Gamechanger

Arv, miljø, og myten om de 10.000 timer

Ikke alle har de samme forudsætninger for succes i sport, og vores genetiske forudsætninger påvirker sandsynligheden for, at vi med den rette påvirkning fra miljøet kan opnå ekspertniveau. Men hvilken betydning har generne for en sportsudøvers potentiale? Og i hvor høj grad spiller omgivelsernes input en rolle? I dette indlæg fokuserer forsker Lasse Christiansen på diskussionen mellem arv og miljø med udgangspunkt i dogmet om, at 10.000 timers træning er vejen til succes.

Udgivet:
11/02/2020

Forfatter:
Ekstern
Gæst: Lasse Christiansen

AF LASSE CHRISTIANSEN
PhD, postdoc Danish Research Centre for Magnetic Resonance, Hvidovre Hospital

Er vi født med et givet potentiale, eller kan vi alle sammen nå toppen?

Diskussionen om arv og miljø strækker sig udover din gamle dansklærers doceren om H.C. Andersen og Pontoppidan’s ællinger og ørne. Aristoteles grublede over det, og Galton drev diskussionen frem mod det 20. århundredes misforståede eugenetiske ideer. Behovet for at få afklaret, om vi alle har de samme vilkår og muligheder, er fundamentalt. Især når svaret er ’ja’ som infamøst og forsimplet beskrevet af journalist og forfatter Malcolm Gladwell i bogen ’Outliers’ fra 2008. Her defineres et gennemsnit på 10.000 timer, som værende opskriften på ekspertise. Kapitlet er baseret på et deskriptivt studie af bl.a. den svenske psykolog og ekspertiseforsker Anders Ericsson fra 1993. Her undersøger han forskellen i den akkumulerede træningsmængde mellem de allerbedste, de næsten ligeså gode og de meget dygtige musikere. Kritikpunkterne på studiet er mange og berettigede. Der mangler angivelser af variansen omkring de angivne gennemsnit, og hvor præcist kan man egentlig opgive antallet af timer, man trænede, da man var 4 år gammel? Her, et kvart århundrede senere, mener Ericsson, at hans studie blev fejlfortolket af Gladwell. Det handler ikke bare om mængden af træning, men derimod om mængden af målrettet, bevidst, gennemtænkt træning (deliberate practice). Den tilføjelse er en ret vigtig pointe for Ericsson og har desuden også givet ham et videnskabeligt værn mod de hundredevis af studier, der efterfølgende har påvist, at ’10.000 timers-reglen’ i bedste fald er misledende. Man kan opnå verdensklasse med langt mindre, men også træne meget mere uden at opnå større triumfer end at blive amtsmester som miniput. Så er det sagt!

Ericsson havde dog ret i dele af sit forsvar. Det var Gladwell, der fremhævede de 10.000 timer i hans populærvidenskabelige fortolkning. Ericsson ville bare understrege, at vi alle har generne til at opnå ekspertise (kropsproportioner undtaget), de er blot ’sovende’ og skal derfor vækkes af rigeligt af (målrettet) træning. Et sådan postulat kan af natur ikke modbevises, og da biologi ikke bør fremlægges katagorisk, vil jeg i stedet fremlægge et nuanceret modpostulat, som reflekterer vores viden interaktionen mellem gener og miljø anno 2020: Vores gener, altså det arvemateriale vi har fået af vores forældre, har stor betydning for sandsynligheden for, at vi opnår ekspertise inden for næsten enhver disciplin.

Lidt indledende mikrobiologi: Hvad er gener og hvordan udtrykkes de?

Det er nødvendigt at bruge et par linjer på processen fra genotype til fænotype eller mere ordret fra gen til protein. Alle vores celler i kroppen (undtagen kønscellerne) indeholder den samme DNA i cellekernen. Vores DNA består (bl.a.) af en lang streng af baser, der kan aflæses stykvist for at generere en streng af komplimentære baser, der så kan afkodes, så de rigtige aminosyrer bliver sat sammen i den rigtige rækkefølge. Efter tilskæring og foldning har vi så et protein, der er klar til at varetage sin funktion. Det stykke af DNA-strengen, der aflæses, kalder vi for et gen og hele processen fra aflæsning over afkodning, tilskæring og foldning til det endelige protein kan vi beskrive som ’udtrykket’ af et gen. Alle vores celler indeholder altså de samme gener, men cellerne er ikke ens, hvilket vi kan se, hvis vi sammenligner eksempelvis en hudcelle med en muskelcelle. Forskellen må derfor ligge i, at vores gener udtrykkes forskelligt i kroppen (og centralnervesystemets) forskellige celler. Dette skyldes dels, at der sidder forskellige kemiske markører på vores DNA, der i højere eller lavere grad muliggør, at et gen kan aflæses. Der skal desuden komme et signal ind i vores cellekerne, der fortæller, at et bestemt stykke af DNA’en skal aflæses. Vores celler modtager forskellige signaler, hvilket bidrager til det forskellige genudtryk. De signaler, som cellen modtager, har ofte sin oprindelse uden for cellen, og vi kan derfor med nogen forsimpling tillade os at sige, at udtrykket af vore gener er ’miljø’ i vores ’miljø og arv’ diskussion, mens vore gener indiskutabelt er ’arven’. Allerede nu skulle det gerne være tydeliggjort, at med den viden, vi har om gener og genudtryk i det 21. århundrede, så er en sort/hvid skelnen mellem miljø og arv irrelevant. I et populært billedsprog, så er udseendet og smagen på kagen et produkt af både ingredienserne og tilberedelsen.

En ’simpel’ diskussion om genernes betydning for sportslig succes

Ved at fremhæve antropometri som undtagelsen på hans regel, om at vi alle har, hvad der skal til, garderede Ericsson sig ret effektivt. Overvej kort hvor mange sportsgrene, hvor højde har en betydning; fra basket til udspring. Ydermere er der flere fysiske karakteristika, der i nogen grad er bundet til højde; vingefang, underarmslængde osv. I sin bog The Sports Gene belyser Journalisten David Epstein denne diskussion ret nuanceret. Her fremhæver han, at mindre høje individer både har spillet og spiller i NBA (fx Nate Robinson og Isaiah Thomas). En bestemt højde er altså ikke en kategorisk tærskel for at kunne være en del af spillet, men sandsynligheden for at være med øges med højden. Ikke så overraskede er høje individer voldsomt overrepræsenteret i NBA. Jo højere et individ er, desto større er sandsynligheden for at han spiller eller har spillet i NBA. Når vi flytter os op ad aksen med højde forbi de 7 fod (ca. 2m14cm), er der for få datapunkter til at kunne give rigtig solide estimater, men ikke desto mindre peger statistikken på, at hver sjette amerikanske mand med en højde på syv fod i alderen 20 til 40 spiller i NBA lige nu.

Som det allerede var påvist for 25 år siden, da Ericsson publicerede, kan 80% af variabiliteten i højden inden for en population forklares af nedarvelige faktorer – med andre ord: gener. Tyve procent kan altså tilskrives miljøet. Når basketballspillere er 30 centimeter højere i snit end os andre, så kan 24 centimeter altså findes i generne. Kropsproportioner er i endnu højere grad end bare højde genetisk bestemt, og også her skiller elite-basketballspilleren sig ud. Tag den dynamiske trio Lebron James, Chris Bosh og i særdeleshed Dwayne Wade, der sikrede Miami Heat titlen for et lille årti side. I snit er de ikke meget over to meter høje, mens deres armspænd er mere end 2m10 i snit.

Eksemplerne og anekdoterne om betydningen af højde og armspænd er mangfoldige og de bakkes op af statistikken. Selvom vi betragter højde som et relativt simpelt træk, så er det stadig poly-genetisk (styres af flere gener). Et sted mellem en kvart og en million enkelt-base polymorfismer (punktmutationer, altså udskiftninger af en enkelt base i eller omkring et gen, der ses i over 1% af en population) formodes at bidrage til variationen i højde. Den genetiske baggrund for vores simple diskussion viste sig altså at være meget kompleks. Det nærtliggende spørgsmål er så: Betyder højde noget i fodbold?

En af de ting, der i min optik er med til at gøre fodbold til noget særligt er diversiteten i kropstyper fra Crouch til Shaqiri og fra Messi til Lukaku. Ekstremerne til side betyder højde også noget i fodbold. Det er afgjort en fordel at være høj og have bredt vingefang, hvis man er målmand, Centrale forsvarsspillere er typisk også høje, mens resten af positionerne er meget blandet. International Centre for Sports studies har samlet antropometrisk data for spillere ved VM 2018 og rapporterer et gennemsnit af de tre kæder. Der skelnes altså ikke mellem tre-back-kæden eller wingbacks ligesom 9’ere og 11’ere skæres over en kam. Det til side er der i snit et par centimeters forskel på midtbanen og forsvaret. Målmændene stikker naturligvis lidt ud (eller op snarere), men ellers er det de meget sammenlignelige spænd af højder med de laveste spillere på 165-168 og de højeste på 197-200cm, der falder en i øjnene. Fodbold rummer altså et bredt spænd af kropshøjder, selvom de færreste på 165 cm kan blive rigtig frygtindgydende målmænd. Vores gener spiller dog også en vigtig rolle for andre træk end blot højde, herunder vores nervesystems funktion og foranderlighed. I næste afsnit drister jeg mig til at beskrive processen fra novice til ekspert ud fra laboratoriemodeller for indlæring samt hvordan variationer i vores gener kan påvirke, hvordan (og i hvor høj grad?) vi tilegner os færdigheder.

Fra novice til ekspertise

En diskussion om miljø og arvs betydning for ekspertise i sport kræver et par indledende udredninger. Først skal det slås fast, at ekspertise er relativt; det er nemmere at blive en del af verdenseliten i sportsgrene, hvor konkurrencen er mindre. Da nåleøjet er større, skal der altså mindre træning (og/eller talent) for at blive en af verdens bedste til eksempelvis ultimate eller håndbold end fodbold. Der er desuden en masse faktorer, som jeg fuldstændig ignorerer i nedenstående. Vigtigheden af forældreopbakning, hvilket kvartal man er født i, adgang til sportsfacilitetter etc. er veldokumenteret, men falder lidt uden for emnet. I stedet vil jeg diskutere forløbet fra novice til ekspert med fokus på det nedarvelige bidrag til udviklingen af færdigheder såsom fodbold.

Plotter vi en udøvers færdighedsniveau overfor den akkumulerede træningsmængde, får vi en indlæringskurve (se figur). Den er et godt ståsted for en diskussion om vore geners indflydelse på evnen til at erhverve os nye færdigheder. I den virkelige verden kunne x-aksen være tusinde af træningstimer og y-aksen være ’fodboldfærdighed’. I laboratoriet, hvor vi kan foretage kontrollerede forsøg, er det dog oftest blot minutter eller timer ud af x-aksen, mens y-aksen repræsenterer en score på en mere eller mindre virkelighedsnær laboratorieopgave. Derfor bør læseren tage forbehold for, at en generalisering fra de meget kontrollerede forhold i laboratoriet til virkelighedens verden ikke er helt lige til.

Indlæringskurven, som jeg har plottet den her, har 3 egenskaber; skæringen med y-aksen (1), en hældning (2) og et udfladningspunkt (3). Disse repræsenterer henholdsvis hvor dygtig udøveren er ved første forsøg, hvor hurtigt udøveren udvikler sig, og hvor dygtig udøveren ender med at blive. I følgende diskuterer jeg hovedsagligt det genetiske bidrag til hældningen- altså indlæringshastigheden- og berører kun kort udgangspunktet og kurvens udfladning.

Udgangspunktet er modenhed og talenttransfer

Da den første berøring med en disciplin sker ofte i løbet af barndommen, betyder alderen eller nærmere modningsstadiet naturligvis ganske meget. Ofte er man som ungdomstræner ikke vidne til det egentlige første møde, da barnet fx kan have spillet med storebror eller storesøster inden opstart i klubben. Ikke desto mindre kan de fleste af os nikke genkendende til, at vi undervejs i vore liv har mødt en eller flere mennesker, der syntes, at kunne det hele første gang de prøvede det. I hverdagssprog siger vi, at de har flair for en sportsgren. I realiteten er dette som oftest et resultat af erfaring med lignende discipliner med tilsvarende arbejdskrav og overlappende bevægelsesmønstre. Dette betegnes talenttransfer. Hvis udøvere i international topklasse har skiftet disciplin, er det som oftest sket i barndommen. Ellers er der ikke nok tid til at tilegne sig den nye færdighed tilstrækkeligt. Der findes dog enkelte eksempler på voksne, der er skiftet med succes. En af de bedre historier om talenttransfer (selvom relevansen for fodbold kan diskuteres) omhandler den australske Skeleton (mavekælk) udøver Michelle Steele. Hun var produktet af en et talentsøgningsprogram, hvor Nicola Bullock og kollegaer fra det australske sportsinstitut på baggrund af præstationerne på en række fysiske test såsom 30m sprint udvalgte 26 atleter, der alle havde dyrket konkurrencesport af en eller anden art tidligere. Målet var at sende en atlet til Vinter OL i Torino 14 måneder senere. Projektet var en succes idet Steele, der aldrig havde ligget på en kælk før de 14 måneders træning kvalificerede sig til OL og fik en 14. plads. Her kunne man nemt konkludere, at da det altså tog langt under 10.000 timers træning at opnå international ekspertise, må Steele have haft en genetisk baggrund, der gav gode betingelser for Skeleton. Da sluttiden i Skeleton hovedsageligt afhænger af udgangshastigheden efter, at atleten har sprintet og kastet sig på kælken, må Steele derfor har haft gode genetiske betingelser for høj, kortvarig kraftudvikling. Det kan ikke afvises, men sandheden er dog nærmere, at Steele kunne bruge nogle af de færdigheder hun havde optrænet som konkurrencelivredder og -gymnast.

Vores indlæringskurves skæring med y-aksen kan altså tilskrives fysisk modenhed samt tidligere erfaringer med samme eller lignende discipliner. Et genetisk bidrag til ’flair’ for en sport, der rækker videre end en tidlig neural og kropslig modenhed, er endnu ikke påvist.

Toppen af kurven

Som diskuteret indledningsvis har kropsproportionerne stor betydning; en lang overkrop på et par korte ben gør det meget svært at træne sig op til at løbe 42.2 km på lidt over to timer. Diskussionen nuanceres lidt mere, hvis vi inddrager en kognitiv komponent. Michael Laudrup var indiskutabelt en spiller i den absolutte verdensklasse, mens hans fysiske formåen ikke var i den absolutte verdensklasse. Han var selvfølgelig et hurtigt menneske med en god kondition, men han var ikke nødvendigvis hurtigere og i særdeleshed ikke i bedre form end hans modspillere. Spørgsmålet bliver så om det var en særlig favorabel genetik, der muliggjorde hans unikke overblik, kreativitet, teknik og timing eller, om disse var et produkt af mange tusinde timers træning i en tidlig alder? Hvis Laudrups ekspertise blot var et resultat af træningstimerne på banen og i baghaven med far og lillebror, så bør klubberne stå i kø for at få afkodet præcis, hvilken del af træningen, der udviklede disse egenskaber.

Førstnævnte mulighed, altså en gensammensætning, der øger sandsynligheden for sportslig ekspertise uafhængigt af egenskaber som styrke, hurtighed, smidighed og kondition, er dog ikke blevet påvist for fodbold. Kigger vi derimod kort til musikkens verden, er der blevet påvist et markant nedarveligt bidrag til absolut gehør, som er egenskaben til at bestemme tonehøjde uden en referencetone. En tilsvarende genetisk fordel knyttet til vore sansemotoriske formåen ville i sportens verden borge for ekspertise på tværs af discipliner. Da nutidens atleter specialiserer sig inden for en enkelt disciplin, bliver det dog hurtigt en hypotetisk diskussion.

Absolut gehør er en fordel, men ikke en nødvendighed for at opnå musikalsk ekspertise. Der er god grund til at tro, at det samme gælder for fodboldrelevante nedarvelige egenskaber knyttet til vores sanselige og kognitive formåen. De øger sandsynligheden for at opnå ekspertise, men er hverken nødvendige eller tilstrækkelige i sig selv til at kunne begå sig i Premier League. Uden de rette stimuli i form af god og rigelig træning, vil ekspertisen aldrig blive udviklet.

På samme vis er hældningen eller forløbet på indlæringskurven et produkt af træningen og de nedarvelige forudsætninger for tilegnelsen af færdigheden. Altså vil godt tilrettelagt og målrettet træning som udgangspunkt resultere i en stejlere kurve end mere tilfældig træning, men selv med den samme træning og behandling, vil der vil stadig være forskelle udøvere imellem. Vores egenskab til at lære noget nyt eller blive bedre til noget, vi allerede kan, er direkte koblet til centralnervesystemets foranderlighed. Bag enhver ændring i adfærd (f.eks. forbedret præcision af et indersidespark) ligger der en ændring i signaleringen i en række netværk spredt ud i hjernen, rygmarven og lillehjernen. Zoomer vi lidt ind, åbenbares det, at en sådan ændring som oftest skyldes, at der er skruet op eller ned i styrken på forbindelsen (synapsen) mellem nervecellerne i netværket. Når to nerveceller kommunikerer, sker det typisk ved, at et signalstof bliver frigivet fra den ene celle og modtaget af nogle receptorer på den anden celle. Hvis der frigives mere signalstof eller, hvis det bliver modtaget mere effektivt, vil forbindelsen mellem de to celler være styrket. Både frigivelsen og modtagelsen kan påvirkes af en række modificerende signalstoffer. En genetisk betinget forskel i aktiviteten eller tilstedeværelsen af disse modulerende signalstoffer, vil således have betydning for muligheden for at skue op eller ned for synapsens styrke. Dette er bl.a. blevet illustreret af Kristin Pearson-Fuhrhop og kollegaer på University of California, Irvine. Her lod de 50 forsøgspersoner træne tre dage på en finmotorisk opgave efter indtagelse af enten L-dopa eller en placebo-pille. L-dopa er en forløber til signalstoffet dopamin. Netop dopamin spiller et bredt udvalg af vigtige roller i bl.a. vores belønningssystem og en afvejet mængde af dopamin i synapsen er en nødvendighed for at forandringer kan finde sted. Før Pearson-Fuhrhop og kollegaer analyserede resultaterne, scorede de deres deltagere på baggrund af, hvilke varianter af 5 forskellige gener de bar. Alle fem gener koder for et protein, der er involveret i dopamin-signaleringen og en score på ’5’ betød af en deltager havde genvarianter, der alle borgede for en stor tilgængelighed af dopamin, mens en score på ’0’ repræsenterede en gensammensætning der koder for lav dopamin tilgængelighed. Når deltagerne fik den uvirksomme placebo-pille, var det dem med en dopamin genscore på 5, der lærte mest henover de tre dage. Altså havde bare 5 punktmutationer, der påvirker koncentrationen af bare ét af vore mange signalstoffer, en betydning for hældningen på indlæringskurven.

Er træning talent og individualiseret feedback?

Interessant nok afslørede analysen af Pearson-Fuhrhop’s resultater også, at kun deltagere med lav dopamin-genscorer forbedrede deres præstation efter at have indtaget L-dopa. Det er altså ikke bare et spørgsmål om ’jo mere desto bedre’, men derimod at der skal være en afvejet synaptisk koncentration af dopamin for at opnå den bedst mulige indlæring. Det understreger en anden vigtig pointe. Helt ned på synaptisk niveau kan vi altså finde indikationer på, at one size doesn’t fit all. Vi ved fra både dyreforsøg og forsøg med billeddannende teknikker i mennesker, at en belønning eller forventningen om en belønning medfører en udskillelse af dopamin i flere områder af centralnervesystemet, som er involveret i indlæring af motoriske færdigheder. I sportens verden ses belønning eksempelvis som positiv feedback fra træneren. Vi kan således driste os til udvide vores konklusion fra Pearson-Fuhrhop’s forsøg til at spekulere i, at ikke alle skal belønnes på samme måde for at opnå den optimale indlæring.

En yderligere vigtig pointe kan uddrages fra dette; nemlig at evnen til at træne vedholdende også kan have en nedarvelig baggrund. Det klassiske dogme, om talentet der ikke blev opfyldt på grund af manglende træningsindsats bør altså ses i lyset af, at vi ikke nødvendigvis har de samme forudsætninger for at holde motivationen for at træne. Uden at begive os ud i en diskussion af de psykologiske mekanismer bag motivation, kan dette eksemplificeres ved forskellene mellem menneskers belønningssystem. Nogle af os har et belønningssystem, der er virksomt nok til at vi føler belønning ved perspektivet om en fremtidig egentlig belønning. Det kan lyde lidt kryptisk, men har stor praktisk betydning. Nogle individer skal helst belønnes her og nu og vil derfor være tilbøjelige til at søge løsninger med høj risiko og hurtig belønning, mens andre bedre kan håndtere fremtidige belønningen og derfor søge lav-risiko løsninger med langsigtet succes. Har en ung spiller med et mindre aktivt belønningssystem (førstnævnte gruppe) en træner, der ikke giver hende eller ham den rigtige ros, vil de tunge vintertræninger ikke være attraktive nok til at fastholde motivationen.

Genetisk baggrund for impulsive valg

Ydermere (husk stadig forbehold for at dette er laboratoriefund generaliseret til den virkelige verden) vil individer med en genetik, der koder for impulsive træk vælge løsninger, der får folk til at løfte øjenbrynene, men ikke altid er det valg, der har størst sandsynlighed for succes. Flere gener, der koder for proteiner involveret i dopamin-signalering er blevet identificeret som betydningsfulde for impulsivitet. Individer, der har genetisk betinget lav dopaminaktivitet i belønningssystemet, foretrækker hurtige belønninger, selvom det ikke nødvendigvis er det mest værdifulde valg. Konkluderende er der altså flere laboratoriefund, der peger på, at genetikken har betydning for både de valg vi træffer, og hvor hurtigt vi tilegner os færdigheder. I ovenstående eksemplificerede jeg det ved signalstoffet dopamin, men der er mange signalstoffer involveret i indlæringen af nye og eksekveringen af eksisterende færdigheder. Da mange af de molekylære mekanismer bag indlæring er de samme i netværk, der beskæftiger sig med sansemotoriske og kognitive funktioner, er det så muligt, at evnen til at træffe de rigtige beslutninger og lære hurtigt ikke kun knytter sig til et domæne

Det er svært at påvise under kontrollerede omstændigheder, men Thorbjörn Vestberg og kollegaer fra Karolinska Instituttet i Stokholm viste i 2012, hvordan elitefodboldspillere præsterede bedre i en række test for kognitive funktioner sammenlignet med subelite og ikke-fodboldspillende jævnaldrende. Resultaterne kan fortolkes som, at der er et vigtigt kognitivt element i fodbold (og i holdsport generelt), som de benyttede kognitive test også opfanger. Sammenhængen kan så skyldes enten at den kognitive træning som ligger i fodboldtræningen har forberedt dem godt til disse test (miljø) eller, at en prædisposition for at præstere godt på kognitive test også giver en fordel i fodbold (arv).

Sidstnævnte studie er et godt eksempel på, hvor svært det er at bestemme årsag og konsekvens i anvendt forskning. For mange sportsgrene og i særdeleshed alsidige sportsgrene som fodbold er vigtigheden af arv versus miljø ikke belyst og bliver det nok ikke i den nærmeste fremtid. Dette til trods har jeg forhåbentligt overbevist læseren om, 1) at vi ikke alle sammen har de samme forudsætninger for succes i sport, men også 2) at vores genetiske forudsætninger ikke er deterministiske, men nærmere påvirker sandsynligheden for, at vi med den rette påvirkning fra miljøet kan opnå ekspertniveau.

 

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn

Relateret indhold

Seneste artikler

International fodboldforskning