“Het raken van de marathon muur” is een veel gevreesd en veelbesproken fenomeen in de marathonsport. Lopers spreken onheilspellend over een plotselinge golf van vermoeidheid die begint na ongeveer 20 mijl in een marathon. Op dit punt, zeggen ze, is de race half voorbij.
Het tegenkomen van de muur is een probleem, of je nu een elite loper bent of een recreatieve jogger.
Dankzij onderzoek door inspanningsfysiologen weten we dat hardlopers “de muur raken” omdat ze geen koolhydraten meer hebben die in hun lichaam zijn opgeslagen en plotseling moeten overschakelen op het verbranden van voornamelijk vet om hen op de been te houden (recapitulatie over de wetenschap van bonking en glycogeendepletie)
Inzicht in waar de muur vandaan komt is één ding, maar het voorspellen ervan en bepalen hoe het te overwinnen is een beetje meer uitdagend.
Vandaag kijken we naar de inspanningen van een onderzoeker om een wiskundig model te ontwikkelen dat kan voorspellen of je de muur in je volgende marathon zult raken, en waar je hem precies zult raken.
Rapoport’s energieverbruikmodel
De onderzoeker, Benjamin Rapoport, is een MD-PhD-kandidaat aan Harvard en MIT. In 2010 publiceerde hij een artikel waarin hij zijn model beschreef voor het bijhouden van het energieverbruik van een marathonloper.
De premisse van Rapoports model is vrij eenvoudig: het kost een bepaalde hoeveelheid energie per mijl en per pond lichaamsgewicht om een loper van punt A naar punt B te verplaatsen. Omgerekend naar metriek, is deze hoeveelheid gemakshalve ongeveer één calorie (als in voedingscalorieën) per kilogram lichaamsmassa per kilometer hardlopen.
Dit zou betekenen dat een loper van 150 pond ongeveer 110 calorieën per mijl nodig heeft, ongeacht het tempo.
Maar, er zijn ook twee andere variabelen te overwegen dan alleen gewicht en afstand:
Energieverbruik uit vet
In Rapoport’s model varieert het energieverbruik per mijl van hardlopers niet op basis van de snelheid waarmee ze lopen, maar waar ze hun energie vandaan halen wel.
Hoewel hardlopers meestal denken aan koolhydraten als hun belangrijkste energiebron, komt een aanzienlijk deel van je energie-uitgaven tijdens het lopen van een marathon van vet.
Bij een rustig tempo verbrand je meer vet; naarmate je sneller loopt, begint je lichaam zwaarder te leunen op koolhydraten. Dus, op een normale rustige loop, verbrand je misschien 60% koolhydraten en 40% vet. Maar in een 5k race, zal meer dan 90% van je energie afkomstig zijn van koolhydraten – je kunt gewoon niet snel genoeg vet verbranden om genoeg energie te produceren om 5k tempo te lopen.
Houd in gedachten dat het raken van de muur gebeurt wanneer je geen koolhydraten meer hebt (je vetvoorraad is effectief onbeperkt), dus om te voorspellen of en wanneer dit zal gebeuren, moeten we weten hoe snel je loopt.
Koolhydraten
De laatste variabele in het wiskundige model schat hoeveel energie u in uw lichaam hebt opgeslagen in de vorm van koolhydraten.
Er zijn twee bronnen voor uw lichaam om toegang te krijgen tot koolhydraten wanneer u hardloopt: koolhydraten opgeslagen in uw lever, en koolhydraten opgeslagen in uw beenspieren.
Volgens Rapoport worden de grootte en de energiedichtheid van de lever strak gereguleerd door het lichaam, dus deze hoeveelheid is alleen afhankelijk van uw lichaamsmassa (aangezien de lever ongeveer 2,5% van uw gewicht uitmaakt). De energie opgeslagen in je beenspieren hangt ook af van je lichaamsmassa, maar ook van de grootte van je benen en de dichtheid van koolhydraten die erin zijn opgeslagen.
De vergelijking
Rapoport geeft een bereik van typische waarden voor elk van deze: voor de meeste mensen maken beenspieren ongeveer 21% van hun lichaamsmassa uit, en een typische hardloper slaat ongeveer 36 calorieën ter waarde van koolhydraten per pond spier op.
Met wat eenvoudige algebra kunnen we een vergelijking maken om te berekenen hoe ver je kunt rennen voordat je al je koolhydratenergie verbruikt en dus de muur raakt.
Als je eenmaal je energievoorraden in je lever en je benen hebt verbruikt, kun je niet verder – althans, niet zonder een enorme verschuiving in de koolhydraatconsumptie en waarschijnlijk ook een enorme daling in snelheid.
Bereken wanneer u de muur zult raken
Rapoport’s model wordt het beste weergegeven als een grafiek, hieronder weergegeven.
De enige invoer die u moet berekenen, is de relatieve snelheid waarmee u van plan bent uw marathon te lopen, uitgedrukt als een percentage van uw VO2 max, en de hoeveelheid koolhydraten die zijn opgeslagen in uw beenspieren. Verrassend genoeg speelt het lichaamsgewicht geen rol in het eindresultaat: hoewel zwaardere lopers meer energie nodig hebben om een bepaalde afstand af te leggen, hebben zij ook (althans in dit model!) meer koolhydraten in hun lichaam opgeslagen.
Uw tempo uitrekenen als een percentage van uw VO2 max klinkt lastig, maar het is niet zo moeilijk.
We kunnen uw tempo in een all-out twee-mijlsrace gebruiken als een vrij goede schatting van uw VO2 max tempo, en dan uw marathontempo uitrekenen als een percentage. Heb je de twee-mijl niet meer gelopen sinds de middelbare school? Vermenigvuldig uw 5k-tijd, in minuten, met 0,63 om een schatting te krijgen van wat u kunt lopen voor twee mijl.
Laten we zeggen dat u 25:00 hebt gelopen voor de 5k en hoopt uw volgende marathon onder de 4 uur te lopen in 3:55
- Een 25:00 5k vermenigvuldigd met 0.63 geeft ons ongeveer 15:57 voor twee mijl, of 7:39 mijl tempo – dat is uw VO2 max snelheid.
- Deling van uw VO2 max tempo door uw doel marathontempo (9:00 per mijl) vertelt ons de relatieve intensiteit die u zult lopen op. In dit geval is dat 0,83, of 83% van uw VO2 max. Volgens de wetenschappelijke literatuur zijn de meeste mensen in staat om een marathon te lopen op 60-85% van hun VO2 max.
Elites en ervaren lopers hebben de neiging om aan de hogere kant van deze schaal te zijn, en minder ervaren lopers hebben de neiging om aan de lagere kant te zijn.
Uitzoeken hoeveel koolhydraten uw spieren hebben opgeslagen is ingewikkelder-het is niet iets wat we kunnen schatten met gemakkelijk te meten getallen zoals uw 5k PR. In plaats daarvan creëren we drie verschillende scenario’s:
- Een conservatieve schatting die ervan uitgaat dat onze beenspieren niet veel opgeslagen koolhydraten hebben,
- Een midden-van-de-weg schatting die typische koolhydraat opslag waarden gebruikt uit wetenschappelijke studies van duursporters, en
- Een genereuze schatting, die koolhydraat opslag waarden gebruikt van “carbo-loaded” atleten die veel koolhydraten hebben geconsumeerd voor hun evenement.
Met deze informatie kunnen we een bereik van punten voorspellen wanneer u de muur zult raken.
In de bovenstaande grafiek geeft de rode curve de conservatieve schatting weer, de oranje curve de typische schatting, en de groene curve de genereuze of “met koolhydraten beladen” schatting. Het grijs gearceerde gebied vertegenwoordigt het typische bereik van snelheden die marathonlopers kunnen handhaven voor de duur van de race-60-85% van hun VO2 max.
Zodra we weten welk percentage van VO2 max tempo we willen lopen voor onze marathon, kunnen we een verticale lijn trekken naar elke curve om te bepalen waar we de muur in elk scenario zullen raken.
In ons voorbeeld van eerder van de 25:00 5k loper die voor een 3:55 marathon gaat, weten we dat hij gaat lopen op 83% van VO2 max. In dit geval toont het trekken van een verticale lijn (op de grafiek aangegeven in donkergrijs) vanaf 83% van VO2 max tempo dat, in het conservatieve scenario, onze loper de muur zal raken na iets meer dan 17 mijl in de race.
Als zijn spierenergievoorraad meer in overeenstemming is met die van een getrainde atleet, zou hij het helemaal tot 23 mijl kunnen halen voordat hij de muur raakt. En als hij zich de dagen voor de race heeft volgepropt met koolhydraten en een bovengemiddelde koolhydraatopslag in zijn beenspieren heeft, kan hij de finish halen zonder de muur te raken.
Conclusie en beperkingen
Rapoport besluit zijn studie met een paar waarschuwende woorden: dit model is simplistisch en gaat voorbij aan een aantal belangrijke details.
Om er maar één te noemen, dit model gaat ervan uit dat alle hardlopers ongeveer dezelfde hoeveelheid spiermassa hebben in termen van percentage van hun lichaamsgewicht – iets dat niet waar is in de echte wereld!
Rapoport berekent dat de onzekerheid in verband met zijn model ongeveer 5-10% zou moeten zijn, wat betekent dat onze voorspelde “muur” timings er een of twee mijl naast kunnen zitten.
Dit in overweging nemend, is het het beste om de conservatieve schatting – de rode lijn – te gebruiken als een startpunt voor het plannen van uw volgende marathonwedstrijd. Houd er ook rekening mee dat zelfs deze voorzichtige schatting er een mijl of twee naast kan zitten.
Dus, je hebt de wiskunde gedaan, de grafiek gecontroleerd, en ontdekt dat je waarschijnlijk de muur gaat raken in je volgende marathon. Maar wat kun je eraan doen – hoe kom je erachter hoeveel koolhydraten je moet nemen en wanneer je ze moet nemen? Dat is waar we de volgende keer naar zullen kijken!