Auswirkungen von unterschiedlichen Ergometerbelastungen auf das Elektroenzephalogramm (EEG) und das Bereitschaftspotential (BP)

T. Barthel, T. Wehr, R. Schnittker, D. Mechau, H. Liesen, M. Weiß
Sportmedizinisches Institut, Universität Paderborn

Zusammenfassung
Ziel der Untersuchung war die Erfassung des EEGs und Bereitschaftspotentials nach unterschiedlich starker Belastung zur Findung psychophysiologischer Parameter und Dokumentierung mentaler Erschöpfungsauswirkungen.
Methodik: 15 freiwillige, ausdauertrainierte, rechtshändige (13), männl. Erwachsene (22 bis 30 Jahre alt), wurden 2 Std. nach einem standardisiertem Frühstück und 20minütiger Ruhephase mit einem fahrradergometrischen Stufentest bis zu einer durch Voruntersuchung bestimmten maximalen Leistung belastet. Die Stufendauer und Intensitäten lagen im Mittel bei 10 Min. mit 27%, 6 Min. 44%, 6 Min. 60%, 6 Min. 77%, 6 Min. 94% der maximalen Vortestleistung und ergaben sich aus den Stoffwechselvorgaben: erste Stufe im Bereich des Basislaktats (<2 mmol/l), Stufe 2–4 unter, im und über dem aerob-anaeroben Übergangsbereich (2–4 mmol/l), 5 Stufe im anaeroben Bereich (>6,5 mmol/l). Unmittelbar nach Ruhe, Aufwärmung (nach 1. Stufe), submaximaler Belastung (nach 4. Stufe) und nahezu maximaler Ergometerbelastung (nach 5. Stufe) erfolgten die Messungen des Spontan-EEGs (3 Min. Augen verschlossen), sitzend auf dem Ergometer und des BPs vor ca. 60 willkürlichen Antrittsbewegungen (mit Blickfixierung). Es gingen nur artefaktfreie EEG Abschnitte in die Analyse ein.
Ergebnisse: Auch nach intensiven Ergometerbelastungen kann ein typisches BP vor Antrittsbewegungen auf einem Fahrradergometer erfaßt werden. Es zeigt, abhängig von der Belastungsintensität, Zunahmen bei den BP-Parametern (Power, max. Amplitude). Im Spontan-EEG nahmen die spektralen alpha-2 und beta-2 Leistungen nach Aufwärmung und submaximalen Belastungen zu, durch die max. Belastungsstufe wurden die höchsten Veränderungen im delta-Frequenzbereich festgestellt.
Schlußfolgerungen: Eine zunehmende physische Erschöpfung zeigt Auswirkungen bezüglich der kortikalen Aktivierung im EEG und der Bewegungsinitiierung im Bereitschaftspotential. Vermutlich erfordern die kortikalen und subkortikalen Bewegungsvorbereitungen und -durchführungen nach höheren Beanspruchungen größere willentliche Anstrengungen. Dies ist mittels EEG-Parameter erstmals objektivierbar. Da das BP auch unter erschöpfenden Bedingungen erfaßt werden kann, eröffnet sich ein neues Feld zur Feststellung psychischer Parameter im Sport.
Schlüsselwörter: Elektroenzephalographie, Bereitschaftspotential, kortikale Bewegungsvorbereitung, erschöpfende Ergometerbelastung

Auswirkungen von unterschiedlichen Ergometerbelastungen auf das Elektroenzephalogramm (EEG) und Bereitschaftspotential (BP)
T. Barthel, T. Wehr, R. Schnittker, D. Mechau, H. Liesen, M. Weiß

 
Abstract
The aim of this study was to find out, if not only the spontaneous EEG but also the Bereitschaftspotenial (BP) and in that specific changes after exhaustive exercise can be detected or rather if new psychophysical parameters for sportmedical research result out of this.
Methods: 15 voluntary, endurance trained, right-handed, male adults, at the age of 22–30, were loaded with a step test on a bike ergometer after being accustomed to the equipment and determination of their blood-lactat-intensity-curve as follows: 1.) 10 minutes below the beginning of rising lactat 2.) Three levels, each of 6 min., below, at and above the aerob-anaerobic transition 3.) Highest intensity,that could be maintained in the pretest for 6 min. 2 hours after a standardized breakfast spontaneous EEGs (3 min. eyes closed) and BPs of nearly 60 triggered pedalling movements with adjusted eyes were examined on the ergometer in this order: after 20 min. of rest, after 1.), 2.) and 3.). Only artefact free EEG segments were analysed.
Results: After intensive exercises on an ergometer a typical BP before pedalling movements can be determined too. Depending on the intensity, increases of the BP parameters (power, max. amplitude) were found. In spontaneous EEG the spectral alpha-2 and delta power were higher.
Conclusions: With increasing exhaustion the preparation and contribution of a performance requires more mental effort. This can be objectified by EEG parameters.
Key words: Electroencephalography, Readyness Potential, cortical-movement-preparation, exhaustive excercise

Neurol Rehabil 2002; 8 (1):