Hermostollinen säätely

Golflyönti ei ole maksimaalisen voimantuoton suoritus, vaan hermostollisesti ajoitettu tapahtuma, jossa motoristen yksiköiden aktivaatio ja inhibitio mahdollistavat tehokkaan energian siirtymisen kineettisessä ketjussa minimoiden energiahäviöt.

Tässä kerron enemmän golf-lyönnin taustalla piilevistä biomekaanisista seikoista.  

Golf-svingin fysiikka ja hermostollinen säätely: miksi voima ei yksin riitä?

Golf-svingiä kuvataan usein voiman, tekniikan ja liikkuvuuden kautta. Todellisuudessa tehokas svingi on paljon enemmän: se on tarkasti ajoitettu biomekaaninen ja neurofysiologinen kokonaisuus, jossa liike syntyy niveltasolla momenttien muutoksilla.

Biomekaanisesti downswing ei ole yksi yhtenäinen liike, vaan tapahtumasarja.

Yksinkertaistettuna:

1. kehon segmentit alkavat kiihdyttää liikettä
2. aiemmat segmentit alkavat hidastaa liikettään, jolloin kulmamomenttia siirtyy seuraaville segmenteille ja niiden nopeus kasvaa.
3. maila saavuttaa maksimaalisen nopeuden juuri ennen osumaa

Tämä on klassinen whip effect.

Maksimaalinen nopeus syntyy energiaa siirtämällä, ei pelkästään sitä tuottamalla.  

Tarvitseeko golfari kovan kyykyn ja maastavedon? Mitä tutkimus oikeasti sanoo

Golfissa törmää usein väitteeseen: “Huipputason pelaajilla on kova kyykky, maastaveto ja penkki – siksi niiden pitää olla kunnossa.” Ajatus ei ole sinänsä täysin väärä, mutta sellaisenaan se on liian yksinkertainen.

Kysymys ei ole siitä, pitääkö golfarin olla vahva, vaan siitä, mitä varten voimaa tuotetaan, miten sitä käytetään ja sovelletaan. Suuremmassa roolissa on rotaatiovoima, ajoitus (kineettinen ketju) ja nopeus.

Golflyönnin tehokkuus ei riipu pelkästään siitä, kuinka paljon voimaa tuotetaan, vaan siitä, milloin ja missä järjestyksessä motoriset yksiköt aktivoituvat. Optimaalinen suoritus syntyy hermostollisesti ajoitetusta voimantuotosta, jossa kineettinen ketju toimii ilman energiavuotoja. Golf- swing on karkeasti 2- vaiheinen downswing, jossa energia siirtyy eri segmenttien välillä, ja tässä nimenomaan tärkeää on oikea ajoitus eli sekvensointi.

Voimaharjoittelu toimii, mutta ei yksin riitä

Tutkimusnäyttö tukee sitä, että voimaharjoittelu parantaa golf-suoritusta. Se lisää mailanpään nopeutta ja voi kasvattaa lyöntipituutta. Vaikutus on kuitenkin yllättävän maltillinen. Toisin sanoen voima auttaa, mutta se ei yksin selitä huipputasoa. Huipulla tosin pienetkin seikat voivat olla ratkaisevia.  Jos kuitenkin maksimaalinen voima olisi ratkaiseva tekijä, vahvimmat nostajat olisivat myös pisimmälle lyöviä golfareita. Näin yksinkertainen asia ei kuitenkaan ole.

Voima on vasta lähtökohta, ja nopeus ratkaisee onnistumisen. Golflyönti on erittäin nopea suoritus, ja esim. downswing kestää noin puoli sekuntia. Kyse ei siis ole siitä, kuinka paljon voimaa pystyt tuottamaan, vaan kuinka nopeasti tuotat sen ja missä vaiheessa liikettä. Siksi pelkkä maksimivoiman kehittäminen ei riitä, vaan tarvitaan kyky muuntaa voima nopeudeksi. Kyykky ja maastaveto voivat olla hyviä pohjan rakentajia, mutta räjähtävyys on tärkeämpää, ja rotaatio sekä kontrolli kriittisimpiä suorituksessa. Sali ja golf range- harjoittelu olisikin optimaalisinta yhdistää sopivaksi kokonaisuudeksi, jossa saliharjoittelu paitsi tukee golg-suoritusta, myös toimii kehoa huoltavana ja loukkaantumisia sekä rasitusvammoja ennaltaehkäisevänä toimenpiteenä.

Golfari ei siis tarvitse vain enemmän voimaa, vaan paremmin ajoitettua voimaa. Tehokas svingi ei ole maksimaalinen lihassupistus, vaan se on oikean lihaksen supistus oikeaan aikaan ja oikealla voimalla. Agonistien aktivaatio ja antagonistien hermostollinen säätely (esimerkiksi reciprokaalinen inhibitio sekä tarvittaessa yhteisaktivaatio) mahdollistavat tehokkaan ja kontrolloidun liikkeen. Esimerkkinä agonisti-antagonistilihaksista voisi mainita esim. hauislihas-ojentajalihas. Tämä mahdollistaa sujuvan liikkeen, maksimaalisen nopeuden ja energiatehokkuuden. Golflyönnin tehokkuus ei riipu pelkästään siitä, kuinka paljon voimaa tuotetaan, vaan siitä, milloin ja missä järjestyksessä motoriset yksiköt aktivoituvat. Optimaalinen suoritus syntyy hermostollisesti ajoitetusta voimantuotosta, jossa kineettinen ketju toimii ilman energiavuotoja.

Kuten jo aiemmin on mainittu, golf-swing ei ole vain voimantuottoa, vaan se on aikakriittinen motorinen ohjelma. Motoristen yksiköiden rekrytointi ja hermostollinen säätely mukautuvat liikkeen eri vaiheiden vaatimuksiin. Tämä tarkoittaa mm. sitä, että lantio aktivoituu ennen ylävartaloa ja energia siirtyy viiveellä segmentistä toiseen (vähän kuin “whip effect”). Paras suoritus EI siis ole maksimaalinen aktivaatio, vaan optimaalinen ajoitus. Ei siis pelkästään kortikaalinen eksitabiliteetti, vaan inhibitiot, ajoitusikkunat ja sensorinen palaute yhdessä tekee svingistä optimaalisen.

Pitäisikö golfarin tehdä kyykkyä ja maastavetoa? Kyllä, mutta oikeasta syystä. Ei liikettä itseisarvona, vaan kehittämään alavartalon voimantuottoa ja kykyä tuottaa voimaa maasta. Ne eivät saisi olla siis tavoite itsessään. Jos harjoittelu jää tähän, jotain olennaista puuttuu. Harjoittelun tulokset tulisi osata myös siirtää käytäntöön, muutoin voimaharjoittelusta tulee itseisarvo, joka ei hyödytä svingin tehostamisessa.

Golflyönti ei ole maksimaalisen voimantuoton suoritus, vaan hermostollisesti ajoitettu tapahtuma, jossa motoristen yksiköiden aktivaatio ja inhibitio mahdollistavat energian siirtymisen kineettisessä ketjussa ilman häviöitä (Golfin biomekaniikka, osa 1).

Voiman jakautuminen ja momentit svingin aikana

Liiallinen maksimaalisen voiman korostaminen voi jopa häiritä liikkeen ajoitusta, jos hermosto oppii tuottamaan voimaa väärään aikaan suhteessa liikesekvenssiin. Golf- svingissä syntyy kulmakiihtyvyyttä, jolloin mukaan tulee myös inertia. Liike on siis dynaaminen, jolloin luonnollisesti momentti muuttuu liikkeen mukana.  Momenttia voidaan tarkastella joko lantio-, olka- tai rannenivelen kautta. Momenttivarsi on tietysti eri jokaisessa näistä samaan aikaan svingin aikaan. Alaraajojen ja maan välinen vuorovaikutus tuottaa merkittäviä voimia ja momentteja, jotka mahdollistavat rotaation käynnistymisen ja energian siirtymisen kineettisessä ketjussa.

Lihas ei vain tasapainota, vaan myös kiihdyttää eri segmenttejä. Jokainen segmentti toimii vipuna seuraavalle segmentille, kuten edellisessä kirjoituksessani jo mainitsin (kineettinen ketju- linkki tähän): jalat → lantio → vartalo → olkapää → kyynärnivel → ranne → maila. Jokainen vaihe myös lisää kulmanopeutta ja kasvattaa momenttia seuraavaan segmenttiin. Kineettinen ketju selittää sen, miksi voima ei synny käsissä. Jokainen segmentti toimii seuraavalle “kuormana”. Tämä tarkoittaa, että jokaisessa nivelessä tapahtuu sama ilmiö eli ulkoinen momentti (segmentin inertia + maila) ja sisäinen momentti (lihakset). Tehokas svingi syntyy, kun nämä momentit ajoittuvat oikein ja energia siirtyy segmentiltä toiselle.

Momenttivarsi golfissa noudattaa yleisiä periaatteita eli mitä pidempi momenttivarsi → sitä suurempi momentti (jos voima sama). Tähän puolestaan vaikuttaa mm. mailan pituus ja vapautuksen ajoitus. Mailan pituudesta puhuttaessa pidempi maila aiheuttaa suuremman momentin, mikä johtaa suurempaan potentiaaliseen nopeuteen. Mutta tässä kohtaa kannattaa pitää mielessä, että siihen liittyy myös suurempi hitaus, mikä tekee liikkeestä vaikeamman hallita. Vapautuksen ajoituksesta puhuttaessa voidaan asettaa vastakkain ns. early release ja late release. Kun rannekulma säilyy, mailan massakeskipiste pysyy lähempänä, mistä seuraa pienempi momenttivarsi alussa. Vapautuksessa puolestaan momenttivarsi kasvaa nopeasti, mistä seuraa huippunopeus. Pidempi maila voi kasvattaa momenttivartta ja mahdollistaa suuremman mailanpään lineaarisen nopeuden, mutta samalla se myös kasvattaa hitausmomenttia ja voi vaikeuttaa hallintaa.

Svingin vipuvarret ja momentit noudattavat periaatteessa samaa kaavaa kuin sama periaate kuin esim. kuntosalilla. Jos olet joskus tarkastellut kyynärnivelen toimintaa hauiskäännössä, olet jo ymmärtänyt golf-svingin perustan: ulkoinen kuorma (esim. käsipaino tai golf-maila), sisäinen voima (lihakset) ja momenttivarret määrittävät tarvittavan voiman. Keskeinen periaate on siis, että mitä pidempi momenttivarsi, sitä suurempi momentti samalla voimalla. Golf-svingissä tämä ei kuitenkaan ole staattinen tilanne, vaan momenttivarret muuttuvat jatkuvasti liikkeen aikana. Momenttivarren muuttuminen onkin svingin ydin. Yksi tärkeimmistä, mutta usein väärin ymmärretyistä asioista on momenttivarren muuttuminen. Momenttivarsi ei ole sama kuin mailan pituus, vaan se on etäisyys nivelen rotaatioakselista voiman vaikutussuoran perpendikulaarille. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että downswingin alussa (ns. lag) momenttivarsi on pienempi, release-vaiheessa momenttivarsi kasvaa nopeasti ja juuri ennen osumaa momenttivarsi on suurimmillaan. Tämä mahdollistaa nopeuden kasvun ja tehokkaan energian siirron

Golf-svingin aikana mailaan kohdistuu keskihakuisia voimia (suuntautuen pyörimisliikkeen keskustaan), jotka mahdollistavat pyörimisliikkeen säilymisen. Varsinainen energia tuotetaan lihasten ja segmenttien koordinoidulla toiminnalla. Pyörivässä koordinaatistossa pelaaja voi kokea tätä vastaan ulospäin suuntautuvan keskipakoisen näennäisvoiman. Kun maila on sivulla suhteessa olkaniveleen, momenttivarsi on suuri ja voimat tuottavat enemmän vääntömomenttia. Kun maila on suoraan olkanivelen alla tai yläpuolella, momenttivarsi on pieni tai nolla. Mailanpään lineaarinen nopeus voi kasvaa säteen kasvaessa, jos kulmanopeus pysyy samana (v=ωr), mutta nopeuden kasvu ei johdu keskihakuvoimasta itsestään vaan pelaajan tuottamasta energiasta ja liikkeen kineettisestä ketjusta. Näin myös voimat käsissä ja ranteissa räjähtävät, jolloin ranteet ja kyynärvarsi kuormittuvat paljon enemmän kuin paino antaisi ymmärtää. Siksi golfissa optimaalinen svingi ei ole vain “mahdollisimman suuri säde”, vaan tasapaino säteen, rytmin, vapautuksen ja kulmanopeuden välillä.

Jos siis haluat lisää tehoa lyöntiin, lisää momenttivartta oikeaan aikaan (esim. rannekulman säilyttäminen). Mikäli haluat hallintaa, pienennä momenttivartta (esim. lyhyempi backswing tai kontrolloitu release). Jos taas haluat vähentää kuormitusta, vältä tilanteita, joissa suuri voima + pitkä momenttivarsi + suuri nopeus = maksimaalinen kuormitus.  Toisin sanoen lyhyesti: muuttuva momenttivarsi + kulmakiihtyvyys + ketjutettu liike → maksimaalinen nopeus ja voima.

Miksi kuormitus sitten kasvaa niin suureksi? Golf-svingissä kuormitus ei synny pelkästään mailan painosta, vaan erityisesti kulmakiihtyvyydestä ja keskihakuisista voimista. Kun mailan nopeus kasvaa ja säde pitenee, voimat erityisesti ranteessa ja olkapäässä kasvavat merkittävästi. Tästä syystä tekniikka vaikuttaa suoraan kuormitukseen, väärä ajoitus lisää loukkaantumisriskiä, voiman vaikutus muuttuu koko ajan geometrisesti, (ei vain kulman mukaan) ja siksi myös nivelen kuormitus ei seuraa suoraan nivelkulmaa, vaan voimalinjan suhdetta siihen.  Motorinen aivokuori ei näe nivelkulmia sinänsä, vaan sensorinen järjestelmä (proprioseptio, lihassukkulat, Golgin jänne-elimet) välittää jatkuvasti tietoa voimasta, jännityksestä ja muutoksista eli hermosto reagoi enemmän siihen, mitä momentti käytännössä tekee, ei siihen miltä asento näyttää. Mekaaninen todellisuus (momenttivarsi muuttuu jatkuvasti) ja neuraalinen ohjaus (M1 eli primaarinen motorinen aivokuori + proprioseptiivinen palaute mukauttaa outputia siihen) toimivat siis yhdessä.

Golf ei ole yksittäisen lihasryhmän ja maksimaalisen voiman tuoton suoritus, vaan ajoitettu voimantuoton suoritus ja kineettinen ketju. Se on ketjutettu liike, jossa voima lähtee maasta, siirtyy alavartalon kautta lantioon, jatkuu keskivartalon kautta ylävartaloon ja lopulta mailaan.  Tässä ketjussa jokainen lenkki vaikuttaa lopputulokseen. Jos jokin osa tuottaa voimaa väärään aikaan tai ei pysty siirtämään sitä eteenpäin, energiaa häviää. Optimaalinen lyönti siis vaatii oikean aktivaatiojärjestyksen, oikean ajoituksen ja sen, että voima siirtyy segmentistä toiseen ilman häviöitä

Voima ei synny pelkästään lihaksissa.
Seuraavassa osassa mennään vielä syvemmälle: mitä tapahtuu motorisella aivokuorella, miten inhibitio vaikuttaa liikkeeseen ja miksi kaikki voima ei koskaan realisoidu lyöntiin.

Tämä erottaa hyvän harjoittelun huipputasosta.

Lähteet

Fletcher, I. M. & Hartwell, M. (2004). Effect of an 8-week combined weights and plyometrics training program on golf drive performance. Journal of Strength and Conditioning Research, 18(1), 59–62.

Hamill, J., Knutzen, K. M., & Derrick, T. R. (2022). Biomechanical Basis of Human Movement (5th ed.). Wolters Kluwer.

McGinnis, P. M. (2013). Biomechanics of Sport and Exercise (3rd ed.). Human Kinetics.

McLean, J. (1992). The X-factor and the golf swing. Golf Magazine.

Nordin, M., & Frankel, V. H. (toim./eds.). (2012). Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System (4th ed.). Wolters Kluwer / Lippincott Williams & Wilkins.

Kwon, Y. H., Como, C., Singhal, K., et al. (2013). Effects of pelvis–torso separation on golf swing kinematics. Sports Biomechanics, 12(4), 347–360.

Jorgensen, T. P. (1970). On the dynamics of the swing of a golf club. American Journal of Physics, 38(5), 644–651.

Nesbit, S. M. & Serrano, M. (2005). Work and power analysis of the golf swing. Journal of Sports Science and Medicine, 4(4), 520–533.

Enoka, R. M. & Duchateau, J. (2017). Rate coding and the control of muscle force. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 7(10).

Sherrington, C. S. (1906). The Integrative Action of the Nervous System.

Proske, U. & Gandevia, S. C. (2012). The proprioceptive senses: Their roles in signaling body shape, body position and movement. Physiological Reviews, 92(4), 1651–1697.