Das Central Governor Model

Im ersten Teil unserer Serie haben wir das klassische physiologische Modell von A.V. Hill kennengelernt. Es beschreibt den Körper wie eine Maschine: Wenn der Sauerstoff ausgeht oder die Milchsäure den Muskel flutet, ist Schluss. Doch wer schon einmal miterlebt hat, wie ein völlig erschöpfter Läufer im Zielsprint plötzlich an allen vorbeizieht, merkt schnell: Rein mechanisch lässt sich das nicht erklären.

Um diese Logiklücken zu schließen, brachte der Sportwissenschaftler Dr. Tim Noakes einen neuen Ansatz ins Spiel: das Central Governor Model (CGM).

Nach Noakes ist Ermüdung kein physisches Versagen der Muskulatur, sondern eine vorausplanende (antizipative) Regulation durch das Gehirn. Das oberste Ziel des Zentralnervensystems ist es, sicherzustellen, dass ein biologischer Totalschaden niemals eintritt. In diesem Modell wird die menschliche Leistung nicht durch ein Versagen der Homöostase in Schlüssel Organen wie der Skelettmuskulatur limitiert, sondern vielmehr vorausschauend (antizipativ) im Zentralnervensystem reguliert. Das Ziel ist es, spezifisch sicherzustellen, dass ein solches biologisches Versagen – zumindest bei gesunden Menschen – niemals eintreten kann.

Das Gehirn fungiert als eine Art „Sicherheitsbeauftragter“. Es scannt permanent unzählige Datenströme, wie Herzrate & Sauerstoffsättigung, Glykogenspiegel & Körpertemperatur oder den Hydrationszustand. Bevor es zu einem echten Systemcrash kommt, zieht das Gehirn die Reißleine. Es drosselt die Rekrutierung der Muskelfasern und sendet uns Signale, die wir als Qual empfinden. Das brennende Gefühl in den Oberschenkeln und die Atemnot sind laut Noakes also keine Zeichen für körperliches Versagen, sondern eine vom Gehirn erzeugte Emotion, die uns zum Langsamerwerden zwingt – lange bevor wir physiologisch wirklich am Ende sind.

Die Illusion der Erschöpfung und das Phänomen des Endspurts

Basierend auf dieser Theorie beginnt eine Belastung immer mit einer Intensität, von der das Gehirn unter Einbeziehung aller ihm vorhandenen Variablen (wie z. B. Dauer, Leistung, Temperatur usw.) festgelegt hat, dass sie aufrechterhalten werden kann. Infolgedessen sind faktisch alle Formen körperlicher Belastung submaximal. Studien zeigen, dass selbst bei vermeintlich maximaler Belastung niemals alle motorischen Einheiten der Muskulatur gleichzeitig aktiviert werden (Amann et al., 2006). Es bleibt immer eine Art Sicherheitsreserve.

Mentale Entscheidung wer gewinnt und wer verliert?

Unter der Annahme, dass Erschöpfung maßgeblich im Gehirn reguliert wird und weniger die Physiologie des Athleten über die Leistung bestimmt, lassen sich einige spannende Schlussfolgerungen ableiten. Es würde bedeuten, dass im Falle eines engen Zielsprints das Gehirn des Unterlegenen den zweiten Platz akzeptiert und sich dagegen entscheidet, die Führung noch einmal anzugreifen. So wie sich ein einzelner Athlet dazu „entscheiden“ muss zu gewinnen, so müssen die restlichen Athleten das Gegenteil entscheiden. Möglicherweise treffen die Athleten, die nicht gewinnen, schon vor Beginn des Rennens die bewusste oder unbewusste Entscheidung, nicht zu gewinnen. Die Symptome von „Ermüdung“ nutzt das Gehirn dann nur noch, um diese Entscheidung zu rechtfertigen. Der Gewinner ist am Ende also der Athlet, für den eine Niederlage die am wenigsten akzeptable Möglichkeit darstellt.

Dieses Prinzip der mentalen Reserven erklärt auch den Endspurt-Effekt: Athleten können ihr Tempo auf den letzten 10 % einer Strecke oft noch enorm steigern (Tucker et al., 2006). Da das Ziel in Sicht ist, lockert der Central Governor die vorausschauende Bremse, da ein biologischer Zusammenbruch kurz vor Ende des Rennens unwahrscheinlicher wird. Die vermeintliche Erschöpfung entpuppt sich so als regulatorische Illusion, die erst im Finale vollständig aufgelöst wird.

Weltrekord Pacing

Hierzu gibt es einige spannende Studien. Beispielsweise haben Tucker und Kollegen 2006 die Pacing-Verläufe von verschiedenen Weltrekorden über 5.000 bis 10.000 m untersucht. Bei fast allen Weltrekorden sind die schnellsten Kilometer die ersten und die letzten, während dazwischen eine etwas langsamere Geschwindigkeit gelaufen wird. Es scheint also, dass sich selbst die weltbesten Athleten am besten Tag ihrer Karriere eine kleine Reserve zurückhalten, um im Finale noch etwas zulegen zu können.

Eine weitere spannende Untersuchung von über neun Millionen Marathonzeiten von Hobbysportlern (Allen et al., 2016) bestätigt die Theorie. In der Grafik sieht man, dass es kurz vor jeder Zeitbarriere des Marathons (3 Stunden, 4 Stunden, 5 Stunden) eine ungewöhnlich starke Zunahme von Finishern gibt. Die Abnahme der Laufgeschwindigkeit liegt in der Natur des Marathons, doch mit einem konkreten Ziel vor Augen scheinen viele Athleten auf den letzten Kilometern noch einmal beschleunigen zu können. Ein spannendes Detail der Untersuchung: Von den Sub-3-Stunden-Finishern konnten nur 30 % auf den letzten zwei Kilometern beschleunigen, während von den 4-Stunden-Finishern 35 % und von den 5-Stunden-Finishern sogar 40 % die letzten zwei Kilometer schneller laufen konnten als die Kilometer zuvor. Es scheint also, dass die Gehirne der besser trainierten Athleten bereits eine besser kalibrierte Vorstellung von der eigenen Leistungsfähigkeit haben und so weniger Reserve für die letzten Kilometer lassen.

Das Central Governor Modell und seine Limitationen

Noakes' Annahme, dass Ermüdung im Gehirn entsteht und dass die mentale Verfassung eines Sportlers maßgeblich für dessen Leistungsfähigkeit verantwortlich ist, ist aus heutiger Sicht unbestritten. Doch die klare Antwort, wie Ermüdung tatsächlich gesteuert wird, wie viel Anteil die physiologischen Systeme im Vergleich zum Gehirn an der tatsächlichen Leistung haben und was uns letztlich davon abhält, schneller zu laufen, steht allerdings weiterhin aus.

Denn auch Noakes' Theorie weist Logiklücken auf bzw. gibt es praktische Beispiele, die sich mit seiner Theorie nicht oder nur sehr schwer vereinbaren lassen. Wie kann es sein, dass sich Läufer beim Training Verletzungen wie Muskelfaserrisse zuziehen? Warum können Sehnen beim Krafttraining reißen, wenn doch das Gehirn eigentlich dafür verantwortlich ist, für den Schutz seines Körpers zu sorgen?

Ein Phänomen, das mit dem CGM ebenfalls schwer zu erklären ist, ist der Hitzekollaps. Viele Athleten erleiden diesen tatsächlich erst hinter der Ziellinie, doch es gibt auch Beispiele von Athleten, die vor der Ziellinie kollabiert sind und unfähig waren weiterzulaufen. Sei es die Triathletin Sarah True beim Ironman 2019 in Frankfurt, die in Führung liegend auf dem letzten Kilometer des Marathons zusammengebrochen ist und den Wettkampf nicht weiter fortführen konnte. Oder Taylor Knibb beim Ironman auf Hawaii 2025, ebenfalls in Führung liegend, die auf dem Highway kollabierte und das Rennen aufgeben musste. Warum hat der Central Governor hier nicht eingegriffen, um die Athleten vor einem ernsthaften Crash zu schützen?

War ihre Motivation stärker als der Central Governor?

Darum soll es im dritten Teil dieser Serie gehen …

Quellenverzeichnis

• Allen, E. J., Dechow, P. M., Pope, D. G., & Wu, G. (2016). Reference-Dependent Preferences: Evidence from Marathon Runners. Management Science.

• Cabanac, M. (1986). Money versus pain: Experimental study of a conflict in humans. Journal of the Experimental Analysis of Behavior.

• Hutchinson, A. (2018). Endure: Mind, Body, and the Curiously Elastic Limits of Human Performance. William Collins.

• Noakes, T. D. (2012). Fatigue is a brain-derived emotion that regulates the exercise behavior to ensure the protection of whole body homeostasis. Frontiers in Physiology.

• Tucker, R., Lambert, M. I., & Noakes, T. D. (2006). An analysis of pacing strategies during men's world-record performances in track athletics. International Journal of Sports Physiology and Performance.