Cortisol als doping

1

Cortisol als doping

Het effect van de cortisol concentratie opgewekt door een akoestische schrikreactie (ASR),

op de maximale bewegingssnelheid bij de mens

29-01-2016

Sanne de Kamper (10646086) Hannah van de Valk (10559132) Marleen Voorn (10658645)

Aantal woorden: 6067

ABSTRACT - In dit onderzoek is onderzocht wat het effect is van een akoestische schrikreactie (ASR) op de maximale bewegingssnelheid van de arm van een getrainde beweging. De ASR vindt op neuronaal niveau plaats in de lage hersenstam. De processen die hier in gang worden gezet kunnen ervoor zorgen dat het vermogen van de spieren (tijdelijk) wordt vergroot. Daarnaast komt bij het ondergaan van een schrikreactie het stresshormoon cortisol vrij, dit zorgt voor een verhoogde alertheid en spierspanning. Deze factoren kunnen invloed hebben op de maximale snelheid van een beweging, wat toegepast kan worden in de sportwereld. Om deze theorie te bevestigen is er empirisch onderzocht of de verhoging van cortisol effect heeft op de maximale bewegingssnelheid aan de hand van een proefopstelling waarbij proefpersonen (n=19) op een plankje moeten slaan. De resultaten hiervan zijn echter niet significant (p = 0.4689), de hypothese dat een ASR de maximale bewegingssnelheid verhoogd kan niet aangenomen worden.

2

Inhoudsopgave

3

Inleiding

Ons lichaam is zo geëvolueerd dat het in bedreigende situaties vanuit een reflex zichzelf kan beschermen. Een voorbeeld hiervan is dat je jezelf kunt opvangen wanneer je ten val komt, dit reflex komt voort vanuit een schrikreactie. In andere bedreigende situaties kan het van levensbelang zijn dat je je zo snel mogelijk kunt verdedigen. In dit vernieuwende onderzoek worden bestaande inzichten over een schrikreactie geïntegreerd, waardoor er een hypothese wat betreft bewegingssnelheid kan worden opgesteld die in de praktijk getest kan worden met een experimentele opzet. Dreigende stimuli zijn er in verschillende gradaties en lokken dus elk een verschillende mate van een schrikreactie uit. Een onverwacht geluid is een heftige stimulus die in hoge mate een schrikreactie oproept: een akoestische schrik reactie (ASR). Over deze reactie is al veel onderzoek gedaan, waaronder ook op mensen. Eén fysieke reactie op een ASR is verstijving van de nek. Daarnaast vindt er als reactie op een ASR samenknijping van de ogen en buiging van de ledematen plaats. Deze fysieke reacties zijn stuk voor stuk een voorbereiding op een ‘flight’ reactie (Koch et al., 1997). Om deze reden valt een ASR naast een schrikreactie ook onder een beschermingsreactie.

Dit is bij bijvoorbeeld atletiek aan de orde tijdens de startpositie: de atleet is alert aan het wachten totdat er een geluid stimulus plaatsvindt waarna hij zo snel mogelijk in beweging komt. Ook bij sporten zoals boksen, waarbij een langdurige staat van alertheid vereist wordt, kan een schrikreactie een goede manier zijn om deze staat te bereiken. Hierbij hoeft de alertheid niet vlák na de geluid stimulus op zijn hoogtepunt te zijn. Deze alertheid als reactie op een ASR hoeft hierbij pas na een paar minuten plaats te vinden. Deze schrikreactie met een langdurig effect wordt in het onderzoek gebruikt om ervoor te zorgen dat er een hogere bewegingssnelheid kan worden bereikt. Hierbij wordt langdurig gedefinieerd als 1 tot 2 minuten.

In het bovenstaand voorbeeld wordt al aangestipt dat niet alleen tijdens een val of in bedreigende situaties snel reageren van belang is, maar ook bij recreatieve doeleinden zoals sport. In de sport worden de natuurlijke mechanismen specifiek getraind en geoptimaliseerd, met het doel om zo snel mogelijk een beweging uit te voeren. Een verhoogde spierspanning en een verhoogde alertheid kunnen daarbij helpen. Veel topsporters gebruiken doping (Wiefferink et al., 2005) die het lichaam kunstmatig in deze staat kunnen brengen, om een optimaal resultaat binnen de betreffende tak van sport te kunnen behalen. Een interessante vraag is of de natuurlijke schrikreactie op een soortgelijke manier geëxploiteerd kan worden. Door een schrikreactie kunnen dezelfde hormonen vrijkomen die anders door het gebruik van doping in het bloed komen. Tijdens de reactie op zulk soort situaties komen allerlei mechanismen, zowel neuraal als hormonaal, op gang die er voor zorgen dat je alert bent.

Het belangrijkste stresshormoon dat vrijkomt wanneer een schrikreactie wordt ervaren is cortisol. De effecten van de aanwezigheid van cortisol in het bloed zijn onder andere een verhoogde alertheid en spierspanning (Keenan et al., 2004). Cortisol kan zelfs zo'n hoge mate van alertheid opwekken dat het tegenwoordig in de sportwereld verboden is als doping. Wijsheid over het effect van alertheid (opgewekt door cortisol) op het lichamelijk bewegen kan dus voor nieuwe inzichten zorgen. Daarom is het interessant om te kijken of er een mogelijkheid is waardoor bij topsporters hun cortisol niveau op een natuurlijke wijze verhoogd kan worden, zodat ze beter presteren. Een atleet die zo snel mogelijk een afstand wil afleggen, heeft er baat bij als zijn maximale bewegingssnelheid geoptimaliseerd wordt. En ook een bokser die gedurende een wedstrijd zo alert mogelijk wil reageren op zijn tegenstander, heeft er voordeel van als zijn maximale bewegingssnelheid optimaal is. In dit onderzoek wordt er gekeken naar het fysieke effect van de neurale en hormonale processen die optreden na een ASR op de maximale bewegingssnelheid van de arm. Met andere

4 woorden: wanneer je geschrokken bent, kun je je daarna sneller bewegen of zorgt het er voor dat je bevriest wat juist het versnelde effect tegenwerkt? De tijd die verstrijkt tussen de stimulus tot aan het begin van de beweging is de reactietijd (RT), de tijd waarin de beweging plaatsvindt is de bewegingstijd (BT) waarin een bewegingssnelheid behaald wordt. In dit onderzoek wordt er alleen gekeken naar de maximale bewegingssnelheid van de arm, deze treedt dus op tijdens de BT (DeGoede, 2001). Het experiment zal uitgevoerd worden door een verticale getrainde armbeweging te laten plaatsvinden. Deze verticale beweging kan ook omschreven worden als een lineaire punt-tot-punt beweging waarin een maximale snelheid behaald wordt.

Gebaseerd op het bovenstaande luidt de definitieve onderzoeksvraag als volgt:

Wat is het effect van cortisol opgewekt door een ASR voorafgaand aan het maken van een getrainde verticale beweging met de arm, op de maximale bewegingssnelheid van de arm?

Om op neuraal en hormonaal niveau een hypothese voor deze onderzoeksvraag te kunnen vormen, is er een interdisciplinaire aanpak vereist vanuit de neurobiologie, schei- en natuurkunde. Er is een interdisciplinaire aanpak nodig omdat de maximale bewegingssnelheid verklaard kan worden door verschillende componenten, wat het erg complex maakt dit te onderzoeken. Om dit eenvoudiger te maken wordt er dus vanuit verschillende disciplines naar de invloed van een schrikreactie op de maximale bewegingssnelheid gekeken: de neurobiologie en de scheikunde kunnen op respectievelijk neuraal en hormonaal gebied een gezamenlijke theoretische hypothese vormen over het effect van een ASR op bewegingssnelheid. Het gaat hier om een verklaringsmechanisme dat zowel neuro- als psychobiologisch en neurochemisch uitgewerkt zal worden. Daarbij is de scheikunde relevant om op hormonaal gebied het mechanisme te beschrijven. Na een schrikreactie zal er in het lichaam een reactie optreden die zal zorgen voor het afscheiden van verschillende hormonen. Hoe snel deze reactie plaatsvindt en de gevolgen van de verschillende hormonen op het lichaam zijn van belang om in dit onderzoek te doen. De natuurkunde kan vervolgens een brug slaan tussen deze hypothese uit het neurobiologische en scheikundige onderzoek en het empirisch onderzoek naar de maximale snelheid van een armbeweging met en zonder ASR. Hierbij is vanuit de natuurkunde kennis nodig over de berekening van een lineaire punt-tot-punt beweging naar de maximale bewegingssnelheid. Om deze drie disciplines te verenigen worden de volgende deelvragen onderzocht:

● Welke neurale en hormonale processen worden onmiddellijk actief bij een korte schrikreactie, in dit geval een ASR?

● Wat is de reactie op langere termijn op neuraal en hormonaal niveau van een korte schikreactie en hoelang zijn deze effecten nog actief?

● Wat is er tot nu toe bekend uit empirische onderzoeken?

● Wat is de geïntegreerde hypothese over het effect van een ASR op de maximale armsnelheid? ● Hoe vindt een lineaire punt-tot-punt beweging plaats en hoe krijg je de maximale snelheid? ● Wat zijn de empirische resultaten van de maximale bewegingssnelheid met en zonder ASR? De link tussen een ASR en de maximale bewegingssnelheid van een getrainde beweging is nog niet eerder gelegd. Er is veel bekend over een ASR, maar niet specifiek op het effect ervan op een nieuwe beweging op topsnelheid. Dit is vernieuwend aan dit onderzoek waardoor er uiteindelijk ook echt iets toevoegd kan worden met dit onderzoek. Daarnaast is het scheikundige en neurobiologische effect van een schrikimpuls veelal in het laboratorium uitgetest (Beaven, 1964), maar zal er nu voor het eerst de nadruk liggen op het fysieke effect dat te zien is bij specifiek de mens (in plaats van bij proefdieren).

5 De bovenstaande deelvragen zijn opgesteld om het effect van een geluid stimulus op het bewegen van de arm van punt A tot punt B met een zo hoog mogelijke snelheid te kunnen beschrijven. Aan de hand van de opgestelde deelvragen wordt er in het theoretisch kader zo breed mogelijk naar een ASR gekeken, vanuit neuraal en hormonaal niveau wordt de schrikreactie en het tijdsbestek ervan geanalyseerd.

Theoretischkader

Het neurale circuit van het akoestische schrikeffect vindt plaats in de lage hersenstam. De belangrijkste elementen van het ASR circuit zijn de neuronen van de caudal pontine reticular nucleus (PnC) (Koch, M., 1999). De minimale latentietijd van de ASR is 5-8 ms (Fendt et al., 1994). De processen kunnen ervoor zorgen dat het vermogen van de spieren (tijdelijk) wordt vergroot, dit betekent dat er meer arbeid per tijd geproduceerd kan worden en dus een hogere snelheid kan worden bereikt (Bean & Leveille, 2003). Hieruit zou je kunnen opmaken dat je je arm bijvoorbeeld sneller omlaag kan doen, wanneer je daarvoor een geluid hebt gehoord. Ook kan een schrikreactie leiden tot verbeterde ‘motorperformance’ (David, 1992). Echter gaat het hier echt om angst en niet specifiek om een korte schrikreactie. In het geval van angst, waarbij een schikreactie op langere termijn plaatsvindt, wordt dit versterkt door een reactie in de amygdala (Koch et al., 1997).

Het hormonale circuit van een ASR

Wanneer iemand te maken krijgt met stress gaan verschillende hormonale processen zich afspelen in de hersenen die een kettingreactie in het lichaam veroorzaken en zichzelf vervolgens weer reguleert. Dit wordt ook wel de hypothalamus-hypofyse-bijnierschors-as (HPA-as) genoemd (Jones et al., 1976). Door de schrik die wordt opgewekt door een akoestische stimulus wordt de hypothalamus in de hersenen geactiveerd. Deze activeert vervolgens weer de hypofyse die direct het corticotropin-releasing hormoon (CRH) activeert die vervolgens het adrenocoricotroop hormoon (ACTH) produceert (Keenan et al., 2004). Dit hormoon zorgt er voor dat er een signaal bij de bijnierschors terecht komt die zorgt voor het

vrijkomen van het hormoon adrenaline. Het vrijkomen van adrenaline heeft als gevolg dat ook dat glucocorticoiden en cortisol vrijkomen. Cortisol zorgt ervoor dat het lichaam voor een bepaalde tijd tegen stress kan. Doordat het cortisol gehalte stijgt in het bloed door de productie van CRH zullen de hypothalamus en hypofyse een negatief feedbacksysteem ervaren. Dit zorgt voor een afname van de afgifte van CRH en ACTH, hierdoor dooft de stressreactie weer uit

(Bozovic, 2013).

Figuur 1: Concentratie cortisolgehalte in het bloed na het afgaan van een alarm.

6 Zoals al eerder beschreven zal de concentratie adrenaline vrijwel direct omhoog schieten nadat de schrikreactie heeft plaatsgevonden. Dit wordt ook wel gezien als de ‘fight or flight’ reactie. Het hormoon cortisol daarentegen zal wat langer op zich laten wachten. Adrenaline zal dus sneller in het bloed terecht komen dan cortisol. Als er een significant verschil in de snelheid van de arm beweging zal optreden kan dit eventueel ook (deels) verklaard worden door het hormoon adrenaline. Toch is cortisol een relevant hormoon in dit onderzoek, volgens Cicero LUMC (2007) zal de concentratie cortisol vijf minuten na de schrikreactie een maximale concentratie bereiken. Vervolgens wordt het door de ‘feedback reactie’ gereduceerd (Bozovic, 2013). In het experiment zal er 85 seconde na de geluid stimulus een meting gedaan worden van de maximale bewegingssnelheid van de arm. Na deze tijd zal er door de schrikreactie een concentratie van cortisol in het bloed zijn (figuur 1).

Bewegingssnelheid onder dreiging

Er zijn een aantal onderzoeken gedaan naar bewegingssnelheid van de mens in combinatie met dreiging. Zo hebben DeGoede en Ashton-Miller in 2001 lineaire bewegingssnelheden getest bij een armbeweging die eerst paar keer zo snel mogelijk “droog” moest, en vervolgens ook zo snel mogelijk uitgevoerd moest worden onder directe dreiging (een slinger die op de proefpersoon afkwam). Hieruit kwamen aanwijzingen dat de maximale armsnelheid hoger was onder de dreiging, dus onder verhoogde alertheid. Bij een onderzoek van Kim en Ashton-Miller (2003) werd gevonden dat ouderen een hogere maximale bewegingssnelheid bereikten. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat bij ouderen de urgentie van het handelen groter was, en dat zij bij voorbaat al alerter zijn op preventie. Andere conclusies zijn gemaakt door Robinovitch en Normandin (2005), waarbij er geen schrik veroorzaakt wordt, maar wel snelheid wordt bepaald. Hierin zijn ouderen langzamer dan jongeren, maar werden wel snelheden in dezelfde grootte gevonden als de voorgaande onderzoeken. In dit onderzoek bekijken wij het effect van een ASR niet tijdens, maar vorrafgaand aan de beweging. In tegenstelling tot bijvoorbeeld DeGoede et al (2001) laten we dreiging van te voren al komen door middel van een geluid. Hierdoor komt het neurale en hormonale systeem eerder op gang, en zal daardoor misschien een significanter resultaat gevonden worden. Ons onderzoek zal lijken op dat van Valls-Solé, Valls en Valldeoriola (1995) waarbij zij de reactietijd (RT) hebben gemeten per spiergroep. Dit is, zoals in de inleiding genoemd wordt, niet hetgeen waar dit onderzoek zich op focust, namelijk de bewegingstijd (BT) en –snelheid met name de maximale snelheid, maar wordt er wel gewerkt met een ASR, een verticale punt-tot-punt beweging en worden de metingen gedaan door een high-speed camera. We verwachten dezelfde orde van grootte van maximale snelheid te vinden als DeGoede et al (2001), tussen 2 en 5 m/s, daarnaast verwachten we aan de hand van de theorie dat de maximale armsnelheid groter is wanneer er daarvoor een schrikreactie heeft plaatsgevonden. Hypothese

Aan de hand van de bovenstaande kennis uit de literatuur over het effect van een ASR op neuraal en hormonaal niveau en wat tot nu toe bekend is uit voorgaande empirische onderzoeken is de hypothese opgesteld. Deze luidt dat een ASR voor een verhoging van de maximale bewegingssnelheid zorgt van een getrainde verticale lineaire beweging van de arm.

Lineaire punt-tot-punt beweging

De mens kan twee soorten bewegingen uitvoeren (met zijn arm): een lineaire beweging en een hoekbeweging. In het dagelijks leven combineert het lichaam vaak deze bewegingen. Bij een hoekbeweging, zoals het buigen van de elleboog, wordt er een circulaire beweging gemaakt. Een lineaire beweging in de driedimensionale ruimte vindt rechtlijnig plaats langs één as. Hierbij verandert de afstand langs deze as naarmate de tijd toeneemt (Winter, 2009). Deze beweging is het eenvoudigst

7 en leent zich perfect voor dit experiment. Bewegen van een punt tot een ander punt is het meest efficiënt in een rechte lijn (de kortste weg). Een lineaire beweging is dus natuurlijk om te maken binnen een experimentele set-up. In dit stuk wordt duidelijk hoe van een lineaire punt-tot-punt beweging uiteindelijk de maximaal behaalde snelheid berekend kan worden. Bij een versnelde lineaire beweging is de snelheid de mate van verandering van de afstand met de tijd.

v = delta s / delta t Lim delta x -> 0

=> v = dx / dt = x’(t)

In de bovenstaande formule is v de snelheid in meter per seconde (m/s), is delta s de afgelegde afstand in meters, en is delta t de tijd in seconde die daarvoor nodig was. Wanneer delta t heel klein wordt gemaakt, kun je de snelheid bij benadering op elk tijdstip uitrekenen. Delta t verandert dan in dt, en delta s wordt dx (de verandering in de x-richting, als de beweging langs de x-as plaats vindt), dit is hetzelfde als x afleiden naar t, dus x’(t). De versnelling is de verandering in snelheid ten opzichte van de tijd, dit is dan de tweede afgeleide van x naar de tijd.

Bij een lineaire punt-tot-punt beweging is de snelheid bij het vaste begin- en eindpunt gelijk aan nul, je start en eindigt in stilstaande positie. Daartussen wordt er versneld en vervolgens vertraagd. Uit het experiment van Flash en Hogan (1985) blijkt dat wanneer bij een punt-tot-punt beweging de snelheid tegen over de tijd wordt uitgezet, er een klokvormige grafiek ontstaat. De top van deze grafiek is de behaalde maximale snelheid.

Een maximum of een minimum kan worden bepaald door een afgeleide te nemen en deze gelijk te stellen aan nul en op te lossen voor de variabele. Wanneer de maximale snelheid berekend wordt, doe je dat door onderstaande formule op te lossen voor t en in te vullen in de snelheid.

a = d2 _{x/ dt}2 _{= x’’(t)}

x’’(t) = 0 geeft ttop

vmax = x’(ttop)

In de eerste formule is a de versnelling in m/s2_{, en is te zien dat de verandering in de x-as twee} keer wordt afgeleid naar de tijd, dus x’’(t). Met deze formule bepaal je wanneer er de maximale snelheid(vmax) behaald is op tijdstip ttop.

In dit onderzoek wordt niet gekeken naar de reactiesnelheid, maar naar de armsnelheid die bereikt wordt nadat de beweging gestart is. Het effect van een ASR op de tijd van een reflex is al veelvuldig onderzocht. Zo blijkt bijvoorbeeld uit het onderzoek van Valls-Solé (1995) dat de reactietijd korter wordt met een ASR. Daarnaast worden ook, onder andere in het onderzoek van Valls-Solé en Rothwell (1999), overeenkomstige resultaten gevonden over het verkorten van de reactietijd na een ASR.

8

Methoden

Het cortisol gehalte in het bloed na een schrikreactie is na vijf minuten maximaal. Er zal dus in theorie vijf minuten gewacht moeten worden tussen de schrikreactie en het reflex, maar wegens vermoeidheid en praktische overwegingen wordt hiervoor 85 seconden genomen. Het cortisol gehalte is na 85 seconde al significant toegenomen om het effect ervan op de armsnelheid te kunnen meten.

De opzet van het experiment is dat de persoon zijn hand zo snel mogelijk vanaf een vast (hoog) beginpunt naar een vast (lager) eindpunt beweegt in verticale richting, omdat “een effectieve beweging, met een vast begin- en eindpunt, voor hogere maximale snelheden kan zorgen en het laat de proefpersonen precies dezelfde beweging uitvoeren.” (Pijpers, persoonlijke communicatie, 29 oktober, 2015). De beweging wordt opgenomen met een camera en uit de opname wordt de snelheid berekend. De punten zijn met behulp van een statief als twee boven elkaar hangende platformen gemonteerd. Daartussen dient er bewogen te worden. Het startsignaal wordt gegeven door het naar groen verspringen van het laptopscherm dat tegenover de proefpersoon staat (Valls-Solé, 1995). Hiervoor zal eerst een oranje scherm worden weergegeven dat het ‘ready’-signaal voor de startpositie geeft, in de tussentijd zal een wit scherm te zien zijn waarin de proefpersoon zijn arm mag ontspannen. De ASR wordt 85 seconden voor het groene startsignaal afgespeeld. Om te kijken of de ASR een schrikeffect heeft, kan gekeken worden of de proefpersoon met de ogen knippert of zijn hand beweegt (Valls-Solé, 1995). Wij laten een geluid horen van rond de 80 dB in een stille ruimte. In bijlage 2 staat het tijdsverloop van de film die de proefpersonen te zien krijgen. Onderstaande afbeeldingen verduidelijken de opzet van het tijdsverloop van het filmpje met de verschillende kleuren schermen, voor de trainingsfase (figuur 2) en de experimentele fase (figuur 3).

9 Figuur 3: Het tijdsverloop per gekleurd scherm in de experimentele fase. In totaal herhaalt zich dit twee keer, één keer met en één keer zonder geluid (volgorde hangt af in welke groep de proefpersoon zit).

De proefpersonen zullen een afstand van 55 cm afleggen met hun hand. In bijlage 3 staan foto’s van de opstelling en de positie van de camera. Na vier keer de verticale beweging geoefend te hebben (zonder ASR), zal de vijfde en zesde keer worden opgenomen voor analyse. Uit het onderzoek van DeGoede et al. (2001) blijkt dat bij deze vijfde en zesde pogingen de grootste maximale snelheden bereikt worden. In figuur 4 is de opstelling van het experiment te zien.

Figuur 4: De proefopstelling van het experiment. De proefpersoon zit op een stoel met een zwarte handschoen aan met reflecterende marker erop. Zodra het scherm van de laptop oranje is beweegt de persoon de hand naar punt 1. Bij een groen scherm beweegt de persoon de hand zo snel mogelijk recht naar beneden, naar punt 2. De beweging wordt beschenen met de lamp en opgenomen met de camera verbonden aan de computer.

10 Elk proefpersoon zal een keer bewegen zonder geluid en een keer bewegen met de ASR. De volgorde van wel of geen geluid zal afgewisseld moeten worden, “zo kun je andere effecten uitsluiten” (R. Pijpers, persoonlijke communicatie, 29 oktober, 2015). We splitsen de proefpersonen daarom op in 2 groepen, personen in groep 1 slaan eerst (de vijfde slag) met geluid, daarna (zesde slag) zonder. Personen uit groep 2 slaan eerst zonder geluid, en daarna met. De proefpersonen worden om en om in groep 1 en groep 2 ingedeeld. Er wordt voor gezorgd dat de verdeling van het aantal proefpersonen binnen deze groepen gelijk is.

De beweging wordt opgenomen door een high-speed camera met een frequentie van rond de 300 beeldjes/seconde. De camera wordt op maximale zoom ingesteld, zodat precies het begin- en eindpunt zich in beeld bevinden. De achtergrond dient verduisterd te zijn en de arm van de proefpersoon ook. Op een zwarte handschoen wordt een reflecterende marker geplakt die (door het beschijnen van een spotlamp) oplicht en daardoor door de computer getraceerd kan worden.

In bijlage 4 staat het protocol met daarin de instructies voor de proefpersonen. Dit wordt bij elk proefpersoon na binnenkomst voorgelezen. Elk proefpersoon krijgt hierdoor precies dezelfde opdracht, en daardoor wordt eventuele invloed vanuit de instructeur uitgesloten.

Het analyseren van filmpjes

Voor de berekeningen is er een schaal nodig, deze schaal geeft aan hoeveel pixels gelijk staan aan hoeveel meter. Dit wordt berekend door een bekende afstand (in het echt) te filmen en het aantal pixels te bepalen die daarvoor nodig zijn. Met deze schaal kan later de snelheid en maximale snelheid berekend worden.

Het traceren van de marker geeft een grafiek van zijn verticale verplaatsing ten opzichte van de tijd. Hierbij laten we de verplaatsing in de horizontale richting en in de diepte achterwege. De curve die door de gegevens ontstaat wordt geplot, hierbij laten we de tijd beginnen wanneer de snelheid van de arm boven de 0.2 m/s is en stopt de tijd wanneer deze onder de 0.4 m/s is (DeGoede, 2001). De curve wordt eerst gefit en daarna gedifferentieerd (zie formules) om de curve te zien van de snelheid t.o.v. de tijd. De curve wordt vervolgens nog eens afgeleid (zie formules) en gelijk gesteld aan nul om het tijdstip te berekenen waarop de maximale snelheid plaatsvond. Zo bereken je de maximale snelheid per filmpje. Ter controle wordt dit vergeleken met de gezochte piek in de v,t-grafiek. Elk proefpersoon ondergaat beide condities (slaan met en zonder geluid, volgorde hangt af van welke groep), elk persoon is dus zowel in de controle als de experimentele groep. Dit houdt in dat de statistiek een within-design heeft waarbij per persoon de snelheid met geluid en zonder geluid vergeleken wordt. Om te kijken of de maximale snelheden met en zonder geluid significant verschillen zullen we een t-toets voor gepaarde waarnemingen uitvoeren over de gevonden resultaten.

11

Resultaten

Resultaten empirisch experiment

Uit de analyse van de filmpjes zijn de volgende resultaten gehaald. In grafiek 1 is een voorbeeld van een beweging te zien (proefpersoon 8). De verplaatsing ten opzichte van de tijd komt overeen met de verwachting dat de hand start en stopt bij beide metingen op dezelfde plek. De afgeleide van de voorbeeld fit (grafiek 2a en 2b) is in min of meer klokvorm met een duidelijk minimum, wat ook overeenkomt met de verwachting. De snelheid is negatief, doordat de hand tegen de richting van de x-as in beweegt. De maximaal behaalde snelheid is de absolute waarde van het minimum.

Grafiek 1a en 1b: proefpersoon 8 gebruikt als voorbeeld. In de grafieken is de verplaatsing van de reflecterende marker (hand) in verticale richting (x-richting) in pixels uitgezet tegen de tijd in seconde. De rode lijn is de fit gemaakt aan de hand van de gevonden waarden (zwarte punten). De proefpersoon begint en eindigt beide keren op dezelfde plek en beweegt in de tijd. De grafiek links is de beweging zonder geluid, de grafiek rechts is de beweging met geluid voorafgaand van proefpersoon 8.

Grafiek 2a en 2b: proefpersoon 8 gebruikt als voorbeeld. In de grafieken is de snelheid van de reflecterende marker (hand) in verticale richting in pixels per seconde uitgezet tegen de tijd. De grafiek is de afgeleide van de fit in grafieken 1a en 1b. De snelheid is negatief, doordat de beweging naar beneden uitgevoerd wordt (tegen de x-richting in). Het minimum van de grafiek is de maximale snelheid die behaald is. De grafiek links is de snelheid zonder geluid, de grafiek rechts is de snelheid met geluid voorafgaand van proefpersoon 8.

12 De maximaal behaalde snelheden in pixels per seconde zijn door analyse van de beweging in de tijd bepaald met een foutmarge. Het berekenen van de schaal met een fout gaf vervolgens mogelijkheid om de maximale snelheden te bepalen in meter/seconde met een uiteindelijke foutmarge. In de tabel met de complete resultaten (bijlage 5) staat een overzicht van de gevonden waarden. Deze snelheden in m/s zijn in dezelfde orde van grootte als de snelheden gevonden in het onderzoek van DeGoede (2001).

De resultaten van de negentien proefpersonen zijn in onderstaande grafiek (grafiek 3) afgebeeld. De maximale snelheid per persoon met en zonder geluid voorafgaand wordt

weergegeven. Per proefpersoon worden de twee snelheden verbonden met een lijn, zo is grafisch te zien of de maximale snelheid toe- of afnam tussen de condities.

Grafiek 3: Gevonden maximale armsnelheden in m/s van de negentien proefpersonen zonder geluid en met geluid voorafgaand aan de lineaire verticale beweging. Per proefpersoon zijn de snelheden met een lijn verbonden, om toe- of afname grafisch weer te geven. De foutvlaggen zijn voor de duidelijkheid weggelaten.

Statistische analyse resultaten

Allereerst is er getest of de resultaten per groep (geluid en niks) normaal verdeeld zijn met de Shapiro Wilk test, hieruit volgde respectievelijk voor de geluid en normaal groep een p-waarde van 0.07223 en 0.9616. Er wordt dus voldaan aan de assumptie van een normaalverdeling en dus is er vervolgens een gepaarde t-test uitgevoerd. Echter is dit resultaat niet significant (p = 0.3365). Ook als er een eenzijdige t-test wordt uitgevoerd is dit resultaat niet significant (p = 0.1683). Er is als laatst gekeken of - tegenstrijdig aan de hypothese - de reactie na niks (dus geen geluid) sneller is

13 verlopen dan na een geluid. Dit bleek echter ook niet significant (p = 0.8317). Er treedt dus ook geen zogeheten ‘bevriezingsreactie’ op.

Vervolgens is er per groep (1: eerst geluid en dan niks, 2: eerst niks en dan geluid) per conditie (geluid en niks) ook bekeken of deze resultaten normaal verdeeld zijn. Hieruit volgde dat de data van groep 1 geluid niet normaal verdeeld is (p = 0.03565), de data van groep 1 niks normaal verdeeld is (p = 0.9803), de data van groep 2 geluid normaal verdeeld is (p = 0.1735) en de data van groep 2 niks ook normaal verdeeld is (p = 0.457). Omdat alleen in groep 2 beide condities normaal verdeeld zijn, is er binnen deze groep nogmaals een tweezijdige gepaarde t-test uitgevoerd. Deze bleek niet significant (p = 0.6999). Ook eenzijdig was dit niet het geval (p = 0.35) en eenzijdig de andere kant op, wat zou kunnen duiden op een ‘bevriezingsreactie’, was ook niet significant (p = 0.65).

Ondanks geen enkel significant resultaat volgens de statistiek, is er wel geconstateerd dat ieder proefpersoon daadwerkelijk schrok van het geluid. Op de camera was duidelijk te zien dat de hand na de geluidsstimulus even bewoog, wat duidt op een schrikreactie. Deze reactie heeft echter niet geleid tot een significante verhoging of verlaging van de maximale bewegingssnelheid van de arm.

Conclusie

Op de hoofdvraag van dit onderzoek - wat is het effect van een ASR op de maximale bewegingssnelheid van de arm - kan geen sluitend antwoord gegeven worden. Vanuit het theoretisch onderzoek is aan de hand van literatuur een hypothese opgesteld dat een ASR

voorafgaand aan een beweging een hogere maximale bewegingssnelheid teweeg zou brengen. De neurale en hormonale processen die een ASR op gang brengt zorgen voor een verhoging van het hormoon cortisol in het bloed. Cortisol veroorzaakt bij mensen een grotere alertheid en hogere spanning in de spieren, wat zou resulteren in een hogere snelheid van de arm dan wanneer er geen ASR voorafgaand zou zijn.

Op basis van statistische analyse op de data verkregen door het experimentele onderzoek kan deze hypothese niet bevestigd worden. Wanneer er zowel tweezijdig (p = 0.3365) als eenzijdig (p = 0.1683) getoetst wordt, wordt geen significant resultaat verkregen. Er is dus géén significant verschil gevonden tussen de maximale bewegingssnelheid van de arm met geluid en zonder geluid voorafgaand aan het maken van de beweging. Er kan dus geconcludeerd worden dat er geen verhogend of verlagend effect is van een ASR op de maximale bewegingssnelheid van de arm.

Discussie

In dit onderzoek is getest of het opwekken van cortisol door een ASR voorafgaand aan het maken van een getrainde verticale beweging met de arm, invloed heeft op de maximale bewegingssnelheid van de arm.

Uit de literatuur is gebleken dat na een korte schrikreactie een aantal neurale en hormonale processen direct actief wordt. Het neurale circuit vindt plaats in de lage hersenstam. De processen die volgen kunnen ervoor zorgen dat het vermogen van de spieren wordt vergroot. Op langere termijn wordt de schrikreactie versterkt door een reactie in de amygdala.

De hormonen die op langere termijn actief worden na een schrikimpuls zijn cortisol en adrenaline. Deze zorgen voor een ‘flight’ reactie waarbij de spierspanning en alertheid verhoogt

14 worden in de mens. De activiteit van adrenaline zal slechts van een aantal seconden zijn. Cortisol daarentegen blijft langer actief in het bloed zitten. Deze resultaten en de conclusies uit eerdere empirische onderzoeken in overweging genomen, gaf de hypothese dat na een ASR de mens een hogere maximale armsnelheid zou kunnen bereiken.

Dit is getest door 19 verschillende proefpersonen een lineaire punt-tot-punt beweging zo snel mogelijk te laten uitvoeren. Met behulp van een high-speed camera is de maximale snelheid van de armbeweging vastgelegd en geanalyseerd.

Uit de statistische analyse zijn geen significante resultaten gekomen. De hypothese (de maximale snelheid van een armbeweging zal groter zijn na een ASR) kan niet worden bevestigt. Dit betekent dat een voorafgaande ASR geen effect heeft op de maximale armsnelheid. Echter zijn er wel een aantal kanttekeningen te plaatsen bij de wijze van onderzoeken en het trekken van deze conclusie wat betreft de betrouwbaarheid van de theorie en empirische onderzoek.

Betrouwbaarheid van de resultaten: theoretisch

Tijdens het theoretische onderzoek zijn er een aantal aannames gedaan die tijdens het experiment ervoor hebben kunnen zorgen dat er geen significant resultaat is gevonden. Er zijn aannames gedaan die eventueel niet volledig juist zijn. In het experiment is er onderzoek gedaan naar de maximale armsnelheid die behaald kan worden onder invloed van het hormoon cortisol. Uit literatuur bleek alleen ook dat adrenaline na een schrikreactie vrij komt (Keenan et al., 2004). De verhoogde spierspanning en alertheid zal dus niet alleen het gevolg hoeven zijn van een verhoogd cortisol gehalte in het bloed, maar ook door de adrenaline die aanwezig is. Echter zal adrenaline heel snel vrijkomen na een schrikreactie (al na een aantal seconde) en zal de concentratie cortisol na vijf minuten op zijn piek zijn (Cicero LUMC, 2007). In het experiment is er gemeten na 85 seconde, zodat de adrenalineconcentratie in het bloed voor een deel al gedaald zal zijn.

Vervolgens is het de vraag of er tijdens het experiment überhaupt een schrikreactie heeft plaatsgevonden. In de literatuur werd beschreven dat er hormonen vrijkomen na een schrikreactie (Keenan et al., 2004), maar het is niet bekend hoe groot deze schrik moet zijn om genoeg hormonen in het bloed te krijgen zodat er significant stijging is. Tijdens het experiment is er wel geconstateerd dat een aantal proefpersonen schrokken van het geluid, doordat op de opname te zien was dat ze hun hand licht bewogen. Na ondervraging achteraf werd dit bevestigd. Het is belangrijk dat de ASR effectief was om de hormoonproductie in gang te zetten, maar dit was misschien niet bij elk proefpersoon het geval. In het vervolgonderzoek zou er meer betrouwbaarheid verkregen moeten worden over de concentratie van cortisol in het bloed van mensen na een gelijksoortige ASR. Dit zou gedaan moeten worden door het bloed van proefpersoon voor en na het experiment te testen om een verhoging vast te kunnen stellen. Verder zou de schrikreactie heftiger gemaakt kunnen worden door bijvoorbeeld een harder geluid af te spelen.

Daarnaast wisselt het cortisol gehalte gedurende de dag (Bouman, 2008). In de ochtend is de cortisol concentratie in het bloed hoger dan in de avond. In dit geval zal een persoon die ‘s ochtends het experiment ondergaat een snellere maximale bewegingssnelheid van de arm kunnen laten zien dan een persoon later op de dag. De reden hiervoor is dat de beginwaarde van de cortisol

concentraties verschillen (Bouman, 2008). Deze onbekende factor in ons onderzoek zou

15 verschillende personen te meten door bloed te prikken. Door het within design zou hier zo goed mogelijk rekening mee zijn gehouden.

Zoals in het theoretisch kader beschreven is het vrijkomen van cortisol een gevolg van een schrikreactie die daarvoor is opgewekt (Beaven, 1964). In het experiment is er na de stimulus 85 seconde gewacht totdat de beweging plaats vond. Volgens de literatuur zal de maximale

concentratie van het cortisol in het bloed na 5 minuten plaatsvinden (Cicero LUMC, 2007). Echter is er een steile curve, dus zal er na 85 seconden een significante hoeveelheid cortisol in het bloed moeten zitten, maar deze is dus niet maximaal. Hierdoor heeft het experiment niet plaats gevonden bij een maximale concentratie. Toch is er de keuze gemaakt om de proefpersoon niet zo lang te laten wachten voordat de beweging gemaakt moest worden, omdat de proefpersoon anders afgeleid zou kunnen raken of er vermoeidheid kan optreden.

Betrouwbaarheid van de resultaten: empirisch

In de opzet en analyse van het empirische experiment zijn onzuiverheden opgetreden die ter discussie staan. Het effect van cortisol opgewekt door een ASR was nog niet eerder op mensen getest. Wel zijn er onderzoeken gedaan naar maximale bewegingssnelheid van mensen in andere settings (Valls-Solé, 1995 en DeGoede, 2001). Deze onderzoeken gecombineerd heeft geleid tot de opstelling in het empirische experiment en eventuele aannames zijn eruit overgenomen of juist weggelaten. Deze aannames, zoals het aanpassen van de geluidssterkte (Valls-Solé, 1995), zouden verkeerd kunnen zijn.

De experimentele opzet die werd gebruikt kwam deels overeen met het experiment dat was uitgevoerd door de DeGoede (2001) en deels met Vals-Solé (1995). De resultaten uit dit experiment komen qua orde van grootte overeen met die van DeGoede, waar ook een eenvoudige lineaire armbeweging geanalyseerd werd. Dit betekent dat er geen grote fouten gemaakt zijn bij het meten van de snelheid.

In het experiment is gekozen voor een verticale beweging omlaag, deze beweging is makkelijk te analyseren. Het nadeel hiervan kan zijn dat proefpersonen in de kleine

bewegingsruimte (55 cm) niet met volle kracht durfden te slaan op het kussen (door bijvoorbeeld angst voor pijn aan de hand). Daarnaast zat er een lange tijd tussen het geluid afspelen en het groene startsignaal, er is gemerkt dat proefpersonen dan soms hun concentratie kunnen verliezen. Hierdoor zijn de proefpersonen minder scherp , er zou alsnog bevriezing op hebben kunnen treden. Ook was er lichte afleiding van geluiden van buitenaf. Echter was de wachttijd zo kort dat het niet voor een extreme afleiding heeft kunnen zorgen.

Betrouwbaarheid van de analyse

Voor de analyse van het experiment moet er rekening gehouden worden met meetfouten tijdens het vergaren en verwerken van de informatie. Zo kunnen bijvoorbeeld de posities van de opstelling en de camera bewogen zijn, kan de schaal veranderd zijn, kan de reflecterende plakker niet goed in beeld zijn geweest of heeft de persoon zijn hand ook in de diepte bewogen (wat niet door de camera gezien kan worden). Ook was te zien op de film dat de beweging niet precies verticaal uitgevoerd werd, soms was de beweging meer circulair. Hier is rekening mee gehouden, maar zorgt uiteindelijk wel voor grotere foutmarges in de uiteindelijk gevonden resultaten.

16 Daarnaast is tijdens het verwerken gebruik gemaakt van het fitten van de resultaten (een trendlijn door de meting), zie grafieken 1a, 1b, 2a en 2b. Fitten brengt ook een fout met zich mee omdat waarden hierdoor kunnen worden afgevlakt. Ook werd er niet over de benodigde kennis beschikt, om met de gebruikte verwerkingsprogramma’s een hogere en scherpere kwaliteit van analyse uit te voeren.

Samenvattend kan er worden gesteld dat een versnellend effect van cortisol, dat wordt opgewekt door een ASR voorafgaand aan het maken van een getrainde verticale beweging met de arm, op de maximale bewegingssnelheid van de arm niet kan worden bevestigd na dit experiment. Dit kan eraan liggen dat er theoretische aannames zijn gedaan die niet kloppen en/of die ervoor hebben gezorgd dat er geen goede experimentele opzet is geweest. Echter als al deze aannames wel zullen kloppen kunnen er in het experiment meetfouten zijn gemaakt die ervoor zorgen dat er na

statistische analyse geen significant resultaat is verkregen. Suggesties vervolgonderzoek

Aan de hand van deze conclusie kunnen er een aantal suggesties voor vervolgonderzoek worden gedaan. Ten eerste zou het beter zijn gedurende een langere tijd te wachten met het maken van de armbeweging na de geluid stimulus, zodat de concentratie adrenaline in het bloed gedaald is en het cortisol gehalte verder is gestegen. Een andere suggestie voor het verhogen van de concentratie in het bloed is om de schrikreactie heftiger te laten zijn door een harder geluid af te spelen. Verder leken proefpersonen niet altijd met volle kracht te slaan. Dit zou verholpen kunnen worden door een duidelijk extra zacht object neer te leggen, of ze nog vaker te laten oefenen. Om de empirische resultaten zuiverder te maken zijn een high-speed camera met een hogere frequentie nodig, een betere computer om meer beeldjes per seconde te kunnen verwerken en een robuustere opstelling. In vervolgonderzoek zou ook de beweging minder flexibel moeten zijn. Het statief zou er dan voor moeten zorgen dat het daadwerkelijk mogelijk is maar in één richting te bewegen. Een langere afstand tussen begin- en eindpunt geeft de persoon ook langer de tijd om zijn (constante) maximale snelheid te behalen, en wordt het minder aan het toeval over gelaten. Om nog meer toeval uit te sluiten zouden meer proefpersonen getest moeten worden.

Relevantie

De hypothese dat een ASR de maximale bewegingssnelheid van een arm verhoogt kan niet aangenomen worden. Wel blijft dit soort onderzoek maatschappelijk van belang omdat dit een opstap biedt voor verder onderzoek naar effecten van ASR bij de mens. Het zou daarom goed zijn als dit onderzoek verbeterd wordt en onze conclusie eventueel aangescherpt of vervangen wordt.

Het is zowel in bedreigende als in recreatieve doeleinden (zoals sport) van belang om snel te kunnen reageren. In de sport worden bewegingen specifiek getraind om een maximale snelheid van een bepaalde beweging te kunnen behalen. Hierbij kan een verhoogde alertheid en een verhoogde spierspanning een bijdrage leveren. Door het opwekken van cortisol zal er een lichamelijke

natuurlijke ‘drug’ worden aangemaakt. Topsporters gebruiken op dit moment doping om het

lichaam in een staat te brengen waarin ze zo snel mogelijk kunnen bewegen. Het zou interessant zijn wanneer er ook een natuurlijke doping van binnenuit kan worden aangemaakt om de prestaties te

17 verhogen. Door het opwekken van een schrikreactie waarbij hormonen vrijkomen, zullen dezelfde stoffen zijn die verkregen worden bij het innemen van drugs. De vraag: ‘cortisol als doping?’, is in dit experiment nog niet beantwoord.

18

Literatuurlijst

● Bean, J. F., Leveille, S. G., Kiely, D. K., Bandinelli, S., Guralnik, J. M., & Ferrucci, L. (2003). A comparison of leg power and leg strength within the InCHIANTI study: which influences mobility more?. The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences, 58(8), M728-M733.

● Beaven D, Espiner EA & Hart DS. The suppression of cortisol secretion by steroids, and response to corticotrophin, in sheep with adrenal transplants. J Physiol (Lond) 171: 216–230, 1964

● Bouman, L. N., Bernards, J. A., & Boddeke, H. W. G. M. (2008). Hormonale regulaties. Medische fysiologie, 337-360.

● Bozovic, D., Racic, M., & Ivkovic, N. (2013). Salivary cortisol levels as a biological marker of stress reaction. Med Arch, 67, 374-377.

● Brown, J. S., Kalish, H. I. & Farber, I. E. Conditoned fear as revealed by magnitude startle response to an auditory stimulus (1951). Journal of Experimental Psychology, 41(5), 317-327.

● Cicero (LUMC) (2007) Raymon Heemskerk, de ene stressreactie is de andere niet. http://www.kennislink.nl/publicaties/de-ene-stressreactie-is-de-andere-niet

● DeGoede, K. M., Ashton-Miller, J. A., Liao, J. M., & Alexander, N. B. (2001). How quickly can healthy adults move their hands to intercept an approaching object? Age and gender effects. The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences, 56(9), M584-M588.

● Flash, T., & Hogan, N. (1985). The coordination of arm movements: an experimentally confirmed mathematical model. The journal of Neuroscience,5(7), 1688-1703.

● Fendt, M., Koch, M. & Schnitzler, H. (1994). Amygdaloid noradrenaline is involved in the sensitization of the acoustic startle response in rats. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 48(2), 307-314.

● Hsiao, E. T., & Robinovitch, S. N. (1997). Common protective movements govern unexpected falls from standing height. Journal of biomechanics, 31(1), 1-9.

● Ison, J. R., & Hammond, G. R. (1971). Modification of the startle reflex in the rat by changes in the auditory and visual environments. Journal of Comparative and Physiological Psychology, 75(3), 435.

● Jones, M. T., Hillhouse, E. W., & BURDEN, J. (1976). Effect of various putative neurotransmitters on the secretion of corticotrophin-releasing hormone from the rat hypothalamus in vitro–a model of the neurotransmitters involved.Journal of Endocrinology, 69(1), 1-10.

● Keenan, D. M., Roelfsema, F., & Veldhuis, J. D. (2004). Endogenous ACTH concentration-dependent drive of pulsatile cortisol secretion in the human.American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 287(4), E652-E661.

● Kim, K. J., & Ashton-Miller, J. A. (2003). Biomechanics of fall arrest using the upper extremity: age differences. Clinical Biomechanics, 18(4), 311-318.

● Koch, M. (1999). The neurobiology of startle. Progress in Neurobiology, 50, 107-128.

● Koch, M. & Schnitzler, H. (1997). The acoustic startle response in rats – circuits mediating evocation, inhibition and potentiation. Behavioural Brain Research, 89, 35-49.

19 ● Kogel, C. D. (2008). De hersenen in beeld: Neurobiologisch onderzoek en vraagstukken op

het gebied van verklaring, reductie en preventie van criminaliteit. Onderzoek en beleid. ● Meaney, M. J. (2001). Maternal care, gene expression, and the transmission of

individual differences in stress reactivity across generations. Annual Review of Neuroscience, 24, 1161-1192.

● Mesagno, C., Harvey, J. T., & Janelle, C. M. (2012). Choking under pressure: The role of fear of negative evaluation. Psychology of sport and exercise, 13(1), 60-68.

● Robinovitch, S. N., Normandin, S. C., Stotz, P., & Maurer, J. D. (2005). Time requirement for young and elderly women to move into a position for breaking a fall with outstretched hands. The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences, 60(12), 1553-1557.

● Valls‐Solé, J., Rothwell, J. C., Goulart, F., Cossu, G., & Munoz, E. (1999). Patterned ballistic movements triggered by a startle in healthy humans. The Journal of physiology, 516(3), 931-938.

● Valls-Solé, J., Solé, A., Valldeoriola, F., Munoz, E., Gonzalez, L. E., & Tolosa, E. S. (1995). Reaction time and acoustic startle in normal human subjects.Neuroscience letters, 195(2), 97-100.

● Wiefferink, K., Detmar, S., de Hon, O., Vogels, T. & Paulussen, T. (2005). Topsport en doping. Nederlands Centrum voor Dopingvraagstukken, 1-83.

● Winter, D. A. (2009). Biomechanics and motor control of human movement. John Wiley & Sons.

20

Bijlagen

Bijlage 1: Uitwerking interviews

Interview Rob Pijpers, Bewegings- en gedragswetenschapper aan VU

29 oktober 2015, VU Amsterdam

Rob Pijpers zijn we tijdens onze zoektocht naar geschikte literatuur een aantal keer tegengekomen. Zijn onderzoeken gaan veelal over bewegingen die uitgevoerd worden omtrent een bepaalde mentale staat, meestal angst (Oudejans & Pijpers, 2010 en Pijpers en Oudejans 2003). In het interview wilden we graag zijn kijk op onze experimentele opstelling. Rob heeft ons geadviseerd om een functionele beweging te gaan analyseren in plaats van een willekeurige beweging. Hierin noemde hij het onderzoek van westerse cowboys, dat de reageerder altijd sneller is dan degene die

als eerste naar zijn pistool grijpt.

Ook attenteerde hij ons erop dat een vast start- en eindpunt qua plaats en tijd de analyse makkelijker maakt. Dit zou ook kunnen zijn dat je een start en stop-knop hebt die de tijd laat starten. Dit zou er alleen voor zorgen dat er alleen een gemiddelde snelheid gemeten kan worden, en niet een maximale snelheid.

Wij vroegen Rob of hij nog andere manieren zijn (mochten de camera’s niet lukken) die onze grootheid zouden kunnen meten. Deze waren er niet, of werden alleen nog technischer. We hebben camera’s nodig met een zo hoog mogelijke frequenties (beeldjes per seconde) om een verschil te kunnen vinden

(buiten de foutmarges).

Voor het schrik-effect opperde hij nog om iets naast de proefpersoon op de grond te laten vallen. Een keer op een harde vloer, de andere keer op een zachte ondergrond. Robs hypothese was dat de mensen eventueel wel langzamer zouden bewegen. Dit kwam uit zijn onderzoek (Oudejans & Pijpers) doordat nauwkeurigheid van de beweging de overlevingskans

vergrootte (klimmen op grote hoogte).

Rob Pijpers heeft ons Richard Jaspers aangeraden om misschien nog te benaderen voor extra informatie over spieren en spierspanning.

Referenties:

- Oudejans, R. R., & Pijpers, J. R. (2010). Training with mild anxiety may prevent choking under higher levels of anxiety. Psychology of Sport and Exercise,11(1), 44-50. - Pijpers, J. R., Oudejans, R. R., Holsheimer, F., & Bakker, F. C. (2003). Anxiety–performance relationships in climbing: a process-oriented approach.Psychology of sport and exercise, 4(3), 283-304.

21

Interview prof. dr. A. Kalsbeek

5 november 2015, AMC Amsterdam

Dries Kalsbeek is een professor die onderzoek doet op het AMC, met als specialisatie experimentele neuroendocrinologie. Voor ons eigen onderzoek is het van belang dat de hormooncirculatie die op gang komt tijdens een schikreactie (opwekken van stress) helder geschetst is. Daarom was het relevant om Kalsbeek te interviewen, omdat in zijn eigen onderzoeken hormonen ook een grote rol spelen.

Allereerst werden de 2 'algemene' hormoonsystemen besproken die op gang komen tijdens en na de ervaring van stress besproken. Dit betreft het hormoon cortisol en het hormoon adrenaline. Hierbij haalde hij aan dat deze twee systemen beiden op een ander tijdstip na de stressstimulus op gang komen. Cortisol is in ons ondezoek het relevante circuit: dit komt het snelste op gang. Het is echter voor het totaalbeeld goed om te bedenken dat ook de hormoonhuishouding van adrenaline wordt aangepast door stress.

Daarnaast kaartte hij aan dat het cortisol niveau gedurende de dag verschilt. (Dit hebben wij vervolgens gecheckt met literatuur en aan de hand daarvan bevestigd) Zelf heeft hij uitgebreid onderzoek gedaan naar de biologische klok, en hieruit volgde dat er daadwerkelijk ochtend- en avondmensen zijn, de cortisolniveau's in de ochtend verschillen bij mensen significant. Omdat we de hormonen niet fysiek kunnen meten, leek het hem een mooie toevoeging aan ons onderzoek om achteraf een korte vragenlijst af te nemen om na te gaan of de proefpersoon een ochtend- of avondpersoon is. Dit zou eventueel effect kunnen hebben op de reactiesnelheid, omdat er bij bepaalde mensen al meer cortisol aanwezig is. Ook stelde hij voor om ons onderzoek qua onderzoekstijden zo constant mogelijk te houden – echter is dit voor ons niet mogelijk qua tijdsindeling.

De opzet van ons praktische onderzoek: het effect van een stimulus die een schrikreactie opwekt (een hard geluid) en het daarna uitvoeren van een rechtlijnige beweging leek hem een goed te meten variabele die waarschijnlijk weinig ruis oplevert. Echter was hij zelf erg enthousiast over het sóórt stimili dat de schrikreactie opwekt. Hij stelde voor om een stimulus van langere tijdsduur te gebruiken, zoals bijvoorbeeld mensen vertellen dat ze een presentatie moeten voorbereiden en vervolgens in een grote zaal vol mensen moeten presenteren. Helaas beschikken wij niet over deze middelen, wel is dit een mooi punt voor de discussie voor vervolgonderzoek, om een ander soort stimulus die een schrikreactie (in dit geval over een langere tijd) aan te bieden.

22 Bijlage 2: Filmpjes tijdsverloop

Filmpje 1 en 2 (trainingsfase):

Wit (5 sec) → Oranje (5 sec) – arm omhoog → Groen (1 sec) – slaan → Wit (5 sec) → Oranje (5 sec) – arm omhoog → Groen (1 sec) – slaan → Wit (5 sec) → Oranje (5 sec) – arm omhoog → Groen (1 sec) – slaan → Wit (5 sec) → Oranje (5 sec) – arm omhoog → Groen (1 sec) – slaan

Filmpje 1:

Wit (15 sec) → Geluid (2 sec) en wit (60 sec, dus wit totaal = 75 sec) → Oranje (10 sec) – arm omhoog → Groen (1 sec) – slaan (data: groep 1 geluid)

Filmpje 1:

Wit (75 sec) Oranje (10 sec) – arm omhoog → Groen (1 sec) – slaan (data: groep 1 niks) → Wit (15 sec, experiment voorbij)

Filmpje 2:

Wit (75 sec) → Oranje (10 sec) – arm omhoog → Groen (1 sec) – slaan (data: groep 2 niks) Filmpje 2:

Wit (15 sec) → Geluid (2 sec) en wit (60 sec, dus wit totaal = 75 sec) → Oranje (10 sec) – arm omhoog → Groen (1 sec) – slaan (data: groep 2 geluid) → Wit (15 sec, experiment voorbij) Bijlage 3: Foto’s experimentele opzet

Proefpersoon met hand precies tussen beginpunt (bovenste plankje) en eindpunt (onderste plankje). Op de tafel tegenover de persoon staat normaliter een laptop waarop het filmpje vertoond wordt.

23 Achter de opstelling zijn zwarte doeken geplaatst zodat de reflecterende marker duidelijk zichtbaar op beeld komt. De stoel en sla-opstelling zijn gemarkeerd op de grond met plakkers zodat deze ten alle tijden van de uitvoering van het experiment op dezelfde plek staan.

De camera die de armbeweging van de proefpersoon filmt, verbonden met de computer. Bijlage 4: Protocol experiment

Er verschijnt straks een aantal keer een oranje scherm met een daaropvolgend groen scherm. Het oranje scherm is het teken om je arm op te tillen ter hoogte van het bovenste plankje. Het groene scherm is het teken om zo snel mogelijk met je hand vlak naar beneden te slaan. Na het groene scherm verschijnt er een wit scherm en kan je even ontspannen, totdat het volgende oranje scherm met het daaropvolgende groene scherm weer verschijnt.

Wij zullen je een teken geven als het experiment is afgelopen. Wij willen je vragen om gedurende het gehele experiment, ook tijdens de vertoning van een wit scherm, geconcentreerd te blijven. Het is belangrijk dat de beweging goed en zo snel mogelijk als je kan uitgevoerd wordt, dus focus is belangrijk. In totaal zal het experiment ongeveer 5 minuten duren.

24 Bijlage 5: Complete resultaten

groep

v geluid

pixels v niks pixels

v geluid m/s fout v geluid v niks m/s fout v niks schaal PP1 1 4750,17753 5851,59565 2,043 0,08 2,516 0,10 0,000430 PP2 2 3442,77253 3372,47657 1,484 0,06 1,454 0,06 0,000431 PP3 1 4859,70836 6194,31122 2,101 0,08 2,678 0,11 0,000432 PP4 2 11216,06433 10848,85746 4,86 0,19 4,701 0,19 0,000433 PP5 1 7563,27719 5811,88485 3,288 0,13 2,527 0,10 0,000435 PP6 2 10119,72195 8253,33182 5,039 0,15 4,110 0,12 0,000498 PP7 1 9052,87737 6613,77955 4,508 0,14 3,293 0,10 0,000498 PP8 2 5744,22262 7346,05609 2,860 0,09 3,658 0,11 0,000498 PP9 1 11596,11712 6147,52627 5,774 0,17 3,061 0,09 0,000498 PP10 2 6194,88643 7521,92697 3,085 0,09 3,745 0,11 0,000498 PP11 1 4789,073 6369,06565 2,385 0,07 3,171 0,10 0,000498 PP12 2 10255,66144 6864,80457 5,107 0,15 3,418 0,10 0,000498 PP13 1 7083,0996 7574,8286 3,527 0,11 3,772 0,11 0,000498 PP14 2 6668,65415 6765,07171 3,321 0,10 3,369 0,10 0,000498 PP15 1 3774,26992 3626,17167 2,161 0,06 2,076 0,06 0,000572 PP16 2 3378,56234 3323,56461 1,934 0,06 1,903 0,06 0,000572 PP17 1 5120,38534 5122,21931 2,931 0,09 2,932 0,09 0,000572 PP18 2 3003,39619 3694,2186 1,719 0,05 2,115 0,06 0,000572 PP19 1 3730,8163 3226,7289 2,136 0,06 1,847 0,06 0,000572

Tabel 1: Resultaten van de negentien proefpersonen. Groep 1 kreeg eerst een geluid en daarna geen geluid, groep 2 moest de opdracht uitvoeren eerst zonder geluid, daarna met geluid. De snelheid in pixels/s de vermenigvuldigt met de schaal geeft de maximale snelheid v in m/s. Naast de kolommen met snelheden staan de bijbehorende totale foutmarges.