Impact of EEG neurofeedback training on EEG and sEMG signals after high-intensity exercise

Wanneer atleten hun lichaam tot het uiterste drijven, treedt vermoeidheid op in twee verschillende vormen. De ene is de zware, brandende sensatie in de spieren zelf, een lokale uitputting waarbij het weefsel simpelweg niet meer even krachtig kan samentrekken als voorheen. De andere is subtieler, een mist die in de hersenen neerdaalt en de signalen die de geest naar de spieren stuurt, vertraagt. Deze centrale vermoeidheid is niet alleen een gevoel van moeheid; het is een beschermingsmechanisme waarbij het zenuwstelsel zijn eigen output dempt om schade te voorkomen. Decennialang hebben coaches en wetenschappers gezocht naar manieren om deze mist snel te klaren, in de hoop atleten sneller te laten herstellen en beter te laten presteren. Hoewel methoden zoals rust, voeding en zuurstoftherapie bestaan, kosten deze vaak tijd of brengen andere nadelen met zich mee. Een nieuwere aanpak houdt in dat men de hersenen zelf traint, met behulp van een techniek genaamd neurofeedback, om te zien of de geest heeft geleerd om de uitputting sneller van zich af te schudden dan het lichaam dat uit zichzelf kan.

Een team van onderzoekers van de Hubei Minzu Universiteit in China ondernam onlangs de opdracht om dit idee te testen met een groep van vierendertig mannelijke studenten-atleten. Ze wilden weten of een specifieke vorm van hersentraining de herstelperiode na een zware training kon versnellen. Om een consistente en intense staat van vermoeidheid te creëren, gebruikten de onderzoekers een methode die bekendstaat als blood flow restriction training (bloedstroomrestrictietraining). Dit houdt in dat er een gespecialiseerde band rond de bovenarm wordt gewikkeld en deze op een precieze druk wordt opgeblazen. Deze druk is hoog genoeg om de bloedstroom die vanuit het been terugkeert te beperken, wat zorgt voor een opbouw van metabole afvalstoffen en zuurstofgebrek in de spieren, maar laag genoeg om de atleet nog steeds te laten bewegen. De atleten voerden vervolgens een reeks zware squats uit onder deze omstandigheden totdat ze grondig uitgeput waren. Dit proces zorgde ervoor dat elke deelnemer een vergelijkbaar niveau van zowel spieruitputting als hersenmist ervoer.

Zodra de vermoeidheid was opgewekt, werd de groep atleten in twee groepen verdeeld. Eén groep mocht natuurlijk rusten door drieëndertig minuten stil te zitten zonder enige afleiding. De andere groep onderging een sessie van drieëndertig minuten elektro-encefalogram neurofeedback. Tijdens deze sessie droegen de atleten een kap uitgerust met sensoren die hun hersengolven in realtime lazen. Deze signalen werden vertaald naar een eenvoudig visueel spel op een computerscherm. Het doel voor de atleten was om een bewegende pijl op het scherm te besturen door bewust hun hersenactiviteit aan te passen. Ze moesten bepaalde soorten hersengolven, die geassocieerd worden met slaperigheid of afleiding, laag houden, terwijl ze andere golven die gelinkt zijn aan focus en kalme alertheid, moesten stimuleren. Naarmate ze succes boekten, ontvingen ze onmiddellijke visuele en auditieve beloningen, wat hen in essentie leerde om hun hersenen zelf te reguleren en terug te keren naar een efficiëntere staat.

De resultaten van het onderzoek toonden een duidelijk verschil tussen de twee groepen. Na de herstelperiode droegen de atleten die simpelweg hadden gerust, nog steeds een zwaardere last van vermoeidheid. Hun bloed bevatte hogere niveaus van melkzuur, een bijproduct van intensieve inspanning, en zij rapporteerden zich vermoeider te voelen dan hun tegenhangers. In contrast hiermee vertoonde de groep die de neurofeedbacktraining had ondergaan significant lagere nivele van deze vermoeidheidsmarkers. Hun bloedlactaatniveaus waren effectiever gedaald en zij beoordeelden hun waargenomen inspanning als veel lager. De hersensignalen vertelden een vergelijkbaar verhaal. De atleten die de neurofeedbacktraining hadden ontvangen, vertoonden een hersengolfpatroon dat duidde op een terugkeer naar een meer gebalanceerde en gefocuste staat, met een afname van de langzame, trage golven die vaak tijdens vermoeidheid worden gezien en een toename van de golven die geassocieerd worden met alertheid.

Deze verbetering in de hersenfunctie leek een direct effect te hebben op de spieren ook. Wanneer de onderzoekers de elektrische activiteit in de beenspieren van de atleten maten, vonden zij dat de neurofeedbackgroep meer van hun spierkracht had herwonnen. De signalen die van de hersenen naar de spieren reisden, waren sterker en efficiënter, waardoor de spieren meer kracht konden genereren. De atleten in de trainingsgroep konden hoger springen en verder springen dan degenen die simpelweg hadden gezeten en gerust. Ook hun maximale beenkracht herstelde in grotere mate. De gegevens suggereren dat door de hersenen te helpen hun eigen vermoeidheid te klaren, de training het lichaam hielp ook de spiervermoeidheid te klaren. De twee systemen, de hersenen en de spieren, lijken zo nauw met elkaar verbonden dat het herstellen van de één helpt bij de ander.

De studie concludeert dat dit type hersentraining een veelbelovende tool is om atleten te helpen herstellen van intense fysieke inspanning. Het biedt een manier om zowel het mentale helderheid als de fysieke kracht sneller te herstellen zonder de noodzaak van drugs of invasieve procedures. De onderzoekers merken echter voorzichtig op dat hun bevindingen specifiek van toepassing zijn op de condities die zij hebben getest. De studie werd uitsluitend uitgevoerd op mannelijke atleten, en de specifieke apparatuur die gebruikt is, inclusief de breedte van de blood flow restriction cuffs, stond vast voor dit experiment. Hoewel de resultaten aanmoedigend zijn, suggereren ze dat de hersenen getraind kunnen worden om vermoeidheid te beheersen, maar dat de volledige reikwijdte van hoe dit van toepassing is op verschillende mensen of verschillende soorten lichaamsbeweging nog moet worden vastgesteld. Voor nu biedt de studie een duidelijke demonstratie dat wanneer de geest wordt geholpen om te herstellen, het lichaam volgt.