Herzratenvariabilität - Grundlage für ein individuelles und gesundes Training

Wer regelmäßig trainiert, sollte stets über den aktuellen Leistungs- und Gesundheitszustand verlässlich informiert sein. Ein intensives Training bei anklingendem oder bestehendem Infekt verschlechtert den Gesundheitszustand und kann sogar ernsthafte Komplikationen (z. B. Herzmuskelentzündungen) auslösen. Dies gilt vor allem für hochintensives Training. Alle, die Herzratenvariabilität (Herzfrequenzvariabilität oder HRV) täglich bestimmen, berichten von einer verbesserten individuellen Abstimmung der einzelnen Trainingseinheiten in Abhängigkeit des Erholungszustandes. In der Folge werden beispielsweise geplante intensive Trainingseinheiten gestrichen oder auf den folgenden Tag verschoben.

Auch die Abstimmung zwischen Training und Regeneration wird durch die regelmäßige Beobachtung der Herzratenvariabilität individueller angepasst. Schließlich führt die Individualisierung des Trainings zu stetigen Leistungsfortschritten, denn Überforderung wird rechtzeitig erkannt und vermieden. Wie die HRV zur Individualisierung z. B. des Lauftrainings beitragen kann, wird im Folgenden dargelegt. Dazu sollten Grundkenntnisse zur Physiologie und zu den typischen Parametern der HRV vorhanden sein, die als erstes vorgestellt werden.

Grundkenntnisse zur Herzratenvariabilität

Das Herz schlägt bei einem gesunden Menschen nicht mit einer starren Frequenz. Es unterliegt gewissen Schwankungen. Diese Variabilität (HRV, Herzratenvariabilität) charakterisiert die Veränderung (Variation) der Dauer aufeinanderfolgender Herzschläge und ist eine Messgröße der neurovegetativen Aktivität und autonomen Funktion des Herzens. Während die Herzfrequenz vor allem Auskunft über die Quantität bzw. Intensität der Herz-Kreislauf-Beanspruchung gibt, informiert die HRV zusätzlich über die Qualität der Herz-Kreislauf-Regulation und deren beeinflussende Größen.

Bei einem gesunden Menschen schlägt das Herz nicht mit einer starren Frequenz, d. h. bei einem Ruhepuls von bspw. 60 Herzschlägen in der Minute erfolgt nicht jeder Schlag nach exakt einer Sekunde bzw. 1000 Millisekunden. Schwankungen von 30 bis 100 Millisekunden in der Herzschlagfolge treten als natürliche Arbeitsweise des Herzens auf.

Ursächlich für diese Schwankungen/Variabilität sind die unterschiedlichen Einflüsse von Parasympathikus und Sympathikus auf den Sinusknoten des Herzens. Das Herz reagiert laufend auf die Signale des Organismus und der Umwelt mit fein abgestimmten Veränderungen (Variationen) der Herzperiodendauer. Diese Anpassungsfähigkeit des Herzens basiert auf einem optimalen Zusammenspiel des sympathischen und parasympathischen Nervensystems. In Ruhe ist die Variabilität des Herzschlags bei einem gesunden Menschen am höchsten. Mit Beginn der körperlichen Aktivität verringert sich die HRV und bei intensiver Belastung (z. B. schnelles Laufen) schlägt das Herz nicht nur schneller, sondern auch sehr gleichmäßig, d. h. die Dauer von Herzschlag zu Herzschlag variiert kaum noch. Dies ist unter Belastung aber normal. In Ruhe hingegen sollte eine hohe Variabilität des Herzschlages vorhanden sein.

Einflüsse auf die Herzratenvariabilität

Mit verschiedenen Parametern der HRV lassen sich stress- und entspannungsbezogene Einflüsse auf unseren Organismus diagnostizieren. Hoher Stress (z. B. beruflicher Dauerstress), gesundheitliche Beeinträchtigungen (z. B. grippale Infekte, Corona), Alkoholkonsum oder wiederholt hochintensive Trainings- bzw. Wettkampfbelastungen führen zur Einschränkung der HRV. Dies äußert sich in einer sympatho-vagalen Dysbalance. Bei Wohlbefinden, guter Entspannungsfähigkeit sowie nach einem moderaten Ausdauer- und Krafttraining über mehrere Wochen steigt die HRV an. Eine sympatho-vagale Balance mit normaler oder auch erhöhter HRV stellt sich ein.

Faktoren, die HRV-Messwerte beeinflussen oder verändern können

• Atmung
• Trainingsumfang und -intensität
• Ruhe und Erholung vom Training
• Hormone
• Stoffwechsel
• Chronische Gesundheitszustände
• Stress
• Schlafgewohnheiten und Schlafqualität
• Ernährung
• Alter und Geschlecht
• Genetik

Faktoren, die zu einer Einschränkung der HRV führen können

• Grippale Infekte, gesundheitliche Beeinträchtigungen
• Psychischer, mentaler Stress
• Wiederholt hochintensives Training ohne hinreichende Erholungsphasen
• Lange Wettkampfserie ohne kompensatorisches Training
• Reisestress und Zeitumstellungen
• Schlafmangel

Faktoren, die zu einer Erhöhung der HRV führen können

• Aerobes Ausdauertraining
• Regenerationsfördernde Maßnahmen (z. B. Sauna, Massage)
• Entspannungsübungen (z. B. Yoga, Meditation)
• Ausgeglichenheit, Zufriedenheit
• Gutes Wohlbefinden
• Gute Schlafqualität

In der Variabilität der Herzschlagfolge zeigt sich die Anpassungsfähigkeit des menschlichen Organismus an exogene und endogene Einflüsse. Wie oben erwähnt, reagiert das Herz fortwährend auf innere Signale des Organismus und auf äußere Anforderungen aus der Umwelt mit fein abgestimmten Veränderungen (Variationen) der aufeinanderfolgenden Herzperioden. Jeder Mensch hat eine individuelle Ausprägung der HRV, die u. a. von Alter, Geschlecht und genetischen Anlagen bestimmt wird. Kinder haben eine größere Variabilität als Erwachsene und ältere Menschen. Mit zunehmendem Lebensalter nimmt die Variabilität ab.

Parameter der Herzratenvariabilität

Für die genauere Charakterisierung der HRV gibt es eine Vielzahl an mathematisch ermittelten Parametern und Analyseverfahren. Auch wenn HRV-Messgeräte von „der“ HRV sprechen, so steht dahinter immer ein ganz spezieller Parameter. An dieser Stelle wird ein einfach zu berechnender und viel verwendeter Zeitbereichsparameter der Herzratenvariabilität vorgestellt: der RMSSD-Wert.

Der RMSSD-Wert

Der RMSSD-Wert repräsentiert die schnelle Änderung von Herzschlag zu Herzschlag, die durch die Ausschüttung des Transmitters Acetylcholin des Nervus Vagus resultiert. Dieser Nerv ist der X. Hirnnerv und zugleich größte Nerv des Parasympathikus, der an der autonomen Regulation fast aller inneren Organe beteiligt ist. Er wird auch als Entspannungsnerv bezeichnet, weil in der Ruhe- und Erholungsphase die parasympathische (vagale) Aktivität dominiert. Demzufolge werden hohe RMSSD-Werte umgangssprachlich mit einer hohen HRV gleichgesetzt.

RMSSD (Root Mean Square of Successive Differences): berechnet wird die Wurzel aus dem Mittelwert der quadrierten Differenzen aufeinanderfolgender Herzschläge.

Die Höhe des RMSSD-Wertes ist individuell unterschiedlich. Trainierte Sportler haben in der Regel höhere RMSSD-Werte als Untrainierte. Bei Ausdauerleistungssportlern konnte ich oft Werte von über 200 ms ermitteln. Aber auch sehr gut trainierte Läuferinnen und Läufer weisen durchaus auch deutlich niedrigere Werte auf. Auch wenn interindividuell kein hoch signifikanter Zusammenhang zwischen dem RMSSD-Wert und der sportlichen Leistungsfähigkeit besteht, so nimmt der RMSSD-Wert individuell bei verbesserter Ausdauerleistungsfähigkeit und gutem Gesundheitszustand zu. Somit kann jeder die Wirkung eines regelmäßigen Ausdauertrainings am Anstieg des RMSSD-Wertes erkennen.

Mit der Herzratenvariabilität das Training individualisieren

Sportler*innen, die die Herzratenvariabilität im Training regelmäßig analysieren, berichten von einer verbesserten individuellen Abstimmung der einzelnen Trainingseinheiten. Der Wechsel zwischen Training und Regeneration lasse sich präziser festlegen. Dies führt zu stetigen Leistungsfortschritten, weil Überforderungen rechtzeitig erkannt und vermieden werden können. Vor allem mehrere intensive Laufeinheiten ohne hinreichende Regeneration führen zur Einschränkung der HRV. Ein Beispiel: Bereits nach 5 Minuten maximaler Belastung kann der RMSSD-Wert in der anschließenden Erholungsphase von 70 ms auf 15 ms abnehmen. Der Ausgangszustand wird erst nach mehreren Stunden Erholung erreicht.

Baseline-Bestimmung

Für eine Individualisierung des Trainings empfiehlt es sich, im ersten Schritt über mehrere Tage die RMSSD-Werte bei weitgehend regenerativen Trainingsbelastungen durch morgendliche Ruhemessungen zu bestimmen. Das heißt, unmittelbar nach dem Nachtschlaf und der Morgentoilette wird die Schlag-zu-Schlag-Frequenz über 3 bis 5 min in Rückenlage in einem entspannten Zustand gemessen und daraus der RMSSD-Wert bestimmt.

Nach dieser sogenannten individuellen Baseline-Bestimmung kann im zweiten Schritt das geplante Laufprogramm starten. Entscheidend für den Trainingsfortschritt ist es, begründete Abweichungen vom erstellten Trainingsplan auf der Basis der RMSSD-Veränderungen vorzunehmen. Änderungen des Trainingsplans sollten allerdings erst erfolgen, wenn die RMSSD-Werte über mehrere Tage sinken oder kontinuierlich ansteigen. Bei starker Abnahme der RMSSD-Werte (Vagusdepression) nach der morgendlichen Liegendmessung sollte das Training reduziert werden und bei einer deutlichen Erhöhung der RMSSD-Werte über den Baseline-Bereich kann das Training intensiviert werden. Vielfach ist es nicht möglich, eine umfassende Baseline-Bestimmung, beispielsweise vor einem Trainingslager, durchzuführen. Eine gute Alternative ist dann die Orientierung an den Durchschnittswerten vorausgegangener Trainings- und Erholungstage wie bei der Polar Flow App.

Pulswellenvariabilität

Viele Messsysteme basieren heutzutage auf der Pulswellenvariabilität. Dabei wird der Puls über Lichtsensoren am Handgelenk erfasst. Entsprechend der Pulswelle verändert sich eine messbare Lichtdurchlässigkeit der Kapillaren. Die Genauigkeit bei der Bestimmung der Zeitdauer von Pulsschlag zu Pulsschlag ist dabei etwas geringer als bei der Bestimmung der RR-Abstände von Herzschlag zu Herzschlag mit einem Brustgurt wie dem Polar H10. Wissenschaftlich konnte nachgewiesen werden, dass der Brustgurt von Polar das RR-Intervall auf 1 ms genau bestimmt, d. h. meist präziser als mit einem EKG. Ein Grund, warum in wissenschaftlichen Studien fast ausschließlich Messsensoren von Polar genutzt werden.

Der orthostatische Test von Polar

Der orthostatische Test ist auch ein Instrument, das dabei hilft, die richtige Balance zwischen Training und Erholung zu finden. Der orthostatische Test basiert ebenfalls auf der Herzfrequenzvariabilität (HRV, RMSSD-Werte) und der Herzfrequenzmessung.

Eine valide Messung ist Grundvoraussetzung für die Steuerung des Trainings. Die optische Pulsmessung am Handgelenk wird unterstützend eingesetzt, insbesondere um längerfristige Veränderungen durch ein Fitness- oder Leistungstraining zu verfolgen, und um die Wirkung von atemmodulierten Entspannungsübungen zu erkennen (z. B. mit Serene von Polar) oder um die Schlafqualität zu analysieren (SleepWise, Nightly Recharge).

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