Ademhaling voor hardlopers

Dit artikel over ademhaling voor hardlopers, schreef ik voor het vakblad voor Hardlooptrainers in Nederland, Proloop.

De wereld van duurtraining wordt vaak geassocieerd met drie belangrijke fysiologische dimensies: de maximale zuurstofopname (VO2max), loopeconomie en het gebruik van de metabole lactaatdrempel. Deze dimensies geven echter niet volledig weer wat er met een hardloper gebeurt wanneer vermoeidheid toeslaat. Maar wat als er nog een vierde dimensie is in training?

In het oude model van Michael Joyner uit 1991 [1] werd de snelheid die een duuratleet kon volhouden, zoals bij de marathon, bepaald door deze eerste drie dimensies. Hij berekende dat de snelste theoretische marathontijd 1:57:58 zou zijn. Op dat moment leek dit totaal onhaalbaar, gezien het toenmalige record van 2:06:50.

Zelfs Eliud Kipchoge’s indrukwekkende prestatie van 1:59:40 tijdens het INEOS 1:59 Challenge-evenement, waarbij alles optimaal was ingesteld – pacing en drafting, omgevingsfactoren en het gebruik van de nieuwste hardloopschoenen [2] – kwam niet in de buurt van deze voorspelling. De prestatie van Kipchoge was absoluut uitzonderlijk, maar er lijkt dus meer aan de hand te zijn dan alleen de eerste drie dimensies.

Kritische snelheid (critical speed CS) is het punt waarop een atleet net genoeg inspanning kan leveren om een submaximale inspanning vol te houden, maar niet genoeg om een maximale inspanning te leveren. Het meten van de kritische snelheid vereist verschillende tests en protocollen, zoals het uitvoeren van meerdere tijdsmetingen op verschillende afstanden [3].

Atleten met een hogere kritische snelheid hebben over het algemeen een beter uithoudingsvermogen en kunnen langere inspanningen volhouden. Daarom wordt de kritische snelheid beschouwd als een belangrijke voorspeller van duursportprestaties. Het verbeteren van de kritische snelheid kan leiden tot betere prestaties in duursporten. Het identificeren van de kritische snelheid kan waardevol zijn bij het plannen van trainingen.

Kritische snelheid

Onlangs kwam een artikel uit in The Journal of Physiologie over de rol van fysiologische veerkracht bij duursport prestaties.[4], waarbij fysiologische veerkracht, oftewel het vermogen van het lichaam om zich aan te passen en te herstellen van stress speelt een belangrijke rol speelt bij bepalen van de kritische snelheid. Het heeft namelijk  invloed op verschillende aspecten van duursportprestaties, zoals uithoudingsvermogen, hersteltijd en blessurepreventie.

Maar hoe meet je deze veerkracht? 

In eerdere studies werden hartslagvariabiliteit [5], stresshormoon niveaus [6] en immuun markers [7] genoemd. Deze metingen kunnen inzicht geven in het niveau van veerkracht en helpen bij het identificeren van zwakke punten.

Het analyseren van stresshormoon niveaus en immuun markers brengt wat uitdagingen met zich mee: a) afzonderlijke biomarkers zijn niet definitief voor het diagnosticeren van brede fysiologische functies zoals ‘herstel’ in de sport, (b) de gevoeligheid van afzonderlijke biomarkers om het risico op overtraining of blessures te detecteren is beperkt, (c) referentie bereiken voor atleten en specifieke subgroepen van atleten zijn niet goed gedefinieerd, (d) interindividuele variatie in absolute waarden en relatieve veranderingen in biomarkers, en (e) de sterk gecontextualiseerde aard van het testen en analyseren van biomarkers.

Het meten van de HRV blijkt op dit moment de meest toegankelijke en hoogwaardige voorspeller voor fysiologische veerkracht te zijn.

Wat is nu de HRV?

De HRV wordt gemeten als het verschil tussen de tijd tussen de verschillende R- pieken in een ECG. Deze tijd is namelijk, in milliseconden gemeten, steeds verschillend. Je zou denken dat het altijd hetzelfde is, maar zoals met meer dingen in je lichaam wil je juist dat er een groot verschil in zit.

Een lage HRV-score, dus als er weinig verschil in de tijd zit tussen de R- toppen, wijst op stress van het meest basale zenuwstelsel en een hoge HRV score betekent ontspanning. Het autonoom zenuwstelsel regelt belangrijke lichaamsfuncties, zoals spijsvertering, bloeddruk en hartslag. Het autonoom zenuwstelsel bestaat uit twee elkaar tegenwerkende subsystemen: het sympathisch zenuwstelsel (vechten of vluchten) en parasympathisch zenuwstelsel (rust en ontspannen). Deze zijn altijd allebei tegelijk aan het werk, maar in sommige situaties werkt de ene nét even wat harder.

Als het sympatische zenuwstelsel actiever is dan het parasympatische, is er weinig variatie in het hartslagpatroon en is de HRV-score laag. Als dat andersom is, is de HRV waarde hoog. Een HRV-score is een cijfer voor de mate van (ont)spanning in het autonoom zenuwstelsel.

Ademhalingsoefeningen

Als je bij ademhalingsoefeningen denkt aan met zijn allen in een kring in lotushouding  hyperventileren en daarna in een ijsbad springen, dan ga ik je teleurstellen. Het gros van de mensen gebruikt te veel zijn of haar hulp- ademhalingsspieren en gebruikt het diafragma niet optimaal.

In de praktijk leer ik mijn atleten eerst om de gehele ribbenkast goed uit te zetten. Daarbij werken we aan de mobiliteit hiervan en het opzoeken van het diafragma in dagelijkse ademhaling. Ik vraag mijn atleten dit te combineren met neusademhaling. Het verlengen van de uitademing triggert het parasympathische zenuwstelsel, doordat de Nervus Vagus door het diafragma loopt.

Hierdoor ervaren ze een hogere HRV door de dag heen.[8] Voor het hardlopen krijgen mijn atleten opdrachten die ook wel `hoogtetraining` worden genoemd, om zo te wennen aan verhoogde koolstofdioxide-gehaltes in het bloed. Tijdens de normale training zullen ze, doordat de milt een korte tijd meer rode bloedcellen afstoot, verbetering laten zien in oxygenatie van de spierweefsels.  

Met welke factoren heb je te maken als je het hebt over fysiologische veerkracht? 

 a) Genetische aanleg: Sommige individuen hebben van nature een hogere veerkracht dan anderen. Genetische factoren kunnen van invloed zijn op eigenschappen zoals de efficiëntie van het cardiovasculaire systeem, de spierstructuur en de stofwisseling. B). Training, hierover hoeven we je niets te vertellen. c) Voedingsstoffen zoals koolhydraten, eiwitten en vetten spelen een rol bij het leveren van energie en het ondersteunen van herstelprocessen. Daarnaast kan een goede hydratatie en de inname van essentiële vitamines en mineralen bijdragen aan het verlagen van stress in het lichaam. d) Psychologische factoren: Mentale veerkracht, motivatie, stressmanagement en positieve mindset [9]

Hoe train je veerkracht? 

a). Breng variatie in trainingsintensiteit en -volume. Door afwisselende trainingsmethoden te gebruiken, zoals intervaltraining, tempo- en duurtraining, kan het lichaam zich aanpassen aan verschillende stressniveaus, waardoor de veerkracht wordt vergroot. Ook hoogtetraining en hitte-acclimatisatie training vallen hieronder.

Hoogtetraining kun je mimieken met bepaalde technieken van ademhalingstraining, zoals in voorgaande paragraaf genoemd.  b) Zorg voor voldoende hersteltijd.  Hierbij is het tracken van HRV een duidelijke marker. c). Ga aan de slag met stressmanagementtechnieken: Deze technieken kunnen bestaan uit ademhalingsoefeningen, of andere ontspanningstechnieken. d). Individuele aanpassingen. Elk individu heeft een uniek niveau van veerkracht en heeft verschillende behoeften als het gaat om training. Het is belangrijk om de juiste balans te vinden tussen uitdaging en herstel, en indien nodig de training aan te passen om de veerkracht te verbeteren.

e).Maak gebruik van de technologie die beschikbaar is. Met de nieuwste smartwatches en andere wearables kunnen atleten hun prestaties nauwkeurig monitoren en analyseren, waardoor ze inzicht krijgen in hun sterke en zwakke punten. Dit stelt hen in staat om gerichter te trainen en hun prestaties te optimaliseren. Het gebruik van technologie kan ook de motivatie van atleten vergroten, omdat het hen in staat stelt om hun vooruitgang visueel te volgen en doelen te stellen. Daarnaast is bij de meeste smartwatches het registreren van HRV mogelijk, wat een goede indicator is voor de fysiologische weerbaarheid.

Wat nemen we mee in de training?

Als trainer is het aan te raden om je te verdiepen in ademhalingstechnieken [10] Zeker voor duuratleten zijn geen hocus-pocus, maar hebben een sterke wetenschappelijke basis. Ze kunnen de oxygenatie van weefsels verhogen [11] [12] , de ventilatoire efficiëntie verbeteren [13], stress verminderen [14] en de mentale focus vergroten [15].

Het reguleren van de kooldioxide tolerantie in het bloed is dan ook van cruciaal belang voor duuratleten. Het combineren van wetenschappelijk onderbouwde ademhalingstechnieken met het trainingsschema helpen de fysiologische weerbaarheid naar een hoger niveau te tillen en de finishlijn met een snelheid richting de kritieke snelheid te passeren.

CO2 tolerantie

Door deze te trainen heb je zowel fysiologische voordelen als mentale voordelen en niet te vergeten verbetering van het postuur [16] door verbetering van de intra- abdominale druk door gebruik te maken van het diafragma en de bekkenbodem. Het trainen van deze technieken gebeurt gewoon rechtopstaand en in beweging, bijvoorbeeld tijdens het inlopen en als opdracht aan de atleet thuis. Heel veel succes in de Vierde Dimensie!

[1] Joyner MJ. Modeling: optimal marathon performance on the basis of physiological factors. J Appl Physiol (1985). 1991 Feb;70(2):683-7. doi: 10.1152/jappl.1991.70.2.683. PMID: 2022559.

[2] Hébert-Losier K, Pamment M. Advancements in running shoe technology and their effects on running economy and performance – a current concepts overview. Sports Biomech. 2023 Mar;22(3):335-350. doi: 10.1080/14763141.2022.2110512. Epub 2022 Aug 22. PMID: 35993160.

[3] Kordi M, Menzies C, Galbraith A. Comparison of Critical Speed and D’ Derived From 2 or 3 Maximal Tests. Int J Sports Physiol Perform. 2019 May 1;14(5):685-688. doi: 10.1123/ijspp.2017-0809. Epub 2019 Apr 19. PMID: 30427230.

[4] Jones AM. The fourth dimension: physiological resilience as an independent determinant of endurance exercise performance. J Physiol. 2023 Aug 22. doi: 10.1113/JP284205. Epub ahead of print. PMID: 37606604.

[5] Van Hooren B, Bongers BC, Rogers B, Gronwald T. The Between-Day Reliability of Correlation Properties of Heart Rate Variability During Running. Appl Psychophysiol Biofeedback. 2023 Dec;48(4):453-460. doi: 10.1007/s10484-023-09599-x. Epub 2023 Jul 29. PMID: 37516677; PMCID: PMC10582140.

[6] Urhausen A, Gabriel H, Kindermann W. Blood hormones as markers of training stress and overtraining. Sports Med. 1995 Oct;20(4):251-76. doi: 10.2165/00007256-199520040-00004. PMID: 8584849.

[7] Lee EC, Fragala MS, Kavouras SA, Queen RM, Pryor JL, Casa DJ. Biomarkers in Sports and Exercise: Tracking Health, Performance, and Recovery in Athletes. J Strength Cond Res. 2017 Oct;31(10):2920-2937. doi: 10.1519/JSC.0000000000002122. PMID: 28737585; PMCID: PMC5640004.

[8]  Lin IM, Tai LY, Fan SY. Breathing at a rate of 5.5 breaths per minute with equal inhalation-to-exhalation ratio increases heart rate variability. Int J Psychophysiol. 2014 Mar;91(3):206-11. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2013.12.006. Epub 2013 Dec 28. PMID: 24380741.

[9] Dallaway N, Lucas SJE, Ring C. Concurrent brain endurance training improves endurance exercise performance. J Sci Med Sport. 2021 Apr;24(4):405-411. doi: 10.1016/j.jsams.2020.10.008. Epub 2020 Oct 21. PMID: 33218873.

[10] Harbour E, Stöggl T, Schwameder H, Finkenzeller T. Breath Tools: A Synthesis of Evidence-Based Breathing Strategies to Enhance Human Running. Front Physiol. 2022 Mar 17;13:813243. doi: 10.3389/fphys.2022.813243. PMID: 35370762; PMCID: PMC8967998.

[11]  Lodin-Sundström A, Schagatay E. Spleen contraction during 20 min normobaric hypoxia and 2 

min apnea in humans. Aviat Space Environ Med. 2010 Jun;81(6):545-9. doi: 10.3357/asem.2682.2010. PMID: 20540444. 

[12] Malte H, Lykkeboe G. The Bohr/Haldane effect: a model-based uncovering of the full extent of its impact on O2 delivery to and CO2 removal from tissues. J Appl Physiol (1985). 2018 Sep 1;125(3):916-922. doi: 10.1152/japplphysiol.00140.2018. Epub 2018 May 10. PMID: 29745803.

[13]Mortola JP. How to breathe? Respiratory mechanics and breathing pattern. Respir Physiol Neurobiol. 2019 Mar;261:48-54. doi: 10.1016/j.resp.2018.12.005. Epub 2018 Dec 31. PMID: 30605732.

[14] Li C, Chang Q, Zhang J, Chai W. Effects of slow breathing rate on heart rate variability and arterial baroreflex sensitivity in essential hypertension. Medicine (Baltimore). 2018 May;97(18):e0639. doi: 10.1097/MD.0000000000010639. PMID: 29718876; PMCID: PMC6392805.

[15] Fincham GW, Strauss C, Montero-Marin J, Cavanagh K. Effect of breathwork on stress and mental health: A meta-analysis of randomised-controlled trials. Sci Rep. 2023 Jan 9;13(1):432. doi: 10.1038/s41598-022-27247-y. PMID: 36624160; PMCID: PMC9828383.

[16] Szczygieł E, Blaut J, Zielonka-Pycka K, Tomaszewski K, Golec J, Czechowska D, Masłoń A, Golec E. The Impact of Deep Muscle Training on the Quality of Posture and Breathing. J Mot Behav. 2018 Mar-Apr;50(2):219-227. doi: 10.1080/00222895.2017.1327413. Epub 2017 Aug 18. PMID: 28820662.