De grens van de mens: waar liggen de limieten van sportieve prestaties?

Records fascineren. De mens die sneller loopt/fietst/zwemt dan ooit, die meer kilo’s heft dan iemand vóór hem, die verder gooit of springt... Samen met de hormonale clash van man tegen man en ploeg tegen ploeg zijn records de fundamenten en misschien wel de bestaansredenen van topsport.

Er is een paradox. De mens wordt gezonder, ondanks de mens. Dat is geheel de verdienste van de medische wetenschap, want de bewegingsarme moderne mens verliest steeds meer van zijn intrinsieke fysieke capaciteiten waardoor de volgende generaties steeds minder potentiële topsporters zullen produceren. Het is te hopen voor de topsport dat het manco van de moderne sedentair wordt opgevangen door een betere detectie.

Buitenbeentjes – genetische freaks, zo u wilt – zullen er altijd zijn en we zullen ze steeds vaker en vroeger vinden. Ze zullen beter worden geselecteerd, gekoesterd, getraind en tot ongeziene prestaties worden gebracht, maar zelfs wie met de juiste gencombinatie in de juiste sport excelleert, krijgt onverbiddelijk te maken met de limieten van het menselijk presteren. De recordcurves hebben de afplatting bereikt. Als er nog progressie is, zal ze minimaal zijn. Daarna volgt de stilstand. Waar liggen die grenzen van de sportende mens?

Over die vraag breekt de sportwetenschap zich al decennia het hoofd. Professor Jan Boone, sportfysioloog aan de UGent blijft voorzichtig. “Voor kracht en snelheid hebben we weinig eenduidig voorspellende gegevens maar voor uithouding is het zuurstofverwerkend vermogen van hart en bloedvaten de beperkende factor. Dat systeem kennen we en de rek is er stilaan uit. Maar ook het wereldrecord op de 100 meter zie ik de eerste decennia niet verbeterd worden.”

De mens heeft (g)een limiet

Iedereen weet dat de mens zoals hij vandaag wordt geboren en leeft, nooit over drie meter zal springen, geen honderd meter zal zwemmen binnen de halve minuut en die ook niet zal lopen in vijf seconden. De jachtluipaard, het snelste zoogdier, geraakt nu al amper onder de zes seconden. De mens zal ook nooit de marathon volbrengen in anderhalf uur, want wie heeft de motor om honderd 400 meters na elkaar te lopen in een goeie 51 seconden? Niet deze mens.

Prestaties voorspellen – wat kan en niet kan en wanneer dan wel – is een moeilijk verhaal. Neem nu de marathon lopen onder de twee uur. Niet vóór 2030, dachten de meeste wetenschappers. Het ondenkbare gebeurde al op 12 oktober van dit jaar, weze het onder bijzondere omstandigheden. Op een mistige, kille zaterdagochtend liep een kleine zwarte man op prototypes van schoenen beschermd door zeven elkaar afwisselende lopers een marathon rondjes op de Praterallee in Wenen. Hij deed over de 42,195 kilometer exact twintig seconden minder dan twee uur. De sportwereld stopte even met draaien, althans het deel dat een obsessie heeft met records: 1u59:40, de mens had een nieuwe, mythische grens gesloopt.

Nooit is een niet-erkende recordverbetering op meer gejuich onthaald. Alles klopte aan dat gehypte nummer, uitgezonderd de print op het loopshirt van de kleine Keniaan. No human is limited, was de slogan die algemeen sponsor Ineos en kledingsponsor Nike hadden bedacht. Hoezeer Eliud Kipchoge ook van zijn melk was, geen vijf minuten na zijn twee uur durende race tegen de afstand en de klok later sprak hij: ‘De mens heeft geen limiet.’

Ze dwalen, de merken en de loper. De mens is wel degelijk begrensd en dat is niet het enige nieuws. De limieten van het menselijk presteren komen steeds dichterbij.

Blamage voor ‘Nature’

Er was een tijd dat niemand – vooral dan in de Angelsaksische wereld – zich kon voorstellen dat een mijl ooit onder vier minuten zou worden gelopen. Roger Bannister deed het al in 1954, het huidige record staat op 3:43, al twintig jaar. Iedereen in de sportwetenschap kent het artikel waarmee de fysiologen Brian Whipp en Susan Ward in 1992 Nature blameerden. Uit een vergelijking van de recordprogressie bij mannen en vrouwen concludeerden zij dat de vrouw ooit de man zou inhalen. Zo werd berekend dat ze elkaar in 1998 op de marathon zouden kruisen: de snelste man en de snelste vrouw zouden dan de 42,195 kilometer lopen in 2u01:59 seconden.

Voorspelbare nonsens waren het en dat is later ook gebleken. Inmiddels zijn we 2019 en de vrouwen zijn ondanks een recent en onderbelicht record van 2u14:04 van Brigid Kosgei nog steeds een goeie twaalf minuten verwijderd van die prognose. De mannen zijn er inmiddels geraakt, zij het op innovatieve schoenen, en ook nog eens twintig jaar na de voorspelde datum. Op 16 september 2018 liep Eliud Kipchoge – jawel, hij weer – 2u01:39 in Berlijn. Dát record telt overigens wel.

Er waren nog meer voorspellingen in dat artikel en die moeten allemaal nog uitkomen: zoals een 1.500 meter zowel door mannen als vrouwen in 3:13 gelopen (vandaag is dat bij de mannen 3:26). Of nog: een 400 meter en 800 meter in respectievelijk 41.70 (in 2032) en 1:35.77 (in 2035). In 2050 ten slotte zouden ze allebei de 200 meter lopen in 18.62 seconden.

Vrouwen die gelijk presteren aan mannen zou een uitweg zijn om uit de impasse rond de intersekse-atleten te raken, maar helaas zal het niet gebeuren, toch niet zonder opmerkelijke mutaties in het menselijk ras. Aan het uiterste einde van de klokcurve waar zich de betere specimina van elke sekse bevinden, blijft het verschil tussen mannelijke en vrouwelijk topprestaties 10 tot 15 procent.

Vet en doping

Het concept record – of: sneller, hoger, sterker – mag dan door een testosterongedreven brein zijn gemodelleerd, toch nog eens herhalen dat het verschil tussen de geslachten niks te maken heeft met een groot complot van de witte man van middelbare leeftijd jegens de vrouw, maar alles met wetenschap, diezelfde wetenschap waarmee die de limieten van het menselijk presteren bepaalt.

De vrouwelijke topsporter heeft een grotere vetvoorraad dan haar mannelijke collega en uit verschillende studies bleek ook dat ze een bepaald tempo beter kon inschatten en vasthouden, allemaal voordelen hoe langer een prestatie moet worden volgehouden, maar daarmee houdt het goede nieuws voor de vrouw ook op.

Vrouwen hebben een lagere maximale zuurstofopname (de zogenoemde VO2max), wat hun uithouding beperkt. Dat is het gevolg van een kleiner hart, minder spiermassa, een lager aantal rode bloedcellen, waardoor minder zuurstof naar de spieren wordt getransporteerd. Aan de basis liggen hormonale verschillen, om testosteron maar niet te noemen, het hormoon dat bij de man tien tot twintig keer meer aanwezig is.

De limieten van de vrouwelijke topsporter zullen in de toekomst mee worden bepaald door de hormoonniveaus die in de reglementen zijn toegestaan, al moet van intersekse-atleten ook geen wonderen worden verwacht. De Zuid-Afrikaanse Caster Semenya, die geen startrecht bij de vrouwen meer krijgt door haar hoge testosteronwaarden, liep met een (te) volle testosterontank nog steeds 15 procent trager dan de toppers bij de mannen.

Behalve uitgaan van een lineaire progressie, maakten de wetenschappers van dat artikel in Nature nog fouten, zoals geen rekening houden met externe factoren. De belangrijkste: omdat de vrouw veel later dan de man professioneel was gaan sporten, werden records aanvankelijk in een sneller tempo verbeterd. En ook: omdat de jaren 1970 en 1980 de hoogdagen waren van de doping en doping vooral bestaat uit mannelijke hormonen die veel meer effect hebben bij vrouwen dan bij mannen, schoten de prestaties van de vrouwen zo snel de hoogte in.

Het bewijs: bij de mannen dateren nog slechts twee records van de 24 olympische atletieknummers van voor 1988, het begin van de trainingscontroles na de dopingaffaire Ben Johnson. Bij de vrouwen staan tien van die records al meer dan 31 jaar stevig overeind. De finaliste die straks in Tokio minder dan twee seconden boven het wereldrecord van Marita Koch op de 400 meter blijft, heeft een dikke kans op een medaille. Koch liep haar 47.6 in oktober 1985.

Het record: 96,7 VO2max

De theoretische limiet bepalen van het menselijk presteren is een fysiologisch of een statistische oefening. Dokter Michael Joyner van de befaamde Mayo Clinic in Rochester, Minnesota was in 1991 een van de eersten om op fysiologische gronden een bovengrens te bepalen. Hij legde de lat voor het ultieme marathonrecord op 1u57:58. De atleet die dat zou presteren moest beschikken over een VO2max van 84 (milliliter zuurstof opgenomen per minuut en per kg lichaamsgewicht), een ‘anaerobe drempel’ tegen 85 procent van die VO2max én hij moest over een exceptionele loopeconomie beschikken.

Dat verdient iets meer uitleg. In uithoudingssporten is de beperkende factor de zuurstofopname en vervolgens wat het lichaam met die zuurstof doet. De grootste zuurstofopnemers zijn de langste langlaufers en roeiers. In absolute waarden kunnen zij de meeste zuurstof per minuut (7 tot 7,5 liter) in hun longen trekken. In veel sporten waarbij gewicht een rol speelt, komt het er op aan zo veel mogelijk zuurstof per kilogram op te nemen, vandaar de VO2max.

Toppers in uithoudingssporten zullen altijd hoger scoren dan 80. De langlaufers halen soms 90 en er was ook ene Oskar Svendsen, een wielrenner die wereldkampioen werd bij de juniores en ooit zou zijn afgeklokt op 96,7, het absolute record. Als die waarde al klopt, dan deed Svendsen er weinig mee. Hij stopte met koersen en studeert nu psychologie.

Vervolgens komt het erop aan dat het lichaam die zuurstof zo veel mogelijk aanwendt om brandstof voor de spieren te maken, nog een beperkende factor. Wie aan 85-90 procent van die VO2max kan presteren (de anaerobe drempel), scoort bij de wereldtop.

Ten slotte is het bij lopen ook belangrijk om economisch te lopen – mooie stijl, licht gebouwd, goede rebound na elke pas. Dat is de loopeconomie.

Een andere, even waardevolle voorspelling gaat uit van statistische modellen die rekening houden met de afplattende curve van de records. Mark Denny, wetenschapper aan Stanford University, deed in 2008 de oefening zowel voor windhonden, racepaarden als voor mensen.

De honden en de paarden hebben hun limiet al een tijdje bereikt, de mens bijna, vond Denny.

Zijn limieten vindt u samen met de huidige wereldrecords in een tabel hierbij. Daaruit blijkt dat Usain Bolt heel dicht bij de voorspelde ondergrens zit, maar Bolt loopt niet meer en voorlopig komt niemand in zijn buurt. Het is wachten op een nieuwe Usain Bolt, die alle wetten tartte door als 1m95 lange sprinter de perfecte 200 meterbocht te lopen zonder – zoals de kenners hadden voorspeld – dat zijn benen in een knoop geraakten.

Ook Eliud Kipchoge, in de versie van de gekunstelde recordpoging Wenen, zit in de buurt. Denny legt het ultieme marathonrecord bij 1u59:36. Kipchoge deed er vier seconden langer over.

525 kg banden opheffen

Voor kracht- en snelheidssporten is VO2max dan weer waardeloos. Die sporten hangen af van de krachtproductie in nauwe samenwerking met onder meer de zogenoemde spier-peeselasticiteit en vooral de snelheid waarmee signalen vanuit het brein de spieren kunnen bereiken.

Uit een Noorse studie in opdracht van het Noors Olympisch Comité weten we dat de piek in verticale kracht bij de zogenoemde countermovement jump (een sprong waarbij vanuit licht gebogen benen zo hoog mogelijk wordt gesprongen zonder met de armen te zwaaien) 85 watt per kilogram gewicht bedraagt bij topatleten. De maximale piek in horizontale kracht (bijvoorbeeld bij de start van een sprint) ligt dan weer bij 36 watt. Bij de vrouwen is dat respectievelijk 70 en 30 watt.

Veel records in kracht- en snelheidsnummers zijn evengoed een verhaal van techniek als van intrinsieke kracht, en maar weinig disciplines zijn puur op kracht gebaseerd of het zou het deadlift moeten zijn. Dat record staat op naam van de Litouwer Zydrunas Savickas die in 2014 een baar met 525 kg banden van de grond ophief en even kon vasthouden.

De waarden in verticale en horizontale kracht zijn lang niet zo gedocumenteerd als de VO2max.

De ontdekking dat zuurstofopname de limiterende factor was, dateert al van honderd jaar geleden en in 1937 kwam Harvard met een bovenste grens voor de VO2max: 81,4 milliliter zuurstof per kilogram lichaamsgewicht. Vandaag denkt men dat de genetische freaks boven de 90 kunnen scoren, maar van de Afrikaanse toplopers zijn bijvoorbeeld weinig tot geen data bekend.

Professor Jan Boone: “De VO2max is genetisch bepaald en we weten inmiddels wat we kunnen verwachten als we topatleten testen. We weten ook hoe wij hen kunnen laten presteren op hun best. De optimale training is bekend: gepolariseerd (óf laagintensief óf juist hoogintensief, en nagenoeg niks in de tussenliggende ‘zone’, red.), de volumes, dat is allemaal uitgezocht. De limieten zijn stilaan in zicht. Vooruitgang zal van andere dan puur fysieke factoren moeten komen.”

Hersenstimulatie

De grootste evolutionaire kracht van de mens is zijn aanpassingsvermogen. Ligt de oplossing in de mutatie van de mens? Wat als wij mensen, al was het maar een beetje, in de richting van de sledehonden in Alaska met hun 240 milliliter VO2max konden opschuiven?

Boone: “Hoe de mens zal reageren op bijvoorbeeld drastische klimatologische veranderingen, is niet te voorspellen, maar in theorie is het mogelijk dat we daardoor een ander soort mens krijgen. Misschien zouden we kunnen beginnen met een laaglander jaren aan een stuk op hoogte te laten leven. In extreme omstandigheden wordt het lichaam adaptief.”

Omdat de mens fysiek steeds zwakker wordt, zal het erop aankomen de talenten steeds vroeger te detecteren, te beschermen en gericht te trainen. Tourwinnaars Chris Froome en Egan Bernal – zelfs Remco Evenpoel – zijn eerder onverwacht in het wielrennen terechtgekomen, ze zijn alvast niet van in hun kleutertijd gedetecteerd als talent. In de toekomst zal dat kunnen. In Vlaanderen bestaat al het Sportkompas, dat kinderen de weg wil wijzen in het aanbod sporten en hun door middel van simpele tests wil tonen waarin ze het beste zijn. Dat is nog even verwijderd van het Oost-Duitse systeem waarin een kind met een goede waterligging automatisch naar de jeugdtopsportschool ging om te zwemmen.

“Wellicht gebruiken we niet het volledige potentieel van de bevolking,” zegt Jan Boone. “Door enkele gerichte tests zou je de high potentials sneller kunnen opsporen.” Niet alle sporten hebben toegang tot de best mogelijke atleten die bij hun sport horen. Denk in dat verband aan de sprintnummers in de atletiek die heel wat talent gerekruteerd zien door andere, beter betalende sporten. Misschien is de voetballende schicht Kylian Mbappé van Paris Saint-Germain wel het atletiektalent dat Usain Bolt had kunnen onttronen.

Ook het individu gebruikt zelden zijn maximale potentie. Het zijn de hersenen die de graad van waarneembare vermoeidheid aangeven en die het lichaam verplichten om te stoppen. Uit experimenten blijkt dat het lichaam ondanks die signalen van de hersenen nog wel even door kon gaan. tDCS (transcranial direct current stimulation) of het manipuleren van de hersenen door elektrische stromen (van enkele milliampères) is voor sommigen de heilige graal van de topsport. Met tDCS zou je de potentie maximaal kunnen inzetten, maar ook de recuperatie na de prestatie verbeteren.

Er is mee geëxperimenteerd in de Giro van 2018 door Domenico Pozzovivo, die tot en met de zware achttiende rit naar Prato Nevoso onverwacht derde stond. Door logistieke problemen boven op de berg miste hij die avond zijn sessie tDCS, sliep slecht en verloor een dag later acht minuten. Hij wijt die offday nog steeds aan die ene misser.

“Als we nog vooruitgang boeken, zal dat van innovatie buiten de atleet komen, zoals de schoenen in de marathon”, zegt Jan Boone. Dat hebben we gezien bij Kipchoge en andere marathonlopers die op de Nike Vaporfly lopen, eerst op de 4%, later op de Next% en Kipchoge liep al op het derde prototype met drie carbonplaten en vier luchtkussentjes in de zool.

Een verandering in technologie kan ontwrichtend werken. Daar weet het zwemmen alles van. Op de Olympische Spelen in Peking in 2008 werd 98 procent van de medailles gewonnen in een Speedo-zwempak genaamd LZR Racer. Tegen eind augustus 2009, net voor het pak werd verboden, waren er 93 wereldrecords in de LZR Racer gezwommen.

Puur sportieve technische innovatie kan ook. Misschien is er een hoogspringtechniek, anders dan de uit 1968 daterende Fosbury-flop, die ons tien centimeter hoger laat springen dan 2m43. Of een polsstok uit een ander materiaal. Soms maakt een sport weinig woorden vuil aan innovatie, valt niemand erover en juicht iedereen de progressie toe. Neem nu gymnastiek en vergelijk Simone Biles van 2019 met Nadia Comaneci van 1976. Biles springt hoger, veel hoger, doet tweevoudige salto’s met daarin drie schroeven. Comaneci hield het bij een armzalige dubbel gehoekte salto.

Goed om te weten: onder de mat van Biles zitten sinds 2012 wel tweeduizend springveren van 11 centimeter hoog. In 1976 lag de mat op een parketvloer met daartussen rubberblokjes.

Ten slotte zit er aan de innovatie ook een donkere kant. Ingrijpen in de genetica is vandaag (wellicht) utopisch maar over afzienbare tijd een optie, denkt Jan Boone: “Er zijn aanwijzingen dat mensen met een hoge VO2max langer leven. Wat als over enkele decennia de uithoudingsgenen kunnen worden gemanipuleerd? Als bij hele populaties de zuurstofhouding wordt verbeterd en dat gaat zo enkele generaties door, krijg je een andere mens met fel verbeterde fysiologische waarden. Willen we dat wel? De vraag ‘waar ligt onze fysiologische grens?’ wordt dan vervangen door ‘waar ligt onze ethische grens?, en ‘waar eindigt genezen en begint verbeteren?”