torsdag 14 november 2019

Den psykobiologiska modellen

De senaste åren har hjärnan gjort en kraftfull comeback inom idrott och prestation. En av de som drivit på denna utveckling (tillsammans med främst Tim Noakes) är den italienska idrottsforskaren Samuele Marcora. 

Till en början var Marcora - som nästan alla andra - mer fokuserad på muskler än hjärna, men han ändrade synsätt i samband med att hans mor blev svårt sjuk. Han såg att det svåraste inte var sjukdomen i sig utan tröttheten. Den som är svårt sjuk orkar inte göra något. Enligt läroböckerna uppstod trötthet i kroppens muskler, men det tycktes inte gälla svårt sjuka patienter. För dem var det snarare en upplevelse som skapades i hjärnan. Marcora misstänkte att det var ett generellt fenomen, det vill säga att det även gäller för idrottare.

(ännu en lång text som var lite för tung för att ta med i en bok. Samlade de texterna här: https://prestationskoden.se/ovriga-texter/)


Angelo Mosso återupplivad 

För att undersöka sin hypotes utformade Marcora ett experiment snarlikt landsmannens Angelo Mossos experiment för över hundra år sedan. Tillsammans med kollegan Walter Staiano samlade han ihop ett antal testpersoner som delades upp i två grupper. En grupp såg en 90 minuter lång dokumentär. Den andra gruppen gjorde ett lika långt mentalt krävande, datorbaserat kognitivt test. Därefter fick båda grupperna sätta sig på en testcykel och cykla så länge de orkade. De som gjort det kognitiva testet gav upp redan efter 640 sekunder, medan de som tittat på dokumentären orkade i 754 sekunder - en skillnad på 15 procent! 


Foto:Massimo Sartirana Unsplash
Hur kan passiva aktiviteter framför en skärm ge sådana dramatiska effekter på fysiska prestationer? Det fanns inga skillnader i de båda gruppernas VO2max, laktatnivåer eller andra fysiologiska egenskaper. De var alla lika motiverade av en belöning på 50 pund. Den enda skillnaden var att de mentalt utmattade personerna rapporterade en högre grad av upplevd ansträngning från första början. 

I bild 1 nedan visas kärnan i den gamla modellen: sambandet mellan trötthet och tid till utmattning. Den räta, röda linjen är den effekt som krävs för att du ska utföra ett visst arbete, till exempel springa 4:00/km i en timme. Den streckade linjen visar din maximala effekt; den är som högst i början av ett lopp då du är utvilad. Sedan sjunker effekten som en funktion av tiden i takt med att du förbrukar energi och samlar på dig slaggprodukter. När den maximala effekt du kan producera är lägre än den förutbestämda effekten på 4:00/km (när den streckade linjen möter den räta, röda linjen) tvingas du sänka farten. Det är en kroppsbaserad modell. Hjärnan finns inte med.
Bild 1: Traditionell fysiologiska modell baserad på A V Hill. 

Marcora rekryterade tio vältränade, unga män för att testa detta påstående. Männens uppgift var att cykla med en effekt motsvarade 80 procent av VO2max tills de inte orkade längre. Det motsvarar den räta linjen (bild 2). 

Innan de började cykla testades deras maxeffekt. Den uppmättes till 1075 watt, vilket motsvarar den streckade linjens startpunkt. Testpersonerna cyklade i snitt i tio minuter med en förutbestämd effekt på 242 watt. Sedan orkade de inte mer. Vid tre tillfällen gjorde de ett nytt maxtest. Fem sekunder efter att de gett upp gjordes ett sista maxeffektstest. De kom då upp i 731 watt! Några sekunder tidigare hade de inte orkat cykla en meter till. Den kroppsbaserade modellens påstående om att den räta och den streckade linjen skulle mötas, stämde inte. Tvärtom låg maxeffekten långt över den förväntade linjen. Det fanns hela tiden krafter kvar.

Enligt den kroppsbaserade modellen ger du upp på grund av någon fysiologisk orsak. Men i samma stund som försökspersonerna gav upp, trollade de fram 500 friska watt. Var kom dessa 500 watt ifrån? Marcoras experiment falsifierade den kroppsbaserade modellen. Det var med andra ord dags att uppdatera antaganden och föreställningar om mänsklig prestation. Studien publicerades 2010 med titeln Mind over Muscle och är sedan dess en av de mest citerade studierna inom idrottsforskningen.


Bild 2: De vita cirklarna visar maxeffekt. De svarta cirklarna motsvarar den röda linjen i bild 1 och visar effekten 242 watt. När försökspersonerna gett 100 procent (sista pricken) orkade de ändå cykla tre gånger så hårt. 

Om du är löpare vet du hur det känns att springa in i den så kallade väggen. Du kanske föreställer dig väggen som något du saknar kontroll över, en giljotin som faller ner från skyn. I sällsynta fall rycker verkligen hjärnan undan benen för extremt motiverade löpare, men Marcoras experiment visar att det är du som ger upp av egen fri vilja. Det är en medveten handling. Det finns krafter kvar som kan trollas fram om motivationen är tillräckligt stark. Att ge upp är alltid ett medvetet beslut. 

Det är provocerande påstående, men innerst inne vet alla som sysslar med uthållighetsidrott att det stämmer. Det är du och ingen annan än du som ger upp. Väggen ramlar inte ner över dig, den byggs upp - sten för sten - i ditt medvetande.

Varför ger du upp? Kanske för att du inte orkar, för att du tycker att motståndaren verkar starkare eller för att du inte tycker att det är värt den uppoffring som krävs för att springa vidare.

Marcora kompletterade Mossos idé med psykologisk motivationsforskning och kognitiv neurovetenskap och kallade sin nygamla modell för den psykobiologiska modellen. Det är en syntes av fysiologi och psykologi, av kropp och själ, av muskler och hjärna. Vi börjar med den psykologiska delen. 


Motivationsteori (psykologi) 


Eftersom experimenten visade att beslutet att ge upp är medvetet, sökte Marcora efter förklaringar i olika psykologiska teorier om motivation. I en artikel skriven av Jack Brehm och Elizabeth Selfs från 1989 - The Intensity of Motivation – hittade han en passande motivationsteori som kunde tillämpas på alla beteenden som drivs av motivation. Enligt denna teori styrs motivationen av dina behov, det förväntade utfallet och de förväntningar du har om att ditt beteende kan påverka dessa faktorer. Motivationens intensitet styrs i sin tur av uppgiftens komplexitet, din kapacitet och hur mycket ansträngning du tycker det är värt att lägga ner på uppgiften. 

Säg att du sprang ett maraton på drygt fyra timmar för ett år sedan. För att du ska komma under fem timmar inom två år behövs vare sig mycket motivation eller ansträngning. Fyra timmar kräver både motivation och ansträngning. Du klarar knappast 3,30, men om du erbjuds en miljon för en tid under 3,30 ger det dig förmodligen motivation att öka dina ansträngningar. Om du däremot erbjuds fem miljoner för tre timmar, skulle du inte ens försöka. Du vet att du saknar kapacitet och därför anstränger du dig inte. Din vilja att anstränga dig sjunker ner mot noll. Det är inte värt det. 

Bild 3: Brehm och Self, The intensity of motivation. Ju högre potentiell motivation, desto mer anstränger du dig. Det leder i sin tur att du kommer långt ut på uppgiftens svårighetsgrad innan motivationen slår i motivationstaket.

Din potentiella motivation motsvarar den maximala ansträngning du är villig att uthärda för att uppnå ett mål, och den kan påverkas av en rad olika yttre faktorer. Hur fort du springer bestäms av dig och hur du upplever din ansträngning. Ju bättre tränad du är, desto lägre grad av ansträngning upplever du vid samma svårighetsnivå och desto fortare och längre orkar du springa. 

Denna modell ger också en djupare förklaring till alla kroppsbaserade studier. Exempelvis visade en studie att kolhydratladdade cyklister orkade cykla i 150 min, medan en kontrollgrupp utan kolhydrater bara orkade i 100 min (bild 4). Genom att ladda med kolhydrater dagen innan orkade cyklisterna alltså 50 procent längre. Det är ett starkt bevis för att du bör tävla med kolhydrater. Men kolhydraterna är bara en orsak. Den djupare förklaringen är hur kolhydrater och allt annat påverkar din upplevelse av ansträngning, vilket exempelvis bevisas av att om du sköljer munnen med sockervatten kommer du att orka mer.

Bild 4: Brist på kolhydrater och ansträngning. Den upplevda ansträngningen ökar långsammare efter kolhydratladdning och möter motivationstaket först efter 150 minuter. 


Biologi (neurovetenskap) 

Ju snabbare och längre du springer, desto fler muskelfibrer måste hjärnan rekrytera. Hjärnan måste alltså arbeta hårdare. Hjärnan skickar signaler till musklerna och en kopia av denna information går till Anterior Cingulate Cortex (ACC). Marcora tror att upplevelsen av trötthet till största delen skapas i ACC. 

I en studie från 2005 visade tyska forskare att möss väljer den lätta vägen i en labyrint om de har en skada i ACC. Friska möss tar den hårdare vägen som ger dem mer ost. De är motiverade. De skadade mössen ville ha mycket ost, men de orkade inte. De var inte tillräckligt motiverade att anstränga sig. 


Marcora föreslog 2014 att det var adenosin som låg bakom denna trötthet och brist på motivation. En artikel, skriven av ett forskarteam från University of Canberra som publicerades i Sports Medicine 2018, förklarar den biologiska mekanismen bakom Marcoras hypotes. När du springer länge förbrukar hjärnan glukos, särskilt i ACC som är viktig för impulskontroll. Denna tillfälliga och lokala bränslebrist ökar mängden adenosin som i sin tur blockerar dopamin. Resultatet är en ökad upplevd ansträngning och minskad motivation - med andra ord känner du dig trött. När forskare injicerat adenosin i motiverade möss valde de den enkla vägen som mössen med skador i ACC. Däremot blockerar koffein - som binder till samma receptor som adenosin - denna trötthet. Kaffe ökar därmed prestationsförmågan.

Trötthet uppstår när hjärnan driver musklerna och när du motstår impulsen att ge upp och göra något annat, som att stanna eller titta på Facebook. Om du gillar ditt jobb, blir du inte lika trött för du kämpar inte lika hårt mot impulsen att göra något annat. Din hjärna sammanställer informationen och jämför den med tillståndet i kroppen och information från sinnesorganen. Denna information jämförs med tidigare erfarenheter. Upplevelsen kommer alltså inte i första hand ”utifrån” från musklerna, utan ”inifrån” hjärnan som övervakar sådant som energibehov och fettreserver. Hjärnan skapar upplevelser som trötthet så att den kan göra prognoser för framtiden. Syftet är att öka din chans att överleva. Tröttheten är, precis som Mosso förstod, en biologisk skyddsmekanism. Denna trötthet kan tolkas på olika sätt beroende på erfarenheter och sinnesintryck.

I Alex Hutchinsons bok Endure beskriver Marcora ansträngning som ”…the struggle to continue against a mounting desire to stop”. Tröttheten växer under slutspel, ultralopp och tentaperioder. Timglaset av adenosin fylls upp snabbare än det töms. Till slut orkar du inte längre. Om livet är en enda lång uppförsbacke kan det leda till utbrändhet och överträning. Trötthet skapas av hjärnan för att få dig att sakta ner och vila, precis som hunger får dig att äta eller törst att dricka. Upplevelserna har skapats genom naturligt urval och hjälpte dina förfäder att överleva. De vägleder dig att fatta rätt beslut så att dina fettreserver inte hotas och hjärnan riskerar tillgången på energi.



Hjärnuthållighetsträning

Med hjälp av nya träningsmetoder har man trängt allt djupare ner i människans malmkropp, men avkastningen sjunker. För att komma vidare tror Marcora med flera att vi behöver vända blicken inåt. Lära känna oss själva, gräva i hjärngruvorna. Vad driver dig? Vad vill du? Finns det något sätt att göra upplevelsen av ansträngning mer uthärdlig? Är det värt det? Den psykobiologiska modellen erbjuder den typen av nya, innovativa träningsmetoder som går på djupet. 

I ett experiment 2013 testade Marcora en form av hjärnuthållighetsträning för första gången. Testet skedde i den brittiska militärens regi, så han fick låna 35 militärer för studien. Han delade in dem i två jämnstora grupper. En grupp cyklade en timme tre gånger i veckan. Den andra gruppen cyklade exakt lika mycket, men de gjorde också kognitivt krävande uppgifter medan de cyklade. Efter tolv veckor jämfördes de båda grupperna. De hade uppnått samma förbättring av VO2max, vilket man kan förvänta sig av likartad fysisk träning. Därefter gjorde de ett test där de cyklade till utmattning, med en ansträngning motsvarande 80 procent av VO2max. Den första gruppen ökade sin uthållighet med 43 procent, medan den andra gruppen - som kämpat med mentalt krävande uppgifter - förbättrade sin uthållighet från 27 minuter till 51 minuter. Det är en förbättring på 113 procent! 



Samuele Marcora

Syftet med fysisk träning är att systematiskt utsätta kroppen för fysiskt utmattande uppgifter så att kroppen bygger upp ett motstånd mot trötthet. Syftet med hjärnuthållighetsträning är något liknande, men istället för att träna fysiskt, tränar du din hjärna med mentalt ansträngande arbetsuppgifter som kräver någon form av impulskontroll. 


Hjärnuthållighetsträning bygger på två psykobiologiska antaganden: att uthållighet begränsas av din upplevda ansträngning och att mental utmattning ökar upplevelsen av ansträngning. Av det följer det logiskt att träning som ökar motståndskraften mot mental trötthet minskar upplevelsen av ansträngning, vilket förbättrar uthålligheten. Marcora gissar att upprepad exponering för mental utmattning effektiviserar hjärnan så att nervcellerna förbrukar mindre glukos och därmed skapar mindre adenosin. Hjärnuthållighetsträning kan därmed öka mängden bränsle som din hjärna kan lagra, precis som fysisk träning leder till en ökning av hur mycket glykogen dina muskler kan lagra. Båda mekanismerna skulle hjälpa till att ge din hjärna tillräckligt bränsle, vilket i sin tur minskar uppbyggnaden av adenosin som ligger bakom trötthetskänslorna.


Stroopeffekten

Det enklaste och snabbaste och mest utmattande kognitiva testet är ett så kallat strooptest. Ett strooptest är inte särskilt svårt, men det kräver uppmärksamhet, uthållighet och impulskontroll. För att bygga upp hjärnkrafterna, måste de kraven vara uppfyllda. Sudoku eller huvudräkning är inte tillräckligt utmanande. Det måste vara så pass mentalt ansträngande att du tvingas stå emot impulsen att göra något roligare med ditt liv. 

Ett strooptest är uppbyggt av ord på färger som visas på en skärm (gul, blå, grön, röd), och bokstäverna är färglagda i samma färger, men ord och färg stämmer inte överens. Du ska trycka på en knapp som motsvarar färgen, inte själva ordet, vilket kräver att du motstår impulsen att reagera på texten. Till exempel, om ordet "röd" visas i blå bokstäver, ska du trycka på knappen för blå. Hjärnan är snabbare på att känna igen ord än färg och vill välja det första som dyker upp i tanken. Du måste hejda den tanken. Det kräver uppmärksamhet och efter några minuter känner du också att det krävs uthållighet för att upprätthålla fokus och impulskontroll. 


Strooptest.

I en studie utförde man denna typ av strooptester under tolv veckor, tre gånger per vecka. Försökspersonerna delades upp i en grupp som cyklade och en grupp som både cyklade och gjorde strooptest. Efter tolv veckor var den andra gruppen dubbelt så uthållig i ett test till utmattning. Det fanns inga mätbara fysiologiska skillnader som VO2max mellan grupperna. Förbättringarna fanns i hjärnan. 


I ytterligare en studie, som gjordes av forskare vid University of Canberra, jämfördes 11 elitcyklister med 9 motionärer. Först gjordes ett strooptest. Efter detta strooptest cyklade alla så fort de orkade i 20 minuter. Elitcyklisterna var signifikant bättre än motionärerna på strooptestet och de cyklade dessutom lika snabbt direkt efter strooptestet som efter kontrolltestet. Motionärerna var dock 4,4 procent långsammare. Elitcyklisternas hjärnor har under flera år av hård träning anpassat sig till mental trötthet, precis som träning anpassar kroppen till fysisk trötthet. Uthållighetsträning tycks stärka förmågan att fokusera länge, vilket är en bra egenskap i hela livet.

Du är både en kropp och en hjärna, det handlar mer om vad du väljer att se dig som. Det är inte ”it’s all in the mind”, det är ”it’s all in you”. Det är varken kropp eller hjärna som befinner sig i universums centrum. Det är du som kretsar runt dina egna axlar och varje dag kan du se dig om efter nya sidor av dig själv.




2 kommentarer:

  1. Hej, tack för trevlig läsning. Finns det någon motsvarande hjärnuthållighetsträning i ljudform man kan använda sig av om man vill jobba med hjärnträning under ett löppass och inte har tillgång till en skärm? Måste hjärnträningen ske under fysisk aktivitet för bästa effekt eller kan det utföras även i vilande tillstånd?

    Med vänlig hälsning Emil

    SvaraRadera
    Svar
    1. Hej Emil,
      roligt att du gillade texten. Ja jag vet att det tagits fram alternativ för att lyssna. Jag googlade på auditory Stroop test men hittade bara en app https://apps.apple.com/us/app/soma-npt/id1333946625
      ingen aning hur den fungerar men företaget bakom verkar seriöst. Jag kanske testar appen framöver och skriver lite om det. För några år sedan hade jag en svensk app men jag minns inte vad den heter förutom att en svensk hjärnforskare (Torkel Klingberg) var inblandad. Tror jag skrev om det i ngt inlägg nånstans:)

      Du kan köra i vilande tillstånd och kombinera på olika sätt. Först köra hjärnuthållighetsträning en timme och sedan springa/cykla en timme eller tvärtom. Lycka till :)

      Radera

Obs! Endast bloggmedlemmar kan kommentera.