Int. Z. angew. Physiol. einschl. Arbeitsphysiol. 25, 60--66 (1968)

Untersuchungen zum EinfluB der aktiven und passiven Pausengestaltung

auf einige physiologische Funktionen w~ihrend und nach physischer Belastung

MAX QIIAAS und MANFI~ED LO~S Institut fiir Arbeitshygiene der Medizinischen Akademie ,,Carl Gustav Carus"

Dresden (Direktor: Prof. Dr. reed. habil. MAx QuotAs)

Eingegangen am23. Oktober 1967

Problemstellung

Intensitat und Dauer der biologischen Restitution ws und nach physischer oder psychischer Belastung kSnnen die Leistungsvoraus- setzungen des menschlichen Organismus maBgebend beeinflussen. Zur Erhaltung und F6rderung der Leistungsf/ihigkeit sind deshalb Mal~- nahmen geeignet, die auf den Erholungsablauf eine unterst/itzende und beschleunigende Wirkung haben.

Der Einflu8 der passiven l~uhe als dominierendes Mittel der Wieder- herstellung der Leistungsf~higkeit ist an Hand mel3barer physiologischer Funktionen vie]fach untersucht worden, allcrdings vorwiegend fiir den Bereich hoher und maximaler physischer Belastung. F/ir das Kreislauf- verhalten stellten E. A. ~V[ULLER 11. KAI~RASCI-I lest, dag durch geh/tufte Kurzpausen Arbeitspulssumme wie auch Erholungspulssumme ftir die gleiche Arbeit verringert werden.

Zum Verhalten des Sauerstoffverbrauchs liegen Ergebnisse yon HOLI,- ~A~N vor, der nach Pausen eine Verringerung der Sauerstoffaufnahme bei nachfolgenden Belastungen beobachtete. Eine Verringerung der Sauers~offschuld wird daneben yon C~II~IST~s~N u. HOoBm~G und yon MI~S beschrieben. Bei nicht ausreichenden Pausen tritt eine chronische Ermfidung des Organismus ein, die sich vor allem in einer StSrung des Gleichgewichts zwischen Erregungs- und Hemmungsprozessen in der Groghirnrinde/tuBern so]l (KI~]~STOWNIKOW und BYKOW).

Neben der passiven l~uhe ist aber auch eine aktive Pausengestaltung mSglich. Die Tatsache, dag eine Erholung nieht nur bei passiver I~uhe erreicht wird, sondern sich sogar dutch eine leichte kSrperliche Betgtigung oder durch geistige Aktivitgt beschleunigen lgBt, wurde erstmals 1903 yon S~TscI~l~OW erkannt. Er stellte fest, dab bei Belastung am Ergo- graphen die Arbeitsfghigkeit der bis zur ErschSpfung ermiideten Ex-

Einflul3 der ~ktiven und passiven PausengestMtung 61

tremit~t am sehnellsten wiederhergestellt wurde und in der naeh- folgenden Arbeitsphase am 1/~ngsten anhielt, wenn in der Erholungsphase eine ~ndere, vorher nieht ts Ext remi tg t Muskelarbeit durchfiihrte. Diese urspr/ingliehen Experimente wurden sp/iter mehrfaeh in versehiede- nen Modifikationen best/~tigt (NAtglKASCIIWILI; TSCtIACIINASCttWILI ; MATEE~F). Die verbesserte Restitutionswirkung der aktiven Pausen- gestaltung soll aueh eintreten, wenn die Durehblutung der in der Er- holungsphase tgtigen Muskulatur durch Abbinder~ der betreffenden Ex- t remitgt v611ig aufgehoben wird (MlsslwI~o).

In der Praxis spielen die Probleme der aktiven Erholung vor Mlem beim Sporttraining und in der Form der Ausgleiehsgymnastik in den Betrieben eine I~olle. Positive Leistungseinflfisse sind vielfach besehrieben (BABAJEWA; KI~ESTOWSIIKOW; QUAAS). Uber das Verhalten der physio- logisehen GrSgen des Stoffwechsels und des Kreislaufs naeh aktiver Er- ho]ung bestehen noeh unterschied]iehe Meinungen. NAI%IKASCttWILI und KI~ESTOWNIKOW beobaehteten naeh aktiver Erholung eine Verringerung der Herzfrequenz ffir k6rperliehe Belastungen gleicher Intensiti~t, E. A. MOLL~I~ land gegenteilige Ergebnisse. l~ber das Verhalten des Sauerstoff- verbrauchs unter aktiver Erholung sind uns keine gezielten experimen- tellen Untersuehungen bekannt. Nur yon KlCESTOWNIKOW liegen An- gaben fiber Verringerung des Sauerstoffverbrauchs bei Sport]ern naeh aktiven Pausenfibungen vor.

Die durehgeffihrten Untersuehungen sollten ein Beitrag zur K1/~rung der physiologischen Wirkung unterschiedlieher Pausengestaltung skin.

Methodik Wir untersuchten experimental1 die Wirkung der passiven und der aktiven Er-

holung auf alas VerhMten des O~-Verbrauchs und der Pulsfrequenz bei mittel- schwerer kSrperlicher Arbeit unterhMb der sogenannten Dauerleistungsgrenze. Da- zu wurden neun gesunde m~nnliche Probanden, deren Alter zwischen 19 und 28 Jahren lag und die beruflich wenig oder m~gig k6rperlich beansprucht wurden und keinen regelm~l]igen Sport trieben, zun~ehst einer Dauerbelastung yon 6 mkp/sec und 30 rain Dauer auf dam Fahrradergometer unterzogen. Naeh jeweils 1--2 Tagen Pause wurde diese Gesamtbelastung yon 10800 mkp wiederholt, aber in drei Ab- sehnitte yon je 10 rain Dauer aufgeteilt, die dutch Pausen yon je 5 min Dauer unter- broehen wurden. Die Pausen wurden entweder in passiver P~uhe verbracht oder aktiv dureh leichte Drehknrbelarbeit yon 0,5 mkp/sec gestaltet.

Die I-Ierzfrequenz wurde dabei mit einem Cardiotachometer der Firma Rentsch, Pimaa, mittels Brustwandelektroden fortlaufend gemessen nnd registriert. 02-Ver- braueh und C02-Abgabe wurden mit dam Spirolyt des VEB JunkMor, Dessau, auf- gezeichnet. Yfir die Fahrradergometer- und Drehkurbelarbeit stand ein wirbelstrom- gebremstes Modell der Firma Zimmermann, Leipzig, zur Verffigung. Die Unter- suchungen wurden jeweils zur gleiehen Tageszeit bei ausgeruhten Probanden dureh- gefiihrt. Die klimatisehen Bedingungen im Untersuehungsraum lagen im Behaglieh- keitsbereich und zeigten nur geringfiigige Tagesuntersehiede. Die Ergebnisse wurden statistiseh iiberprfift (t-Test, VarianzanMyse, Konfidenzintervallberechnungen). Es warden jeweils die arithmetischen Mittelwerte angegeben.

62 M. QvAAs und M. Loins:

Ergebnisse 1)iir die Darstellung der Ergebnisse werden folgende Symbole verwendot:

D = Dauerbelastung, 1) = Belastungsform mit passiver Erholung, Ak ~ Be- lastungsform mit aktiver Erholung, P1 bzw. Ak 1 = jeweilige Belastungsabsehnitte.

1. Ruhewerte

02-Verbraueh 1)ulsfrequenz

D 250,4 ml/min 69,3/rain 1) 255,6 ml/min 66,5/min Ak 271,6 ml/min 71,0/min

Die Unterschiede sind statistisch zuf~llig, es besteht Homogeniti~t der Ausgangswerte. Fiir die weitere Bewertung kann daher yon den jewefligen Belastungsmehrwerten ausgegangen werden.

2. Einflu[3 der Dauer der Arbeit au] die Erholungsphase Vergleich der Wer~e der Erholungsphase der Dauerbelastung (D) und

des ersten Erholungsabschnittes der Belastungsform mit passiver Er- holung (P1).

02-Erholungs- 02-Erholungs- Erholungs- 1)uls- mehrverbrauch zeit pulssumme erholungszeit

I) 980 ml 3,36 min 30,6 3,25 min 1)1 1017 ml 3,51 min 29,4 3,25 min

Es bestehen keine signifikan~en Unterschiede. Bei der Belastung yon 6 mkp/see konnten wit somit keinen EinfluB

der Dauer der Arbei$ auf die Erholungsphase ffir die ZeR bis zu 30 min nachweisen.

3. Einflufl der passiven Pausen au/ nach/olgende Belastungen

O~-Arbeits- O~-Mehrverbrauch O2-Erholungs- 02-Erholungs- mehrverbrauch im steady state mehrverbrauch zeit

1)1 7940 ml 835 ml/min 1017 ml 3,51 rain 1)~ 8250 ml 850 ml/min 964 ml 3,32 min Pa 8090 ml 835 ml/min 880 ml 2,99 min

1)ulssumme w~,hrend lYlehrpulse im Erholungs- Puls- der Arbeit steady state pulssumme erholungszeit

P1 274,5 28,6/min 29,4 3,25 rain P~ 264,5 26,8/min 32,1 3,25 min P3 259,8 26,4/min 30,5 3,38 min

P1 = jeweilige Abschnitte der Belastungsform mit passiver Erholung.

Einflul~ der aktiven und passiven Pausengestaltung 63

Die Verlaufsunterschiede yon P1 nach P3 sind fiir die 02-Erholungszeit signifikant (a < 0,01), ffir die Mehrpulse im steady state signifikant (a < 0,05), fiir die Pulssumme wi~hrend der Arbeit und den 02-Erholungs-

ml

800 ~ . 1.Abschnitt "X~. - - - - 2.Abschnitt

600 " % ----- 3.Abschnitt

~oo " ~ ' ~ 2 00 " " " - - . . . .

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 rain 3,5

Abb. 1. Erholungsverlauf des O~-Verbrauchs, passive Erholung - - einzelne Abschni?~te

mehrverbraueh besteht Tendenz zur Signifikanz (0,1 > a >0,05). Die fibrigen Untersehiede sind zuf~llig. In Abb. 1 sind die einzelnen Er- holungsphasen fiir den 02-Verbraueh dargestellt.

g. Einflufl der aktiven Pausen au/ nach/olgende Belastungen

O,-Arbei~s- O~-~ehrverbrauch Pulssumme w~hrend Mehrpulse mehrverbrauch ira s~eady state der Arbeit im steady state

Ak 1 7670 ml 810 ml/min 281,3 28,5/min Ak~ 8190 ml 835 ml/min 255,3 25,7/rain Ak 3 8110 ml 823 ml/min 233,2 23,3/rain

Ak~ = jeweilige Abschnitte der Belastungsform mit aktiver Erholung.

Die Verlaufsuntersehiede yon Ak 1 nach Ak 3 sind fiir die Mehrpulse im steady state signifikant (a < 0,05), ffir die Pulssumme ws der Arbeit besteht Tendenz zur Signifikanz (0,1 > a > 0,05). Die Unterschiede des O~-Verbrauchs der einzehaen Arbeitsphasen sind zufi~llig.

5. Vergleich der passiven und aktiven Erholung Die Verlaufsbetrachtung des 02-Verbrauchs ergibt zwischen den Be-

lastungsformen mit passiver und mit aktiver Erholung Ubereinstimmung. Die geringfiigigen Unterschiede zwisehen den vergleiehbaren einzelnen Arbeitsabschnitten and dem letzten Erholungsabschnitt sind zuf~llig (Abb. 2).

Der Einflul~ yon Pausen auf die Pulsfrequenz zeigt sich insbesondere an der }tShe des steady state. Die nach den Pausen sieh verringernde

64 M. QvAAs und M. Lolls:

t t6he des steady state der Pulsfrequenz ist naeh aktiver Erholung deut- licher a]s naeh passiver. Der Verlaufsuntersehied ist signifikant (a < 0,05) (Abb. 3).

ml/min '// 1000 I

Arbeit 10'

200 ! I

5

_= 800 o

600 dJ

[

o ~ 4 0 0

~ctktive I Erho- l i

i \ lung I i ~\ C5') II

pass., \Erho~ \(5')] Arbeit 10'

I I

15 20

ilk(5 akti Erh [un

I pa: ~(Ert

I

30 35

Arbeit 10'

I i i I

/~5 min 50 Abb. 2. Schematische Mittelwertskurven des O2-Verbrauchs der Belastungsformen

mit aktiver und passiver Erholung

29 = = . _ _ . _ _ ~ _ = . = = D a u e r le is t u n g

._ 27 .......... ~ passive Erholung

-~2s -~ aktive Erho[ung :~ 23-

01 I I

1.Abschnitt 2.Abschnitt 3.Abschnitt Abb. 3. Pulsfrequenzerh6hung bei den versohiedenen Belastungsformen (steady

state-Werte)

6. Sonstige Ergebnisse Das Verhalten des O~-Pulses entsprieht bei allen Belastungsformen

etwa dam der Pulsfrequenz. Die Werte des Erholungsquotienten be- st/~tigen die Ver~nderungen der O~-Schuld. Der respiratorische Quotient zeigt bei unseren Untersuehungen keine Abh/~ngigkeit van der Dauer der Arbeit und wird auch durch Pausen nicht beeinflu6t.

Diskussion und Sehlufifolgerungen

Wollte man davon ausgehen, dab bei kfirzerer physischer Belastung unterhalb der Dauerleistungsgrenze die Dauer der Arbeit keinen Einflufl auf meBbare Ermfidungs- und Erholungskriterien hat (E. A. Mi3T,LER), was dureh unsere Untersuehungen auch best/~tigt wird, so k6nnte man annehmen, dab aueh Pausen bei dieser Belastungsintensit/it keine l~olle

Einflul~ der a k t i v e n u n d pas s iven P a u s e n g e s t a l t u n g 65

spielen. Die nachgewiesenen Ver/inderungen der Ou-Schuld durch Pausen, die auch in Ubereinstimmung zu Ergebnissen yon tIoLLMA~, C~RIST]~N- S ~ und yon MI~,S stehen, zeigen, dab nach Unterbrechung einer Arbeit bei Wiederholung der gleichen Belastung andere Voraussetzungen ffir den Wiederbeginn vorliegen, und zwar auch dann, wenn O~-Verbrauch und Pulsfrequenz die Ruheausgangslage schon wieder erreicht batten.

Die Ver/s der O~-Schuld ist bei unseren Untersuchungen dutch passive und durch aktive Pausengestaltung gleich groin. Die zus~tzliche kSrperliche Belastung w~hrend der aktiven Pausenform hat somit keinen negativen EinfluB auf das Verhalten des 02-Verbrauchs einer nach- folgenden Arbeit.

Das Verhalten der Pulsfrequenz wird durch Pausen beeinfluBt. Die Erniedrigung der steady state-Werte bei gleicher Belastung nach Pausen ist nach aktiver Erholung bei unseren Untersuchungen ausgeprs als naeh passiver. Fiir steady state-Vergleiche mul~ demnach die Art der Belastung berficksichtigt werden, wie auch yon BASSA~r angegeben. Da ein konstantes Schlagvolumen bei kSrperlicher Belastung erst bei hSherer Intensit/s vorhanden sein sol1 (Rus~ME~), dfirfte bei 6 mkp/sec eine ~egulierung des Kreislaufs auch fiber das Schlagvolumen erfolgen, so daI~ die alleinige Betrachtung der Pulsfrequenz keine absolute Aussage brin- gen kann. Trotzdem ist die Pulsfrequenzerniedrigung bei gleicher Be- lastung als 0konomisierungszeiehen zu bewerten.

Die intensivere Wirkung der aktiven Erholung ira Vergleich zur pas- siven auf das Pulsverhalten glauben wir mit peripheren Regulations- meehanismen nicht allein deuten zu kSnnen, sondern sehen darin vor allem eine Widerspiegelung des dominierenden Verhaltens der zentral- nervSsen Erregungs- und ttemmungsprozesse, fiir die nach einer aktiven Pause eine verst~rkte Erholungsintensit/~t zu erwarten ist (PAwLow und BY~ow).

Eine bedingte Ubertragbarkeit der gewonnenen Ergebnisse auf prak- tisehe Bereiehe der kSrperlichen Arbeit und des Sports ffir ghnliehe Intensitgten und Zeitverh~ltnisse diirfte mSglieh und damit fiir eine angewandte aktive Erholung zweekdien]ich sein.

Zusammenfassung An neun jfingeren m/innlichen Probanden wurde der Einflul~ verschie-

dener Formen der k6rper]ichen Arbeit und der Pausengestaltung auf das Kreislauf- und Stoffwechselgeschehen untersucht. Neben Dauerbelastung mittlerer Iutensit~t wurden Belastungen, die durch aktive und passive Erholung unterbrochen wurden, betrachtet.

Die Dauer der Arbeit hat bei 6 mkp/sec fiber 30 rain keinen Einflul~ auf den Restitutionsverlauf des 02-Verbrauchs und der Pulsfrequenz.

5 Int. Z. angew. Physiol., Bd. 25

66 M. Q v ~ s und M. Lo]ts: Einflul~ der aktiven und passiven Pausengestaltung

Pass ive und ak t ive Pausen bewirken in gle ichem Mal3e eine Verr ingerung der 02-Schuld. Die Pulsf requenz zeigt naeh Pausen einen ger ingeren An- stieg, was sieh in n iedr igeren s t e a d y s t a t e - W e r t e n der ni ichstfolgenden Be las tungen i~ui~ert. Nach ak t ive r E rho lung ist dies s t i i rker ausgepr/ igt als nach passiver .

L i t e r a t u r

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