Kijk naar het grote geheel om de loopvorm te analyseren

19 Jun 2021

Kijk naar het grote geheel om de loopvorm te analyseren

Sweat Science

In plaats van zich te concentreren op gewrichtshoeken en ledemaatbewegingen, neemt een nieuwe studie een holistische benadering van de biomechanica van toplopers

Stel je voor dat je probeert uit te leggen hoe je ren naar iemand die het nog nooit eerder heeft gedaan - de ongelooflijk complexe opeenvolging van krachten en gewrichtshoeken en spiersamentrekkingen die je in precies de juiste volgorde moet coördineren. Die complexiteit is waarom het zo moeilijk is om een ​​robot te bouwen die op twee benen kan rennen, en het is ook waarom pogingen om de loopvorm te verbeteren door hier een gewricht of een hoek daar aan te passen, over het algemeen averechts werken.

Maar dat werkt niet. Het betekent niet dat sommige mensen niet objectief 'beter' lopen dan anderen. Een nieuw artikel in Scientific Reports hanteert een meer holistische benadering voor het evalueren van de hardloopvorm, waarbij enkele van de beste hardlopers ter wereld worden vergeleken met hun louter goede tegenhangers. In plaats van zich zorgen te maken over waar de benen precies zijn of wat de armen doen, modelleert de analyse in feite elke loper als een pogo-stick - wat in de biomechanica wereld bekend staat als het lente-massamodel. Zo ziet die vereenvoudigde pogo-runner eruit, die in feite een bal is die is bevestigd aan een veer die aan de grond is bevestigd:

Er zijn maar een paar parameters in dit model . De hoek waaronder de veer de grond raakt, α, vertelt je hoe verticaal de lichaamshouding van de hardloper is. De hoeveelheid die de veer samendrukt bij elke stap hangt af van de stijfheid van de veer en hoeveel kracht erop wordt uitgeoefend. Het blijkt dat dit alles is wat je nodig hebt om wat bruikbare inzichten te verkrijgen.

De hoofdauteur van de nieuwe studie is Geoff Burns, een elite ultrarunner en postdoctoraal onderzoeker die samenwerkt met Ron Zernicke aan het University Michigan Performance Research Laboratory, over wiens eerdere werk over het lopen van cadans in ultramarathoners ik hier schreef. Deze keer studeerde hij milers. Waarom? Omdat (zoals ik eerder deze maand opmerkte) milers de ultieme combinatie van snelheid en uithoudingsvermogen hebben, en als resultaat een zeer breed scala aan snelheden in hun training dekken. Als je wilt onderzoeken hoe hardloopmechanica verandert als je accelereert van een mijl van tien minuten naar een tempo van minder dan vier minuten, dan zijn middellangeafstandslopers de beste keuze.

Voor dit onderzoek heeft Burns er tien gerekruteerd. mannelijke hardlopers van wereldklasse met gemiddelde persoonlijke records van 3:37,3 voor 1.500 meter en 3:54,6 voor de mijl, en vergeleken ze met tien goed getrainde hardlopers met records van 4:07.6 en 4:27,4. Ze voerden allemaal een reeks tests uit op een krachtmetingsloopband, met perioden van vier minuten bij lagere snelheden en 30 seconden sprints bij hogere snelheden, waardoor Burns en zijn collega's de eigenschappen van de fictieve pogo-veer van elke hardloper konden berekenen.< /p>

De algemene conclusie? "De elite-lopers hadden een duidelijk andere relatie met de grond", legde Burns uit in een e-mail. In het bijzonder brachten ze er minder tijd aan door (een kortere grondcontacttijd voor elke stap bij een bepaalde snelheid) en meer tijd in de lucht (een langere vliegtijd tussen de stappen). Ze oefenden ook meer kracht uit op de grond met hun voetstoot en richtten die grondkracht meer verticaal in plaats van horizontaal. Ten slotte hadden ze stijvere veren - niet in de zin van een specifiek gewricht of pees die moeilijker uit te rekken of samen te drukken was, maar in het algemene gedrag van hun benen en lichaam die als een systeem samenwerken.

(Daar) zijn enkele andere nuances in de gegevens waar ik hier geen recht aan kan doen. Een daarvan is hoe alle variabelen over verschillende snelheden veranderden. De elites liepen bijvoorbeeld met grotere verticale stijfheid, maar ze verhoogden ook hun stijfheid meer naarmate ze versnelden naar hogere snelheden, dus het verschil was het grootst in hun racetempo. De elites hadden ook minder stap-tot-stap-variabiliteit in de meeste parameters, een observatie die waarschijnlijk een groter niveau van vaardigheid en expertise in hun bewegingspatronen weerspiegelt. U kunt lees meer in het tijdschriftartikel, dat gratis online is.)

Het is de moeite waard hier even stil te staan ​​om uit te leggen wat het betekent om te zeggen dat een hardloper stijvere veren heeft of met meer stijfheid loopt. Ik probeerde Burns te plagen om te onthullen wat het geheim van elitestijfheid zou kunnen zijn. Is het de structuur van hun pezen? Hoeveel buigen ze hun knieën? Hoe sterk zijn hun beenspieren? "Ja", antwoordde hij, "misschien allemaal, of sommige, of geen van die!" (Bedankt voor niets, Geoff.) Het punt, vervolgde hij, is dat er eindeloze manieren zijn om de bewegingen van onze talloze lichaamsdelen te combineren die hetzelfde effect kunnen bereiken, en het veranderen van een deel van het systeem heeft invloed op alle andere delen. De ene hardloper die zijn knieën meer buigt dan de andere, kan zijn enkels minder buigen, of stijvere pezen of sterkere spieren hebben, en eindigen met dezelfde stijfheid.

De gebruikelijke benadering van stapanalyse kijkt naar deze afzonderlijke componenten om naar patronen te zoeken, maar er is zoveel variatie tussen hardlopers dat het onmogelijk is om te bepalen wat bijvoorbeeld de 'juiste' kniehoek is. Door in plaats daarvan uit te zoomen en te kijken naar het algemene gedrag van de lentemassa, kunnen we deze patronen uitkiezen die geweldige hardlopers onderscheiden van goede. Dat vertelt ons niet welke individuele componenten verantwoordelijk zijn voor deze holistische patronen, dus de afhaalmaaltijden zijn geen tips als "Ontspan je ellebogen en neem kortere passen." In plaats daarvan, suggereert Burns, zou je moeten proberen de algemene kenmerken van je looppas te veranderen door het systeem als geheel te benadrukken: "Kook met de ingrediënten die deze elite-lopers gebruiken: intervallen, heuvels, sprints, plyometrische oefeningen, hardlopen op verschillende oppervlakken, en misschien zelfs wat zware voorwerpen optillen.”

De vraag die op de achtergrond op de loer ligt, is of deze eigenschappen geboren of gemaakt zijn. De hardlopers in de controlegroep waren behoorlijke universiteitslopers, dus ze hadden allemaal intervaltraining gedaan, heuvels en plyometrie enzovoort, maar niet met de strengheid van de elites. Of de controlelopers ooit, met voldoende training, de pogo-stick-eigenschappen van de elites kunnen verwerven, is een open vraag. Maar het lijdt geen twijfel dat ze hun huidige toestand kunnen verbeteren, zegt Burns: onderzoek toont aan dat kenmerken zoals beenstijfheid reageren en zich aanpassen aan training.

Voor Burns is dit een argument om je biomechanica te controleren, dat kan nu met de high-speed camera op je smartphone. Hij beveelt bijvoorbeeld een iOS-app van $ 14 aan genaamd Runmatic, ontwikkeld door de Spaanse sportwetenschapper Carlos Balsalobre, die je grondcontacttijd, vliegtijd, maximale kracht en beenstijfheid (d.w.z. veer) uitspuugt. Wat gebeurt er met die parameters na een tien weken durend programma van heuveltraining? Of als je terugkomt van een blessure? Als je eenmaal je eigen basiswaarden hebt vastgesteld, kun je zien of je vooruitgaat of achteruitgaat.

“Als je denkt dat we niet van deze verschillen kunnen leren, zou je aannemen dat ze volledig inherent zijn aan deze verschillen. elites - dat ze vooraf bepaald of onverplaatsbaar zijn', zegt Burns. "Maar ik vermoed dat de fundamentele stelling voor de meeste lezers van Outside en de meeste duursporters is dat we tot op zekere hoogte altijd kunnen veranderen en de knop naar iets beters kunnen verplaatsen."

Voor meer Sweat Science, sluit je aan bij mij op Twitter en Facebook, meld je aan voor de e-mailnieuwsbrief en lees mijn boek Endure: Mind, Body, and the Curiously Elastic Limits of Human Performance.