“We begrijpen nog maar een fractie van wat spier- en peesstructuren écht doen”

Springen als een kikker. Lopen op wolkjes. Revalideren met robotarmen. Spieren en pezen, en de manier waarop ze samenwerken, zijn de motor van het menselijk lichaam. Als biomechanicus onderzoekt VUB-prof Jeroen Aeles hoe deze mechaniek werkt. En wat dat kan betekenen voor topsport, revalidatie, superschoenen en robotica.

Bij wijze van aftrap: hoeveel spieren en pezen heeft een mens?
Jeroen Aeles: “Een mens heeft gemiddeld 600 à 650 spieren, waarvan de meeste skeletspieren zijn oftewel de spieren die je bewust kan aansturen zoals arm- en beenspieren. Elke spier is verbonden met minstens één pees, meestal twee. Grosso modo hebben we dus 1.200 pezen in ons lichaam.”

Je bestudeert die spieren en pezen, waaruit bestaat je onderzoek concreet?
“Wij bestuderen hoe die spieren en pezen ons in beweging brengen. Dat start heel basic: hoe ziet zo’n spier eruit, tot: hoe wordt die spierkracht opgewekt en hoe gebeurt dat bij bijvoorbeeld topsporters maar ook bij mensen met blessures of neurologische aandoeningen? Vooral de interactie tussen spieren en pezen is daarbij heel interessant, omdat het om totaal verschillende structuren gaat. Een spier trekt actief samen en genereert zo spierkracht, terwijl je een pees eerder kan vergelijken met een passieve elastiek. Hun samenwerking zit heel minutieus in mekaar. Kijk bijvoorbeeld naar een kikker die hoger kan springen dan hij op basis van zijn spieren laat vermoeden, met dank aan de rekbare pezen in de achterpoten. Die pezen werken als een soort veer die energie opslaat tijdens het buigen van de poten en die energie weer vrijgeeft tijdens het strekken, waardoor de kikker een extra krachtige sprong kan maken. Bij mensen gebeurt dat op dezelfde manier.”

Jullie gebruiken technieken als echografie, MRI, elektrische stimulatie,... Hoe werkt dat precies?
“Als je over een echografie spreekt, denken we in eerste instantie aan de beelden die gemaakt worden van een ongeboren baby. Sportartsen gebruiken het ook frequent om spier- of peesscheurtjes in kaart te brengen. In ons labo gebruiken wij een iets andere soort echo met vlakke probes (Het apparaatje dat de geluidsgolven uitzendt en weer opvangt. NVDR) die bijvoorbeeld aan het onderbeen vastgeplakt kunnen worden. Via die technieken krijgen we een goed beeld van hoe een spier verkort, verlengt,... Bij dieren maken we ook gebruik van andere beeldtechnieken zoals CT-scans en X-ray imaging,... Eén van de belangrijkste ambities is om die technieken net iets verder te ontwikkelen. Dat innovatieve aspect is heel belangrijk voor ons.”

Hoe vertalen jullie deze research naar de praktijk?
"Tijdens mijn doctoraatsonderzoek heb ik de explosieve sportbewegingen van topsporters en vooral hun spier-peesinteractie in kaart gebracht. Daaruit bleek dat je die interactie wel degelijk kan verbeteren door training, waarbij je spieren groter en sterker worden en zo langer en meer elastische energie in de pees opgeslagen en dan weer vrijgegeven kan worden. Aan de andere kant bekijken we ook hoe de spieren en pezen werken bij mensen die bijvoorbeeld een blessure of een neurologische aandoening hebben. Waar zit de verstoring? Hoe is die ontstaan? Dat is heel belangrijke research om een eventuele operatie en revalidatie te ondersteunen.”

"Als ik over mijn onderzoek vertel, denkt 90 procent van de mensen dat ik spieren onderzoek bij krachttraining of in de fitness"

Even naar een sporttak die vandaag bijzonder populair is: lopen. Helpt jullie onderzoek in de zoektocht naar bijvoorbeeld de ‘ideale’ loopschoen?
"Een ideale loopschoen is voor iedereen anders, en hoeft niet per se de duurste te zijn. Hoe dat komt? Beweging is iets unieks. Elke mens beweegt op zijn specifieke wijze. Wij hebben dat aangetoond op spierniveau. Elke mens heeft een andere spierbouw, maar ook andere peesstijfheid, hefboomarmen etc. waardoor er geen universeel ‘beste’ loopschoen bestaat. Dit komt onder andere omdat iedereen verschillende noden heeft, denk maar aan blessurepreventie versus prestatieverbetering. Wat niet uitsluit dat er standaard parameters zijn die een verschil kunnen maken. Ik denk bijvoorbeeld aan de zogenaamde supershoes die een aantal jaren geleden voor het eerst op de markt kwamen. De Nike Vaperfly-schoen is daar een mooi voorbeeld van. Die heeft een speciale carbonplaat en is toch heel erg licht, wat ervoor zorgt dat elitelopers gemiddeld vier procent minder energie verbruiken. Wat wel degelijk een effect kan hebben op het eindresultaat. We weten dat uit wetenschappelijk onderzoek, gedaan door collega Prof. Wouter Hoogkamer (toen University of Colorado, Boulder, nu University of Massachusetts, Amherst).
Ik wil graag nog een stap verdergaan en onderzoeken of zo’n schoen ook effect heeft op spier- en peesniveau. Vanuit ingenieursstandpunt weten we dat de schoen bij elke stap elastische energie opslaat en weer vrijgeeft, en dat is exact ook hoe de pees- en spierinteractie werkt. Heeft het ene invloed op het andere, neemt de schoen een deel van het werk van de spieren en pezen over of optimaliseert hij hun samenwerking? Het is onderzoek dat ik heel graag zou doen, maar dat momenteel nog niet gebeurt.”

Tegenwoordig is het blootvoetslopen hip. Bestaat er een balans tussen natuurlijk lopen en de hightech ondersteuning?
“Daar bestaan tegenstrijdige meningen over. Sommigen vinden barefoot running the way to go omdat het natuurlijker is en de spieren meer ontwikkelt, ander onderzoek heeft dan weer aangetoond dat het de spierwerking zou belemmeren en dat er meer blessures kunnen optreden. Andermaal komt het erop neer dat het heel individueel gerelateerd is. De ene loopt prima op blote voeten, de andere heeft net meer demping en ondersteuning nodig.”

Wat zijn de grootste misverstanden over spieren en pezen?
“Heel wat mensen weten niet dat pezen bijdragen tot beweging, terwijl ze essentieel zijn bij explosieve bewegingen, maar ook bij eenvoudige wandelbewegingen. Ook de complexe werking van spieren wordt vaak onderschat. Als ik over mijn onderzoek vertel, denkt 90 procent van de mensen dat ik spieren onderzoek bij krachttraining of in de fitness. In de praktijk kan een spier op 1000-en-1 manieren samentrekken, kracht leveren,... Een spier is niet alleen een motor voor ons lichaam, maar ook een veer, demper, stut, functioneert als krachttransfer,...”

Hoe ziet de toekomst eruit, wat is je grootste professionele drijfveer?
"De grootste focus van mijn onderzoek ligt momenteel op de spiervorm, waar nog bijzonder weinig over geweten is. Als ik bijvoorbeeld aan onze studenten vraag hoe een spier eruit ziet, dan tekenen ze een ovalen spier met aan weerskanten twee pezen. Maar dat klopt dus helemaal niet. Ik laat dan steeds een spier zien die we met MRI in beeld hebben gebracht: bol aan één kant, heel grillig van vorm,... Elke spier heeft een andere vorm, die allicht óók nog eens van mens tot mens en van dier tot dier heel fel verschilt. Het is een onderzoeksdomein waar we nog quasi carte blanche hebben en waar ik de komende jaren hard op wil inzetten, vooral naar de functionele rol van die spiervorm.”

Hoe kunnen we daar op termijn baat bij hebben?
“Het is onderzoek dat fundamenteel heel interessant kan zijn. Om te begrijpen hoe mensen tot beweging komen, zowel gezonde als klinisch geblesseerde mensen. Maar ook om op termijn bv. exoskeletons en assistive devices in ziekenhuizen beter af te stemmen op ons lichaam en de onderliggende spiervormen. Ook voor lab-engineerede spieren en robotica is deze kennis noodzakelijk.”

Bio Jeroen Aeles

Prof. dr. Jeroen Aeles is Professor in Biomechanica aan de Faculteit Lichamelijke Opvoeding en Kinesitherapie aan de VUB. Hij is ook hoofd van het Brussels Neuromuscular Biomechanics Laboratory en is operationeel directeur van de core facility Brubotics Rehabilitation Research Center. Hij is geaffilieerd aan de Universiteit Antwerpen, departement Biologie voor zijn onderzoek bij dieren.