James Bond gör dig fet

Det är sedan länge känt att fysisk aktivitet skyddar hjärnan vid stress och depression, även om orsakssambanden bakom motion och psykisk hälsa inte är helt klarlagda. Forskare vid Karolinska Institutet visade dock nyligen på ett intressant samband i en studie som publicerades i den ansedda tidskriften Cell. Studien visade att vältränade muskler renar blodet från ämnen som är kopplade till stress.

Löpning har en dominoeffekt

När man tränar är det inte bara blod och syre som pumpas runt i kroppen, utan även proteiner som ger upphov till en dominoeffekt i cellerna: det skapas nya proteiner, nya nervceller och synapser, som motverkar åldrande, depression och neurodegenerativa sjukdomar. Alla orsakssamband är inte klara än, men bit för bit läggs ett pussel av mysteriet människan. 

Det senaste decenniet har kopplingen mellan träning och en frisk hjärna blivit allt tydligare. Man vet att tillväxtfaktorn BDNF ökar när man springer och att den förbättrar hjärnans plasticitet, d v s dess förmåga att anpassa sig till det som händer och sker genom nya synapser och nya hjärnceller.

Det är sedan tidigare känt att proteinet PGC-1a1 ökar vid uthållighetsträning. Detta protein främjar tillväxten av blodkärl, ökar effektiviteten i cellernas energianvändning och förbättrar nedbrytning av fettsyror. I KI:s studie visade forskarna att vältränade möss med högre nivåer av PGC-1a1 i musklerna också hade högre nivåer av ett enzym som bryter ner ämnet kynurenin, som bildas vid stress, till kynureninsyra.

Skillnaden mellan kynurenin och kynureninsyra är att den senare inte kan ta sig igenom blodhjärnbarriären och vidare in i hjärnan. Den exakta funktionen av kynurenin är inte känd, men höga nivåer av kynurenin har uppmätts hos patienter med neurodegenerativa sjukdomar och psykiska störningar. Det betyder att höga nivåer av PGC-1a1 minskar halterna av kynurenin i hjärnan. Vältränade muskler fungerar därmed lite som ett reningsorgan. Det kan alltså vara så att många sjukdomar beror på en obalans mellan PGC-1a1 och kynurenin.

Fortsatta studier kommer sannolikt att öka forskarnas förståelse för denna reningsprocess och hjälpa till att hitta vilken typ av motion – styrketräning eller uthållighetsträning eller en kombination av uthållighet och styrka – som bäst aktiverar proteinet PGC-1a1.

Löpning på recept

Stressaxeln är beteckningen på det hormonsystem som i normalfallet utgör kroppens svar på stress, alltså människans flykt- och kamprespons. Stressaxeln består av hypotalamus, hypofysen och binjurebarken. Den aktiveras tillsammans med det sympatiska nervsystemet när vi känner att vår överlevnad är hotad. Det leder till att binjurarna utsöndrar adrenalin och kortisol.

Denna kemiska respons har räddat livet på många förfäder, men hur ofta springer vi för livet egentligen? Det tillhör ovanligheterna att man har ett lejon efter sig. På sin höjd blir man jagad av en lös hund i löparspåret. Nu är det vanligare att stressaxeln aktiveras av diffusa hot mot överlevnaden. Det kan vara en känsla av brist på kontroll över sin livssituation. Det är lättare att springa från ett lejon, än att springa från en hopplös livssituation.

Jag tror inte att löpning kan ersätta professionell hjälp för en deprimerad person. Det är dock ett bra komplement utan kända biverkningar. Regelbunden motion producerar må-bra kemikalier i hjärnan, rensar hjärnan från tankar och skadliga ämnen; motion förbättrar även självkänslan,  skapar rutiner och ökar chansen till social interaktion. Depression förknippas med inaktivitet och att ta sig ut och springa är åtminstone ett steg i rätt riktning. 

---

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

---

Finns det en optimal mängd steg per minut? Troligtvis är svaret ja, men det är också sannolikt att antalet varierar mellan olika löpare och för samma löpare vid olika tillfällen. Människan är inte en maskin som man ställer in på olika lägen, utan en organism som anpassar sådant som steglängd och frekvens till omgivningen och till sin egen förmåga. 

En löparekvation
När jag springer lyfter jag benen omkring 175-180 gånger i minuten. Det är inget jag tänker på, förutom när jag springer nedför då jag försöker lyfta benen så fort jag kan. Säg att steglängden är en meter. Det ger 180 meter i minuten, eller 10,8 km/timmen. Skulle jag öka steglängden med 20 cm och bibehålla frekvensen, skulle jag komma upp i 12,96 km/h.

För att öka steglängden måste jag öka kraften som foten skickar ner i marken, och eftersom marken – enligt Newtons tredje lag – slår tillbaka med en lika stor kraft förlängs muskler och senor i underbenet, ungefär som en bågskytt spänner en båge. Foten skjuter sedan iväg som en pil. Denna kraft blir större ju mer kraft jag trycker ner i jordklotet. Löphastigheten styrs alltså av en enkel ekvation: 

Hastighet = steglängd x stegfrekvens. 

En förändring av löphastigheten beror antingen på steglängd, på stegfrekvens eller på en kombination av båda två. Någon av faktorerna måste ändras för att produkten, d v s hastigheten, ska förändras. Svårare än så är det inte. Usain Bolt sprang 41 steg när han tillryggalade 100 m på tiden 9,63. Det ger en steglängd på 100/41 = 2,44 meter och en frekvens på (41/9,63) x 60 = 255 steg per minut. Det finns kanske sprinters som tar längre steg och som har högre frekvens, men ingen annan har än så länge samma kraftfulla kombination som Usain Bolt.

Grafen visar sambandet mellan stegfrekvens och steglängd. Svarta punkter steglängd och frekvens vita punkter. Ju snabbare, desto kortare tid på mark och i luft. Källa: http://www.kihu.fi

Sprinters kan skicka mycket kraft ner mot marken, vilket leder till att de flyger långt på varje steg. Därmed kan man tro att steglängden är viktigast. Men en del sprinters tycks vara mer beroende av nervsystemets förmåga att snabbt lyfta benen, vilket ger dem hög stegfrekvens. En studie på sprinters från 2011 bekräftar att en del sprinters förlitar sig på steglängd, medan andra litar på frekvens. Det beror på att en del springer mer på kraft, medan andra utnyttjar ett väloljat nervsystem som lyfter fötterna, svänger benpendeln och aktiverar musklerna i snabb takt. De behöver därmed inte lika mycket kraft. Sprinters litar till olika faktorer i ekvationen för att maximera hastigheten.

Ekvationen gäller även långdistanslöpare. I en studie jämförde man steglängd och stegfrekvens från finalen på 10000 meter i VM 2007 som Bekele vann före tvåan Sihine och trean Mathathi. Forskarna beräknade hastighet, frekvens och steglängd. De tre sprang de första 9000 metrarna med samma hastighet, men med olika strategier. Bekele hade låg stegfrekvens och lång steglängd. Mathathi hade hög frekvens och kort steglängd, medan Sihine låg mitt emellan.

Jämförelse mellan de tre löparna, från studie

Den sista kilometern gick 10 sekunder snabbare. Bekele sprang det sista varvet på 55,51. Hur kunde takten öka så mycket? Ekvationen ger svaret. Bekele ökade sin stegfrekvens från 190 till 216, men höll steglängden konstant. Tvåan Sihine ökade först stegfrekvensen sedan sin steglängd. Mathathi ökade sin steglängd, men minskade stegfrekvensen något på sista varvet.

Alla tre förbättrade den faktor som var lägst under större delen av loppet. Bekele hade låg stegfrekvens, som han sedan ökade med nästan 15 procent den sista kilometern. Det kanske är så att löpare omedvetet förlitar sig på den ena eller den andra faktorn, för att ”vila” den andra faktorn. Sedan plockar de fram den när det är dags att öka hastigheten. Det är ett känt faktum att i slutet av ett lopp släpper det omedvetna lite av greppet och låter löpare ta del av kroppens reservkapital. Till viss del dessa reserver lagras i den av faktorerna som är något svagare?

 
De tre löparna efter 8200 meter. Från studie.

Den bästa lösningen för långdistanslöpare kanske är att göra som Bekele och byta strategi när man blir trött. Bekele kunde variera båda faktorerna för en bra produkt.

Med Springtime till Portugal
Just nu ser jag fram emot att resa med Springtime till Monte Gordo i Portugal den 19 – 26 mars nästa år. Jag ska följa med som löp- och lekledare. Det ska verkligen bli kul att träffa LG och annat folk som jobbar på Runners World. Vi kör två pass per dag därnere så nu måste jag börja träna hårt. Hoppas jag träffar några bloggläsare också. Boka den 19-26 mars nästa år, så ses vi i Portugal;)

---

Vad är skillnaden mellan en bra spelare i allsvenskan och de bästa fotbollsspelarna i världen? Svaret på den frågan hittar man förstås i hjärnan. I en svensk studie kom man fram till att de bästa fotbollsspelarna hade hjärnor som var utrustade med välutvecklade exekutiva funktioner.

De exekutiva hjärnfunktionerna avgör förmågan att anpassa sig till nya situationer, att förändra sitt spel efter – och i förhållande till – hur andra spelare och motståndare rör sig. Det är det som avgör det som också kallas spelförståelse, alltså förmågan att vara på rätt plats och att lägga passningar i rätt ögonblick.

Hjärnforskare på Karolinska institutet har i flera års tid studerat fotbollspelare i olika divisioner. De har funnit att spelarna i division 1 har bättre exekutiva funktioner än svenskar i genomsnitt, att allsvenska spelare är bättre än spelare i division 1 och att hjärnfunktionerna hos några av de spanska landslagsspelarna är bättre än alla andras 999 gånger av 1000. I en intervju med SVT säger hjärnforskaren Predrag Petrovic vid Karolinska institutet att det inte går att spela elitfotboll med en hjärna som inte är bra på exekutiva funktioner.

Christiano Ronaldos hjärna
Fotboll är ett spel som spelas med hjärnan, sa Johann Cruyff. Cruyff var själv ett kreativt spelgeni och dominerade europeisk fotboll på 70-talet. I VM 1974 ställdes han mot en annan stark fotbollshjärna – Franz Beckenbauer. Båda två hade sedan stora framgångar som tränare. Cruyffs träningar dominerades av rondo, en metod som tränar kognition, teknik, lagspel, kreativitet och fysik.

“If you want to play quicker you can start running faster, but it’s the ball that decides the speed of the game.” – Johann Cruyff.

Det finns de som är snabbare, starkare och har bättre ork, men i slutändan handlar det alltid om de bästa hjärnorna. Det är det som döljs under pannbenet som skiljer fotbollshjärnorna Zlatan och Ronaldo från övriga. Den slutsatsen kom man även till i en dokumentär (video längst ner) där forskare testade Cristiano Ronaldos kapacitet. 

1. Snabbhet
I dokumentären ställs Ronaldo först mot sprintern Rodriquez. Ronaldo är snabbt ur startblocken, men tar korta steg (1,7 m) och svänger med armarna i sidled. Eftersom armarna är sammankopplade med benen sedan vi var fyrfotadjur, tenderar svängande armar att få benen att svänga i samma takt. Man kan också se att Ronaldo lutar huvudet bakåt och fokuserar på målet, för han tänker på vad han gör. Kroppen rör sig fram och tillbaka och varje svängning minskar farten. 

Rodriquez springer rakt fram. Hela kroppen – armar och ben – är riktade framåt. Han tittar inte på målet. Han bara springer som en maskin och ödslar ingen kraft i sidled. Steglängden är 2,5 m och varje avstamp skickar mer kraft i marken än vad Ronaldo förmår. Ronaldo springer på 3,61 medan Rodriquez springer på 3,31. 

Rollerna är ombytta när de springer mellan portar. Rodriquez är snabb, men det märks att han inte tränat på att springa slalom. Tiden blir 6,86.  Ronaldo har mer nytta av sitt korta steg, sin låga tyngdpunkt och sin vana att runda motspelare. Han springer en halv sekund snabbare på 6,35. När de visar slalomsprinten i slow motion ser man hur Rodriquez kommer in med ett långt steg, medan Ronaldo kortar ner steget. Ronaldo använder sin kropp intelligentare och accelererar snabbt mellan portarna. 

2. Styrka 
I den andra utmaningen testar forskarna Ronaldos muskelstyrka. Först gör Ronaldo jämfotahopp med armarna på sidan. Då hoppar han endast upp 44 cm. Den kraft han utvecklar är 1,5 gånger kroppsvikten. Inte särskilt imponerande av en elitidrottare. Därefter testar man honom i en mer matchlik situation där han får använda armarna för att kasta sig uppåt. Ingen fotbollsspelare – vad jag vet – hoppar ju upp och nickar jämfota med händerna i sidan. Det visar sig att Ronaldo hoppar 78 cm, vilket är högre än en genomsnittlig basketspelare. Kraften som Ronaldo utvecklade var hela 5 gånger kroppsvikten. 

3. Spelsinne
I nästa utmaning testade man det som kanske kan kallas spelsinne eller speluppfattning. Det är helt avgörande. Det finns många som hoppar högre och springer fortare, men utan spelsinne blir man ingenting. 

Forskarna fäster en kamera på Ronaldo som visar vad han tittar på när han möter en motspelare. Det visar sig att han nästan aldrig tittar på bollen som hans motståndare gör i samma test, utan mer på området runt om och på signaler från motståndarens ben, knän, fötter och höfter. Hans hjärna förutsäger vad som ska hända med bollen och vad han ska göra med bollen genom att kontrollera det som händer runt om och hur han ska utnyttja det utrymme som finns. Därmed är han lite före i tiden. Han gissar hur motståndaren ska röra sig i nästa stund och denna gissning blir allt bättre med övning. Tusentals dribblingar har programmerat in denna kunskap i hjärnan så att den blivit omedveten.

Sedan får Ronaldo och en annan fotbollsspelare ta emot en passning som de ska slå i mål. När bollen har hunnit halvvägs släcks ljuset och de ser ingenting. Den andra fotbollsspelaren missar totalt, medan Ronaldo sätter bollen hur säkert som helst, först med en nick och sedan med en bredsida. Redan efter 500 millisekunder vet Ronaldo var bollen ska hamna. Han vet var bollen är långt innan den når fram. Han behöver inte göra några matematiska kalkyler för att beräkna bollbanan. 

För att ytterligare öka svårighetsgraden släcker forskarna lampan i samma stund som medspelaren slår passningen, d v s innan bollen är på väg. Det enda Ronaldos hjärna kan dra slutsatser från är medspelarens kroppsspråk. Trots denna minimala information sätter Ronaldo bollen i mål igen. Han ser på medspelarens kropp var bollen kommer att hamna.

Ronaldos överlägsna hjärna
Ronaldo vet att han klarar vem som helst. Han är kreativ. Han vill hela tiden bli bättre. Han söker och hittar nya lösningar på nya problem. Allt sitter i hjärnan.

Sevärd dokumentär som analyserar Ronaldos unika hjärna:

---

De senaste åren har det kommit massor av forskning som visar att löpning förbättrar hjärnans funktion. Hjärnan älskar helt enkelt löpning. Företag som ligger i framkant, som t ex Google, utnyttjar redan denna kunskap. Google är beroende av fungerande hjärnor för sin framgång och uppmuntrar därför de anställda att springa. Det är inte i första hand friskvård, utan företagsutbildning och företagsförädling.

Det allra bästa är att springa redan på morgonen. Genom att springa eller cykla mellan 30 – 60 minuter på morgonen, balanseras signalsubstanser som noradrenalin, serotonin och dopamin och därmed optimeras hjärnan för utveckling och lärande. Denna effekt finns sedan kvar i minst två timmar.

Träning leder dessutom till att det skapas nya hjärnceller (neuroner), framför allt i gyrus dentatus som är en del av hippocampus. Gyrus dentatus tros vara viktig för att bilda nya minnen och för att reglera stress och depression. I snitt skapas det omkring 700 nya hjärnceller varje dag i gyrus dentatus. Stresshormonet kortisol minskar dock antalet nya hjärnceller, medan träning, periodisk fasta och kalorirestriktion ökar antalet nya hjärnceller. Sjuhundra nya hjärnceller per dag låter kanske inte särskilt mycket, men det finns bara ca 15 miljoner hjärnceller i gyrus dentatus och det betyder att denna viktiga del av hjärnan byts ut på 60 år.

Banbrytande studie som visar att möss som motionerar bildar fler nya hjärnceller (svarta prickar) i gyrus dentatus.

Sätt hjärncellerna i arbete
De nya hjärncellerna föds som stamceller och kryper sedan ut i hjärnan för att fylla en uppgift i hjärnans omfattande nätverk. Om de inte användas inom 28 dagar dör de. Man kan sätta sina nyblivna hjärnceller i arbete genom att göra det som är lite svårare, som att skapa nya vanor, springa eller cykla i ny, svår och utmanande terräng eller lära sig ett nytt språk. Det främjar hjärnans tillväxt och all sorts hjärntillväxt är bra i livets långa lopp.

Enligt den psykobiologiska modellen stärker träning som involverar både kropp och hjärna ett område i hjärnan som kallas främre cingulum cortex (ACC), det är den del av hjärnan som sammanställer och fastställer vår uppfattning av ansträngning. Ju mer vi tränar ACC, desto mer orkar vi och hjärnuthållighetsträning är sannolikt den mest givande träningsmetoden för de flesta. Om du kör ett löppass samtidigt som du tränar huvudräkning orkar du mer när det gäller nästa gång.

Främre cingulum cortex (ACC). Källa: Wikipedia.

När man åker hem för dagen är hjärnan ofta tömd på mental energi. Viljestyrkan är som svagast efter all energislukande impulskontroll och hjärnan följer därför minsta motståndets lag. Den hamnar lätt i bråk och med handen i godisskålen. Ett sätt att ladda upp hjärnan med ny energi är att ta en kort promenad innan man kliver in genom dörren till snabbköpet eller hemmet. En kort promenad på 15-30 minuter syresätter hjärnan, förbättrar tankeförmågan och stärker viljestyrkan.

Vi har en hjärna för att människan – till skillnad från växter – är en livsform som håller sig i rörelse. Rörelse kräver ett nervsystem som samordnar rörelserna, beräknar och förutsäger resultatet av nästa rörelse och därför vill hjärnan att vi rör på oss. Det är därför den finns. Svårare än så är det faktiskt inte.

---

Kan chili, ingefära och kanel stoppa kramp en gång för alla? Nya preliminära studier visar att ett preparat – som baseras på dessa kryddor –  stimulerar jonkanaler som tycks blockera uppkomsten av kramp. När försökspersonerna tagit preparaten upplevde de att krampernas intensitet minskade ned till en tredjedel, jämfört med placebo. Effekten varade i ca åtta timmar.

Det lovande preparatet har tagits fram av två amerikanska professorer, Rod MacKinnon – som fick nobelpriset i kemi 2003 och  Bruce Bean – professor i neurobiologi. Intresset väcktes när de själva drabbats av kramp under en gemensam kanottur. Efter det började de söka efter lösningar.

Mitt eget intresse för kramp väcktes efter en simtur 2010 när jag helt tappade kontrollen. Under förra årets Höga Kusten Trail drabbades jag av kramp för första gången under löpning. De råd jag fått var att jag skulle dricka eller äta salt och att orsaken var värme eller uttorkning. Jag hade dock nyss druckit och ätit energikaka, så jag led knappast brist på elektrolyter, vätska eller kolhydrater. Men kanske en kryddblandning hade hjälpt?

Krampens egentliga orsak
För 20 år sedan framförde den sydafrikanska läkaren Martin Schwellnus en hypotes om att kramp orsakas av hyperaktiva ryggmärgsreflexer som en följd av utmattning. Det är när man kör hårt, som risken för kramp ökar. Denna hypotes förklarar mer fakta än den sedan 1920-talet rådande teorin – att kramp beror på vätske- eller saltbrist. Den teorin är troligtvis inte bara felaktig, den har sannolikt även bidragit till dödsfall där idrottsmän druckit stora mängder sportdryck i tron att det motverkar kramp.

När man springer aktiveras benmusklerna av hjärnan. Nervsignalen går från hjärnan via ett knippe nervceller (alfamotoriska) ner längs ryggmärgen och sedan ut till musklerna. För att upprätthålla kroppens jämvikt skyddas muskeln av två sinnesorgan, muskelspolar och senspolar. Muskelspolarna finns mellan muskelcellerna och följer passivt med i de närliggande muskelcellernas rörelse. Om muskelcellerna sträcks ut, töjs även muskelspolarna ut. Om muskelns töjs för mycket och det finns risk för att den ska brista, sänder muskelspolen en signal till hjärnan, som i sin tur skickar tillbaka en signal som gör att muskeln förkortas och hindrar att en skada uppkommer. Denna skyddsmekanism kallas för sträckreflex. Det är denna ryggmärgsreflex som aktiveras när du håller i ett glas och någon sedan fyller glaset med vatten så att armen sänks, reflexen ser då till att armen höjs till ursprungsläget igen.

Kramp!

Senspolarna sitter längst ut på musklerna nära senorna och ser till så att musklerna inte förkortas för mycket. Ju mer förkortad och spänd en muskel är, desto mer signalerar senspolarna. Om det finns risk för skada skickar senspolarna en hämmande signal som minskar de musklernas aktivitet. Reflexen finns för att hindra att muskler slits sönder av för stor belastning. När det blir för tungt, tappar vi plötsligt kraften och vikten. 

När muskler blir slutkörda ökar signalerna från muskelspolarna, medan de hämmande signalerna från senspolarna blir svagare, vilket leder till överaktivering, d v s ihållande aktivering av musklerna – spasmer – vilket vi upplever som kramp. Krampen föregås ofta av små ryckningar i muskeln som beror på ökad signaltrafik mellan sträck- och senreflex. Det drabbar oftast muskler som är förkortade under lång tid som vader och musklerna på baksidan av låret, medan muskler som sträcks ut mycket är mer skyddade genom att de aktiverar senspolarna. Vadmusklerna får eget liv och man hoppar omkring som om marken plötsligt förvandlats till glödande kol. Det enda man göra just då är att stanna och att aktivera senspolarna genom stretching.

Saltgurka lindrar kramp
För fem år sedan upptäckte några forskare att juice från inlagd saltgurka minskar risken för kramp och förkortar kramptiden med upp till 40 %. Det tydde på att det måste finnas någon slags receptor i munhålan som går till hjärnan och kortsluter signaltrafiken mellan muskler och hjärna. Denna observation stämmer med Schwellnus teori om att kramp är ett neuromuskulärt fenomen eftersom effekten inträffade innan ämnen som t ex salt från juicen tagits upp av kroppen. Det var ytterligare en spik i den gamla salt- och vätsketeorien. 

Juice från saltgurka minskade kramptiden med över 40 sekunder. Studie 2010.

Bean och MacKinnon visste att juice från inlagd saltgurka innehåller molekyler som aktiverar jonkanaler i mag-tarmkanalen. Dessa jonkanaler är orsaken till varför chili känns het och mint känns kall – de aktiverar samma receptorer som värme respektive kyla. De gissade att juice från inlagd gurka kanske påverkade nerver i andra delar av kroppen som är ansvariga för muskelsammandragning och började experimentera med ett preparat bestående av flera typer av jonaktivatorer (kryddor). Deras teori är att aktivering av jonkanalerna i mag-tarmkanalen ger en hämmande signal till nervceller i ryggmärgen – vilka är inblandade i uppkomsten av kramper.

In med gurkan i en juicemix och minska tiden med kramp och risken för kramp.

Aldrig mer kramp?
I ett pressmeddelande från American Academy of Nutrition skriver Bean att deras preparat i första hand kommer att användas av människor som lider av muskelkramper och spasmer vid flera typer av neurologiska tillstånd, som nattliga benkramper, multipel skleros (MS) och cervikal dystoni (tvångsmässig huvudvridning). Men självklart kommer det även att vara av intresse för löpare som ofta får problem med kramp.

Bean och MacKinnon har ännu inte offentliggjort resultaten av sina studier, men en sammanfattning av randomiserade och kontrollerade studier har presenterats för American Academy of Neurology och kommer att överlämnas till peer review för sakkunnig granskning.

Det tycks som ett lovande preparat, men man bör – som alltid – avvakta de kliniska studierna som kommer att påbörjas snart och även reda ut effekten av att manipulera kroppens inbyggda försvarsmekaniser. Det verkar hur som helst vara ett steg i rätt riktning, dvs i den riktning som Schwellnus teori pekat ut och som bekräftats av saltgurkor.

---