Vaihtelu lisää harjoittelun vaikuttavuutta
Jyväskylän yliopiston biomekaniikan professori Janne Avela esiintyi Kuortaneen voimavalmennusseminaarissa marraskuun puolivälissä. Erinomaisen luennon otsikkona oli ”Hermolihasjärjestelmän mukautuminen voimaharjoittelun vaihteluun.” Hermosto määrää mikä lihas supistuu, kuinka nopeasti ja kuinka voimakkaasti. Lihaksen roolina on vain toteuttaa aivojen ja hermoston sille antamia käskyjä, lihakset eivät itse tee päätöksiä. Eräs ydinkysymys on se, kuinka hyvin lihasta pystytään käskyttämään. Saadaanko lihaksesta irti 100% tehot ja supistuvatko oikeat lihakset oikeaan aikaan ja oikealla voimalla?
Avelan mukaan neuraalista vajetta voivat aiheuttaa ikääntyminen, väsymys, harjoittelun aiheuttama lihaksen mikrovaurio, sairaudet ja lihaksen käyttämättömyys. Hermostollista adaptoitumista harjoitteluun tapahtuu motoristen yksiköiden (motorinen hermo ja kaikki sen hermottamat lihassolut) syttymistaajuuden lisääntymisen, motoristen yksiköiden syttymistaajuuden synkronisoitumisen ja kaksoissyttymisen muodossa. Miten sitten kannattaa harjoitella, että harjoittelun vaikuttavuus on suurinta? Avainsana on vaihtelu. Kun harjoittelu sisältää vaihtelua, hermo-lihasjärjestelmän adaptoituminen on tehokasta.
Kaikissa liikesuorituksissa on aina vaihtelua. Signaalin kulussa sekä motorisissa että sensorisissa hermoissa on aina ”kohinaa”. Tämän seurauksena kahta täysin identtistä suoritusta ei ole. Vaihtelu liittyy myös oppijan taitotasoon U-käyrän muotoisesti siten, että aloittelijalla vaihtelusuorituksessa on suurta. Oppimisen edetessä suoritukset ovat lähempänä toisiaan, kunnes taas huipputasolla vaihtelu lisääntyy. Ilmiön havaitsi Nikolai Bernstein 1900-luvun alkupuolella seppiä tutkiessaan.
Mitä taitavampi seppä oli asialla, sitä enemmän hänellä oli lyönneissään vaihtelua. Bernstein selitti ilmiötä adaptaatiolla. Sepän työkalu kimpoaa lyönnin jälkeen alustasta joka kerta aina hieman eri tavoin; välillä korkeammalle, välillä matalammalle, välillä sivulle jne. Taitava takoja adaptoituu näihin työkalun kimpoamisen kohinoihin sopeuttamalla seuraavan lyöntinsä liikeradan sellaiseksi, että se hyödyntää työkalun käyttäytymisen ja takaa seuraavan lyönnin tarkkuuden. Eli taitavuudessa ei olekaan kyse kyvystä toistaa liikesuoritus samanlaisena, vaan kyvystä sopeuttaa liiketekniikka tehtävän ja ympäristön tilannekohtaisiin vaatimuksiin. Liikevariaatiollakin on oma optimimääränsä. Oikea määrä variaatiota tuo liikesuoritukseen joustavuutta ja kykyä sopeutua ympäristön muutoksiin ja/tai häiriöihin. Liian vähäinen variaatio johtaa loukkaantumisiin ja liian suuri variaatio heikentyneeseen suorituskykyyn.
Aivojen muokkaantuvuus eli plastisuus on taitojen oppimisen kannalta keskeinen ilmiö. Se on aivojen kykyä muuttua ajassa ja iässä, joko parempaan tai huonompaan suuntaan. Itse asiassa aivojen plastisuus on ehdoton edellytys kaikelle oppimiselle ja muistille. Jos harjoittelu ei aikaansaa minkäänlaisia muutoksia, mitään oppimista ei tapahdu. Vaihtelua sisältävällä harjoittelulla kehitetään hermolihas-järjestelmän adaptiivisuutta, mikä ilmenee hermoston nopeana reagointi- ja vastaanottokykynä. Aivoissa ja keskushermostossa tapahtuvat plastiset muutokset ovat sekä nopeasti tapahtuvia että enemmän aikaa vaativia. Nopeat plastiset muutokset liittyvät solujen välisten synapsien toimintaan. Jo ensimmäisten sekuntien aikana harjoittelun alusta tapahtuu muutoksia, joiden seurauksena hermoimpulssien toiminta tehostuu. Yksi tällainen muutos on esimerkiksi hiljaisten synapsien aktivoituminen. Näiden nopeiden toiminnallisten muutosten ohella tapahtuu rakenteellisia muutoksia, mikäli harjoittelua tehdään riittävästi. Morfologisia, rakenteellisia muutoksia ovat muun muassa uusien hermosoluyhteyksien syntyminen (synaptogeneesi) sekä uusien hermosolujen syntyminen (neurogeneesi). Eri tyyppisillä harjoittelutavoilla on erilaiset vaikutukset aivoihin. Kestävyysharjoittelu muun muassa lisää verisuonitusta (angiogeneesi), solujen määrää ja kasvutekijöitä sekä hippokampusalueella että motorisella aivokuorella. Näillä on yhteyttä kognitioon, muistiin ja oppimiseen. Taitoharjoittelu puolestaan kasvattaa synapsien määrää, muuttaa liikeaivokuoren vastaavuusalueita ja lisää kasvutekijöitä. Tämä on merkityksellistä taitojen oppimisen kannalta.
Parhaat harjoitusvasteet saadaan, kun harjoituksiin lisätään vaihtelevuutta. Taitoelementtien myötä keskushermoston plastisuuskapasiteetti kasvaa ja keskushermosto pysyy sopeutuvana, adaptiivisena. Näin taataan urheilijalle/liikkujalle työkalut toimia erilaisissa tilanteissa.
Vaihtelun sisällyttäminen harjoitteluun ei ole rakettitiedettä
Vaikka harjoittelussa tuleekin olla vaihtelua, se ei kuitenkaan saa olla sillisalaattia. Jo varsin pienillä modifikaatioilla voidaan tehostaa harjoittelun vaikuttavuutta. Esimerkiksi voimaharjoitteluun voidaan hyvin helposti sisällyttää taitoelementtejä. Lähes liike kuin liike on mahdollista tehdä silmät kiinni. Kun näköaistin tarjoama informaatio poistetaan, lihasten toiminnan ”kuuntelu” nousee aivan uudelle tasolle.
Eräs tapa saada vaihtelua harjoitteluun on tehdä liike ulkoisesti annettuun tahtiin, esimerkiksi metronomin avulla. Leung et al tutkimuksessa (Motor cortex excitability is not differentially modulated following skill and strength training. Neuroscience Volume 305, 1 October 2015, Pages 99-108) toiset koehenkilöt suorittivat hauiskääntöä omaan tahtiinsa ja toinen koehenkilöt puolestaan metronomin tahtiin. Tutkijat havaitsivat, että metronomin tahdissa väännetyt hauiskäännöt lisäsivät kortikospinaalista ärsytettävyyttä. Tosin sanoen hermotus alkoi pelittämään paremmin, kun suoritusta ohjasi ulkoinen ääniärsyke.
Oikeastaan kaikki ärsykevariaatio voidaan aikaansaada manipuloimalla tilaa, aikaa tai voimaa tai näiden yhdistelmiä.
Huippuvoimistelijan aivot ovat erilaiset
Makuo Fukuo tutkimusryhmineen julkaisi kiinnostavan artikkelin huippuvoimistelijoiden aivoista (Regional brain gray matter volume in world-class artistic gymnasts. The Journal of Physiological Sciences 2020 70:43.) Tämä tutkimus oli harvinaista herkkua, sillä koehenkilöinä oli kymmenen telinevoimistelun MM-mitalistia. Huippuvoimistelijoiden aivojen harmaan aineen määriä eri aivo-osissa verrattiin ei-voimistelutaustaisiin verrokkeihin. Tulokset olivat äärimmäisen mielenkiintoisia; tutkijoiden mukaan poikkeuksellisen huikea voimistelullinen suorituskyky on seurausta aivojen plastisuudesta alueilla, jotka ovat yhteydessä avaruudelliseen hahmottamiseen, näkemiseen, työmuistiin ja motoriseen kontrolliin. Hieman oikaisten voisi ajatella, että voimistelu ei olekaan niin paljon motorisen ohjelmoinnin laji, kuin mitä perinteisesti sen on ajateltu olevan, vaan laji jossa voimistelija on jatkuvasti vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa. Tutkijat luonnehtivat telinevoimistelun luonnetta mm. seuraavasti: ”Voimistelijat tekevät nopeita päätöksiä kehon asennoistaan nähdessään telineen, esimerkiksi rekkitangon. Heidän kyvykkyytensä prosessoida informaatiota jo ennen liikkeiden suorittamista saattaa olla avaintekijä heidän voimistelussaan.” Tutkijoiden mukaan kyse ei ole siitä, että huipulle päässeillä olisi ollut perimän kautta erilaiset aivot, vaan että muutokset ovat seurausta harjoittelusta.
Valmentajavelho Antti Palkola puhuu voimistelijan kyvystä keskustella telineen kanssa. Tällä ilmaisulla Palkola viittaa voimistelijan taitoon muun muassa hyödyntää telineen mekaanisia ominaisuuksia. Esimerkiksi ennen alastuloa rekkivoimistelija lataa kiihdytysjättiläisellä tankoon energiaa siten, että terästanko taipuu mutkalle. Ja kun tanko palautuu laukeavan jousen lailla takaisin lähtömuotoonsa, voimistelijan oikea-aikainen irrotus alastuloon saa lisää korkeutta ja pituutta. Voimistelija vaikuttaa telineeseen ja teline vaikuttaa voimistelijaan ja yhdessä ne tai he suorittavat liikkeen. Ekologista dynamiikkaa puhtaimmillaan.
Taitotohtori
