Mind over Muscle – Een vermoeid brein kan sportprestaties net zo beïnvloeden als vermoeide spieren

In mei 1954, op de atletiekbaan van de Oxford Universiteit, presteerde student Roger Bannister iets wat ondenkbaar was. Bannister rende 1,61 kilometer binnen de 4 minuten en verbrak het wereldrecord. Hij schreef op een briefje dat hij binnen 3 minuten en 58 seconden 1,61 kilometer kon rennen. Dit briefje stopte hij in zijn schoen tijdens iedere training en verbrak het wereldrecord. Misschien nog wel interessanter is dat er na Bannister nog 37 andere atleten waren die hetzelfde doel hadden bereikt. Dit verhaal over Roger Bannister toont aan dat de doelstelling en focus van grote invloed kunnen zijn op je (sport)prestaties.

foto: KNHB/Koen Suyk

Oorzaak van vermoeidheid?
Deze prestatie van Roger Bannister leek fysiek onmogelijk en toch heeft hij zijn doel weten te behalen. De vraag is nu, hoe? Al enige jaren geleden is er in de wetenschap een debat ontstaan over welke factor bepalend is voor sportprestaties. Een belangrijk onderdeel van deze discussie focust zich op vermoeidheid tijdens het sporten; hoe wordt dit veroorzaakt?
Hier is geen eenduidig antwoord op. Er werd jarenlang gedacht dat vermoeidheid tijdens het sporten ontstaat door fysiologische processen in het lichaam. Een bekend voorbeeld is verzuring. Vanuit de psychologie wordt beargumenteerd dat vermoeidheid ontstaat door de perceptie van vermoeidheid (ook wel Rate of perceived exertion (RPE) genoemd). Oftewel, hoe de sporter de trainings- of wedstrijdbelasting ervaart. Deze RPE ontstaat in het brein. Wetenschapper Samuele Marcora heeft op basis van deze aanname zijn model geïntroduceerd waarin hij uitlegt hoe vermoeidheid ontstaat tijdens sporten en welke psychologische processen daar een rol in spelen. In dit artikel worden beide visies uitgelegd en nader besproken. Tot slot worden concrete tips gegeven om je brein te trainen met cognitieve vermoeidheid om te gaan, zowel op als naast het veld.

Vermoeidheid ontstaat doordat het hart niet genoeg zuurstof kan vervoeren naar de spieren

foto: KNHB/Willem Vernes

Cardiovasculaire/anaerobe model van Archibald Hill
In 1923 heeft fysioloog Archibald Vivan Hill zijn cardiovasculaire/anaerobe model geïntroduceerd (Hill, 1923). Dit model legt vanuit een fysiologisch perspectief uit hoe vermoeidheid tijdens het sporten ontstaat. Hill legt uit dat het uithoudingsvermogen van een sporter volledig afhankelijk is van de capaciteit van het hart om zuurstof naar de spieren te sturen (Noakes, 2012; Abbiss, 2005). Energie kan worden gecreëerd door de verbranding van glucose met of zonder zuurstof, dus middels aerobe of anaerobe verbranding. Op het moment dat het hart de spieren van genoeg zuurstof kan voorzien, wordt energie met zuurstof gecreëerd (aerobe verbranding). Op een bepaald moment tijdens inspanning, hebben de spieren meer zuurstof nodig dan het hart kan rondpompen. Het hart zit op zijn maximale inspanning. Als spieren niet genoeg zuurstof krijgen om energie te maken, wordt er energie gemaakt zonder zuurstof (anaerobe verbranding).
Wanneer er anaeroob energie wordt gemaakt, komt er lactaat en waterstofionen vrij (H+ionen). Lactaat levert energie aan de spieren, maar de waterstofionen kunnen zorgen voor verzuring en daardoor vermoeidheid van de spieren (afbeelding 1 – McArdle, 2014 Abbiss, 2005; Morree, Jongert, & Poel, 2011). Er is over de jaren veel wetenschappelijk onderzoek gedaan op het gebied van lactaat en spiervermoeidheid. Het lijkt erop dat lactaatproductie geen negatief invloed hoeft te hebben op de spieren. Het kan zelfs een bruikbare energiebron zijn. Zo waren er geen verhoogde lactaatwaarden gevonden bij marathonlopers aan het einde van de marathon, terwijl ze wel vermoeid waren (Morree, Jongert, & Poel, 2011). Het grootste kritiekpunt op dit model, vanuit de psychologie, is dat er geen rekening wordt gehouden met psychologische processen die mogelijk invloed hebben op de sportprestaties (Noakes, 2012).

Vermoeidheid ontstaat door de perceptie van een sporter

Het psychobiologische model van Samuele Marcora
Samuele Marcora beargumenteert in zijn psychobiologische model dat het uithoudingsvermogen van een sporter wordt gereguleerd door psychologische processen. Met name de perceptie van inspanning (RPE) en motivatie hebben een cruciale invloed op de sportprestaties (Blanchfield et al. 2014; Marcora, 2008). De RPE wordt vaak gemeten door middel van de Borg-schaal. Deze schaal reikt van zeer zeer licht (6) tot zeer zeer zwaar (20).

Een sporter heeft een bepaalde maximale inspanning die hij wilt leveren (potentiële motivatie). Deze wordt vergeleken met de daadwerkelijke inspanning tijdens het sporten (intensiteit van de motivatie). Op het moment dat een sporter denkt dat hij zijn maximale inspanning heeft bereikt (schaal 20), zal de sporter de bewuste keuze maken om te stoppen. Terwijl hij, fysiologisch gezien, nog door kan gaan (Blanchfield et al. 2014; Marcora, 2008). Zo stelt Marcora dat de RPE het regulerende mechanisme is van sportprestaties. Afferente feedback (feedback van het lichaam zoals hart, longen en spieren) beïnvloedt alleen indirect de sportprestaties wanneer deze feedback de RPE beïnvloedt. Psychologische factoren kunnen zowel een positieve als een negatieve invloed hebben op de RPE en daarmee de sportprestaties beïnvloeden. Zo is er in onderzoek aangetoond dat cognitief vermoeide voetballers slordiger werden in het passen, minder nauwkeurig waren in het schieten en minder hard konden rennen ten opzichte van de groep die niet cognitief vermoeid was (Smith, et al. 2015).

Psychologische factoren kunnen zowel een positieve als een negatieve invloed hebben op de RPE en daarmee de sportprestaties beïnvloeden

foto: KNHB/Koen Suyk

Effect van psychologische factoren op de RPE
In een onderzoek van Blanchfield et al. (2013) is aangetoond dat psychologische factoren die een positief effect hebben op de RPE, ook de sportprestaties positief beïnvloeden. In dit onderzoek werd aan proefpersonen gevraagd om twee keer een maximaaltest op de fiets uit te voeren. Er zaten twee weken tussen de eerste en tweede maximaaltest. De helft van de groep ontving ter voorbereiding op de tweede fietstest een motiverende zelfspraak-interventie. Tijdens deze interventie kregen de sporters voorbeelden van motiverende zelfspraak zoals: ‘Ik kan dit’, ‘Ik voel me goed’, ‘Zet door!’. De controlegroep ontving geen interventie. De resultaten van dit onderzoek lieten zien dat de proefpersonen die de interventie hadden gekregen, hun eindtijd hadden verbeterd op de tweede maximaaltest. Daarnaast bleek ook dat de RPE in deze groep lager was op hetzelfde tijdstip van de tweede maximaaltest ten opzichte van de eerste maximaaltest. Dat betekent dat de groep die zichzelf positief toesprak, de tweede maximaaltest minder zwaar ervaarde en hun sportprestatie had verbeterd. Deze positieve verandering was niet teruggevonden in de controlegroep.
In een onderzoek van Blanchfield et al., 2014, werden proefpersonen tijdens een fietstest blootgesteld aan priming. Priming is het onbewust blootstellen aan stimuli (prikkels). In dit onderzoek deden ze dat door de proefpersonen heel kort projecties van blije of boze gezichten te laten zien. Deze projecties verschenen 16 milliseconden op het scherm, waardoor het te snel is om bewust waar te nemen. Resultaten van dit onderzoek lieten zien dat de groep waar de blije gezichten werden geprojecteerd, langer fietste, tezamen met een lagere RPE ten opzichte van de tweede groep. Dus door (onbewust) blije gezichten te zien, ervaar je de belasting (in dit geval fietsen tot je niet meer kan) minder zwaar, waardoor je de sporttaak langer kunt volhouden.

We kunnen meer dan we denken dat we kunnen
Met de laatstgenoemde onderzoeken wordt aangetoond dat je als sporter vaak meer kunt dan je denkt. Je brein zegt dat je niet meer kan, terwijl je lichamelijk nog door kan gaan. Dit mechanisme is ervoor om te zorgen dat je je lichamelijk geen schade toe brengt. Marcora wilt dan ook niet beweren dat je dit signaal moet negeren, maar toont aan met zijn onderzoek dat de rol van psychologische factoren op de RPE en daarmee sportprestaties van groot belang kan zijn.
Factoren zoals motivatie (Marcora, 2008), pijn (Sarther, Gering & Kozak, 2006) en aandacht (Stanley, Pargman & Tenenbaum, 2007) kunnen de RPE, en daardoor de sportprestaties, positief beïnvloeden. Je kunt de RPE trainen waardoor je bijvoorbeeld minder snel cognitief vermoeid raakt, je motiverende zelfspraak verbetert en/of een betere focus krijgt waardoor je je sportprestaties kunt verbeteren. In andere woorden, net zoals dat je je spieren kunt trainen, kun je jouw RPE ook trainen met als doel om je sportprestaties positief te beïnvloeden.

Als sporter kun je vaak meer dan je denkt; als je brein zegt ‘stop’, dan kun je nog doorzetten en die laatste paar meters of minuten volhouden

foto: KNHB/Koen Suyk

Train the brain!
Er zijn verschillende oefeningen die je als trainer zowel op als naast het veld kunt toepassen om de spelers om te leren gaan met cognitieve vermoeidheid.

Tips voor naast het veld
1 Maak een game plan
Waar je je aandacht op focust heeft een invloed op de RPE. Wanneer je heel erg focust op interne processen in je lichaam (denk aan verzuring of hartslag), dan kan dit een negatieve impact hebben op je RPE (Stanley, Pargman & Tenenbaum, 2007). Wielrenner Wiggins heeft, voordat hij begint aan zijn wedstrijd, een cognitieve strategie bedacht om zijn aandacht te reguleren tijdens de wedstrijd. In de beginfase van de wedstrijd focust Wiggins zijn aandacht intern om te checken hoe het met zijn lichaam gaat. Later in de wedstrijd switcht hij van aandachtstrategie en focust zijn aandacht op externe processen, zoals het pedaalritme, het parcours of waar de voorgangers zijn. Deze cognitieve strategie is zeer effectief om te gebruiken in het omgaan met bijvoorbeeld vermoeidheid (fysiek als cognitief) tijdens de wedstrijd (Stanley, Pargman & Tenenbaum, 2007; Wiggins, 2015).
2 Visualiseer jouw game plan
Door te visualiseren kun je je game plan zo inslijpen in je brein dat je tijdens de wedstrijd weet wat je moet doen. Dit is vooral belangrijk op momenten dat je onder druk komt te staan en/of je vermoeid raakt. Hierdoor verlaag je je cognitieve inspanning en kun je je beter focussen op je omgeving zoals: waar wil je de bal naartoe kaatsen?, waar staan je tegenstanders?. Een belangrijke tip bij visualisatie is dat je altijd positieve ervaringen moet visualiseren!
3 Stel doelen
Doelen stellen zorgt ervoor dat je gefocust blijft. Hierdoor weet je wat je op bepaalde momenten tijdens het sporten moet doen. Een voorbeeld hiervan is: als ik vermoeid raak tijdens de wedstrijd, dan zorg ik ervoor dat ik goed om mij heen blijf kijken.
4 Gebruik positieve zelfspraak
Motiverende zelfspraak kan net dat verschil maken of je als sporter je focus erbij kan houden en net die extra energie kan geven om hard te blijven werken. Voorbeelden hiervan zijn: ‘Ik weet wat ik moet doen’, ‘Ik weet dat ik het kan’, ‘Ga door!’

Een belangrijke tip bij visualisatie is dat je altijd positieve ervaringen moet visualiseren

foto: KNHB/Koen Suyk

Tips voor op het veld
Uit onderzoek (Njororai, 2014) is naar voren gekomen dat de laatste 15 minuten van een wedstrijd cruciaal zijn, aangezien in deze periode de meeste doelpunten worden gescoord. Alhoewel dit onderzoek zich alleen heeft gebaseerd op data van voetbalwedstrijden, lijkt het aannemelijk dat de laatste 15 minuten van iedere wedstrijd van cruciaal belang zijn. Des te belangrijker voor een trainer de spelers zo te trainen om ze zowel fysiek als cognitief fit te houden gedurende de hele wedstrijd.

Tips voor de praktijk
1 Behoud je focus!
Wanneer spelers cognitief vermoeid zijn, is het belangrijk focus te behouden. Dit kan geoefend worden door de spelers een positiespel te laten spelen met twee aanpassingen. Geef deze oefening tegen het einde van de training, verklein het veld en speel 3 versus 3 (figuur 1 – oefening 1). Door het veld te verkleinen, gaat de handelingssnelheid omhoog. Daardoor zullen de spelers sneller beslissingen moeten nemen, hetgeen extra vraagt van het brein. Zeker als de spelers al fysiek moe zijn, is dat een extra trainingsbelasting. De handelingssnelheid kun je nog verder verhogen door een overtal te creëren door 3 versus 2 te spelen (figuur 1 – oefening 2). Leg het spel af en toe stil en bespreek met de spelers wat er goed gaat en wat er beter kan. Het is belangrijk om deze oefening vaker te laten terugkomen tijdens de trainingen. Daardoor leren spelers omgaan met vermoeidheid en kunnen ze hun focus trainen onder deze toestand.

2 Je kunt meer dan je denkt
Zoals Marcora in zijn onderzoeken aantoont, kun je vaak langer doorgaan dan je denkt. Het is belangrijk om de spelers dit zelf te laten ervaren. Dit kun je oefenen door middel van een conditietraining. Op het moment dat de spelers denken klaar te zijn, vraag je aan de spelers om hun vermoeidheid een cijfer te geven (van 0 – niet vermoeid tot 10 – zwaar vermoeid). Schrijf deze op en verleng vervolgens de oefening met nog twee minuten. Je bent op dat moment niet geliefd door de spelers, maar het gaat erom dat ze zich ervan bewust worden dat ze vaak kunnen doorzetten, ook al voel je je nog zo vermoeid. Vraag na de verlenging nogmaals hoe vermoeid de spelers zijn en bespreek deze oefening na. Leg uit waarom je deze oefening hebt gedaan. Door deze oefening regelmatig terug te laten komen, worden de spelers bewust van dit fenomeen, waardoor ze aan het einde van de wedstrijd die paar procent extra kunnen geven. Bewustwording is een heel belangrijke voorwaarde voor verandering. Het kan net die ene 1% verbetering zijn die je als trainer zoekt om je teamprestaties te verbeteren.

Extra component
Laat de spelers motiverende zelfspraak toepassen. Geef deze tip pas bij de tweede keer dat je deze oefening gebruikt. Hierdoor kunnen spelers naast hun bewustwording van hun kunnen, ook leren hoe ze zichzelf door periodes van vermoeidheid heen kunnen slaan.

Laat de spelers motiverende zelfspraak toepassen

Het brein in beweging
De hersenen zijn opgedeeld in verschillende gebieden, ook wel kwabben genoemd, die elk een eigen soort specialisatie hebben. Zo heb je in het brein ook een bepaald gebied dat wordt geactiveerd wanneer bewegingen worden geïnitieerd of uitgevoerd. Dit wordt ook wel de motor cortex genoemd. Deze motor cortex heeft verschillende gebieden die elk een andere rol spelen bij het initiëren en uitvoeren van een beweging. De belangrijkste gebieden zijn de premotor cortex, supplementaire cortex en primaire motor cortex (afbeelding 2). Daarnaast speelt de somatosensorische cortex ook een belangrijke rol. Deze ligt achter de centrale sulcus en hoort niet meer bij de motor cortex. De somatosensorische cortex ligt wel naast de motor cortex. Het brein is zo ‘ontworpen’ dat de gebieden die het meest met elkaar moeten samenwerken ook naast elkaar liggen. Op deze manier is communicatie makkelijk en snel.
De premotor cortex is actief bij het plannen en sturen van bewegingen. Een specifiek voorbeeld is het aannemen van een bal van rechts in de loop met de forehand. De premotor cortex ontvangt informatie over het doel (aannemen van de bal die rechts van het lichaam wordt aangespeeld) en de huidige stand van het lichaam. De premotor cortex gebruikt beide bronnen van informatie om de beweging zo te sturen dat de bal op een juiste manier wordt aangenomen.
De supplementaire motor cortex is belangrijk voor het plannen en organiseren van complexe bewegingen. De premotor cortex en supplementaire motor cortex zijn actief in het plannen van bewegingen. Deze signalen worden doorgestuurd naar de primaire motor cortex waar de signalen worden doorgestuurd naar de spieren via de hersenstam en ruggenmerg.

Literatuurlijst
– Abbiss, C.R., & Laursen, P.B. (2005). Models to explain fatigue during prolonged endurance cycling. Sports Medicine, 35(10), 865-898.
– Blanchfield, A., Hardy, J., & Marcora, S.M. (2014). Non-conscious visual cues related to affect and action alter perception of effort and endurance performance. Frontiers in Human Neuroscience, 8.
– Blanchfield, A.W., Hardy, J., de Morree, H.M., Staiano, W., & Marcora, S.M. (2013). Talking Yourself Out of Exhaustion: The Effects of Self-talk on Endurance Performance. Medicine and Science in Sports and Exercise, 46(5), 998-1007.
– Borg, G.A. (1982). Psychophysical bases of perceived exertion. Medicine and Science in Sports and Exercise. 14:377–81.
– Bubic, A. von, Cramon, D.Y., Schubotz, R.I. (2010). Prediction, cognition and the brain. Frontiers in Human Neuroscience; 4:25.
– Craig, A.D. (2009). How do you feel–now? The anterior insula and human awareness. Nature Reviews Neuroscience. 10:59–70.
– Fontes, E.B., Okano, A.H., De Guio, F., et al. (2015). Brain activity and perceived exertion during cycling exercise: an fMRI study. British Journal of Sports and Medicine. 49:556–60.
– Hill, A.V., & Lupton, H. (1923). Muscular exercise, lactic acid, and the supply and utilization of oxygen. QJM; International Journal of Medicine, 16(62), 135-171.
– Marcora, S.M. (2008). Do we really need a central governor to explain brain regulation of exercise performance? European Journal of Applied Physiology, 104(5), 929-931.
– McArdle, W.D., Katch, F.I., & Katch, V.L. (2014). Exercise Physiology: nutrition, energy, and human performance (8th edition). Baltimore: Wolter Kluwer.
– de Morree, H.M., Klein, C., Marcora, S.M. (2012). Perception of effort reflects central motor command during movement execution. Psychophysiology. 49:1242–53.
– De Morree, J.J., Jongert, T., & Poel, G. (2011). Inspanningsfysiologie, oefentherapie en training. Bohn Stafleu van Loghum.
– Kalat, J. (2015). Biological Psychology. Nelson Education.
– Luu, B.L., Day, B.L., Cole, J.D., et al. (2011). The fusimotor and reafferent origin of the sense of force and weight. Journal of Physiology. 589:3135–47.
– Njororai, W.S.S. (2014). Timing of goals scored in selected European and South American soccer leagues, FIFA and UEFA Tournaments and the critical phases of a match. International Journal of Sports Science, 4(6A), 56-64.
– Noakes, T.D.O. (2012). Fatigue is a brain-derived emotion that regulates the exercise behavior to ensure the protection of whole body homeostasis. Frontiers in Physiology, 3, 82.
– McArdle, W.D., Katch, F.I., & Katch, V.L. (2014). Exercise Physiology: nutrition, energy, and human performance (8th edition). Baltimore: Wolters Kluwer.
– Sarter, M., Gehring, W.J., Kozak, R. (2006). More attention must be paid: the neurobiology of attentional effort. Brain Research Reviews. 51:145–60.
– Smith, M.R., Coutts, A.J., Merlini, M., Deprez, D., Lenoir, M., Marcora, S.M. (2015). Mental fatigue impairs soccer-specific physical and technical performance. Medicine & Science in Sports and Exercise., doi: 10.1249/mss.0000000000000762.
– Stanley, C., Pargman, D., and Tenenbaum, G. (2007). The effect of attentional coping strategies on perceived exertion in a cycling task. Journal of Applied Sport Psychology. 19, 352–363. doi: 10.1080/10413200701345403.
– St Clair Gibson, A., Noakes, T.D. (2004). Evidence for complex system integration and dynamic neural regulation of skeletal muscle recruitment during exercise in humans. British Journal of Sports and Medicine. 38:797–806.
– Wiggins, B. (2015). Bradley Wiggins: My Hour. London: Yellow Jersey Press.