därför tröttnar idrottaren

Forskarnas intresse för frågan väcktes redan på 1920-talet av nobelpristagaren Archibald Hill. Det är hjärtat och framför allt dess slagvolym (den mängd blod hjärtat förmår pumpa ut per slag) som till slut utgör den begränsande faktorn, menade Hill. Till slut blir belastningen så hög att hjärtat helt enkelt inte förmår pumpa ut tillräckligt med syrerikt blod till de arbetande musklerna.
Det skulle dröja ända fram till slutet av 1970-talet innan andra forskare började ifrågasätta hjärtat som den mest begränsande faktorn. Enligt dessa var det inte hjärtat som satte taket för en människas maximala syreupptagningsförmåga. Nu framfördes istället att den begränsningen stod att finna inne i muskelcellerna. Närmare bestämt i det som brukar kallas ”cellernas kraftverk” – mitokondrierna. Den gamla forskningsträtan hamnade sedan för en tid i träda innan den ett antal år senare åter blossade upp med förnyad energi. Helt plötsligt klev en ledande idrottsfysiolog, Timothy Noakes från Sydafrika ihop med kollegan St Clair Gibson, in i debatten och presenterade en fullständigt ny förklaringsmodell.
Det är inte hjärtat som säger stopp då vi inte orkar längre. Det är hjärnan, slog Noakes fast i en studie från 1996. Noakes, som även är en stor auktoritet i maratonlöpningskretsar, förkastade samtliga förklaringar som varit uppe på den idrottsfysiologiska tapeten tidigare. Nej, menade han, det är inte begränsningar i hjärtats slagvolym och därpå följande syrebrist i de arbetande musklerna som får oss att lägga av. Det är inte heller bränslebrist i form av tömda glykogenförråd i musklerna eller ansamling av mjölksyra i dem. Noakes hade i sina studier noterat att trötta löpare direkt efter ett långlopp fortfarande hade tillräckligt med syre kvar i blodet. Man hade heller inga större koncentrationer av mjölksyra och muskelglykogenet var inte helt slut.

Styrs vi av ett överkommando?
Det måste alltså vara något annat som utgör den begränsande faktorn, konstaterade han. Detta något är enligt den sydafrikanske forskaren ett slags överkommando – en ”central governor” – belägen någonstans, oklart exakt var – i hjärnan. Enligt teorin så känner ”the central governor” av när en idrottare håller på att ta ut sig för mycket och skickar då ut order om att dra ned på tempot. Order som innebär att färre så kallade motoriska enheter (nervtrådar och nervändplattor) kopplas till de muskler som jobbar. När färre nervtrådar aktiverar musklerna så kan de inte jobba med samma intensitet längre vilket per automatik leder till en temposänkning. Man kan säga att ”the central governor” träder in i handlingarna för att skydda våra kroppar från vår egen medvetna vilja. Annars, menar Noakes, finns en risk att vi påhejade av åskådarmassor eller andra yttre stimulin, överbelastar systemet. Bromsmekanismerna triggas alltså igång av detta överkommando i hjärnan, oåtkomligt för vårt medvetna jag och dess fria vilja. En mycket sofistikerad och komplex modell där en hierarki av kontrollinstanser i det centrala nervsystemet ser till att skydda olika organ i kroppen. Inte minst ska hjärtat skyddas mot syrebrist (ischemi) som ju i värsta fall till och med kan leda till döden.

Teorin om ”the central governor” har vunnit en del anhängare i forskarkretsar. I Noakes hemland Sydafrika, förstås, men även i England och i vårt östra grannland Finland. Men, menar förespråkarna för ”hjärtteorin”, bevisbördan ligger på Noakes och hans medarbetare. Än så länge har de endast presenterat teoretiska modeller, inga konkreta bevis, menar man.
Till gruppen skeptiker hör en grupp svenska fysiologer; Björn Ekblom, H-C Holmberg, Lennart Kaijser, Thomas Gustavsson, Thiabault Brink-Elfegoun och Maria Ekblom. De svenska forskarna publicerade 2007 resultat som, menar de, visar att Noakes har fel. I försöken fick åtta vältränade idrottsutövare genomföra ett kombinerat arm- och benarbete där belastningen gradvis höjdes i tre olika omgångar. Det mest ansträngande så kallade Burst-testet kan liknas vid ett Wingate-försök där den avslutande arbetsbelastningen låg hela 40 procent över deltagarna maximala syreupptagningsförmåga. Men trots den extremt krävande belastningen kunde forskarna via så kallade EMG-mätningar se att nervaktiveringen ut till de arbetande musklerna ökade. Det vill säga, tvärtemot vad teorin om ”the central governor” hävdar, att muskelaktiveringen minskas för att skydda kroppens inre organ. De svenska forskarna slog även fast att hjärtat har en överkapacitet som innebär att den klarar av att jobba på intensiteter som överstiger individens maximala syreupptagningsförmåga.

Debatten om vad som är den viktigaste faktorn då en människa blir fysiologiskt utmattad pågår än i dag. Forskare med andra inriktningar har givit sig till känna och ifrågasatt såväl ”hjärt”- som ”hjärn-teorin”. Går det överhuvudtaget att hitta en enskild faktor som förklarar allt? Frågan är högst berättigad och har bland annat rests av en grupp amerikanska forskare vid Des Moines University i USA. J P Weir och hans medarbetare anser inte det. I en kritisk granskning av ”the central governor” model med rubriken ”Is fatigue all in your head?” kritiseras de båda ledande teoriernas anspråk på att komma med den enda och slutgiltiga förklaringen. Är det till exempel rimligt att, som Noakes, påstå att ”the central governor” förklarar utmattningens mekanismer i alla sammahang? I maratonspåret såväl som i styrketräningsmaskinen? De amerikanska forskarna anser att den bilden är allt för onyanserad. Man menar att utmattningen rimligen skiljer sig åt och beror på olika saker i skilda idrotter.
Kanske är Noakes teori mer relevant för att förklara utmattning i uthållighetsidrotter som till exempel maraton? Redan 1935 identifierade forskare vid Harvard Fatigue Laboratory en rad faktorer, utöver mjölksyra, som de ansåg låg bakom fysisk trötthet. Faktorer som varierade beroende på typen av fysisk ansträngning. Och visst känns det någonstans logiskt att trötthetsmekanismerna skiljer sig åt i ett långdistanslopp jämfört med vid tre maximala lyft i bänkpress.

Muskelfibrerna behöver kalcium
Frågan är också om det går att helt bortse från vad som sker på muskelcellsnivå om man vill förklara fysisk utmattning. En som knappast anser det är den svenske professorn Håkan Westerblad vid Karolinska Institutet. Han har tidigare visat att förändrade nivåer av mjölksyra och muskelns ph-värde sannolikt inte ha så stor betydelse för fysiologisk trötthet. En slutsats som vunnit allt mer terräng i det vetenskapliga samhället – dock inte inom idrotten där fokus alltjämt ligger på att mäta mjölksyranivåer. Westerblads förklaringsmodell går ut på att när koncentrationen av så kallade fosfatjoner blir för hög i muskelcellerna så får de allt svårare att dra sig samman. Det finns ett antal tänkbara förklaringar till hur fosfatjonerna kan försvaga eller till och med förhindra muskelsammandragningar. En av dessa går ut på att jonerna kan hämma frisättandet av kalcium i muskelcellen. Och frigörs det inget kalcium i muskeln så får den svårt att arbeta. Här skulle man med andra ord kunna tala om en form av cellintelligens. När påfrestningen blir för stor så uppstår fysiologiska tillstånd som muskelcellerna känner av – och stänger av sig själva. Diskussionen lär gå vidare om vilken del av kroppen som egentligen trycker på stoppknappen. Är det hjärnan, hjärtat eller muskelcellerna? Eller sker allt snarare via ett komplext samspel i kroppen där ingen av dess delar sitter på det slutgiltiga beslutet utan det tas i någon form av fysiodemokratisk ordning. Då tillräckligt många av systemen är uttröttade tas ett kollektivt beslut av kroppen att dra ned på tempot eller lägga av.

© Idrott & Kunskap