Perfect getimed

Wie wel eens naar honkbal kijkt, weet dat pitchers indrukwekkende draaiballen kunnen gooien. Zoals de bal over de plaat vliegt… Het lijkt wel alsof het allemaal vanzelf gaat! Maar om zo’n bal te gooien, moeten je hersenen, zenuwverbindingen en speciale armspieren nauwkeurig worden aangestuurd. Daar zit een ingenieus systeem achter…

De meeste mensen hebben wel eens gehoord over grijze en witte stof in de hersenen. Als je de hersenen dwars doormidden zou snijden en je bekijkt ze vanaf de achterzijde, dan zie je twee verschillende lagen. De donkerder grijsachtige buitenlaag van ruim een halve centimeter dik steekt af ten opzichte van het witgele gebied binnenin.
• Doorgaans wordt in de grijze stof, met daarin vooral cellichamen (neuronen), de informatie die afkomstig is van de zintuigen gekoppeld aan herinneringen. Ook worden er bewegingen en spieractiviteiten gepland en is het de plek waar het bewustzijn ‘zetelt’ om allerlei zintuiglijke gewaarwordingen te registreren. Dit deel van de hersenen wordt de hersenschors (cortex) genoemd.
• De witte stof bestaat uit zenuwuitlopers die omgeven zijn door een vetrijke isolatielaag. Deze geven dit gedeelte van de hersenen een witte kleur. De zenuwverbindingen liggen niet willekeurig door elkaar heen, maar netjes in banen. Met deze verbindingen worden gegevens van het ene punt in de hersenen naar het andere punt vervoerd. Feitelijk ieder deel van de hersenen is met alle andere verbonden omdat er enorm veel verbindingen zijn.

Hoe werkt het?

Een gedeelte van de hersenschors heet het premotorische gebied. Aan de hand van het voorbeeld van de werper zullen we zien hoe dit gebied in de hersenen werkt: Vanaf zijn kinderjaren heeft de werper duizenden patronen in dit gebied opgeslagen van waaruit de acties van hele spiergroepen worden aangestuurd. Het premotorische gebied is de primaire opslagplaats in de hersenen voor aangeleerde bekwaamheden; en vooral voor handelingen die gebaseerd zijn op herhaling. Hoewel elke worp uniek is, wordt het algemene patroon voor de spieraansturing, dat bij elk type worp hoort, in dat premotorische gebied opgeslagen. Dat gebeurt in steeds verdergaande verfijning.

De basis voor een winnende worp tijdens een topwedstrijd is als het ware gelegd toen de werper op 2-jarige leeftijd van zijn vader een bal kreeg en toen hij daarmee zijn eerste onbeholpen gooi deed. Elke latere worp heeft daarop invloed gehad. En in de topwedstrijd, later in zijn leven, kan hij dat algemene plan voor bijvoorbeeld een curveball (draaibal die opeens van richting verandert) uit zijn premotorische gebied gebruiken.

Juiste spieraansturing

Premotorische hersenschorscellen zijn essentieel voor het sturen van spierbewegingen. Grote spiergroepen worden gecontroleerd en gecoördineerd, zodat gelijktijdige en geplande bewegingen plaatsvinden. Bij het gooien zijn spiergroepen in de nek, hand, arm, schouder, romp, heupen, benen en voeten betrokken. Verschillende neuronen zenden impulsen naar de verschillende spieren. Elke spier ontvangt gelijktijdig impulsen van neuronen vanuit verscheidene plaatsen in het premotorische gebied in de hersenschors. Deze mate van controle is nodig om de juiste spiercoördinatie voor het werpen te krijgen.

Voorgeprogrammeerd

Als de man die aan slag is flink wat homeruns op zijn naam heeft staan, zal de werper het hem proberen moeilijk te maken door een hoge bal over de rand van plaat te gooien. Vanaf het moment waarop hij zo’n beslissing neemt, begint hij zijn premotorische algemene patronen aan te passen. De werper fixeert zijn ogen op het doel. Hij weet dat de weg van de bal een boog –en niet een kaarsrechte lijn– zal volgen, dus wil hij dat het einde van de boog op de juiste hoogte boven de plaat uitkomt. Of hem dat lukt is voor een belangrijk deel afhankelijk van de afstand en de snelheid van de bal. Goede werpers hebben deze factoren voorgeprogrammeerd zitten in het premotorische gebied. Maar de exacte hoogte is niet voor elke worp voorgeprogrammeerd, dus worden er bewuste veranderingen in het patroon aangebracht. De wind en het type worp spelen namelijk ook een rol in de baan van de bal.

Flitsend snel

Het ingestudeerde patroon van het premotorische gebied, gecombineerd met bewuste aanpassingen, worden doorgestuurd naar een aangrenzend gebied van de hersenen dat de motorische hersenschors wordt genoemd. Tegelijkertijd gaat er een signaal naar de kleine hersenen (het cerebellum). Dit aparte gebied van de hersenen, dat aan de achter- en onderkant in de schedel ligt, functioneert als een buitengewoon snelle poortwachter en wisselstation. Als poortwachter ontvangt het de bewegings- en omgevingsgegevens van alle sensoren in de pezen, spieren, ogen, oren, huid et cetera. Het sorteert juist die gegevens uit die betrekking hebben op de uitvoering van de worp – en dat zijn er verbazingwekkend veel! het zal die informatie koppelen aan gegevens uit de motorische cortex en ogenblikkelijk veranderingen aan de uitvoering van het patroon doorsturen naar de spieren en weer terug naar de motorische cortex. Terwijl de worp wordt uitgevoerd, werken de motorische, de premotorische cortexen en de kleine hersenen samen in een flitsend snel circuit dat voorziet in voortdurende gegevensaanvoer vanuit de hersenen, door het ruggenmerg en dan via duizenden microscopisch dunne zenuwen naar de spieren.

Hoe is dat mogelijk?

Zelfs als de werper zich niet kan richten op de handschoen van de catcher (achtervanger), is hij nog in staat om zich te fixeren op dat kleine driedimensionale doel in de lucht boven de plaat. Hoe is dat mogelijk? Onbewust registreren de ogen van de werper aanwijzingen over de afstand (bijvoorbeeld door te kijken naar de relatieve hoogte van de hurkende catcher, scheidsrechter, thuisplaat, slagman en diverse andere zaken). Ook het bewegen van de mensen ten opzicht van elkaar rond het doel geeft informatie over hoe ver er moet worden gegooid. Deze aanwijzingen worden voortdurend vergeleken met gegevens die in het geheugen zijn opgeslagen. Zo kan de werper een extreem accurate schatting maken van de afstand, gerelateerd aan hoogte of beweging. Iets anders wat de werper daarin bijstaat, is het vermogen tot ‘stereo kijken’. De ogen van de pitcher staan ongeveer acht centimeter uit elkaar. Deze kleine afstand is genoeg om ervoor te zorgen dat de kijklijnen van de twee ogen naar het object een hoek maken. De klein beetje van elkaar verschillende beelden op de beide oognetvliezen (retina’s) worden door de hersenen samengevoegd tot een driedimensionaal beeld. Dat beeld helpt de werper bij het inschatten van diepte of afstand en zorgt er, samen met de andere factoren voor, dat er een perfecte worp kan worden gedaan.

Dit artikel is met toestemming overgenomen uit Weet Magazine. De volledige bronvermelding luidt: Guliuzza, R., 2010, Perfect getimed. Hoe moeilijk is het om een curveball te gooien? Weet 3: 23-25.