Alle elite atleter træner hårdt, besidder store færdigheder og forbliver mentalt skarpe under konkurrencen. Men hvad adskiller en guldmedalør fra en lige så dedikeret atlet, der kommer på 10. pladsen? En lille struktur dybt inde i hjernen kan give vinderne en ekstra fordel.
Nylige undersøgelser indikerer, at hjernens isolerede cortex kan hjælpe en sprinter med at køre hans krop frem lidt mere effektivt end sine konkurrenter. Denne region kan muligvis forberede en bokser til bedre at afværge et slag, som hans modstander begynder at kaste, såvel som at hjælpe en dykker, når hun beregner sit spinnende legems position, så hun rammer vandet med næppe en plask. Insulaen, som det ofte kaldes, kan hjælpe en markmann med at bevare et skarpt fokus på tyrene, da hans finger trækker tilbage på udløseren og hjælper en basketballspiller ved frikastlinjen med at blokere de distraherende skrig og arm-bølgende af fans, der sidder bag bagpladen.
Insulaen gør alt dette ved at forudse en atletes fremtidige følelser ifølge en ny teori. Forskere ved OptiBrain Center, et konsortium baseret på University of California, San Diego og Naval Health Research Center, antyder, at en atlet besidder en hyperafstemt insula, der kan generere slående nøjagtige forudsigelser om, hvordan kroppen vil føle sig i det næste øjeblik. Denne model af kroppens fremtidige tilstand instruerer andre hjerneområder til at igangsætte handlinger, der er mere skræddersyet til kommende krav end dem, der også er-rans og sofa kartofler.
Denne øgede opmærksomhed kunne give olympierne mulighed for at aktivere deres muskler mere ressourcefulde for at svømme hurtigere, løbe længere og springe højere end blot dødelige. I eksperimenter, der blev offentliggjort i 2012, syntes hjerneskanninger af elite atleter at adskille sig mest dramatisk fra almindelige forsøgspersoner i deres insulas funktion. Nye beviser antyder nu også, at dette hjerneområde kan trænes ved hjælp af en meditationsteknologi, der kaldes mindfulness - gode nyheder for både olympiere og weekendkrigere.
Peak performance
Strippet af de jublende fans, play-by-play-kommentaren og al fængsling af rigdom og berømmelse, reducerer professionel sport til et simpelt koncept: De atleter, der trollerer os, er eksperter til at opfylde specifikke fysiske mål. De udfører korporale feats glat uden at spilde en eneste dråbe sved.
En sådan præstation er et fænomen i fuld hjerne. Den motoriske cortex og hukommelsessystemer koder for eksempel for mange års praksis. Nervefibre bliver bundet i ekstra lag af en beskyttende kappe, der fremskynder kommunikationen mellem neuroner og producerer lynhurtige reflekser. At forstå hjernen bedst atletisk er målet for psykiater Martin Paulus og hans kolleger på OptiBrain Center. De foreslår, at insulaen kan fungere som det kritiske knudepunkt, der fusionerer erkendelse på højt niveau med et mål for kroppens tilstand, for at sikre en korrekt funktion af muskler og knogler, der kaster spalter og snurrende landreduktioner fra den høje bjælke. "Den centrale idé, vi er efter, er, hvordan nogen reagerer, når de får et signal, der forudsiger, at noget dårligt vil ske, " siger Paulus. "De folk, der klarer sig mere optimalt, er dem, der er i stand til at bruge denne foregribende signal til at justere sig selv og vende tilbage til ligevægt."
Lidt større end en kumquat er insulaen en del af hjernebarken, de tykke folder af gråt væv, der danner hjernens ydre lag. Den tæt ripplede struktur sidder på indersiden af den kortikale mantel og ligner en lille japansk fan, der er gemt pænt ind i hjernens indre. Det betragtes almindeligvis som sæde for interoception, eller følelsen af din krops indre tilstand.
Insulaen genererer denne sans ved at opretholde et kort over alle dine vidtgående organer og væv. Visse neuroner i insulaen reagerer for eksempel på rumler i tarmen, mens andre fyrer på for at reflektere en tandpine. For at håndtere tilstrømningen af meddelelser, der bombarderer det fra hele kroppen, samarbejder insulaen tæt med den forreste cingulatbark, et område, der er afgørende for beslutningstagningen, for at evaluere og prioritere disse stimuli. Denne rå repræsentation af kropslige signaler er blevet antaget i mere end et århundrede for at være oprindelsen af følelser.
Ved første øjekast kan bundning af insulaen som kritisk for noget virke næsten meningsløs. Det har været involveret i funktioner så forskellige som beslutningstagning, forventning, tidtagning, sang, afhængighed, tale, endda bevidsthed. Insulaen og den forreste cingulære cortex er de mest almindeligt aktiverede regioner i hjernebillederundersøgelser ifølge en undersøgelse fra 2011, hvilket gør det endnu sværere at skelne deres kernefunktioner.
Ikke desto mindre er tilfældet for insulaen som knudepunktet for atletik opbygget langsomt i mere end et årti. I slutningen af 1990'erne kortlagede neuroanatomen AD Craig ved Barrow Neurological Institute de veje, der leverer smerter og temperaturfølelser til hjernen gennem rygmarven. Da han opdagede, at disse ledninger førte til insulaen, antog han, at en af hjernens kernefunktioner er at hjælpe kroppen med at opretholde homeostase eller ligevægt. For eksempel forbliver kroppens indre temperatur normalt inden for et snævert område, og forstyrrelser, der er registreret af insulaen, motiverer os til at gendanne det til den behagelige zone - måske ved at drikke koldt vand, søge en skyggefuld plaster eller ophøre med bevægelse. Da forskere beskadigede insulaen hos rotter, blev deres evne til at regulere deres krop faktisk forringet.
Når vi træner, agiterer vi vores indre tilstand. "Alt, hvad vi gør, kræver en beregning af, hvor meget energi det koster os, og det er, hvad insulaen ser ud til at udføre, " siger Craig. Ved at forudsige, hvordan visse anstrengelser vil påvirke kroppen, kan hjernen iværksætte handlinger for at temperere disse forstyrrelser, før de sker.
En overbevisende undersøgelse fra 2004 viste klare anatomiske forskelle, der matchede variationen i interoceptive evner. Hugo Critchley, nu ved University of Sussex i England, bad deltagerne om at estimere den hastighed, som deres hjerter bankede på uden at tage deres egne pulser. De mennesker, der gætte deres hjertefrekvens mest nøjagtigt, havde større aktivitet i insulaen og mere gråt stof i denne region. Det sidste punkt er afgørende, fordi det antyder, at den fysiske størrelse af insulaen er direkte relateret til forskelle i evne. Denne neurale imprintning ligner det, der ses hos professionelle violinister, hvis motoriske cortex lægger større fast ejendom til repræsentationer af fingre end der ses i en amatørs hjerne.
OptiBrain-forskerne antog, at atleter er nødt til at være intenst opmærksomme på fornemmelser som hjerteslag - og være i stand til at genkende de vigtige og afvise de røde sild. "Langt de fleste af NBA-spillere er fantastiske atleter. Men nogle af dem skiller sig ud. Det er ikke, at Kobe Bryant eller Derrick Rose har mere energi, det er sådan, de vælger at bruge den energi i kritiske øjeblikke, der vil afgøre deres succes, " siger klinisk psykolog Det siger Alan Simmons fra Veterans Affairs San Diego Healthcare System.
Tænker fremad
For at teste ideen om, at ekstremt egnede individer har overlegen interoception - og for at undersøge, hvordan denne overlegenhed ser ud i handling - rekrutterede Paulus og Simmons for nylig en gruppe elite-atleter til at ligge i en scanner og udføre kognitive tests, mens et apparat begrænsede deres vejrtrækning. Følelsen af åndenød er en ubehagelig fornemmelse, der er kendt for at skabe insulaen.
Paulus og Simmons testede 10 af verdens mest dygtige eventyrracere - mænd og kvinder, der udfører vildmarksudfordringer, der kan omfatte klatring, svømning, løb og padling. De bad racerne og 11 sunde kontrolpersoner om at ligge i en scanner og trække vejret gennem et rør, mens de havde en næseklips på. Mens de var i MRI-maskinen (magnet resonance imaging), blev forsøgspersoner instrueret om at se pile, der peger enten til venstre eller højre på en skærm, og tryk på en knap for at bemærke retningen. Sporadisk justerede forskerne luftstrømmen, så vejrtrækningen blev markant vanskeligere. En ændring i skærmens farve advarede deltagerne om, at vejrtrækning var ved at blive arbejdet. Farveændringen forudsagde dog ikke altid nøjagtigt vejrtrækningsbegrænsningen.
I alle faser af eksperimentet var insulaen aktiv, men i forskellig grad. De sunde frivillige presterede lige så godt på piletestene gennem hele undersøgelsen - uden indblanding, når skærmens farve ændrede sig og når de kæmpede for at indånde. Men eventyr racerne fik flere svar korrekte, når de enten forudse eller gennemgå vejrtrækningsbelastningen. At forstyrre disse individers interoceptive oplevelse forbedrede faktisk deres præstationer. Racerne viste også mere hjerneaktivering, når de forudså vejrtrækningsbegrænsningen, men ikke mens de oplevede selve begrænsningen. Det var som om racernes hjerner udnyttede signaler bedre til at forberede sig og fik således en kognitiv fordel. Da det udfordrende øjeblik ankom - da deres vejrtrækning blev anstrengte - var deres insuler relativt rolige.
En anden undersøgelse fra Paulus 'gruppe, der også blev offentliggjort i 2012, tilføjer nuance til denne konstatering. Gruppen forsøgte at undersøge elite atleters kognitive fleksibilitet. Det betragtes som et vartegn for intelligens og involverer denne færdighed let at skifte mellem modstridende krav. Psykisk smidighed kan imidlertid falde i en prøvende situation. Eksperimenter med Navy SEALs og Army Rangers afslørede, at udsættelse for kamplignende forhold forringede deres reaktionstider, årvågenhed, læring, hukommelse og ræsonnement. Også for atleter på olympisk niveau er nåde under ild et hovedmål.
For at observere kognitiv fleksibilitet i handling bad Simmons 10 Navy SEALs og 11 sunde mandlige civile om at udføre en simpel opgave i en hjernescanner. Navy SEALs er ekstremt atletiske personer, der er trænet til at klare store krav til deres fysiske, mentale og følelsesmæssige evner. Øvelsen involverede at observere en grøn eller rød form efterfulgt af et følelsesladet fotografi på en skærm. Deltagerne skulle trykke på en knap, da de så en cirkel og en anden, når de så en firkant. En grøn form signaliserede, at et positivt billede (såsom et barn, der spiller) ville følge; en rød form indikerede, at der derefter vises et negativt billede (for eksempel en kampscene). Motiverne blev derefter bedømt efter deres hastighed og nøjagtighed ved identificering af figurerne.
Sammenlignet med sunde deltagere sendte elitekrigerne mere blod gennem deres insulas og et par andre regioner, da formenes farver var forskellige i på hinanden følgende forsøg. Kort sagt var de mere opmærksomme på den forestående skifte fra positiv til negativ eller omvendt og engagerede hjernesystemer involveret i at modulere følelsesmæssige og interceptive reaktioner. De var hurtigere med at forberede sig på et truende skift i deres indre stater og købte deres hjerner tid til at nedpasse deres reaktioner.
Samlet tyder undersøgelserne på, at mænd og kvinder, der har ekstreme fysiske evner, viser større insula-aktivering, når de forudser en ændring af deres indre følelser, hvad enten de er følelsesmæssige eller fysiske.
"For mig er det virkelig enormt, hvis du har et område i hjernen, der foregriber et svar og forbereder kroppen på det, " siger fysiolog Jon Williamson ved University of Texas Southwestern Medical Center. "Hvis en atlet nærmer sig en bakke og kan forudse levering af blod til musklerne, kan han eller hun klare sig bedre på denne bakke."
Undersøgelserne hidtil har været små - det er dog ikke let at korralere top-tier-atleter i hjernebilleder-laboratorier - så der er stadig behov for større eksperimenter for at gøre observationer klar. Alligevel gentager resultaterne tidligere fund om insulas inddragelse i at forestille sig fremtiden, hvad enten det er at foregribe fysisk smerte fra, for eksempel, en boksers slag eller overveje at købe en overpris.
For Simmons antyder beviset, at insulaen ikke lever i nuet, men i fremtiden. "Vi reagerer på oplysninger indarbejdet fra fysiologi, kognition, vores omgivelser, " siger Simmons. ”Da vi har integreret alt det, er det en del af fortiden.” Evnen til at forudsige kan også slå tilbage, hvilket producerer lidelser såsom anorexia nervosa, som kombinerer bortfald i kropsbevidsthed med en bekymring for, hvordan fødevareforbruget nu vil ændre kropsbillede i fremtiden. "Det er den forventning, der kommer i vejen for dig, " siger Simmons. Faktisk viser hjerneskanninger af personer med spiseforstyrrelser og posttraumatisk stressforstyrrelse, at insulaaktivitet afviger fra den, der ses hos raske individer, hvilket antyder svækkelser i dette område.
Træne din interoception
For håbefulde atleter eller enkeltpersoner, der lider af insulær dysfunktion, er der grunde til at håbe, at interoception kan trænes. En meditationsteknologi kaldet mindfulness opfordrer folk til at indstille sig på deres nuværende tanker, følelser og kropslige fornemmelser. Denne uddannelse er afledt af buddhistisk lære og søger at øge bevidstheden om følelser, men også at temperere vores reaktioner på dem. OptiBrain-forskerne har indsamlet foreløbige data, endnu ikke offentliggjort, og antydet, at sunde subjekter og militært personel, der fik træning i mindfulness, forbedrede deres kognitive præstationer under en stressende situation - målt med en åndedrætsbegrænsende opgave - og reagerede på udfordringer med mindre følelser, med den insulære aktivering ændres for at matche.
Småskalaundersøgelser af atleter viser også fordel. Denne bevidsthed om følelsen af øjeblikket er f.eks. Vist for at forbedre basketballspillerens succes på frikastlinjen. Sportspsykolog Claudio Robazza ved University of Chieti i Italien har set førstehånds, hvordan mindfulness og lignende teknikker kan udpege succesrige atleter. Han har arbejdet i seks år med Italiens olympiske skydehold, en mentalt krævende sport, der favoriserer individer, der stadig kan sømme deres mål, når presset er højest. "Følelsesmæssige tilstande kan afspejle kropslige ændringer, en stigning i hjerterytme, muskelspænding og vejrtrækning - alle disse ting forårsager ændringer i præstationen og det endelige resultat, " siger Robazza. "Atleter skal bestemt være opmærksomme på deres svar."
Med titusinder af mennesker, der kigger ned fra stadionpladser, og millioner flere er indstillet til tv-udsendelser, risikerer en olympisk atlet en stor risiko for kvælning. Momentets stress kan udløse mange fysiske ændringer, der griber ind i udførelsen af selv de mest dybt indgroede manøvrer. En øget bevidsthed om kroppens tilstand, lettet af insulaen, kan advare en mester om spændte muskler eller lavvandede vejrtrækninger, før disse reaktioner har en chance for at undergrave ydeevne. Insulaen - hvor kroppen møder hjernen - fungerer som springbrættet, hvorfra atletisk glans kan svæve.
Denne funktion er høflighed af Scientific American, vores indholdspartner med at bringe dig alt hvad du vil vide om sommer-OL, og er en del af dens vinding i OL-rapporten.
