Hoe gaat dit kabinet met het geld om?

Probeer dat eens: lopen met stijve benen, lopen zonder de knieën te buigen en zonder tegelijk heen en weer te schommelen als een pinguïn. ’t Gaat nét zonder dat de voet van het been dat naar voren zwaait over de grond sleept. Maar aan traplopen valt niet te denken.

Het simpelste model dat het lopen as such aardig beschrijft ziet er ongeveer uit zoals dat lopen met stijve benen. Het is het ‘omgekeerde slinger-model’ (de inverted pendulum, zie Wikipedia), dat al zo’n zestig jaar bestaat. De stijve benen van dit virtuele model draaien aan de bovenkant om een virtueel heupgewricht dat voor de gelegenheid is samengebracht met het zwaartepunt van het lichaam. De voeten zijn puntvormig en hebben geen gewicht.

Het model laat zien hoe het lichaamszwaartepunt elke keer door het werkende been omhoog en naar voren wordt gebracht. Het zwaartepunt stijgt en daalt, vertraagt en versnelt. Met wat aannames en randvoorwaarden is aardig te becijferen hoeveel arbeid het aanhouden van een bepaald wandeltempo kost en vervolgens hoeveel metabole energie daarvoor nodig is (ruwweg vier keer zoveel).

Het blijkt heel behoorlijk overeen te komen met de uitkomst van metingen aan levende lopende mensen op een loopband. De verrichte arbeid wordt daar afgeleid uit de bewegingen van het zwaartepunt en/of de analyse van de verticale en horizontale reactiekrachten die de voeten opwekken in de loopband. Verbruik en productie van zuurstof en CO₂ zijn de maat voor de ingezette metabole energie. Het is een apart vakgebied dat inmiddels een mer à boire aan artikelen heeft opgeleverd. Er worden almaar betere modellen ontwikkeld om de verrichte arbeid te berekenen want het werk staat in dienst van de sportbeoefening en sportlieden zijn ziekelijk bezorgd over hun energieverbruik.

Platen piepschuim op een loopband

Enfin, het nieuwste nieuws was dat wetenschappers in Calgary alsnog het inverted-pendulum-model hebben ingezet om de finesses van het lopen over oneffen terrein te onderzoeken. Want dat was nog niet gebeurd. De oneffenheden werden nagebootst door platen piepschuim van maximaal 4,5 cm dik op een loopband te plakken – links op een andere plaats dan rechts omwille van de natuurlijkheid – en daar jonge proefpersonen wandelingen van zes minuten over te laten maken.

Er is volgens de regels van de kunst gemeten en vergeleken. De afzet en landing van de voeten bleek anders dan op een vlakke loopband, er is nog het een en ander vastgesteld en nu hoop je maar dat de onderzoekers iets ontdekken dat de moeite waard is. Het probleem is dat de oneffenheden niet oneffener gemaakt kunnen worden dan is gedaan want dan gaan de proefpersonen te veel hun knieën buigen bij het lopen en lijkt het niet meer op het model van de omgekeerde slinger. De hiker die door drassig terrein met pollen pijpenstrootje trekt heeft er niets aan. Je vermoedt dat niet elke nieuwe meting gelijk een doorbraak is.

Als vanzelf verschoof de belangstelling naar klassiek loopband-onderzoek waar de hiker wel wat aan heeft: onderzoek naar de vraag of het gewicht van wandel- of bergschoenen van invloed is op het energieverbruik van de wandeling of bergtocht. Dit werk kreeg een goede start van de inspanningen van Sid Robinson, fysioloog en hardloper, die in 1943 met collega’s van Indiana University de proef op de som nam. Proefpersonen kregen schoenen te dragen die per paar 1,4 tot 4,4 kilogram wogen en liepen daarmee in een tempo van 4,4 km/u. Opvallende conclusie: een extra gewicht van 1 kg in de schoenen vraagt net zoveel extra energie van het metabolisme als 4 kg extra in de rugzak.

Een uitvoerig onderzoek in 1953 van het Max Planck-Institut für Arbeitsphysiologie aan een (één) proefpersoon voorzien van een rugzak met loden platen en een hele serie zware schoenen gooide dit beeld weer overhoop. Het energieverbruik (gemeten als zuurstofverbruik) leek daar juist af te nemen naarmate de schoenen met wat lood zwaarder werden gemaakt – totdat de voeten in loodzware Duitse legerlaarzen van 1,8 kg per stuk werden gestoken. Toen nam het toe.

Onderzoek in 1968 aan twee heel kleine, licht uitgevallen mijnwerkers in Johannesburg versterkte de indruk. Bij een loopsnelheid van 4,8 km/u brachten zwaardere schoenen (tot 2,95 kg per paar) nauwelijks extra zuurstofverbruik met zich mee. Dat zou hoogstens gebeuren als de twee kleine mijnwerkers harder gingen lopen, dachten de onderzoekers, maar dat deden ze alleen aan het eind van hun shift.

Wat er sindsdien allemaal is veranderd viel niet zomaar na gaan maar uiteindelijk stelde zich het beeld van Sid Robinson opnieuw in: zware schoenen hebben een onevenredig sterk effect op het energieverbruik van het lopen. De vuistregel is dat 100 gram extra schoengewicht het energieverbruik van het lopen met 0,7 tot 1 procent vergroot. Brits onderzoek uit 1986 waarbij ook plaatjes lood op de schoenen werden gemonteerd toonde aan dat een gewicht op de schoenen 6,4 maal zoveel effect had op het energieverbruik als hetzelfde gewicht in de rugzak. Bracht je gewicht van de rugzak naar de schoen dan nam het energieverbruik dus toe maar – let op – bijna zonder dat dit werd opgemerkt. Het ‘comfort’ veranderde nauwelijks. Dat is, excusez le mot, het verneukeratieve: zware schoenen vreten energie maar je merkt het nauwelijks. TNO-onderzoek uit 1992 toonde het extra energieverbruik opnieuw aan, nu ten opzichte van een heuptas (waist pack), maar kwam uit op een lagere factor, niet 6,4 maar iets tussen 1,9 en 4,7. Ook hier schemert vaag de indruk dat het extra gewicht van zware schoenen niet erg gevoeld wordt. De vraag is dus: waarom zou je nog hoge wandelschoenen kopen die meer wegen dan 1 kg per paar?

Delen

Mail de redactie

Deze maand is het tien jaar geleden dat Nico Frijda overleed, hoogleraar psychologische functieleer aan de Universiteit van Amsterdam. Emoties fascineerden hem mateloos. Hij probeerde hun aard te doorgronden, vermoedelijk ook vanuit persoonlijke motivatie: door zijn Joodse achtergrond – zijn vader en broer overleefden de Tweede Wereldoorlog niet – wist hij als geen ander hoe diep emoties het menselijk bestaan kunnen raken.

Het werk van Frijda blijft mij tot op de dag van vandaag inspireren. Net als hij bestudeer ik emoties en ben ik geboeid door de invloed van zowel evolutie als cultuur op onze gevoelswereld. In zijn tijd lag de nadruk binnen de psychologie sterk op observeerbaar gedrag. Emoties werden vaak gezien als bijverschijnselen. Frijda keerde dat perspectief radicaal om: emoties zijn juist de drijfveren van gedrag. Hij ontwikkelde een meervoudige theorie, waarin het concept van de actietendens centraal staat. Emoties zijn volgens hem altijd gericht op actie, aangestuurd door de belangen van het individu. Deze visie beschreef hij in zijn magnum opus The Emotions (1986), dat twee jaar later in Nederlandse vertaling verscheen.

Hoe staat het er nu, tien jaar later, voor met het emotieonderzoek?

Talloze nieuwe dwarsverbanden

De aandacht voor emoties is sindsdien alleen maar gegroeid – ook in Nederland. Aan de Universiteit van Amsterdam is nog altijd een sterke kern van toponderzoekers actief, en ook aan mijn eigen universiteit, Leiden, groeit de belangstelling. Een goed voorbeeld is het recent opgerichte Leiden Interdisciplinary Network for Emotion. Terecht, want de studie van emotie leent zich bij uitstek voor een interdisciplinaire aanpak. Frijda bracht psychologie al in verband met neurowetenschap en evolutionaire theorie. Inmiddels zijn er talloze nieuwe dwarsverbanden ontstaan, onder andere met biologie, rechten, ethiek, gezondheidszorg, muziekwetenschappen en computerwetenschappen.

Vooral die laatste – de koppeling met AI – is op dit moment bijzonder actueel. Dankzij recente ontwikkelingen in kunstmatige intelligentie kunnen systemen gezichtsuitdrukkingen herkennen en erop reageren. Onderzoekers gebruiken deep learning en natuurlijke taalverwerking om emotionele signalen in spraak te analyseren. Dat opent de deur naar empathischere interacties tussen mens en machine. Een opvallend recent onderzoek, geleid door de Universiteit van Glasgow, liet zien dat realtime AI-filters die glimlachen op elkaar afstemmen, de romantische aantrekkingskracht tijdens video-speeddate-sessies konden versterken. Deelnemers die met ‘gesynchroniseerde’ glimlachen communiceerden, voelden meer wederzijdse aantrekkingskracht. Het laat zien hoe AI subtiel maar krachtig menselijke emoties en interacties kan beïnvloeden – met alle mogelijkheden én risico’s van dien.

Emoties bij dieren

Ook binnen het onderzoek naar dierlijke emoties groeit de belangstelling gestaag. Dat is waar mijn eigen focus ligt: waar komen emoties vandaan, en waarom drukken verschillende diersoorten ze op uiteenlopende manieren uit? Jarenlang werd het onderzoek gedomineerd door het behaviorisme, waarin vooral gedrag werd geanalyseerd. Maar dankzij pioniers als de primatoloog Frans de Waal die een jaar geleden overleed, groeit het besef dat wij niet de enige soort zijn met gevoelens. In het jaar van Frijda’s overlijden, 2015, werd het wetenschappelijke tijdschrift Animal Sentience opgericht, dat zich volledig richt op dierenbewustzijn en gevoelsvermogen. Alleen al het feit dat hier een apart tijdschrift voor is opgericht getuigt van het mooie onderzoek dat plaatsvindt op dit vlak. Onlangs nam ik deel aan een workshop aan Wageningen University over positieve emoties bij dieren. Psychologen leerden daar van biologen hoe varkens en kippen hun emoties uiten, en biologen leerden van psychologen hoe zij met nieuwe, diervriendelijke onderzoeksmethoden meer inzicht kunnen krijgen. Zo smelten vakgebieden samen en ontstaat er kennis die meer is dan de som der delen, waar mooie toepassingen uit voortvloeien.

Frijda’s werk vormde de fundering van de moderne emotiepsychologie. Zijn theorieën hebben nog altijd een diepe invloed op hoe we emoties begrijpen – hun evolutionaire wortels, hun expressie en hun centrale rol in menselijk gedrag. Niet lang voor zijn overlijden mocht ik hem een erepenning uitreiken namens de Nederlandse Vereniging voor Psychonomie. De lezing die hij toen gaf, zou zijn laatste zijn. Zijn dochter was erbij. Na afloop mailde hij me nog hoe zeer hij had genoten van de feestelijke gelegenheid.

Zijn nalatenschap leeft voort – in het raamwerk dat hij creëerde om de complexiteit en functionaliteit van emoties te begrijpen, en in de warme herinneringen die velen aan hem bewaren.

Mariska Kret is hoogleraar cognitieve psychologie aan de Universiteit Leiden.

Delen

Mail de redactie