Fem saker som händer i hjärnan när du springer

På måndag börjar jag jobba. Sommaren är slut, som man säger. Fast en sommar kan inte ta slut. Ett kexpaket kan ta slut. Sommaren flyttar sig bara. Den följer jordaxelns lutning. Om tio månader är sommaren här igen. Vad vore sommaren utan höst, vinter och vår?

Manarola i Cinque Terre.

Semestrar tar dock slut. Det blev en resa till vackra Cinque Terre och två resor till fjällen. Italien var kultur och folkliv, fjällen storslagen tystnad och ensamhet. I fjällen gick jag offline och offpist. Mobiler och sociala media tär på krafterna och försämrar förmågan att fokusera på det som är viktigt. Vi rör våra mobiler 2167(!) gånger per dag. Strax före sommaren kom en studie som visade att mobiler suger kognitiv kraft även om de är avstängda och ligger i en väska. Eftersom mobiler hela tiden är på i våra hjärnor, är det som om vi ständigt multitaskar.

Det fick mig att tänka efter. Jag lägger ifrån mig mobilen oftare. Jag låter den ligga till lunch. Jag rörde den kanske tio gånger per dag under semestern. Det blir svårt att upprätthålla den disciplinen nu när jag börjar jobba. 

Kaffe with a view.

Ut i naturen
Jag var nöjd, men inte mentalt utvilad efter resan till Italien. Det var jag däremot efter fjällturen. Vad beror det på? 2008 gjordes ett intressant experiment. Ett antal personer delades in i två grupper. En grupp tog en promenad längs en väg i skogen. Den andra gruppen gick på en väg genom en stad. Bägge grupperna gjorde sedan ett test som krävde djup koncentration. Naturgruppen var 20 procent bättre. Sedan bytte grupperna väg med varandra. Återigen presterade gruppen som gick längs skogsvägen bättre.

Detta experiment stämmer med en teori om att naturen förbättrar koncentrationsförmågan som lanserades på 1980-talet av Rachel Kaplan och Stephen Kaplan. Koncentration kräver riktad uppmärksamhet. Denna resurs är ändlig, ungefär som viljestyrka. När man rör sig i stadsmiljö används en stor del av den riktade uppmärksamheten. Det tröttar ut hjärnan. Att gå i naturen får denna fokusmuskel att slappna av. Naturen kommer mot en. Träd och solnedgångar. Fjälldalar som sakta vidgar sig. Det kräver inte fokus på samma sätt som att hålla koll på bilar och vägar. Det är snarare så att fokushjärnan fylls på och det är därför man presterar bättre på uppgifter som kräver koncentration efter en skogspromenad.

Man kan vila upp sig på olika sätt men för mig är fjällvandring den bästa vilan. Det känns som jag har en ny hjärna efteråt. Hjärnan är som en fjällsjö och tankarna som forsande fjällbäckar.

Din löphastighet avgörs av två faktorer: steglängd och frekvens. Det betyder inte att längre steg är bättre, det betyder bara att bra löpare oftast kommer längre på varje steg. Du blir knappast snabbare av att ta längre steg, men om du tränar så att du blir snabbare blir steget längre. Svårare än så är det inte. Men kan man manipulera sin steglängd på något sätt?

Den amerikanska löparen Jared Ward (sexa på OS i maraton 2016) har tillsammans med professorn i biomekanik Iain Hunter vid Brigham Young University försökt hitta ett svar på den frågan. De kom fram till att den steglängd löpare själva väljer är optimal.

“Don’t worry about changing your stride length,” säger Hunter i ett pressmeddelande från Brigham Young University. “You should just leave it alone or you’re going to use more energy in the end.”

I studien mättes energianvändningen hos 33 löpare samtidigt som de sprang med olika steglängd i 20 minuter. Av dessa var 19 erfarna löpare, medan 14 aldrig sprungit tidigare. Löparna testade fem olika steglängder: deras naturliga steglängd, samt plus och minus 8 respektive 16 procent. Löparna upprätthöll steglängden med hjälp av en metronom, samtidigt som forskarna mätte mängden syre som användes.

Jared Ward. By Tânia Rêgo/Agência Brasil – http://agenciabrasil.ebc.com.br/rio-2016/foto/2016-08/final-da-maratona-masculina-dos-jogos-rio-2016, CC BY 3.0 br, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=50810173

Det visade sig att både de erfarna och de oerfarna löparena var som mest effektiva när de sprang enligt sin normala steglängd.“Just let it happen; it doesn’t need to be coached,” säger Hunter. “Your body is your best coach for stride length… Many people are advocating for various ‘optimal’ running forms, but this study shows even novice runners shouldn’t try to run any different than their body naturally does. Enjoy running and worry less about what things look like.”

Funderingar
Människans kropp har anpassats under flera miljoner år. Kroppen rör sig därför effektivt och hittar sannolikt själv sin bästa form. En förändring på 8 eller 16 procent är för stor. Evolutionen gör inga hopp. Evolution är – åtminstone enligt en majoritet av alla biologer – en gradvis process. Den tar en millimeter i taget. Myrsteg, inte älgkliv. Vad skulle hända om löparna ökade steglängden med 1 promille per dag under 80 dagar? Det skulle ge kroppen tid att anpassa sig till det nya rörelsemönstret. Hur skulle det påverka effektiviteten? Kroppen anpassar sig till det man gör, men man måste göra det ganska länge och så långa studier är svåra att göra.

En annan sak är löpare som tar för långa steg och landar en bra bit framför kroppens massmittpunkt, vilket ökar risken för skador. De bör korta ner steget och öka frekvensen. Studien ger stöd för att en liten ökning av stegfrekvens bara har en smärre påverkan på effektiviteten.

Min egen steglängd
Jag springer ganska ofta barfota (på riktigt, inte fivefingers) längs stigar i skogen. Det gör mig fokuserad, mer uppmärksam och jag tror det är bra på sikt att utveckla fotmuskler och fötternas hjärnkartor. En sak jag upptäckt är att jag tar mycket kortare och fler steg när jag springer barfota.

Jag har kortat ner steglängden de senaste tio åren, men jag vet inte om det är barfotalöpningen, kroppens anpassning eller medveten tanke om att nå 180 steg i minuten, som förändrat och effektiviserat min steglängd. Varje steg jag tar är olika. Hjärnan skapar variation så att den kan välja det effektivaste steget.

Jag har sprungit miljontals steg. Steg för steg har hjärnan justerat kroppen genom återkoppling från fotens landning och kroppens rörelser. Jag har inte tagit några medvetna jättehopp, utan jag har sprungit, sprungit och sprungit. Till slut springer man på ett annat sätt. Det är evolution. Den syns inte nu, men den blir tydlig om man ser tillbaka på fossilerade kroppar eller gamla filmer på sig själv. Allt förändras. Ingenting är statiskt och fast. Inte ens steglängden.

Förr var stress något man skulle undvika. Stress var entydigt dåligt. Nu tycks det snarare handla om hur man själv ser på stress. De som ser stress som ett problem, får ofta problem. De som ser stress som en möjlighet, tar sig ofta vidare och upptäcker nya sidor hos sig själva. Hjärtat ökar takten för att öka prestationen, inte för att få dig att stamma och tappa tråden.

Elitidrottsmän är bättre på att se fördelar med stress. De utsätter sig för fler utmaningar och svårigheter. Problem som tornar upp sig leder till stress och genom att bemästra stress och lösa problem, blir du bättre på att hantera stress och lösa problem i framtiden. Alla kan bli bättre på det. Det är det som är träning. Den bästa träningen liknar det som händer på match eller tävling. Det är enklare att balansera på en lina som ligger på en trottoar än att verkligen gå på lina. Det är skillnad på lek och allvar, men man behöver båda delarna.

Lindansare. Bild Wikipedia.

Det är ingen konst att gå på en lina som ligger på marken. Du kan kanske t. o. m. blunda och gå på en liggande lina. Men du kan sannolikt inte gå på en lina uppspänd mellan två stolpar fem meter upp i luften. För att lära dig gå på lina, måste du träna och programmera de motoriska program som är kopplade till balans och reflexer. För hjärnprogrammen som styr dina fötter är det ingen större skillnad att gå på en lina på trottoaren eller i luften: fötterna följer bara en rak linje i båda fallen. Det är en sorts träning. Den sensoriska återkopplingen skiljer sig dock åt. För det första är området som du sätter foten på begränsat i luften och linan rör sig som svar på varje rörelse. Du måste kompensera och justera rörelserna. För det andra – och det är den stora skillnaden – är sammanhanget dramatiskt annorlunda. En lindansare som befinner sig i luften och tappar balansen riskerar livet, det gör du inte när du går på en lina som ligger på marken. En lindansare tassar försiktigt fram och modifierar reflexerna i realtid. Varje steg tas med ett stort knippe medveten kontroll.

Dina reflexer är motoriska strategier som fungerat i miljontals år och finjusterats under utvecklingen från fisk till människa. De är urgamla och sterotypa. Om du halkar på en isfläck, aktiveras en sådan reflex. När benen åker fram förstår hjärnan ögonblickligen att det rör sig om ett fall och slår på en reflex för att skydda dig mot fallet. Armarna åker upp för att balansera den fallande massan och svingar sedan tillbaka för att ta emot kroppen. Det sker automatiskt – det är det som är en reflex. Jaget behöver inte lägga sig i eftersom nervsystemet lärt sig hur fall hanteras och det finns knappast något djur som ramlar, halkar och snubblar så ofta som tvåbenta människor (hur ofta snubblar t. ex. en ko?). Men du kan faktiskt modifiera dina reflexer precis som en lindansare.

Jag har mitt arbetsrum på övervåningen. För ett tag sedan gick jag uppför trappan med min favoritkopp fylld med kaffe som så många andra gånger. Jag höll på att skriva en krönika. Benen gick i trappan, men jaget sprang runt i andra tankar. Plötsligt snubblade jag till. Hjärnans reflexprogram aktiverades för att rädda mig, men mitt medvetna jag – som inte kan tänka sig att dricka kaffe i någon annan kopp – grep in och modifierade denna reflex. Jaget räddade min favoritkopp till priset att jag slog mig mot trappan. Mitt medvetna jag gjorde en blixtsnabb prognos över möjliga scenarion och körde över evolutionens enkelspåriga skyddsreflex. Det gjorde ont, men jag fick behålla min favoritkopp och det mesta av kaffet.

Nästa gång kanske jag prioriterar annorlunda. Det beror på sammanhanget. Om jag t. ex. ska springa ett viktigt lopp och snubblar med samma kopp i handen, kanske jag offrar koppen.

Att prestera under stress är en viktig färdighet. En del är bättre på att prestera under stress än andra. Eftersom man blir bättre på det man gör ofta, borde t ex elitidrottare vara bra på att prestera under stress. De utsätter sig ju oftare för utmaningar och svårigheter, både på tävling och träning.

I en studie från University College London i samarbete med Dunlop Tyres försökte forskare lista ut hur förmågan att hantera stress och överraskande situationer skiljer elitidrottare från motionärer. En elitidrottare måste har kontroll över reflexerna. Det är deras jobb. Det är det deras hjärnor sysslar med.

I en intervju säger studiens ledare, professor Vincent Walsh: ”What often sets some people apart from the rest is not how good they are in the practice arena, but how good they are under pressure. We wanted to test these guys to see if we could probe what sets them apart. In some of the participants’ fields, split second decision- making can result in the ultimate difference.” 

Syftet med studien var att ta reda på hur viktig den mentala prestationsförmågan är för att hantera påfrestande situationer, vare sig det rör sig om vardagliga utmaningar eller adrenalinstinna intensiva situationer. 

Fem elitidrottare och fem motionärer ingick i studien. De senare fungerade som kontrollgrupp. I den professionella gruppen fanns Alexander Polli, som till vardags kastar sig nerför bergsväggar i en sport som kallas wingsuit. Det låter minst sagt vanvettigt och han måste hantera stress och adrenalinpåslag. Andra deltagare i studien var motorcykelföraren John McGuinness, bergsklättraren Leo Houlding, racerföraren Sam Bird och bobåkerskan Amy Williams. 

John McGuinness. Foto Wikipedia.

Först gjorde samtliga tio deltagare ett stresstest där de skulle gruppera olika föremål och upptäcka ett mål. Syftet med det var att hitta en gemensam baslinje. Därefter utförde de ett fysisk test (två minuter cykling allt vad de orkade) och sedan gjorde de det mentala stresstestet igen. 

Eliten har 82 procent snabbare hjärna
I det första stresstestet var det ingen större skillnad mellan elitidrottare och kontrollgrupp; båda grupperna behövde cirka 630 millisekunder för att lösa uppgifterna. Det var deras gemensamma baslinje. Det intressanta var det som hände efter de fysiska testet. Man skulle kunna tro att alla lärt sig testet och var snabbare andra gången, men för kontrollgruppen tog det nästan 50 procent längre tid andra gången. Den fysiska utmattningen försämrade deras mentala kapacitet. Eliten var dock 10 procent snabbare efter det fysiska testet. Elitidrottaren blev alltså bättre efter den fysiska ansträngningen. De hade lärt sig testet och den kunskapen och att de orkade mobilisera hjärnan överträffade den fysiska trötthetens effekt på den mentala kapaciteten. Elitidrottarna sänkte snittiden från 630 ms till 512 ms, medan motionärerna ökade från 630 ms till 932 ms. Genom att lägga till ett fysiskt pass på två minuter ökade skillnaden mellan grupperna med hela 82 procent! 

Elitidrottarna var inte lika mentalt utmattade som de i kontrollgruppen. De hade kvar förmågan att fokusera på uppgiften och att lära sig och bli bättre. Deras fysiska och mentala återhämtning var bättre. Elitidrottare är vana att prestera under press och deras hjärnor är tränade att göra det. Denna förmåga tränas under tävling, men kan också byggas upp genom hjärnuthållighetsträning. För motionärer finns det uppenbart många minuter att tjäna genom att stärka hjärnans motståndskraft mot fysisk och mental utmattning.

Ellididrottarnas starka sidor:
Alexander Polli (wingsuit) – mest precisa beslutsfattaren vid höga hastigheter
John McGuinness (motorcykel) – fattade beslut snabbast under fysisk press
Leo Houlding (bergsklättring) – bäst på att bedöma odds under mental stress
Sam Bird (racer) – snabbast på fatta beslut under mental stress
Amy Williams (bob) – bästa beslutsfattaren under fysisk stress

Youtubevideo från studien:

Löpning skapar BDNF som är bra för hjärnan, för minne och lärande. Ur ett evolutionärt perspektiv är dessa processer sammanflätade för att säkerställa överlevnaden hos djur och människor. Fysisk ansträngning är vanligtvis ett svar på fara eller hunger. Fara och hunger har inte bara tvingat människor och djur att röra sig och springa, utan också medfört ökad plasticitet så att hjärnan lärt sig undvika faror och hitta mat. Det är viktigt att hjärnan anpassar sig till nya stresskällor, lär känna nya platser och lär sig var faror och byten finns. Allt detta kräver en hjärna som uppdaterar sina modeller och gissningar.

Löpning skapar BDNF

I åratal har forskare vetat att hjärnorna hos djur och människor som tränar regelbundet är annorlunda än hjärnorna hos de som sitter stilla. Djurförsök visar att löpning leder till att det skapas nya nervceller i hippocampus, som är en del av hjärnan och viktigt för minne och inlärning.

Forskare tror att motion åstadkommer detta genom att uppmana hjärnan att pumpa ut ett protein som kallas brain-derived neurotrophic factor, eller BDNF. BDNF fungerar som ett ”hjärngödsel” och hjälper nervceller att växa och överleva och stärker synapser (kopplingarna) mellan nervceller.

I en studie från 2016 följde forskare stegvis vad som hände när BDNF ökade i samband med träning. De placerade en grupp möss i burar som innehöll ett löphjul. Den andra gruppen fick en bur utan löphjul. Mössen med hjul sprang ofta eftersom möss gillar att springa. De andra mössen satt stilla.

Efter en månad undersökte forskarna hjärnvävnad från hippocampus från båda grupperna och kontrollerade mängden BDNF. Nivåerna var som väntat mycket högre i hjärnorna hos mössen som sprang.

Löpning kickar igång generna

Det betyder att genen som kodar för BDNF var  mer aktiv hos löparna av någon anledning. Det visade sig att hos båda grupperna var genen delvis täckt av en enzymet histone deacetylases som binder till genen. Hos de stillasittande mössen var genen nästan helt blockerad av dessa enzymer. Därmed var det svårt för kroppen att slå på dessa gener och de stillasittande mössen pumpade därför ut små mängder BDNF. Hos löparna var dock blockaden inte lika effektiv, så meddelanden från den springande kroppen nådde fram och fick hjärnan att öka produktionen av BDNF.

Det visade sig också att löparnas hjärnor innehöll höga nivåer av ketoner (beta-hydroxybutyrate), en biprodukt av nedbrytningen av fett. Under ansträngande löpning använder kroppen fett som bränsle och skapar ketoner och en del av dessa tar sig till hjärnan. Hjärnan använder dessa ketoner som bränsle när det blir brist på glukos.

Morgonlöpning

Men det verkar som ketoner också hämmar de enzymer som står i vägen för BDNF-genen. Forskarna testade det genom att injicera ketoner i hjärnvävnaden hos några möss. Efteråt visade det sig att deras BDNF-gener pumpade ut mer BDNF. Inget av detta förekom i hjärnan hos de stillasittande mössen.

När du springer skapas BDNF. Du skapar även ketoner under långa pass och när du springer på tom mage före frukost. Dessa ketoner bildas i levern och tar sig vidare genom blod-hjärnbarriären in i din hjärna. I hjärnan röjer ketonerna undan i djungeln av enzymer framför BDNF-generna. Därmed skapas mer BDNF – mer hjärngödsel – i hjärnan och nya nervceller gror och slår rot och nya synapser kastar sig mellan nervceller och binder samman dem i ditt växande nätverk av upplevelser och minnen.

Mer om löpning och hjärnan kan du läsa om i min bok Prestationskoden. Den kan bland annat beställas på Adlibris och Bokus.