Standing on the Shoulders of Giants

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Christoph Dolch
02.09.2024 | 13:21 Uhr

Der Begriff „auf den Schultern von Riesen stehen“ ist eine Metapher, die ausdrückt, dass wir in der Wissenschaft Fortschritte machen, indem wir auf früheren Entdeckungen aufbauen. Das Konzept stammt aus dem 12. Jahrhundert, wird Bernhard von Chartres zugeschrieben und ist in der frühen Geschichte der Wissenschaft weit verbreitet. Am deutlichsten wird es in einem Brief von Isaac Newton an Robert Hooke aus dem Jahr 1675: „Wenn ich weiter gesehen habe als andere, dann deshalb, weil ich auf den Schultern von Riesen stehe“. 

Der Ausdruck wird weithin so verstanden, dass wissenschaftliches Wissen eine Zusammenfassung der eigenen aktuellen Arbeit ist, die auf einen bestehenden Wissensbestand angewandt wird, selbst wenn ein Teil dieses Wissensbestands nicht mehr spezifisch richtig ist.

Aus der Sicht der Ausbildung junger Wissenschaftler bedeutet dies, dass die Grundausbildung der Lernenden davon abhängt, dass sie das vorhandene Wissen über ein bestimmtes Thema lernen, verstehen und in ihre Arbeit integrieren.

Unter diesem Motto steht der Artikel von Jos J. de Koning und Carl Foster "Standing on the Shoulders of Giants: Essential Papers in Sports and Exercise Physiology". Ihr Ziel war es, eine Art Top 100-Liste der der wesentlichsten und wichtigsten Arbeiten der Trainingswissenschaft zu kreiieren, damit aktuelle Studierende und Lernende auf eine Basis für ihre wissenschaftliche Arbeit zurückgreifen können.

Methodisch dienten 52 Sportphysiologen/Sportwissenschaftler als Gutachter, die jeweils ca. 25 Arbeiten zur Aufnahme in die Liste vorschlugen. Insgesamt wurden 396 Arbeiten von den Gutachtern nominiert. Diese Liste wurde dann an die Gutachter zurückgeschickt, mit der Anweisung, die „100 wichtigsten Arbeiten in der Sport- und Bewegungsphysiologie“ zu nominieren. Es wurden insgesamt 4722 Stimmen abgegeben. Die 100 Arbeiten mit den meisten Stimmen erhielten 51 % (2406) der Gesamtstimmen. Insgesamt 37 Arbeiten in der Liste der „100 wesentlichen Arbeiten“ wurden vor mehr als 50 Jahren veröffentlicht, und 63 Arbeiten wurden seit 1973 veröffentlicht.

Hier ist sie nun also die Top 100 Liste der wesentlichsten und wichtigsten Arbeiten der Trainingswissenschaft: 

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100 Essential Papers in Sport and Exercise Physiology

Muscle Physiology

  1. Krogh A. The number and distribution of capillaries in muscles with calculations of the oxygen pressure head necessary for supplying the tissue. J Physiol. 1919;52(6):409–415. doi:10.1113/jphysiol.1919. sp001839
  2. Hill AV. The mechanism of muscular contraction. Physiol Rev. 1922; 2(2):310–341. doi:10.1152/physrev.1922.2.2.310
  3. Huxley AF, Niedergerke R. Structural changes in muscle during contraction; interference microscopy of living muscle fibres. Nature. 1954;173(4412):971–973. doi:10.1038/173971a0
  4. Costill DL, Fink WJ, Pollock ML. Muscle fiber composition and enzyme activities of elite distance runners. Med Sci Sports. 1976;8(2): 96–100.
  5. Thorstensson A, Karlsson J. Fatiguability and fibre composition of human skeletal muscle. Acta Physiol Scand. 1976;98(3):318–322. doi:10.1111/j.1748-1716.1976.tb10316.x

Muscular Energetics/Metabolism

  1. Krogh A, Lindhard J. The relative value of fat and carbohydrate as sources of muscular energy: with appendices on the correlation between standard metabolism and the respiratory quotient during rest and work. Biochem J. 1920;14(3–4):290–363. doi:10.1042/bj0140290
  2. Hill AV, Lupton H. Muscular exercise, lactic acid, and the supply and utilization of oxygen. Quart J Med. 1923;16(62):135–171. doi:10. 1093/qjmed/os-16.62.135
  3. Dill DB, Edwards HT, Talbott JH. Studies in muscular activity: VII. factors limiting the capacity for work. J Physiol. 1932;77(1):49–62. doi:10.1113/jphysiol.1932.sp002949
  4. Margaria R, Edwards HT, Dill DB. The possible mechanisms of contracting and paying the oxygen debt and the role of lactic acid in muscular contraction. Am J Physiol. 1933;106(3):689–715. doi: 10.1152/ajplegacy.1933.106.3.689
  5. Bergström J, Hultman E. Muscle glycogen synthesis after exercise: an enhancing factor localized to the muscle cells in man. Nature. 1966; 210(5033):309–310. doi:10.1038/210309a0
  6. Bergström J, Hermansen L, Hultman E, Saltin B. Diet, muscle glycogen and physical performance. Acta Physiol Scand. 1967; 71(2):140–150. doi:10.1111/j.1748-1716.1967.tb03720.x
  7. Hermansen L, Hultman E, Saltin B. Muscle glycogen during pro- longed severe exercise. Acta Physiol Scand. 1967;71(2):129–139. doi:10.1111/j.1748-1716.1967.tb03719.x
  8. Karlsson J, Saltin B. Lactate, ATP, and CP in working muscles during exhaustive exercise in man. J Appl Physiol. 1970;29(5):596–602. doi: 10.1152/jappl.1970.29.5.598
  9. Krebs HA. The history of the tricarboxylic acid cycle. Perspect Biol Med. 1970;14(1):154–170. doi:10.1353/pbm.1970.0001
  10. Karlsson J, Saltin B. Diet, muscle glycogen, and endurance perfor- mance. J Appl Physiol. 1971;31(2):203–206. doi:10.1152/jappl. 1971.31.2.203
  11. Saltin B. Metabolic fundamentals in exercise. Med Sci Sports. 1973; 5(3):137–146.
  12. Essén B, Jansson E, Henriksson J, Taylor AW, Saltin B. Metabolic characteristics of fibre types in human skeletal muscle. Acta Physiol Scand. 1975;95(2):153–165. doi:10.1111/j.1748-1716.1975.tb10038.x
  13. di Prampero PE. Energetics of muscular exercise. Rev Physiol Biochem Pharmacol. 1981;89:143–222. doi:10.1007/BFb0035266
  14. Gladden LB. 200th anniversary of lactate research in muscle. Exerc Sport Sci Rev. 2008;36(3):109–115. doi:10.1097/JES.0b013e3181 7c0038
  15. Jones AM, Wilkerson DP, DiMenna F, Fulford J, Poole DC. Muscle metabolic responses to exercise above and below the “critical power” assessed using 31P-MRS. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2008;294(2):R585–R593. doi:10.1152/ajpregu.00731.2007

Aerobic Work/VO2max

  1. Taylor HL, Buskirk E, Henschel A. Maximal oxygen intake as an objective measure of cardio-respiratory performance. J Appl Physiol. 1955;8(1):73–80. doi:10.1152/jappl.1955.8.1.73
  2. Mitchell JH, Sproule BJ, Chapman CB. The physiological meaning of the maximal oxygen intake test. J Clin Invest. 1958;37(4):538–547. doi:10.1172/JCI103636
  3. Astrand PO, Saltin B. Maximal oxygen uptake and heart rate in various types of muscular activity. J Appl Physiol. 1961;16:977–981. doi:10.1152/jappl.1961.16.6.977
  4. Astrand PO, Cuddy TE, Saltin B, Stenberg J. Cardiac output during submaximal and maximal work. J Appl Physiol. 1964;19:268–274. doi:10.1152/jappl.1964.19.2.268
  5. Saltin B, Stenberg J. Circulatory response to prolonged severe exercise. J Appl Physiol. 1964;19:833–838. doi:10.1152/jappl. 1964.19.5.833
  6. Holloszy JO. Biochemical adaptations in muscle. Effects of exercise on mitochondrial oxygen uptake and respiratory enzyme activity in skeletal muscle. J Biol Chem. 1967;242(9):2278–2282.
  7. Saltin B, Astrand PO. Maximal oxygen uptake in athletes. J Appl Physiol. 1967;23(3):353–358. doi:10.1152/jappl.1967.23.3.353
  8. Costill DL, Bowers R, Branam G, Sparks K. Muscle glycogen utilization during prolonged exercise on successive days. J Appl Physiol. 1971;31(6):834–838. doi:10.1152/jappl.1971.31.6.834
  9. Whipp BJ, Wasserman K. Oxygen uptake kinetics for various intensities of constant-load work. J Appl Physiol. 1972;33(3):351–356. doi:10.1152/jappl.1972.33.3.351
  10. Costill DL, Thomason H, Roberts E. Fractional utilization of the aerobic capacity during distance running. Med Sci Sports. 1973;5(4): 248–252.
  11. Wasserman K, Whipp BJ, Koyl SN, Beaver WL. Anaerobic threshold and respiratory gas exchange during exercise. J Appl Physiol. 1973; 35(2):236–243. doi:10.1152/jappl.1973.35.2.236
  12. Brooks GA. Anaerobic threshold: review of the concept and directions for future research. Med Sci Sports Exerc. 1985;17(1): 22–34.
  13. Howley ET, Bassett DR, Welch HG. Criteria for maximal oxygen uptake: review and commentary. Med Sci Sports Exerc. 1995;27(9): 1292–1301.
  14. Dempsey JA, Wagner PD. Exercise-induced arterial hypoxemia. J Appl Physiol Bethesda Md 1985. 1999;87(6):1997–2006. doi:10. 1152/jappl.1999.87.6.1997
  15. Wagner PD. New ideas on limitations to VO2max. Exerc Sport Sci Rev. 2000;28(1):10–14.
  16. Levine BD. VO2max: what do we know, and what do we still need to know? J Physiol. 2008;586(1):25–34. doi:10.1113/jphysiol.2007. 147629
  17. Poole DC, Barstow TJ, McDonough P, Jones AM. Control of oxygen uptake during exercise. Med Sci Sports Exerc. 2008;40(3):462–474. doi:10.1249/MSS.0b013e31815ef29b

Anaerobic Work

  1. Komi PV, Rusko H, Vos J, Vihko V. Anaerobic performance capacity in athletes. Acta Physiol Scand. 1977;100(1):107–114. doi:10.1111/j. 1748-1716.1977.tb05926.x
  2. Bar-Or O, Dotan R, Inbar O, Rothstein A, Karlsson J, Tesch P. Anaerobic capacity and muscle fiber type distribution in man. Int J Sports Med. 1980;1(2):82–85. doi:10.1055/s-2008-1034636
  3. Brooks GA. The lactate shuttle during exercise and recovery. Med Sci Sports Exerc. 1986;18(3):360–368. doi:10.1249/00005768-19860 6000-00019
  4. Medbø JI, Mohn AC, Tabata I, Bahr R, Vaage O, Sejersted OM. Anaerobic capacity determined by maximal accumulated O2 defi- cit. J Appl Physiol. 1988;64(1):50–60. doi:10.1152/jappl.1988.64. 1.50
  5. Billat VL, Sirvent P, Py G, Koralsztein JP, Mercier J. The concept of maximal lactate steady state: a bridge between biochemistry, physi- ology and sport science. Sports Med. 2003;33(6):407–426. doi:10. 2165/00007256-200333060-00003

Fatigue/Perception of Effort

  1. Borg GA. Psychophysical bases of perceived exertion. Med Sci Sports Exerc. 1982;14(5):377–381.
  2. Borg G, Hassmén P, Lagerström M. Perceived exertion related to heart rate and blood lactate during arm and leg exercise. Eur J Appl Physiol. 1987;56(6):679–685. doi:10.1007/BF00424810
  3. Enoka RM, Stuart DG. Neurobiology of muscle fatigue. J Appl Physiol. 1992;72(5):1631–1648. doi:10.1152/jappl.1992.72.5.1631
  4. Fitts RH. Cellular mechanisms of muscle fatigue. Physiol Rev. 1994; 74(1):49–94. doi:10.1152/physrev.1994.74.1.49
  5. Gollnick PD, Piehl K, Saltin B. Selective glycogen depletion pattern in human muscle fibres after exercise of varying intensity and at varying pedalling rates. J Physiol. 1974;241(1):45–57. doi:10.1113/ jphysiol.1974.sp010639

Endurance Training

  1. Karvonen MJ, Kentala E, Mustala O. The effects of training on heart rate; a longitudinal study. Ann Med Exp Biol Fenn. 1957;35(3):307– 315.
  2. Ekblom B, Astrand PO, Saltin B, Stenberg J, Wallström B. Effect of training on circulatory response to exercise. J Appl Physiol. 1968; 24(4):518–528. doi:10.1152/jappl.1968.24.4.518
  3. Saltin B, Blomqvist G, Mitchell JH, Johnson RL, Wildenthal K, Chapman CB. Response to exercise after bed rest and after training. Circulation. 1968;38(suppl 5):71–78.
  4. Gollnick PD, Armstrong RB, Saltin B, Saubert CW, Sembrowich WL, Shepherd RE. Effect of training on enzyme activity and fiber composition of human skeletal muscle. J Appl Physiol. 1973;34(1): 107–111. doi:10.1152/jappl.1973.34.1.107
  5. Banister EW. A systems model of training for athletic performance.Aust J Sports Med. 1975;7(3):57–61.
  6. Saltin B, Nazar K, Costill DL, et al. The nature of the training response; peripheral and central adaptations of one-legged exercise. Acta Physiol Scand. 1976;96(3):289–305. doi:10.1111/j.1748-1716. 1976.tb10200.x
  7. Donovan CM, Brooks GA. Endurance training affects lactate clear- ance, not lactate production. Am J Physiol. 1983;244(1):E83–E92. doi:10.1152/ajpendo.1983.244.1.E83
  8. Holloszy JO, Coyle EF. Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences. J Appl Physiol. 1984; 56(4):831–838. doi:10.1152/jappl.1984.56.4.831
  9. Coyle EF, Martin WH, Sinacore DR, Joyner MJ, Hagberg JM, Holloszy JO. Time course of loss of adaptations after stopping prolonged intense endurance training. J Appl Physiol. 1984;57(6): 1857–1864. doi:10.1152/jappl.1984.57.6.1857
  10. Bouchard C, An P, Rice T, et al. Familial aggregation of VO2max response to exercise training: results from the HERITAGE family study. J Appl Physiol. 1999;87(3):1003–1008. doi:10.1152/jappl. 1999.87.3.1003
  11. Seiler S. What is best practice for training intensity and duration distribution in endurance athletes? Int J Sports Physiol Perform. 2010;5(3):276–291. doi:10.1123/ijspp.5.3.276

Resistance Training

  1. Häkkinen K. Neuromuscular and hormonal adaptations during strength and power training. A review. J Sports Med Phys Fitness. 1989;29(1):9–26.
  2. American College of Sports Medicine. Position stand. progression models in resistance training for healthy adults. Med Sci Sports Exerc. 2009;41(3):687–708. doi:10.1249/MSS.0b013e3181915670
  3. Kraemer WJ, Ratamess NA. Fundamentals of resistance training: progression and exercise prescription. Med Sci Sports Exerc. 2004; 36(4):674–688. doi:10.1249/01.mss.0000121945.36635.61

High-Intensity Training

  1. Laursen PB, Jenkins DG. The scientific basis for high-intensity interval training: optimising training programmes and maximising performance in highly trained endurance athletes. Sports Med. 2002; 32(1):53–73. doi:10.2165/00007256-200232010-00003
  2. Gibala MJ, Little JP, van Essen M, et al. Short-term sprint interval versus traditional endurance training: similar initial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance. J Physiol. 2006; 575(Pt 3):901–911. doi:10.1113/jphysiol.2006.112094

Altitude

  1. West JB, Lahiri S, Gill MB, Milledge JS, Pugh LG, Ward MP. Arterial oxygen saturation during exercise at high altitude. J Appl Physiol. 1962;17:617–621. doi:10.1152/jappl.1962.17.4.617
  2. Levine BD, Stray-Gundersen J. “Living high-training low”: effect of moderate-altitude acclimatization with low-altitude training on per- formance. J Appl Physiol Bethesda Md 1985. 1997;83(1):102–112. doi:10.1152/jappl.1997.83.1.102
  3. Stray-Gundersen J, Chapman RF, Levine BD. “Living high-training low” altitude training improves sea level performance in male and female elite runners. J Appl Physiol. 2001;91(3):1113–1120. doi:10. 1152/jappl.2001.91.3.1113
  4. Lundby C, Millet GP, Calbet JA, Bärtsch P, Subudhi AW. Does “altitude training” increase exercise performance in elite athletes? Br J Sports Med. 2012;46(11):792–795. doi:10.1136/bjsports-2012- 091231

Monitoring Training/Overtraining

  1. Bruin G, Kuipers H, Keizer HA, Vander Vusse GJ. Adaptation and overtraining in horses subjected to increasing training loads. J Appl Physiol. 1994;76(5):1908–1913. doi:10.1152/jappl.1994.76.5.1908
  2. Foster C. Monitoring training in athletes with reference to over- training syndrome. Med Sci Sports Exerc. 1998;30(7):1164–1168. doi:10.1097/00005768-199807000-00023
  3. Foster C, Florhaug JA, Franklin J, et al. A new approach to monitor- ing exercise training. J Strength Cond Res. 2001;15(1):109–115.
  4. Meeusen R, Duclos M, Foster C, et al. Prevention, diagnosis, and treatment of the overtraining syndrome: joint consensus statement of the European College of Sport Science and the American College of Sports Medicine. Med Sci Sports Exerc. 2013;45(1):186–205. doi:10. 1249/MSS.0b013e318279a10a
  5. Kellmann M, Bertollo M, Bosquet L, et al. Recovery and performance in sport: consensus statement. Int J Sports Physiol Perform. 2018; 13(2):240–245. doi:10.1123/ijspp.2017-0759

Periodization/Tapering

  1. Bosquet L, Montpetit J, Arvisais D, Mujika I. Effects of tapering on performance: a meta-analysis. Med Sci Sports Exerc. 2007;39(8): 1358–1365. doi:10.1249/mss.0b013e31806010e0
  2. Pyne DB, Mujika I, Reilly T. Peaking for optimal performance: research limitations and future directions. J Sports Sci. 2009;27(3): 195–202. doi:10.1080/02640410802509136
  3. Mujika I, Halson S, Burke LM, Balagué G, Farrow D. An integrated, multifactorial approach to periodization for optimal performance in individual and team sports. Int J Sports Physiol Perform. 2018;13(5): 538–561. doi:10.1123/ijspp.2018-0093

Thermophysiology

  1. Saltin B, Hermansen L. Esophageal, rectal, and muscle temperature during exercise. J Appl Physiol. 1966;21(6):1757–1762. doi:10.1152/ jappl.1966.21.6.1757
  2. Rowell LB. Human cardiovascular adjustments to exercise and thermal stress. Physiol Rev. 1974;54(1):75–159. doi:10.1152/ physrev.1974.54.1.75

Performance

  1. Hill AV. The physiological basis of athletic records. Nature. 1925; 116(2919):544–548. doi:10.1038/116544a0
  2. Robinson S, Edwards HT, Dill DB. New records in human power.Science. 1937;85(2208):409–410. doi:10.1126/science.85.2208.409
  3. Margaria R, Cerretelli P, Aghemo P, Sassi G. Energy cost of running. J Appl Physiol. 1963;18:367–370. doi:10.1152/jappl.1963. 18.2.367
  4. Monod H, Scherrer J. The work capacity of a synergic muscular group. Ergonomics. 1965;8(3):329–338. doi:10.1080/001401365089 30810
  5. Pugh LG. The influence of wind resistance in running and walking and the mechanical efficiency of work against horizontal or vertical forces. J Physiol. 1971;213(2):255–276. doi:10.1113/jphysiol.1971. sp009381
  6. Ekblom B, Goldbarg AN, Gullbring B. Response to exercise after blood loss and reinfusion. J Appl Physiol. 1972;33(2):175–180. doi: 10.1152/jappl.1972.33.2.175
  7. di Prampero PE, Atchou G, Brückner JC, Moia C. The energetics of endurance running. Eur J Appl Physiol. 1986;55(3):259–266. doi:10. 1007/BF02343797
  8. Coyle EF, Coggan AR, Hopper MK, Walters TJ. Determinants of endurance in well-trained cyclists. J Appl Physiol Bethesda Md 1985. 1988;64(6):2622–2630. doi:10.1152/jappl.1988.64.6.2622
  9. Bouchard C, Chagnon M, Thibault MC, et al. Muscle genetic variants and relationship with performance and trainability. Med Sci Sports Exerc. 1989;21(1):71–77. doi:10.1249/00005768-198902000-00013
  10. van Ingen Schenau GJ, de Koning JJ, de Groot G. A simulation of speed skating performances based on a power equation. Med Sci Sports Exerc. 1990;22(5):718–728. doi:10.1249/00005768-1990 10000-00026
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