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Bei der Übertragung von Muskelkraft auf das Skelett spielt das Bindegewebe eine wichtige Rolle: Sogenannte Aponeurosen umhüllen die Muskeln, unterteilen sie in ihrem Innern und gehen in Sehnen über. Dehnt man den Muskel passiv, verhalten sich die Aponeurosen wie ein Gummiband, das länger und schmaler wird. Beim aktiven Zusammenziehen des Muskels werden die Aponeurosen jedoch länger und zugleich breiter. Somit werden sie auch steifer und wirken auf den Muskel zurück. Das hat Dr. Brent Raiteri vom Lehrstuhl Bewegungswissenschaft der RUB gemeinsam mit Kollegen der University of Queensland mit Hilfe von Ultraschalluntersuchen herausgefunden. Sie berichten im Journal PNAS in der Ausgabe vom 19. März 2018.

3D-Ultraschall am Schienbeinmuskel

Um zu untersuchen, wie die dreidimensionale Muskelstruktur die Dehnung und Spannung der Aponeurosen während aktiver Muskelkontraktionen mit unterschiedlicher Kraft und bei unterschiedlichen Muskellängen beeinflusst, verwendeten Raiteri und seine Kollegen 3D-Ultraschall. Sie bestimmten die Länge und die Breite der Aponeurose des vorderen Schienbeinmuskels.

Ergebnis: Wurde der Muskel passiv gedehnt, dann wurde die Aponeurose sowohl länger als auch schmaler wie ein einfaches Gummiband. „Während willentlicher Muskelaktivität hingegen wurde die Aponeurose in der Länge gedehnt, gleichzeitig aber auch breiter, vermutlich aufgrund des Drucks innerhalb des Muskels und der Muskelverformung“, so Brent Raiteri. Diese Dehnung in die Breite bewirkt wiederum, dass die Aponeurose in Längsrichtung steifer wird, wobei die Steifigkeit der Aponeurose bei langen Muskellängen höher war als bei kürzeren.

Kraftübertragung besser verstehen

Die Änderung der Steifigkeit der Aponeurose beeinflusst während Muskelaktivität ihrerseits die Längenänderung der Muskelfaserbündel, die die aktive Muskelkraft erzeugen und sich dabei verkürzen. „Das ist deshalb bedeutend, weil die Kapazität der Muskelfaserbündel, Kraft zu erzeugen, maßgeblich von ihrer Länge und ihrer Verkürzungsgeschwindigkeit abhängt“, so Prof. Dr. Daniel Hahn, Inhaber des Lehrstuhls für Bewegungswissenschaft der RUB.