door: Thomas Waanders & Rick Lahaye
Jaar in jaar uit zien we duursporters ‘stilvallen’ tijdens hun race. Dit zijn vaak de doorslaggevende momenten in een wedstrijd. Schaatsers kunnen niet langer ‘blijven zitten’ en komen daarom ‘omhoog’. We horen van sporters dat ze ‘verkrampten’, ‘de man met de hamer tegenkwamen’ of het simpelweg niet konden opbrengen om het stevige tempo vast te houden. Hardlopers stellen dat ze ‘volledig verzuurden’ en wielrenners spreken van ‘volle poten’. Deze breed geaccepteerde verklaringen zijn gebaseerd op het werk van nobelprijswinnaar Archibald Hill. Zijn model – het ‘lactaatmodel’ – was jarenlang dé verklaring voor het stoppen bij uitputting en heeft een niet geringe invloed gehad op ons doen, denken en laten in de sport. En nog steeds bepalen we maximale zuurstofopnames en lactaatdrempels, dragen we hartslaghorloges en klinkt het model door in de woorden van vrijwel iedere sportjournalist.
Volgens het lactaatmodel van Hill stoppen sporters bij naderende uitputting, omdat hun hart niet langer in staat is om voldoende zuurstof van de longen naar de spieren te pompen. Het gevolg is dat lactaat zich begint op te hopen in de spieren. Zo lopen de spieren ‘vol’ en ontstaan verzuurde spieren. Ledematen gaan zodoende steeds meer aanvoelen als cementblokken, doorgaan wordt steeds moeilijker en uiteindelijk is de sporter gedwongen te stoppen. Uitputting van de energievoorraad van de spieren, onvoldoende zuurstof en opbouw van lactaat waren volgens Hill de oorzaak van het stoppen of vertragen bij inspanning (Noakes, 2012).
Op Sport Knowhow XL beargumenteerden we eerder dat het model van Hill incorrect is en op succesvolle wijze is uitgedaagd door Professor Timothy Noakes. De kern van zijn betoog is dat Hill’s model 'breinloos' is. Daarnaast kan zijn theorie een flink aantal observaties in de praktijk - zoals de eindspurt - niet verklaren (Noakes, 2012). Volgens Noakes’ Central Governor Theorie zorgt het brein dat het lichaam geen ernstige en langdurige schade oploopt. Lang voordat iemand daadwerkelijk kritieke waarden bereikt, zorgt het brein er dus voor dat iemand stopt met zijn of haar inspanning. Kortom: een onbewuste handhaving van interne processen.
Veel onderzoekers kunnen zich vinden in de notie dat het brein een bepalende rol speelt bij inspanning, maar zijn het niet eens met het idee dat een grotendeels onbewust mechanisme de touwtjes in handen heeft. Een mechanisme die afferente feedback (signalen afkomstig van spieren, hart en longen) als input gebruikt om de output – de sporter die versnelt of vertraagt - reguleert. Sommige tegenstanders van de Central Governor Theorie beargumenteren dat we met onze eigen wil het moment van stoppen of vertragen kunnen beïnvloeden.
"Sporters zijn bereid om een bepaalde hoeveelheid inspanning te leveren om hun doel te bereiken" - prof. Samuele Marcora
Psychobiologisch Model
Naar aanleiding van dit idee en aanverwante onderzoeken, introduceerde Professor Samuele Marcora het Psychobiologisch Model (Marcora, 2010). Volgens dit model draait het bij de regulatie van inspanning voornamelijk om perceptie: sporters zijn bereid om een bepaalde hoeveelheid inspanning te leveren om hun doel te bereiken en zullen dit tijdens de race voortdurend vergelijken met hun ervaren mate van inspanning (EMI). Dit impliceert dat er geen directe link bestaat tussen afferente feedback (signalen afkomstig van spieren, hart en longen) en de prestatie. Alleen als deze signalen een effect hebben op de ervaren mate van inspanning, zal er een (indirect) effect bestaan op de prestatie.
De suggestie voor deze opvatting van Marcora werd gewekt door het werk van Kjaer en collega’s (1989). Die vonden dat mensen die geen afferente feedback ontvingen (door een zogeheten epidurale anaesthesie), een vergelijkbare EMI rapporteerden als wanneer ze wél afferente feedback ontvingen. Als afferente feedback wel een directe invloed zou hebben op de regulatie van inspanning, zou je verwachten dat de ervaren mate van inspanning lager is als proefpersonen geen afferente feedback ontvangen. Het brein denkt immers dat de benen niets aan het doen zijn. Maar dit was dus niet het geval.
Een ander onderzoek dat pleit voor het Psychobiologisch Model is die van Helma de Morree en collega’s (2012). Zij lieten proefpersonen zowel een licht als een zwaar gewicht optillen met een en dezelfde arm. Gevraagd naar hun ervaren mate van inspanning, rapporteerden proefpersonen een hogere EMI voor hun niet-vermoeide, ongebruikte arm dan na het optillen van het lichte gewicht met hun ‘vermoeide’, gebruikte arm. Dit suggereert dat de ervaren mate van inspanning centraal (in het brein) gereguleerd wordt en niet zozeer beïnvloed wordt door perifere feedback afkomstig van vermoeide spieren.
ACC
Je zult je wellicht afvragen of we de ervaren mate van inspanning terug kunnen vinden in het brein? In het onderzoek van de Morree en collega’s werd bij zowel de vermoeide als de onvermoeide arm relatief veel activiteit gevonden in de anterior cingulaire cortex (ACC). Een beschadiging van de ACC maakt ratten ‘lui’: het zorgt ervoor dat ratten zich minder inzetten om beloond te worden (Rudebeck, Walton, Smyth, Bannerman, Rushworth, 2006). Een andere aanwijzing dat de regulatie van inspanning zich in de ACC bevindt, werd gevonden door Boksem en Tops (2008). Zij vonden dat mentaal vermoeiende videospelletjes de ACC in hoge mate activeren, met een verlaagde mate van inspanning als gevolg.
"De ervaren mate van inspanning – en niet spiervermoeidheid – is dé limiterende factor voor duurprestaties van zeer gemotiveerde individuen" - Marcora
Hoewel deze aanwijzingen geen onomstreden bewijs vormen, is volgens Marcora de ervaren mate van inspanning – en niet spiervermoeidheid – dé limiterende factor voor duurprestaties in zeer gemotiveerde individuen. En dus hebben psychologische factoren een direct effect op deze ervaren mate van inspanning. Denk bijvoorbeeld aan de afstand tussen jou en je tegenstander, tactische overwegingen, kennis over de af te leggen én de reeds afgelegde afstand, eerdere ervaringen met vergelijkbare inspanningen, feedback over de verstreken tijd, het gedrag en prestaties van je concurrenten, verbale aanmoedigingen, de invloed van muziek en mentale vermoeidheid.
Andy Burfoot – marathonloper, winnaar van de 1968 Boston marathon, journalist, schrijver en voormalig eindredacteur van Runner’s World – geeft aan blij te zijn met de ontwikkeling van het Psychobiologisch Model ten opzichte van haar voorganger, de Central Governor Theorie:
'Wat me onduidelijk blijft met betrekking tot de Central Governor Theorie, is of wij als atleten iets kunnen doen aan deze ‘centrale regelaar’? Ik bedoel, als wij zo geprogrammeerd zijn dat we langzamer gaan wanneer onze lichaamstemperatuur de 40 graden Celsius passeert of wanneer we een andere centraal gereguleerde grens overschrijden, kunnen we dit controlemechanisme dan beïnvloeden in trainingen of wedstrijden? Ik heb niets gehoord anders dan de bekende ‘train op wedstrijdsnelheid en in wedstrijdspecifieke omstandigheden’.'
Je zou de vraag van Burfoot ook anders kunnen formuleren. Is er inderdaad sprake van een onbewust proces, waarbij jouw brein je ten alle tijden behoedt voor fysieke schade of is er wellicht sprake van een meer bewust proces waar jij als sporter invloed op kan uitoefenen? Het betreft hier een discussie die niet alleen binnen de sportwetenschappen, maar ook in een bredere context hevig over wordt gediscussieerd.
Tegenstanders
Tegenstanders van de stelling ‘mensen hebben een vrije wil’, zoals Victor Lamme (bekend van het boek ‘De vrije wil bestaat niet’) en Dick Swaab (‘Wij zijn ons brein'), beargumenteren dat al onze acties voortkomen uit het brein dat we ‘gekregen’ hebben bij onze geboorte en ontwikkeld is door allerlei omgevingsinvloeden (e.g. opvoeding, cultuur, marketing). Zodoende zijn er allerlei verbindingen ontstaan binnen ons brein, die maken dat we bijvoorbeeld in de supermarkt kiezen voor appelsap in plaats van jus d’orange. Je krijgt weliswaar het idee dat je zelf die keuze maakt – en dus een vrijwillige keuze maakt – maar in feite wordt je ‘keuze’ gemaakt door een combinatie van neurale netwerken in je brein.
"Ons gedrag kan beter voorspeld worden door een hersenscanner, dan door wat wij denken dat we gaan doen" - Victor Lamme
Volgens Victor Lamme kan ons gedrag beter voorspeld worden door een hersenscanner, dan door wat wij denken dat we gaan doen. Zijn inaugurele rede tot hoogleraar noemde hij niet voor niets ‘Weg met de psychologie!’. In zijn rede richt Lamme zich tot God en legt hem het klassieke lichaam-geest-probleem voor. Hoe weerhoudt de geest zich tot het vlees? Het is een veelomvattend vraagstuk. Bijna elke tak van wetenschap heeft zich er wel over gebogen: de filosofie, de psychologie, de biologie, zelfs de natuurkunde. Het wordt door filosofen ook wel the hard problem genoemd: het probleem van het verklaren hoe en waarom we fenomenale (bewuste) ervaringen hebben? Oftewel: hoe komt het dat we denken te weten wat, hoe, wanneer en waarom we de dingen doen zoals we ze doen? Hoe weerhoudt het bewustzijn zich tot het onbewustzijn?
Lamme redeneert: 'Je kunt onbewust al een idee hebben over hoe een ingewikkeld probleem in elkaar steekt voordat je bewust de oplossing hebt. Een beetje zoals De Cock in de tv-serie Baantjer bij een borreltje ineens de moordenaar weet, terwijl er over een heel ander onderwerp gesproken wordt. Het hele proces dat leidt tot een beslissing, de keuze voor een bepaalde handeling of de oplossing van een probleem is grotendeels onbewust. Soms gaat zij gepaard met een bewuste, fenomenale ervaring en soms niet. Bewustzijn blijft op die manier ongrijpbaar.'
De grote vraag is of het bewustzijn een functie heeft. Dat je dus invloed kan uitoefenen op het onbewuste of invloed kan uitoefenen op hoe diep je gaat tijdens een wedstrijd. Er zijn aanwijzingen dat het bewuste géén functie heeft. Zo vond Libet (1983) in zijn experimenten dat het bewustzijn zo’n halve seconde achter de feiten aanloopt.
Edwards en Polman (2013) stellen dat breinregulatie op diverse niveaus van het bewustzijn plaatsvindt, zodat kleine veranderingen in homeostase automatisch en zonder bewuste aandacht worden ‘afgehandeld’, terwijl grotere (metabole) afwijkingen, zoals een plotse stijging van de lichaamstemperatuur, de bewuste aandacht trekt en een gedragsmatige reactie uitlokt.
Voorstanders
Vooraanstaand wetenschapsfilosoof, Antonio Damasio, is het niet met Victor Lamme eens. 'Lamme noemt het bewustzijn smalend een ‘kwebbeldoos’. Het bewustzijn is bij hem slechts een oude man, die toekijkt vanaf een bankje'. Damasio benaderd the hard problem anders. Bij hem functioneert het bewustzijn als een dirigent. In veel situaties laten we ons leiden door snelle niet-bewuste processen, anders zou het leven een puinhoop worden. Maar daarnaast bestaat er ook zoiets als ‘traag denken’, dat is de overlegmodus van ons brein. Daarmee wordt juist de basis gelegd voor die latere snelle, vaak onbewuste reacties.
In de overlegmodus ga je allerlei mogelijkheden oefenen en uitspelen, bijvoorbeeld bij het plannen van een dag of beslissen wat je met je geld gaat doen. ‘Traag denken’ over de te hanteren pacing strategie kan dus wel degelijk, maar even van strategie veranderen tijdens je wedstrijd lijkt minder aannemelijk. Damasio:
'De meeste kleine dieren stellen nooit een reactie uit; ze hebben geen tijd, ze hebben geen kennis en ze hebben niet de mentale ruimte om te reflecteren. Mensen kunnen dit wel. Het heeft te maken met een evolutionair belangrijke functie: het uitstellen van reacties' - Damasio, 2010
Wij mensen zijn in staat om een gewogen beslissing te maken, voor- en nadelen tegen elkaar af te wegen en ten slotte tot een strategie te komen, bijvoorbeeld hoe we ervoor zorgen dat we zo snel mogelijk maar zonder noemenswaardige vertraging een parcours af kunnen leggen. Dieren zijn hier niet toe in staat. Jochem Uytdehaage zei hierover:
'Als wij als mens iets aan het doen zijn, dan gaan we ervoor. Maar al snel vragen we ons af wat het ons gaat opleveren. Als een hond achter een konijn aangaat, denk je dan echt dat die hond halverwege denkt van 'ik had hem bijna!' of ‘als ik dat konijn zo heb dan ga ik hem eens lekker opeten’. Nee, die denkt maar één ding: 'Ik moet dat konijn pakken.'
"Mensen hebben een bewustzijn dat als dirigent kan optreden" - Damasio
De hier beschreven hond heeft niet van tevoren zijn pacing strategie bepaald. Die stopt op het moment dat hij echt niet meer kan, om vervolgens op de voor honden typische wijze met hun tong uit hun mond bij te komen van hun inspanning. Volgens Damasio hebben mensen dus wel degelijk een bewustzijn dat als dirigent kan optreden. Het gaat hier echter om dusdanig complexe vraagstukken, dat de relaties tussen ‘lichaam’ en ‘geest’, ‘bewustzijn’ en ‘onbewustzijn’, ‘mentaal’ en ‘fysiek’ een onderwerp van discussie blijven. Kan het mentale het fysieke beïnvloeden? Wat is de rol van het bewustzijn?
Self fulfilling prophecy
Dat is het punt waar de wetenschap ons nog geen eenduidig antwoord op kan geven. Desalniettemin sturen bovenstaande inzichten, meningen en andere invloeden ons momenteel in de richting van de dirigent. De dirigent die voor de wedstrijd nog kan bepalen wat en hoe er gespeeld wordt. Tijdens de wedstrijd heeft de dirigent echter een zeer beperkte invloed. Als dit idee juist is, dan zouden sporters van tevoren moeten bedenken hoe diep ze bereid zijn te gaan om hun doel te bereiken, op welk tempo of welke intensiteit ze dit zullen doen, met welk raceplan ze ten strijde gaan én of ze denken dat hun tegenstander(s) verslagen kunnen worden. En als dat allemaal uitkomt, spreken we van een self fulfilling prophecy. Een uitermate interessant fenomeen in de sport als je het ons vraagt. Daar kunnen we ook nog wel een boek over open doen, maar dat bewaren we graag tot de volgende keer!
Referenties
- Boksem, M. A. S., & Tops, M. (2008). Mental fatigue: Costs and benefits. Brain Research Reviews, 59, 125-139.
- Damasio, A. R., & Stoltenkamp, M. (2010). Het zelf wordt zich bewust: Hersenen, bewustzijn, ik. Amsterdam: Uitgeverij Wereldbibliotheek B.V.
- De Morree, H.M., & Marcora, S.M. (2012). Frowning muscle activity and perception of effort during constant-workload cycling. Eur J Appl Physiol, 112(5), 1967-1972.
- Edwards, A.M., & Polman, R.C.J. (2013). Pacing and awareness: brain regulation of physical activity. Sports Med, 43(11), 1057–1064.
- Kjaer M., Secher, N.H., Bach, F.W., Sheikh, S., & Galbo, H. (1989). Hormonal and metabolic responses to exercise in humans: effect of sensory nervous blockade. Am J Physiol, 257, 95-101.
- Lamme, V. (2010). De Vrije Wil Bestaat Niet. Over wie er echt de baas is in het brein. Amsterdam: Bert Bakker.
- Libet, B., Gleason, C. A., Wright, E. W., & Pearl, D. K. (1983). Time of conscious intention to act in relation to onset of cerebral activity (readiness-potential). Brain, 106(3), 623-642.
- Marcora, S.M., & Staiano, W. (2010). The limit to exercise tolerance in humans: mind over muscle? European Journal of Applied Physiology, 109(4), 763-770.
- Noakes, T. D. (2012). Fatigue in sports psychology. In G. Matthews, P. A. Desmond, C. Neubauer & P. A. Hancock (Eds.). The handbook of operational fatigue (pp. 103-122). Farnham, Surrey: Ashgate Publishing Limited.
- Rudebeck, P.H., Walton, M.E., Smyth, A.N., Bannerman, D.M., & Rushworth, M.F.S. Separate neural pathways process different decision costs. Nature neuroscience 9 (9), 1161-1168.
- Swaab, D. (2010). Wij zijn ons brein. Van baarmoeder tot Alzheimer. Almere: Atlas Contact.
Thomas Waanders is bewegingswetenschapper en sportpsycholoog VSPN®. Met zijn bedrijf De Prestatiecoach begeleidt hij sporters, coaches en teams om het optimale uit zichzelf te halen en verzorgt hij workshops en lezingen. Daarnaast is hij werkzaam als docent High Performance Sport op de Hogeschool van Amsterdam en verzamelt hij positiedata bij de hoofdmacht van Ajax. Blijf op de hoogte via @prestatie_coach
Rick Lahaye is de oprichter van Kennisstroom. Een organisatie op het gebied van onderzoek & ontwikkeling in de sport. Onderzoek naar topsporters, kennisoverdracht en innovatie in samenwerking met de maakindustrie staat centraal. Blijf op de hoogte via @Kennisstroom