Computermodel brengt lichaam topsporter in kaart

Wetenschapper Hans van Beek is verbonden aan het instituut voor neurowetenschappen van de Vrije Universiteit in Amsterdam. In die hoedanigheid houdt hij zich veelal bezig met de stofwisseling in de hersenen bij verschillende ziektes. Vanuit zijn passie voor sport kwam hij op het idee om een computermodel te ontwikkelen voor sportprestaties: de virtuele atleet. Via een pitch op de website van ZonMW ging Van Beek op zoek naar partners om verder onderzoek te doen.

Het computermodel dat Van Beek wil ontwikkelen moet in de toekomst 'bottlenecks' in het prestatievermogen van atleten helpen bepalen. Op basis van de kennis van die ‘bottlenecks’ kunnen coaches en atleten in de praktijk hun trainingsprogramma’s aanpassen. Als mogelijke bottlenecks noemt Van Beek bijvoorbeeld zuurstoftransport in het lichaam en metabolisme (voeding en vochthuishouding). In eerste instantie ging de wetenschapper op zoek naar de invloed van de warmtehuishouding, daartoe gestimuleerd door het Europese Network of Excellence, een vanuit de Europese Unie gefinancierde club wetenschappers. “Daar kwam op een gegeven moment de vraag vandaan of we een computermodel konden maken van de hele mens. Het ging eigenlijk om medische toepassingen.”

Lance Armstrong
Van Beek combineerde die vraag met zijn sportpassie en schreef in 2011 een artikel voor het Britse wetenschappelijke tijdschrift Philosophical Transactions of the Royal Society over de tijdrit op l’Alpe d’Huez van Lance Armstrong in 2004. Het ging hem erom het warmtetransport in het lichaam te modelleren. “NASA had al eerder onderzoek gedaan naar warmtetransport in het lichaam van astronauten en ik heb de modellen van de NASA toegepast op het wielrennen. Daarbij heb ik Lance Armstrong als voorbeeld genomen omdat van hem al veel gegevens bekend waren zoals gewicht en maximale zuurstofopname (VO2Max).”

Van Beek kwam tot de conclusie dat warmtetransport waarschijnlijk geen grote invloed heeft op de sportprestatie. Hoewel het onderzoek naar Armstrong liet zien dat de Amerikaan een wel heel bijzondere prestatie had geleverd, durfde Van Beek daaruit niet de conclusie te trekken dat er doping was gebruikt. “Als sportliefhebber en -volger ken ik de dopingdiscussie natuurlijk en ik ben daarom heel voorzichtig. De gegevens waarover ik beschikte waren niet nauwkeurig en volledig genoeg om die conclusie te trekken. Waar het mij om ging was de warmtehuishouding. Ik kon concluderen dat hij een wereldprestatie leverde en dat zijn lichaam de warmte die het daarbij produceerde goed aankon.”

Zuurstoftransport
De mogelijkheden die de computersimulatie van Armstrongs klimtijdrit leverden, maakten Van Beek enthousiast om andere bottlenecks bij sportprestaties op dezelfde manier te onderzoeken. “Voor een duuratleet is de voornaamste bottleneck zuurstoftransport. Daar weten we nog veel te weinig van. Kijk bijvoorbeeld eens naar de effecten van hoogtetraining. Wielrenners zoals Robert Gesink geven vaak aan dat zij de eerste week na een hoogtestage helemaal niet goed zijn. Als je het zuurstoftransport met een computermodel beter in beeld kan brengen, kun je op basis daarvan nuttige aanwijzingen krijgen over wat je in de praktijk kunt doen om je optimaal voor te bereiden op wedstrijd, of die nu op hoogte zijn of op zeeniveau.”

Het onderzoek dat Van Beek wil doen, zit op dit moment even in de wachtkamer. Met zijn pitch op de ZonMW website slaagde de wetenschapper erin een aantal potentiële partners te interesseren. “Er is een bedrijf dat belangstelling had om in het onderzoek te participeren”, vertelt Van Beek. “Op dit moment wordt er gesproken over de manier waarop we ermee verder gaan. In ieder geval zit er veel toekomst in dit onderzoek.”