eenheden en spieren activeren. Het verdient verder onderzoek of een functionele krachtoefening ook leidt tot een directe prestatietoename bij bijvoorbeeld sprinten of hardlopen. 7 Een bepaalde oefening hoeft dus niet per se op alle vervolgactiviteiten hetzelfde effect te hebben. Het blijkt dat het neurale en mechanische mechanisme voor een isometrische contractie nogal verschilt van dat van een dynamische contractie. Bij dynamische contracties hangt het rekruteringspatroon bijvoorbeeld Figuur 5 af van de hoekpositie van een gewricht. Daarnaast kan een ballistische contractie (hoogspringen of werpen) gebruik maken van het opslaan van potentiële energie in peesweefsel. Dit zal tot een toename van de prestatie leiden zonder dat er een verandering op fysiologisch niveau plaatsvindt. Tot slot gaat het PAP effect niet op voor niet gerekruteerde spieren. Een simpele strekkings oefening van de knie hoeft dus geen PAP effect te hebben op een CMJ. Tijdens een CMJ hangt mogelijk veel meer af van de kracht vanuit 14 Sportgericht nr. 1 / 2012 jaargang 66

5 andere spieren in de keten, zoals de grote bilspier. Tijdens een geïsoleerde kniestrekking is de bilspier niet geactiveerd. 8 Mogelijk wordt daarom in onderzoek van French et al. 12 geen direct effect van een voorgaande leg extension oefening op een CMJ gevonden, maar wel op een drop jump. Het potentiatie effect openbaart zich pas vanaf ± 3 minuten na de krachtoefening en is sterker bij een grote overeenkomstigheid in oefeningen en bij getrainde atleten. Lange termijn effecten Het directe voordeel van complex training is in de literatuur goed uiteengezet. 2,7,8 Daaruit volgt natuurlijk de vraag of complex training op de Figuur 6 langere termijn ook superieur is ten opzichte van traditionele kracht- of plyometrietraining? Onder het lange termijn effect verstaan we de invloed van een aantal weken (6 tot 8) complex trainen op diverse variabelen ten opzichte van één of meer andere (kracht)trainingsmethoden. Het aantal studies hiernaar is beperkt. Recent is in een onderzoek van Arabatzi et al. 13 gekeken naar het effect van 8 weken complex training in vergelijking met alleen kracht- en plyometrietraining op onder andere spronghoogte. Hierbij namen alle groepen op de gemeten variabelen gelijk toe (± 15 tot 17%). Het achterliggende mechanisme (techniek, EMG of vermogen) verschilde wel per groep. In een studie van Mangine et al. 14 vond men bewijs dat 8 weken complex training voor zowel boven- als onderlichaam het 1RM van het bovenlichaam (11,6%) en het vermogen (squat jump) voor het onderlichaam (5,4%) liet toenemen. Sommige studies hebben ook gekeken naar het effect van complex training op functionelere activiteiten als hardlopen en fietsen. 5 Ook daaruit blijkt dat complex training een positief effect heeft op prestaties tijdens dergelijke activiteiten. De vraag blijft echter of de gevonden positieve resultaten nu het effect zijn van de combinatie van intensieve krachttraining en plyometrische oefeningen binnen één training, of van een periode van training waarin beide type training voorkomen. Zou bijvoorbeeld een periode van drie weken krachttraining gevolgd door drie weken plyometrische training hetzelfde effect hebben? Of een zogeheten compound (samengesteld) programma waarin iedere week krachttrainingen en plyometrische sessies worden gecombineerd? In een studie van Milhalik et al. 15 werd het effect van een korte periode (4 weken, 2 trainingen per week) van complex of compound training op de verticale spronghoogte en het leverbare vermogen bij getrainde volleyballers vergeleken. De totale hoeveelheid te leveren arbeid per week was voor beide groepen gelijk. Er was geen verschil in de gemeten uitkomstvariabe- Figuur 7 len. Beide groepen hadden na 3 weken training al een statistisch significante toename in spronghoogte en vermogensproductie. Na vier weken was de spronghoogte van zowel de complex als de compound groep toegenomen met respectievelijk ±5% (2,7cm) en ±9% (4,77cm). De mate van toename over de tijd verschilde niet tussen de beide groepen. Deze resultaten suggereren, in overeenstemming met de hiervoor beschreven literatuur, dat de combinatie van krachttraining en plyometrische training effectief is, maar dat de trainingsopzet of verdeling (complex versus compound) waarschijnlijk niet van invloed is. Er is tot op heden onvoldoende bewijs dat complex training op de langere termijn een superieur effect heeft ten opzichte van andere krachttraining methodes. In dit artikel over complex training is beschreven vanuit welke definitie er in de praktijk zou moeten worden gewerkt en welke mechanismen hieraan ten grondslag liggen. Er is toenemend bewijs dat het directe effect positieve effect van complex training gebaseerd is op post activation potentiation, een verschijnsel dat veroorzaakt wordt Sportgericht nr. 1 / 2012 jaargang 66 15

6 door een toename in myosine light chain fosforylase, een toegenomen recrutering van grote motor units en een afname in de spiervezel pennatie hoek. Hierdoor ontstaat na een serie van submaximale krachtoefeningen, waarbij extreme vermoeidheid wordt voorkomen, een direct positief effect op het vermogen dat een sporter kan produceren. Dit is echter wel nadrukkelijk afhankelijk van meerdere factoren, zoals soort en rekrutering van spiervezeltype, soort krachttraining, rust en krachttrainingervaring. Het directe effect kan door atleet en coach bijvoorbeeld worden benut tijdens wedstrijden in explosieve sporten. Voor de langere termijn is er tot op heden geen superieur effect van complex training ten opzichte van andere vormen van krachttraining aangetoond. Literatuur Voor een volledige referentielijst kan contact worden opgenomen met Sil Kloppenburg 9. Leeuwen D van (2008). Beter presteren door PAP. Sportgericht, 62 (3), Kildulf LP et al. (2007). Postactivation potentiation in professional rugby players: optimal recovery. Journal of Strength and Conditioning Research, 21 (4), Gourgoulis V et al. (2003). Effect of a submaximal half-squats warm-up program on vertical jumping ability. Journal of Strength and Conditioning Research, 17 (2), French DN, Kreamer WJ & Cooke CB (2003). Change in dynamic exercise performance following a sequence of preconditioning isometric muscle actions. Journal of Strength and Conditioning Research, 17 (4), Arabatzi F, Kellis E & Saèz-Saez De Villareal ES (2010). Vertical jump biomechanics after plyometric, weight lifting, and combined (weight lifting + plyometric) training. Journal of Strength and Conditioning Research, 24 (9), Mangine GT et al. (2008). The effects of combined ballistic and heavy resistance training on maximal lower- and upperbody strength in recreationally trained men. Journal of Strength and Conditioning Research, 22 (1), Mihalik JP, Libby JJ, Battaglini CL & McMurray RG (2008). Comparing short-term complex and compound training programs on vertical jump height and power output. Journal of Strength and Conditioning Research, 22 (1), (Advertentie) Over de auteurs Sil Kloppenburg is bewegingswetenschapper en werkzaam als docent aan de Hogeschool Utrecht en in de (sport)fysiotherapeutische praktijk. sil.kloppenburg@hu.nl. Jorrit Rehorst is sportfysiotherapeut en master orthopedisch manueeltherapeut binnen de fysiotherapiepraktijk. Hij is inspanningsfysioloog, bewegingswetenschapper en hoofd van de Master Fysiotherapie, specialisatie Sportfysiotherapie aan de Hogeschool Utrecht. jorrit.rehorst@hu.nl. Ron Beurskens is als sportfysiotherapeut werkzaam bij fysiotherapiepraktijk Jeurissen en Van den Ingh en is inspanningsfysioloog in opleiding. dekinesist@gmail.com. 1. Kraemer WJ et al. (2002). Progression models in resistance training for healthy adults. Medicine & Science in Sports & Exercise, 34: Bevan HR et al. (2009). Complex training in professional rugby players: influence of recovery time on upper-body power output. Journal of Strength and Conditioning Research, 23 (6): Verkhoshansky Y & Tatyan V (1973). Speedstrength preparation of future champions. Legkaya Atletika, 2: Baker D (2003). The acute effect of alternating heavy and light resistances upon power output during upper body complex power training. Journal of Strength and Conditioning Research, 17 (3), Rahimi B & Behpur N (2005). The effects of plyometric, weight and plyometric-weight training on anaerobic power and muscular strength. Physical Education and Sport, 3 (1), Goolberg T vd (2005). De Rehaboom. Maarssen: Elsevier Gezondheidszorg. 7. Chatzopoulos DE et al. (2007). Postactivation potentiation effects after heavy resistance exercise on running speed. Journal of Strength and Conditioning Research, 21 (4), Tillin NA & Bishop D (2009). Factors modulating post-activation potentiation and its effect on performance of subsequent explosive activities. Sports Medicine, 39 (2), Sportgericht nr. 1 / 2012 jaargang 66