Power plate: Hoe werkt vibratie training?

Geschatte leestijd: 8 minuten

Lokale vibratie training zorgt in ouderen voor wat meer kracht volgens recent onderzoek van de Katholieke Universiteit Leuven[1]. Voor mij aanleiding om eens dieper in te duiken op het principe van vibratie training en de onderzoeken naar de effectiviteit daarvan. 

Vibratie training

Eerlijk gezegd, heb ik altijd nogal sceptisch, zelfs neerbuigend gekeken naar de zogenaamde Powerplates (vibratie platforms/trilplaten) en de mensen die er gebruik van maken. Zonder me er ook maar een seconde in te verdiepen had ik het fenomeen al weggezet als zoveelste middel van de commercie waarbij handig gebruik wordt gemaakt van de aard van velen om alles te willen hebben, maar er zo min mogelijk voor te willen doen. Een beetje als zogenaamde fatburners die jaarlijks miljoenen opleveren dankzij mensen die niet bereid zijn op hun voeding te letten of genoeg te bewegen, maar wel dat droomfiguur willen hebben.

Ja, ik was bevooroordeeld en zag het behoorlijk zwart. Mogelijk onterecht, zo blijkt, want in theorie valt er toch wat te zeggen voor de trilplaten. Lees ook de andere delen:

Deel 2: Vibratie training en kracht

Deel 3: Vibratie training en afvallen

Geschiedenis vibratietraining

Vibratie training is niet van de laatste jaren. In de perdiode 1880-1900 werkte John Harvey Kellog (ja, van de cornflakes) al met vibrerende stoelen en platforms in zijn sanatorium in Michigan, V.S [2,3].  Vanaf de zestiger jaren van de vorige eeuw kwamen de ontwikkelingen vooral uit Oost-Duitsland en uit Rusland [4,5]. In Rusland werd onderzoek gedaan naar praktische applicaties voor atleten [3,5] en werd geëxperimenteerd voor astronauten (of eigenlijk “kosmonauten”) die in de ruimte te maken krijgen met spiersterfte door het gebrek aan zwaartekracht.

Deze spieratrofie beperkt namelijk de duur dat mensen in de ruimte kunnen verblijven. Ook het huidige Duitse Centrum voor de Ruimtevaart én de ESA (European Space Agency) experimenteren met verschillende typen vibratie training naast andere vormen van training [6]. Dat zijn dus letterlijk raketwetenschappers. Blijkbaar zit er toch wat in die vibratie trainingen. In praktijk is er uiteindelijk nooit in de ruimte met vibratie training gewerkt omdat de apparatuur daarvoor te zwaar is.

Op Wiki valt overigens te lezen dat NASA vibraties toevoegde aan de loopband en fiets in het ISS ruimtestation om zo te testen op het effect hiervan. De site van NASA zelf echter laat juist zien dat het omgekeerde het geval is: NASA zorgde er juist voor de vibraties die veroorzaakt worden door de loopband en fiets en het gebruik daarvan, geminimaliseerd worden om zo min mogelijk vibraties over te brengen op het station [7].

Hoe werkt vibratie training?

Ik kom nog terug op de vraag “Werkt vibratie training?”, maar ga eerst in op de theorie van de werking.

Denk weer even aan de astronauten. Door het gebrek aan zwaartekracht hebben ze hun beenspieren niet nodig om rechtop te blijven staan. Spieren in de armen, rug, borst en schouders hoeven veel minder hard te werken om de armen in beweging te krijgen. Toevallig keek ik vorige week nog naar een documentaire genaamd “Human Universe, Apeman-Spaceman”. Astronauten vertelden daarin over hun terugkeer naar de aarde in de Soyuz capsule. Daarin zag je hoe de astronauten uit de capsule getild moesten worden en vervolgens naar de helikopter vervoerd werden, niet in staat op de eigen benen te staan.

Als het gebrek aan zwaartekracht ervoor zorgt dat spiermassa wordt afgebroken, zou extra zwaartekracht dan zorgen voor meer spiermassa? Wel volgens science-fiction. Denk aan de bad guy in Buck Rogers die supersterk is omdat hij van een planeet komt waar de zwaartekracht veel sterker is. Zegt dat je niets (niet iedereen is een nerd opgegroeid in de 80’s), denk dan aan superman die zijn krachten dankt aan het feit dat zwaartekracht op zijn thuisplaneet veel groter is dan op aarde.

Vibratie training is gebaseerd op hetzelfde concept hoewel niemand ervan uit gaat dat je daardoor uiteindelijk kunt vliegen, lasers kunt schieten uit de ogen of iedere mooie vrouw in je omgeving opzadelt met kanker omdat je ze dagelijks uitkleedt met je röntgen ogen.

G-krachten trilplaat

Zwaartekracht is feitelijk versnelling veroorzaakt door de massa van een object, ze worden althans hetzelfde ervaren. De “standaard zwaartekracht” (voluit “De standaard versnelling veroorzaakt door zwaartekracht”) is de versnelling van een object in een vacuüm in de buurt van aarde door zwaartekracht. Deze standaard zwaartekracht is 9,80665 m/s². Zonder in te gaan op het begrip “seconde kwadraat” (langdradige uitleg natuurkunde) zal ik laten zien wat dit betekent voor vibratie training.

De “zwaartekracht” bestaat in het geval van de trilplaten uit de zogenaamde G-krachten die worden veroorzaakt door de versnelling die je lichaam continu maakt door de trillingen. Immers, bij iedere beweging omhoog komt je lichaam in beweging naar boven, om daar weer af te remmen tot stilstand en weer naar beneden te versnellen. Ook zijwaarts, voorwaarts en achterwaarts geldt deze versnelling afhankelijk van het type trilplaat. Aan de hand van de formule rechts, worden deze g-krachten berekend (d= maximale verplaatsing van piek naar piek, f=frequentie, g=zwaartekracht). De letter “a” in de formule geeft aan wat de verhouding is tussen de normale zwaartekracht en de kracht die wordt gegenereerd door de versnelling. Als “a” bijvoorbeeld uitkomt op “2”, dan betekent dit dat je de zwaartekracht op dat moment als twee keer zo zwaar ervaart.

Heel boeiend en natuurlijk heb je al je rekenmachine van de middelbare school opgezocht, maar ik zal een simpel voorbeeld geven zodat we het rekenen kunnen laten voor wat het is. Als je een trilplaat hebt die op en neer een afstand overbrugt van 6 millimeter met een frequentie van 30hz (gaat 30 keer op en neer in een seconde) dan verhoogt dit de zwaartekracht met een factor 7.7. Het wordt dus bijna 8 keer zo zwaar om te blijven staan. Tenminste, ware het niet dat de weefsels in je lichaam een deel van de trillingen dempen [8 t/m 11]. Dat blijkt tenminste uit het gewicht waarmee mensen bijvoorbeeld squats kunnen uitvoeren dat hoger is dan wanneer dit daadwerkelijk 8 keer zo zwaar zou zijn als normaal. Bovendien blijkt dat de frequenties die de fabrikanten opgeven vaak lager worden naarmate de persoon die erop staat zwaarder is [12]. Bij iemand van 80 kilo zou de frequentie afnemen met 15 tot 20 procent, waarmee de g-krachten verminderd worden met 30 tot 35 procent.

Een probleem met de onderzoeken naar vibratie training is dat vaak niet bekend is hoe de frequentie is gemeten. Dit kan een verkeerd beeld geven van het exacte effect van een trilplaat, maar daarover meer in het volgende deel.

De simpele gedachte achter vibratie training is dus dat de (ervaren) zwaartekracht wordt verhoogd waarmee de intensiteit van een oefening wordt vergroot. De spieren moeten harder werken en zullen reageren door meer te groeien waardoor je sterker wordt (10,13) .

Tonic vibration reflex

Er zou echter een tweede, ingewikkeldere, manier zijn waarop vibratie training zorgt voor positieve effecten: De zogenaaamde Tonic Vibration Reflex [14]. In het artikel over stretchen hebben we de stretch reflex al behandeld: Een systeem dat ervoor zorgt dat wanneer een spier plots wordt opgerekt deze zich ter bescherming automatisch aanspant (om niet verrekt te worden). De zogenaamde sensorische zenuwcellen (of “afferente” zenuwcellen) werken samen met de “spierspoeltjes” die het oprekken van spiervezels meten (waardoor je onder andere weet of je je armen gestrekt hebt of niet zonder te kijken). Deze zenuwcellen worden door vibratie extra gevoelig voor het oprekken van spieren. Hierdoor worden vervolgens de alpha motor neuronen extra geactiveerd en deze zijn direct verantwoordelijk dat het aanspannen van spiervezels wordt gestart.

Als je dit drie keer gelezen hebt, denk je waarschijnlijk: Dus?

Wanneer je een spier aanspant, span je nooit alle spiervezels in die spier aan.  Hoeveel spiervezels je gebruikt, hangt af van het aantal “motorische neuronen” dat geactiveerd wordt. “Motorische eenheden” bestaan uit motor neuronen en de spiervezels die ze activeren. Eén motor neuron stuurt diverse spiervezels aan die verspreid zijn over de spier. Wanneer we zien dat (een toename in) kracht niet verklaard kan worden door de omvang van de spier ligt het antwoord vaak in het vermogen om veel motorische eenheden tegelijk te activeren en daarmee meer spiervezels aan het werk te zetten. Bij trainen zien we dan ook eerst de kracht toenemen en dan pas spiermassa door de verbeterde aansturing van de spieren. Op die manier maak je beter gebruik van het vermogen van je spieren zoals Europese sportwagens doorgaans meer weten te halen uit het vermogen van de motor dan Amerikaans auto’s.

Het gevolg van de tonic vibration reflex en de activering van motor neuronen zou er volgens onderzoek voor kunnen zorgen dat beter gebruik kan worden gemaakt van het vermogen van de spier [15,16,17]. Deze onderzoeken zal ik in het volgende deel verder behandelen.

Hormonale effecten vibratie training

Er is mogelijk nog een derde manier waarop trilplaten effectief zouden kunnen zijn. Er zijn een paar onderzoekers die hebben gekeken naar de effecten van vibratie training op je hormoonhuishouding, met name testosteron en groeihormoon [18,19,20].

In één van deze onderzoeken stonden tien proefpersonen 15 minuten lang zonder iets te doen op een trilplaat [19]. Dit had geen (significant) effect op testosteron of groeihormoon niveau’s. In een onderzoek waarin ze isometrische squats deden (dus in “zitpositie” stil blijven staan) werd wel een effect gezien [18]. In dat onderzoek nam groeihormoon met 300% toe en testosteron liet een kleine stijging zien van 7%. Bij dit onderzoek kun je denken:”Lag het aan de isometrisch squat of had de trilplaat zelf ook effect?”. Daarom is het onderzoek van Kvorning en collega’s interessant [20]. Zij vergeleken namelijk drie situaties. Squaten zonder gewicht op een trilplaat, squaten met gewicht (8-10RM) zonder trilplaat en tot slot, squaten met gewicht (8-10RM) op de trilplaat. Vooral die laatste twee onderling vergelijken, moet de meerwaarde van de trilplaat aantonen. Ze maten direct na de oefening en 15 minuten later. Squaten met gewicht op de trilplaat leverde de grootste stijging op in groeihormoon (20% direct na training en 23% na 15 min.). De trilplaat + squaten zorgde dus voor een grotere toename in groeihormoon dan squaten alleen (4% en 5%). Wat echter ook opvalt is dat squaten zonder gewicht op de trilplaat voor een grotere verhoging van groeihormoon zorgde (7% en 12%) dan squaten met gewicht zonder trilplaat.

Conclusie deel I: Vibratie training werkt in theorie

We hebben kunnen lezen dat er in theorie genoeg te zeggen valt voor het gebruik van een trilplaat en vibratie training in het algemeen. De versnelling door vibratie zorgt voor hogere G-krachten, het tonic vibration effect zorgt dat spieren effectiever worden gebruikt en het kan een positief effect hebben op testosteron en groeihormoon wanneer er wordt getraind op een trilplaat.

Deel II: Effectiviteit vibratie training in de prakijk

In het volgende deel over vibratie training kijken we naar wat dit nu betekent in de praktijk. Zorgt die mogelijke verhoging van testosteron en groeihormoon ook voor meer spiergroei of vetverbranding. Word je daadwerkelijk sterker en gespierder door het tonic vibration effect en de hogere G-krachten? Je leest het binnenkort op Fitsociety!

Referenties

1. Tankisheva, Ekaterina MD; Bogaerts, An PhD; Boonen, Steven MD, PhD; Delecluse, Christophe PhD; Jansen, Paul; Verschueren, Sabine M.P. PhD. Effects of a 6-month local vibration training on bone density, muscle strength, muscle mass and physical performance in postmenopausal women. Journal of Strength & Conditioning Research:Post Acceptance: May 16, 2015
2. lifestylelaboratory.com/portfolio_john/discovery-center.html
3. Issurin, VB, Liebermann, DG, and Tenenbaum, G. Effect of vibratory stimulation training on maximal force and flexibility. J Sports Sci 12: 561-566, 1994.
4. Biermann, W. “Influence of cycloid vibration massage on trunk flexion”. American Journal of Physical Medicine1960 (39): 219–224.
5. Kunnemeyer J, Schmidtbleicher D.: Die neuromuskulaire stimulation RNS, Leistungssport 2: 39-42, 1997.
6. “Mars 500 Scientific Protocols”. European Space Agency. Retrieved 31 January 2013.
7. nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/976.html
8. Crewther, B, Cronin, J, and Keogh, J. Gravitational forces and whole body vibration implications for prescription of vibratory stimulation. Phys Ther Sport 5: 37-43, 2004
9. Owen, GJ. The influence of whole body vibration on knee extensor stiffness and functional performance. Master’s thesis, Auckland University of Technology, Auckland, New Zealand, 2004.
10. Roelants, M, Verschueren, SMP, Delelecluse, C, Levin, O, and Stijnen, V. Whole-body-vibration-induced increase in leg muscle activity during different squat exercises. J Strength Cond Res 20: 124-129, 2006.
11. Yue, Z, Kleinoder, H, and Mester, J. A model analysis of the effects of wobbling mass on whole-body vibration. Eur J Sport Sci 1: 1-19, 2001.
12. Donaldson, C and Ross, A. Whole body vibration: useful or useless for athletes. Presented at: New Zealand Academy of Sport (South) Strength and Conditioning Forum, Dunedin, New Zealand, 2006.
13. Cardinale, M and Lim, J. Electromyography activity of vastus lateralis muscle during whole-body vibrations of different frequencies. J Strength Cond Res 17: 621-624, 2003.
14. Martin, BJ and Park, H. Analysis of the tonic vibration reflex: influence of vibration variables on motor unit synchronization and fatigue. Eur J Appl Physiol 75: 504-511, 1997.
15. Bosco, C, Cardinale, M, Tsarpela, O, Colli, R, Tihanyi, J, Von Duvillard, S, and Viru, A. The influence of whole body vibration on jumping performance. Biol Sport 15: 157-164, 1998.
16. Bosco, C, Colli, R, Introini, E, Cardinale, M, Iacovelli, M, Tihanyi, J, Von Duvillard, S, and Viru, A. Adaptive responses of human skeletal muscle to vibration exposure. Clin Physiol 19: 183-187, 1999.
17. McBride, JM, Porcari, JP, and Scheunke, MD. Effect of vibration during fatiguing resistance exercise on subsequent muscle activity during maximal voluntary isometric contractions. J Strength Cond Res 18: 777, 2004
18. Bosco, C, Iacovelli, M, Tsarpela, O, Cardinale, M, Bonifazi, M, Tihanyi, J, Viru, M, De Lorenzo, A, and Viru, A. Hormonal responses to whole-body vibration in men. Eur J Appl Physiol 81: 449-454, 2000
19. Di Loreto, C, Ranchelli, A, Lucidi, P, Murdolo, G, Parlanti, N, De Cicco, A, Tsarpela, O, Bosco, C, Sauteusanio, F, Bolli, GB, and De Feo, P. Effects of whole-body vibration exercise on the endocrine system of healthy men. J Endocrinol Invest 27: 323-327, 2004.
20. Kvorning, T, Bagger, M, Caserotti, P, and Madsen, K. Effects of vibration and resistance training on neuromuscular and hormonal measures. Eur J Appl Physiol 96: 615-625, 2006.