D25 Muskelaktivität (EMG)

Thema

Die Elektromyographie (EMG) erfasst im Allgemeinen die elektrische Aktivität der Muskulatur eines Athleten als Summe der Aktionspotenziale aller aktiven motorischen Einheiten innerhalb desselben Muskels. Eine Oberflächenelektrode erfasst dieses elektrische Signal von jedem oberflächlichen Muskel des Athleten – exakt dasselbe Signal jedes einzelnen Muskels, wodurch ein weiteres Modell dieses Muskels erstellt wird – mit einer sehr hohen Abtastfrequenz.

Die Standardverarbeitung des elektrischen Muskelsignals umfasst zunächst die Gleichrichtung, dann die Bandpassfilterung, die nur das relevante Frequenzband der Muskelaktivität beibehält, und schließlich die Glättung des gefilterten Signals mittels eines gleitenden Fensters. Diese Prozesse transformieren das rohe, verrauschte elektrische Signal in eine deutlich sauberere und besser nutzbare Hüllkurve.

Dieses finale Muskelsignal wird anschließend auf die maximale willkürliche Kontraktion desselben Muskels normiert. Dadurch ist ein direkter Vergleich der Muskelaktivität zwischen zwei verschiedenen Probanden oder zwischen zwei verschiedenen Muskeln desselben Probanden möglich.

Der Beginn dieser Muskelaktivierung, der sogenannte Signalbeginn, bestimmt die finale Antizipationszeit des Muskels vor einem bestimmten Aufprall. Dies ähnelt der elektromechanischen Reaktionszeit, die bereits in einem anderen Modell dieser Reihe für ein neuromuskuläres Kontrollversagen beschrieben wurde. Dieselbe Koaktivierung quantifiziert wiederum die simultane Aktivierung eines Agonisten und seines Antagonisten – genau die Muskelkoaktivierung, die einem anderen Modell dieser Reihe zur Energiedissipation in einer kinetischen Kette zugrunde liegt. Da der Beginn dieser Muskelaktivierung noch später als der Aufprall erfolgt, ist die finale Antizipationszeit des Muskels entsprechend noch kürzer.

Dieses Modell zeigt daher anhand der initialen elektrischen Aktivität des Muskels, dass die Beziehung zwischen dem Muskelsignal und der von diesem Muskel erzeugten Kraft bei einer isometrischen Kontraktion annähernd linear ist. Diese Beziehung variiert jedoch mit der Geschwindigkeit und Länge des Muskels, genau wie die Hill-Kurve, die in einem anderen Modell dieser Reihe für Muskelkraft und -geschwindigkeit beschrieben wurde. Aus diesem rohen elektrischen Signal des Muskels ermittelt diese Analyse den endgültigen Aktivierungsgrad des Muskels im Verhältnis zu seiner maximalen willkürlichen Kontraktion sowie den Beginn seiner Aktivierung, die endgültige Dauer dieser Aktivierung, seine Koaktivierung mit seinem Antagonistenmuskel und das endgültige zeitliche Muster dieser Muskelaktivierung, mit dem dieses Modell initialisiert wurde.

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