Heart of glass

maelstrom

Glass artist K. William LeQuier‘s glass work is inspired by the drama of the natural world and its everyday events. His sculptures reflect this inspiration by mimicking the natural movements of the sea and its creatures. Each sculpture is held steady by a simple black armature, a hint to the artist’s hand involved in the creation of each glass sculpture.

not so fast

In our terrestrial view of things, the speed of light seems incredibly fast. But as soon as you view it against the vast distances of the universe, it’s unfortunately very slow. This animation illustrates, in realtime, the journey of a photon of light emitted from the surface of the sun and traveling across a portion of the solar system, from a human perspective.

120 minutes of fun

In this blog article, Allen Downey shows that marathon world record times have been advancing at a linear rate. He uses least squares estimation to calculate the parameters of the line of best fit, and predicts that the first 2-hour marathon will occur around 2041.

I extend his model, and calculate how likely it will be that someone will run a 2-hour marathon in 2041. Or more generally, I find the probability distribution of a certain record being hit on a certain date.

Number 32

marathon rdamTerwijl ik aan het lopen was, in Rotterdam, op dat lang, recht, nogal saai stuk onderaan het kaartje, speelde de gedachte door mijn hoofd: het zou misschien wel eens interessant zijn om mijn energiebalans voor een marathon uit te rekenen. En dan waarom deze marathon niet?

Dus, het volgende, in 3 delen:

  • De energiebalans
  • Een prestatie-analyse (in 2 stukjes, met interludium)
  • Wat heb ik nu geleerd?

 

Energiebalans

Volgens mijn Polar heb ik tijdens de marathon 3126 kcal verbruikt [1].

Daarvan zijn er (opnieuw volgens de Polar) ongeveer 24% afkomstig van vetverbranding. Dat zijn er goed 750.

100-grams-ricotta-cheeseNu heeft een kilo vetweefsel een energetische waarde van 9000 kcal [2]. Dus ik heb op 42.2 km de toch wel indrukwekkende berg  van 83gr vet verbrand. En als je weet dat ik droog aan de haak 88kg weeg, en dat (volgens een inspanningstest een paar jaar terug bij het UZ Gent) mijn optimaal streefgewicht om marathons te lopen 81 kg is, dan moet ik nog 85 marathons lopen voor ik het optimale gewicht heb om … een marathon te lopen.

 

De rest van de energie, zijnde 2375 kcal kwam dus van koolhydraten.

rijsttaartDie Hollanders voorzien geen eten onderweg (enkel drank) [3]. Waarschijnlijk omdat een paar dozen bananen te veel kosten, de gierigaards 🙂 . Dus zelf maar gellekes voorzien. Ik heb 6 overstims genuttigd, en nog 1 gelleke dat ze wel uitdeelden aan km 30 of zo, maar waarvan ik het merk vergeten ben.

Volgens hun website levert een overstim 20g koolhydraten en 78kcal [4]. Even aannemen dat het 7e gelleke ook zoiets was, dan heb ik er 546 kcal mee binnengespeeld. Blijft een resterend energieverbruik van ongeveer 1829kcal.

Zonder carboloading, en zonder tapering (dat wil zeggen dat de energievoorraad in de spieren nog niet volledig aangevuld is na de recente trainingssessies), zou ik

  • 400g glycogeen in mijn spieren hebben, aan 4kcal/g is dat ongeveer 1600kcal
  • 100g glycogeen in mijn lever, aan 4kcal/g is dat zo’n 400kcal

Samen: 2000 kcal [5].

7042012125109_rijstpapWaarschijnlijk was het in totaal iets meer dan dit, omdat ik goed gegeten heb de dag ervoor (4 rijstaartjes 🙂 , en rijstpap 🙂 🙂 , en pannekoeken 🙂 🙂 🙂 ) En ik zal ook nog wel iets binnengekregen hebben van een bekertje sportdrank hier en daar, en van de banaan die een vriendelijke toeschouwer me in de handen duwde.

Met consequente tapering, en met doorgedreven  carboloading, zou mijn lichaamsvoorraad kunnen gaan tot:

  • 828g / 3300 kcal in de spieren
  • 190g / 760 kcal in de lever

Samen 4060 kcal, of te wel meer dan genoeg om de marathon uit te lopen zonder onderweg te eten [6].

 

Deze figuur wat het samen. De eerste kolom toont mijn energieverbruik (enkel het deel dat van koolhydraten komt), de volgende 3 balken tonen de oorsprong van de energie, in 3 scenario’s:

  • Onderweg-eten (7 gellekes) en geen carboloading
  • Carboloading, maar onderweg niet eten
  • Een beetje carbo-loading, en onderweg een beetje eten (3-4 gellekes)

greenshot_2015-04-16_23-10-18

Zelfs zonder carbo-loading (met een lichaamsvoorraad van 2000kcal) en een verbruik van 1829, had ik dus nog 170kcal reserve. Dus, volgens deze berekening ben ik niet in energiedeficit geraakt.

 

Prestatie-analyse (1)

Als je naar mijn tussentijden kijkt, dan haalde ik de eerste 30 km een mooi constant tempo. Vanaf km 31 tot en met km 42 ging het ineens 16s/km trager. Nochtans had ik niet het gevoel dat ik honger had. En ik had ook niet het gevoel te vertragen (al was het dus wel zo). De laatste 600m (volgens mij polar was de totale afstand 42.63km. De wedstrijdafstand wordt gemeten op een ideale lijn, en in de praktijk kan je die nooit volgen) gingen ineens aan 20s/km sneller dan de eerste 30km (36s/km sneller dan ervoor) [7]. Dus het lijkt mij niet dat de brandstof volledig op was (anders kan je niet versnellen).

greenshot_2015-04-14_18-14-15

Ik ben niet zeker wat de verklaring is van die vertraging, maar hier is mijn hypothese: ik heb tamelijk veel kilometers afgemaald de laatste weken, en niet echt getaperd (incl marathon had ik bijna 100km in deze  week). Dus ik was niet echt fris. Ik voelde dat ook al van in het begin (een lichtelijk loom gevoel in de benen, een spier die van km 2 tot 15 wat zeurde).

Vreemd genoeg was ik de dagen na de marathon minder stijf dan anders (meestal doe ik een eerste recup loop op woensdag of donderdag, nu al op dinsdag). Ik vermoed dat omdat ik al wat vermoeid was, ik niet echt diep gegaan ben. En dus minder stijf dan anders.

 

Interludium: Hoe gebruik je je spieren?

Lopen (zeker lange afstanden) leidt tot veranderingen in je spieren:

  • een verandering in de concentratie van calcium (calcium is een katalysator nodig voor spiercontractie)
  • een ophoping van H+ ionen (die de werking van calcium verhinderen, en dus samentrekking bemoeilijken)
  • afbraak van spierweefsel (dat naderhand wel weer opgebouwd wordt)

Je spieren bestaan uit een heel aantal vezels, die in parallel lopen. Wanneer je je spier gebruikt, sturen je hersenen signalen naar een aantal vezels om samen te trekken. Maar je hersenen sturen nooit alle vezels samen aan: je wisselt constant de vezels die moeten werken af. Op die manier krijgt iedere vezel de mogelijkheid om af en toe te rusten (afvalstoffen af te voeren en energie op te nemen).

daring_photographer_risks_his_life_for_the_perfect_shot_640_02Wanneer je lang loopt (zoals een marathon) dan geraken op een bepaald moment alle vezels vermoeid. Dat wil zeggen, dat de rustpauzes die ze gekregen hebben niet voldoende zijn om volledig te herstellen, en dat ze dus met minder capaciteit aan hun volgende werkcyclus beginnen. Om te voorkomen dat je volledig uitgeput geraakt, verminderen je hersenen dan het aantal vezels dat op hetzelfde moment werkt, en dus vermindert je snelheid.

De reden dat je nooit alle vezels tezelfdertijd gebruikt (dus dat je hersenen altijd reserve bewaren), is voor noodgevallen.  Evolutionair gezien vergroot dat de kans op overleven: als er plots een leeuw van achter een boom verschijnt is je kans op ontsnappen groter als je nog volgende reserve hebt om een sprint te trekken.

Dat verklaart meteen ook die snelle laatste 600m: je ziet de finish, dus je hersenen weten dat ze de laatste reserves in de strijd mogen gooien.

Prestatie-analyse (2)

Ik denk dus dat vanaf km 30 al mijn spiervezels een dergelijke mate van vermoeidheid (opeenhoping van afvalstoffen, verandering van calcium-concentratie) hadden dat mijn hersenen dachten dat ze aan dat tempo de eindmeet niet zouden halen. En dus meer vezels afschakelden (of anders gezegd: langere rustpauzes inlasten). Met een tempo-daling tot gevolg.

Wat kan je doen om dit te vermijden?

  • Zorgen dat je beter uitgerust bent (met frissere spieren aan de start komt). Dus voldoende taperen. Dat heb ik dus duidelijk niet gedaan 🙂
  • Voldoende trainen op langere afstand en aan marathontempo, zodat je meer spieren kweekt, en je spieren gewoon worden om ook onder vermoeidheid nog te presteren
  • Voldoende totale afstand trainen (over al je trainingen heen) aan lage snelheid, zodat je efficienter leert lopen, en dus met minder spier-inspanning nodig hebt.
  • Bovendien leer je door veel te lopen je hersenen de verschillende signalen van je lichaam correct te interpreteren. Intuitief hou je (te) veel reserve. Hoe meer je loopt, hoe meer je lichaam leert om verder te gaan, te lopen met minder reserve. Je kweekt karakter om je eigen grenzen te verleggen.

images

Wat heb ik nu geleerd?

Er zijn een aantal factoren die je uiteindelijke prestatie kunnen bepalen. Anders gezegd: er zijn een aantal grenzen waar je niet over kan. De grens die je het eerste bereikt, bepaalt je prestatie.

Die grenzen zijn (bv, er zullen er nog wel zijn):

  • Je energiebalans (heb je genoeg energie voor de nog resterende afstand?)
  • Je vochtbalans (heb je genoeg vocht?)
  • Je warmte-balans (krijg je de warmte die je spieren genereren voldoende afgevoerd?)
  • Je spiervermoeidheid
  • Krijgt je hart genoeg zuurstof en energie
  • Je bloedsuikerspiegel (krijgen je hersenen genoeg energie?)

images (1)Je hersenen monitoren constant al die parameters en passen continue de hoeveelheid spiervezels die ze inzetten aan. Om op die manier beschermen ze je lichaam.

 

Het heeft geen zin om 1 van deze grenzen te proberen verleggen, als je al sneller tegen een andere grens stoot.

Ik denk bijvoorbeeld dat in Rotterdam ik gestoot ben op spiervermoeidheid. Het heeft geen zin om dan meer te eten of te drinken, want dat waren de beperkende factoren niet.

Tijdens het lopen voelde ik dat de temperatuur voor mij op het randje was. Als het m.a.w. warmer was, had de warmteafvoer beperkend geweest kunnen zijn, ipv van mijn spiervermoeidheid: ik zou dan misschien hebben moeten vertragen omdat anders mijn lichaamstemperatuur te hoog was.

 

Specifiek voor de energiebalans, trek ik (voor mij persoonlijk ) deze conclusies:

  • Met enkel de energie in je lever en spieren, kan je geen snelle marathon uitlopen. Zonder te eten onderweg en zonder te carbo-loaden, is na ong 2uur je energie op. Bij een marathon zijn meestal eerst de koolhydraten in je spieren op, voor die in je lever. Als dat gebeurt dan moet je veel meer (tot bijna alles) op vetverbranding moet doen. Dat kan (je gaat niet moeten opgeven), maar je tempo gaat serieus zakken. Ter illustratie, professionele triathleten doen een marathon in 2h40 of zo, maar halen op vetverbranding alleen ten hoogste 3h30 [8].
  • Op langere afstanden (en lagere intensiteit) geraakt eerst je lever-glycogeen op. Je lever zorgt niet alleen voor energie aan je spieren, maar ook voor energie voor je hersenen. Als je lever-glycogeen opraakt, dan wordt je duizelig, en moet je stoppen. Dat ziet er ongeveer uit zoals in het filmpje hieronder. De oplossing is dan suiker eten of cola drinken. Na 5-10 min, ben je weer vertrokken [9].
  • Om niet zonder energie te vallen heb je 2 opties: carbo-loaden of eten onderweg.

4Ik heb nu niet specifiek gecarboload (carbogeload?), en had (als mijn berekening klopt) nog energie over. Van de andere kant, zou ik met carboloaden alleen, maar zonder eten onderweg, er ook geraakt zijn.

Dus je hebt de keuze: carbo-loaden of eten onderweg. Allebei is in principe niet nodig (maar dan moet je wel goed carbo-loaden, of vanaf het begin eten en blijven eten).

Wat je kiest hangt van je eigen voorkeur af:

  • Bij carboloaden moet je meer koolhydraten eten dan je onderweg zou innemen voor hetzelfde resultaat. Met 6 gellekes de dag ervoor, heb je niet genoeg. Als je de koolhydraat-opslag van je lichaam compleet wil benutten moet je tot 600gr koolhydraten per dag eten, gedurende de laatste 3 dagen. Dus 1,8 kg – vergelijk dat met het maximum dat je onderweg kan eten: 1g/min dus 0.24kg op een marathon van 4 uur [10].
  • Bij eten onderweg loop je het risico op maagklachten (je moet de hoeveelheid gellekes goed kunnen verteren). Bij carbo-loaden loop je het risico op diarree de dagen ervoor.

Een combinatie kan natuurlijk ook: dan carboload je wat minder, en je eet onderweg wat minder.

freephoto.tmpl-12224-RMQA1447-O67P


 

Footnotes:

[1] Screenshot van Polar flow website
greenshot_2015-04-15_14-28-27back

[2] Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 101-102, refererend naar Newholmes and Leehc, 1983: “the body fat stores, which provide 37.5 kJ per gram”.

Dit komt overeen met 8.9 kcal/g, om gemakkelijker te rekenen afgerond tot 9kcal/g or 9000kcal per kilogram.

back

[3] Zie hier, subcategory “drinks”

back

[4] Zie hier, tab “Nut. analysis”

back

[5] De hoeveelheid koolhydraten in het lichaam is genomen uit Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 104

greenshot_2015-04-16_22-42-40

Voor de spieren: Noakes rekent met een spier-gewicht van 20kg, voor een man met een lichaamsgewicht van ong 70kg. Aangezien ik zwaarder ben, heb ik gerekend met een lichaamsgewicht van 81kg (mijn optimale marathongewicht). Het geschatte gewicht van de lever is dan 20*81/70 = 23kg. Om de hoeveelheid koolhydraten per kg lever te berekenen, in getrainde toestand, met een normaal dieet, heb ik het gemiddelde genomen van de waardes “when training daily (low-CHO diet)” en “when training daily (high-CHO diet)”. Dus (14+21)/2 = 17.5. Totale hoeveelheid koolhydraten in de lever is dan 23kg*17.5g/kg = 402.5g, afgerond op 400g

Voor de lever: Noakes rekent met een lever-gewicht van 1.8kg, voor een man met een lichaamsgewicht van ong 70kg. Aangezien ik zwaarder ben, heb ik gerekend met een lichaamsgewicht van 81kg (mijn optimale marathongewicht). Het geschatte gewicht van de lever is dan 1.8*81/70 = 2.1kg. Om de hoeveelheid koolhydraten per kg lever te berekenen, in getrainde toestand, met een normaal dieet, heb ik het gemiddelde genomen van de waardes “when training daily (low-CHO diet)” en “when training daily (high-CHO diet)”. Dus (30+70)/2 = 50. Totale hoeveelheid koolhydraten in de lever is dan 2.1kg*50g/kg = 105g, afgerond op 100g

De energetische waarde van koolhydraten is genomen uit Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 101-102, referencing Newholmes and Leehc, 1983: “As 1g of carbohydrate provides 16.65kJ”. 16.65kJ is 3.97kcal, afgerond tot 4kcal.

back

[6] Analoge berekening als referentie [5], maar gerekend met een energieinhoud

van de spieren van 36g/kg, dus in totaal 23kg  * 36g/kg = 828g, afgerond tot 825g

van de lever van 90g/kg, dus in totaal 2.1kg * 90g/kg = 190g.

back

[7] De kilometertijden voor de eerste 30 kilometer waren (telkens in min/km): 4:33, 4:19, 4:15, 4:21, 4:18, 4:17, 4:24, 4:19, 4:17, 4:23, 4:21, 4:23, 4:18, 4:19, 4:15, 4:18,4:19, 4:22, 4:25, 4:22, 4:23, 4:21, 4:37 (*), 4:17, 4:22, 4:24, 4:17, 4:22, 4:02, 4:14. Dat geeft een gemiddelde van 4:20.

(*) Deze km was trager omdat ik gestopt ben om mijn veters te binden. Mijn loopuurwerk stond op autopauze, en telde dus rustpauzes niet mee. Maar ik ben eventjes vertraagd om een goede stop-plaats te zoeken.

Voor kms 30-42 waren de tussentijden: 4:33, 4:33, 4:29, 4:31, 4:40, 4:40, 4:40, 4:36, 4:42, 4:37, 4:44, 4:27; met een gemiddelde van 4:36.

De laatste 630m was aan een tempo van 4:01.

De totale looptijd (excl pauze-tijd) was 3:08:17. Netto-tijd incl pauze was 3:09:20.

back

[8] Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 141-142.

“Our other laboratory data suggest that after 4.5 hours of cycling at about 40 km per hour, the carbohydrate contribution to whole body energy metabolism would comprise a blood glucose oxidation rate of 1.2 g per minute (21 kJ per minute) and a lactate oxidation rate of 0.6 g per minute (10.5 kJ per minute). Together with the average maximum rate of fat oxidation that we have measured
after 3 hours of laboratory cycling (0.76 g per minute; 28 kJ per minute), this provides a total rate of energy production of 59.5 kJ per minute. This would provide energy at a rate sufficient to sustain a running speed of approximately 12 km per hour, only enough to complete the 42-km marathon leg of the Ironman Triathlon in 3:30:00”

back

[9] Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 148-149.

“Since then, two incidents of almost certain hypoglycemia in elite Comrades Marathon runners came to my attention. In the 1979 race, in his first attempt at a race longer than 56 km, Johnny Halberstadt led the race convincingly from the start and established a record time at the halfway mark. During the race, he drank an electrolyte drink with a low-carbohydrate content. He continued in this way, but 14 km from the finish he became disorientated, was unable to concentrate, and had to lie
down to avoid falling over. He also had an intense craving for something sweet. What is of particular interest is that shortly after drinking a liter of Coca-Cola, which contains some 100 g of carbohydrate, Halberstadt took off with renewed vigor, just
failing to win the race. […] This remarkable recovery is identical to those reported by the pioneering Scandinavian exercise physiologists, who showed that exhausted, hypoglycemic subjects were again able to exercise without distress after they had been given drinks containing high concentrations (about 200 g) of sugar (Boje 1936; E.H. Christensen and Hansen 1939). […] In a 60-km race, I induced hypoglycemia after 50 km by neither carbohydrate loading nor resting beforehand, nor ingesting sufficient carbohydrate during the race. When reduced to a walk, I ingested about 25 ml of corn syrup (glucose polymer or maltodextrins). Within 5 minutes, the symptoms had resolved completely and I ran the last 8 km of the race as fast as I have ever run in any ultramarathon race.”

back

[10] Koolhydraten tijdens training: Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 152: “Most forms of carbohydrate, except for some starches, are able to supply glucose
to the bloodstream sufficiently fast, if ingested at rates of about 60 to 90 g per hour during exercise (Hawley et al. 1994a; 1994b; Jeukendrup and Jentjens 2000).” en Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 230: “The intake must be sufficient to provide the muscles with 1 g per minute of glucose. This is probably achieved with an intake of 60 to 90 g per hour. Higher rates do not appear to aid performance further (Mitchell et al. 1989a).”

Carboloading voor een marathon: Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 622-623. “The loading phase need last only three days, during which you should eat mainly complex carbohydrates. Eat 500 to 600 g of carbohydrate each day during the loading phase. In practice, take in some form of carbohydrate-loading drink as it is difficult to eat 500 g of carbohydrate on a normal diet. But you need also to remember that eating breakfast before the race and ingesting carbohydrate during the race may be as valuable for your performance as is carbohydrate loading. Indeed, if you only carbohydrate load and do not ingest adequate amounts of carbohydrate during the race, you risk developing hypoglycemia, which will cause you to slow dramatically and thus negate all the hard work you expended in your training. Carbohydrate loading does not protect you absolutely from this risk during a marathon race. Thus, the optimum approach is to carbohydrate load before and to ingest carbohydrate appropriately during the race.”

Carboloading vergeleken met carbohydrate tijdens de training: Noakes, Timothy D. MD DSc, (2001) Lore of running, 4rd Edition, Oxford university Press, pp. 152. “Ingesting carbohydrate during exercise is the most effective way of preventing hypoglycemia. Carbohydrate ingestion during exercise is at least as effective in improving endurance performance as carbohydrate loading alone. To achieve this benefit, much less carbohydrate must be ingested during exercise than before exercise. This is because all the carbohydrate ingested during exercise is used to prevent hypoglycemia (Bosch et al. 1994) whereas only a portion of the carbohydrate ingested before exercise is ultimately used by the liver to maintain the blood glucose concentration. A far greater proportion is used by the muscles. Indeed, the rate of muscle glycogen use is increased after carbohydrate loading (Bosch et al. 1993).”

Game world

We recently met to discuss, plan and implement a new game, to be called the Simulation Game (hereafter SG). For this purpose we have created a small group (about 6 billion) of individual centers of consciousness, each with finite and quite restricted intelligence. These are to be the pieces in the game and they are currently stored in warehouse 7,000,042, suitably hooked up to the simulation machine SM 5000. The system is now fully operational, with each individual experiencing a fully simulated world. Our technicians have verified that there are no glitches.

Up

As the story goes, the original owner of this unwieldy building located in Willow, Alaska built his house shortly after a forest fire with a clear view of Mount McKinley and Denali National Park. As the surrounding trees recovered, the pristine view was obscured and the owner decided to add few more stories.
tumblr_nlaq4r9hFk1rutr4uo1_1280