Jokainen henkäisy tuulettaa kolmeasataa miljoonaa keuhkorakkulaa, joilla on pinta-alaa yhtä paljon kuin isolla asunnolla.

Teksti: Pertti Mustajoki

Hengityksellä on kielessämme ylevä kaiku. Vanha suomalais-ugrilainen sana henki henkii henkevyyttä, jopa hengellisyyttä. Siihen liittyy koko ihmisen elämä. Kun elämämme on vaakalaudalla, olemme hengenvaarassa. Kun henki lähtee – hengitys pysähtyy – maallinen vaelluksemme päättyy. Hengityksemme tosiaan ansaitsee kunnioitusta. Ei ole aivan yksinkertaista saada elimistöön jatkuvana virtana yli 500 litraa happea vuorokaudessa. Samalla poistuu energiantuotossa syntynyt hiilidioksidi.

Ilma ja veri aivan rinnakkain

Kaiken perusta on kaasujen helppo liikkuvuus. Ne siirtyvät nopeasti suuremmasta paineesta pienempään. Keuhkojen pitää vain järjestää olot sellaisiksi, että ilma ja vähähappinen laskimoveri joutuvat riittävän lähelle toisiaan. Tämä toteutuu keuhkorakkulassa eli alveolissa.Keuhkorakkula on pikkuruinen pussi, joka on yhteydessä keuhkoputkiin ja niiden kautta ulkoilmaan. Uloshengityksen lopussa keuhkorakkulan läpimitta on runsas millimetrin kymmenesosa, sisäänhengityksen aikana koko kaksinkertaistuu. Ilman kierron ohella paikalle tarvitaan verta. Sydämen oikea kammio pumppaa sitä laskimoista keuhkoihin vähähappisena ja hiilidioksidipitoisena. Keuhkorakkulassa veri ja ilma kohtaavat. Ilma ja veri eivät tietenkään voi olla suoraan kosketuksissa, mutta hyvin lähellä ne ovat. Veri virtaa keuhkorakkulaa ympäröivässä hiussuonten verkossa. Erottajina ovat vain rakkulan ja hiussuonten seinämät, jotka kumpikin koostuvat erikoistuneista litteistä pintasoluista. Seinämien välissä on vielä ohut tyvikalvo. Kerroksista huolimatta ilman ja veren etäisyys toisistaan on alle millimetrin tuhannesosa. Lyhyt välimatka takaa nopean kaasujen vaihdon. Hapen osapaine on keuhkorakkulassa yli kaksi kertaa suurempi kuin laskimoveressä, joten happi siirtyy tehokkaasti vereen. Päinvastaiseen suuntaan hiilidioksidin paine-ero on pienempi, mutta se riittää siirtämään hiilidioksidin nopeasti keuhkorakkulaan. Kaasujen vaihtoon menee aikaa neljäsosa sekuntia. Se riittää hyvin, sillä virtaava veri viipyy hiussuonessa noin sekunnin.

Aarin pinta-ala kaasujen vaihtoon

Levossa oleva ihminen tarvitsee minuutissa 3,5 millilitraa happea kehonpainon kiloa kohti. Seitsenkymmenkiloisen lepotarve on 2,5 desilitraa. Kun kävelee reippaasti, happea kuluu jo litra minuutissa. Rauhallisesti juoksevan ihmisen hapentarve on yli kaksi litraa ja huipputason kestävyysjuoksijan viisi litraa.Tämmöisiin happimääriin ei muutama keuhkorakkula riitä. Sen vuoksi niitä onkin 300 miljoonaa. Suurin osa keuhkoistamme on keuhkorakkuloita. Paljain silmin ne eivät näy, mutta ne antavat keuhkokudokselle sienimäisen rakenteen. Kun keuhkorakkuloiden pinta-alat ynnätään, saadaan 70–100 neliömetrin alue. Meillä on kaasujenvaihtoon käytössämme niin laaja pinta, että happea riittää kaikenlaisiin ruumiillisiin suorituksiin.Kerrallaan keuhkorakkuloiden hiussuonissa on verta noin desilitra. Kuvittele kahvikupillinen levitettynä aarin alalle. Syntyy kerros, joka on tuskin punasolun paksuinen. Vaihda tämä verikalvo joka sekunti. Ahkeroi työsi kanssa viikkoja, vuosia, vuosikymmeniä kertaakaan levähtämättä. Sadat miljoonat keuhkorakkulamme hoitavat homman huomaamattamme nerokkaan mikrotekniikkansa avulla.

Elävät palkeet pumppaavat

Rauhallisen hengityksen aikana keuhkorakkula tuulettuu 12–14 kertaa minuutissa. Vähähappinen ja hiilidioksidipitoinen ilma poistuu ja uutta tulee tilalle. Ruumiillisessa rasituksessa tuuletus kiihtyy moninkertaiseksi, joten sen hoitamiseen tarvitaan kunnon palkeet.Palkeissa on ilmatiivis pussi, joka laajenee ja painuu kokoon. Laajetessaan palje imee ilmaa sisäänsä, ja puristuksessa ilma purkautuu ulos. Keuhkoja tuulettavien palkeiden runkona on rintakehä.Jokainen voi tarkastella, miten oma rintakehä sisäänhengityksessä laajenee. Homman hoitavat hengityslihakset. Tärkein on pallea, vatsaontelon ja rintakehän välissä oleva lihaslevy. Lepotilassa se on kupera rintakehään päin. Kun pallealihas supistuu, kuperuus tasoittuu, jolloin rintaontelo laajenee. Hengitykseen osallistuvat myös kylkiluiden välien ulommat lihakset. Kun ne supistuvat, joustavilla rustoliitoksilla kiinnittyneet kylkiluut laajenevat ulospäin.Rauhalliseen uloshengitykseen ei tarvita lihastyötä, koska laajentuneet keuhkot vetäytyvät kokoon itsestään. Kiivaammin hengitettäessä kylkiluiden välien uloshengityslihakset puristavat rintakehää kokoon ja vatsalihakset työntävät vatsaontelon sisältöä rintaonteloon päin.

Keuhkopussi laajentaa keuhkon

Näin toimii siis ihmispalkeiden mekaniikka, mutta homma ei ole sillä valmis. Ilmaa ei vedetä rintaonteloon, vaan se pitää saada keuhkojen sisään. Keuhkojen on laajettava ja supistuttava samalla, kun rintakehä tekee liikkeitään. Siihen tarvitaan keuhkopussi.Sana keuhkopussi ei ole kovin onnistunut, sillä ei rintaontelossa mitään pussia ole. Keuhkojen ulkopintaa verhoaa kalvo ja rintakehän sisäpintaa samanlainen kalvo. Väliin jäävää ilmatiivistä tilaa nimitetään keuhkopussiksi. ”Tila” on olematon, sillä molemmat kalvot ovat kosketuksissa toisiinsa. Kalvojen välisen tilan tarkoitus on ylläpitää pientä alipainetta. Kun rintakehä laajenee, alipaine vetää keuhkon mukaan liikkeeseen. Tässä pärjätään pienillä eroilla. Sisäänhengityksessä keuhkopussin paine on vain 0,8 prosenttia pienempi kuin ulkoilman.

Paitsi jos syntyy ilmarinta

Keuhkopussin alipaineen merkitys näkyy dramaattisesti tilanteissa, joissa pussiin pääsee ilmaa. Näin voi käydä, jos kylkiluiden väliin työnnetään puukko tai jos pieni keuhkoputki puhkeaa ja vuotaa ilmaa keuhkopussiin. Syntyy ilmarinta, joka romahduttaa keuhkotuuletuksen kokonaan. Kun ensi kertaa näin ilmarintapotilaan röntgenkuvan, se hätkähdytti. Ilmarinnassa toinen rintakehän puolisko on lähes tyhjä ja keuhko on vetäytynyt vajaan nyrkin kokoiseksi tiiviiksi pallukaksi. Se ei tuuletu lainkaan, koska ei pysty laajenemaan alipaineen hävittyä.Terveiden keuhkopalkeiden kapasiteetti on kerrallaan noin neljä ilmalitraa. Sitä tarvitaan vain kovan liikunnan aikana. Levossa riittää, kun joka henkäyksellä imaistaan keuhkoihin puolisen litraa. Aikuisen keuhkoissa käy vuorokaudessa kymmenentuhatta litraa.

Hiilidioksidi panee hengittämään

Pidätä hengitystäsi. Pian tunnet tarvetta  vetää ilmaa keuhkoihin, ja viimeistään noin minuutin kuluttua on pakko antaa periksi. Hengityksen säätelyn pitää olla tehokas, varma ja voimakas, sillä elämämme on sen varassa. Toimituskatkoja ei saa tulla. Hengityksen pääsäätelijä on hiilidioksidi. Sitä syntyy, kun hiiliyhdisteet hapettuvat eli ”palavat” solujen voimaloissa. Elimistön tietyt solut ovat erikoistuneet hiilidioksidin mittaamiseen. Ne sijaitsevat erityisissä keräsissä kaulavaltimon haarautumiskohdassa ja aortan kaaressa. Kerästen solut reagoivat herkästi veren hiilidioksidin nousuun ja lähettävät siitä tiedon hermoja pitkin ydinjatkokseen. Siellä sijaitsee hengityksen säätelykeskus, joka lähettää toisia hermoja pitkin viestin hengityslihaksille. Rintakehä laajenee, ja vedämme ilmaa keuhkoihin. Lisäksi tarvitaan monenlaista hermojen välittämää hienosäätelyä. Esimerkiksi tieto keuhkojen laajenemisesta välittyy hengityskeskukseen, jolloin erityinen refleksi katkaisee sisäänhengityksen.

Riski vapaasukeltajalle

Että hiilidioksidi on happea tärkeämpi hengityksen säätelyssä, näkyy esimerkiksi vapaasukelluksessa. Tulevaa sukellusaikaa voi pidentää hengittämällä tiheään eli hyperventiloimalla. Se pudottaa keuhkorakkuloiden ja veren hiilidioksidipitoisuuden hyvin pieneksi. Sukelluksissa elimistö kuluttaa happea ja tuottaa hiilidioksidia. Koska alussa hiilidioksidia oli veressä epätavallisen niukasti, se ei ehdi tasolle, johon mittarisolut reagoivat. Tässä vaiheessa veren happi alkaa olla vähissä. Sukeltaja ei havaitse vaaraa, koska hiilidioksidisolut eivät viestitä siitä hengityskeskukselle. Hän voi pyörtyä hapenpuutteesta, ennen kuin älyää nousta pinnalle.

Haukotus ei olekaan tuuletus

Hengittämiseen liittyy kummallisena ilmiönä haukottelu, joka pitää pilkkanaan nykyistä kaiken tietävää biologiaa. Edelleenkään sille ei ole löydetty järkevää tehtävää. Monenlaisia selityksiä on toki esitetty.Elimistön on ajateltu korjaavan haukotuksella hapen puutetta tai poistavan liikahiilidioksidia keuhkorakkuloista. Kokeissa hengitysilman tai hiilidioksidin määrä ei kuitenkaan ole vaikuttanut haukotteluun. Lisäksi on selvinnyt, ettei haukottelu merkittävästi tehosta keuhkojen tuuletusta.

Sikiökin haukottelee

Viimeinen niitti kaasuselityksiä vastaan on havainto, että kohdussa kelluva sikiökin haukottelee. Kehittyvän lapsen keuhkoissa ei liiku lainkaan kaasua, sillä se saa happea ja poistaa hiilidioksidia istukan välityksellä äidin veren kautta. Joku tutkija on esittänyt, että haukottelu on vain tapa venytellä. Eläimet ja usein ihmisetkin venyttelevät jäseniään haukotellessaan. Merkillinen piirre haukottelussa on sen tarttuminen. Kun yksi aukoo leukojaan, pian joukosta löytyy muitakin. Tällä perusteella on esitetty, että haukottelulla olisi jokin sosiaalinen merkitys.

Hikka perua vesielämästä?

Toinen kummajainen on hikka eli nikotus, jossa normaalin rauhallisen sisäänhengityksen sijasta pallea supistuu äkisti. Tavallisessa sisäänhengityksessä kurkunpää on täysin auki, mutta hikassa se sulkeutuu pallean nytkähtäessä. Sen verran ilmaa ehtii livahtaa sisään, että syntyy hikalle tyypillinen ääni. Hikkaa esiintyy muillakin nisäkkäillä, esimerkiksi kissoilla, rotilla ja kaneilla. Kohdussa sikiön pallea voi supistella hikkamaisesti, ja vastasyntyneet lapset nikottelevat usein.

Ehkä muinaisjäänne

Erään hypoteesin mukaan hikka on jäänne satojen miljoonien vuosien takaa, jolloin eläimillä oli sekä kidus- että keuhkohengitys. Silloin kurkunpään sulkeutuminen esti veden pääsyn keuhkoihin eläimen siirtyessä kidusten käyttöön. Fysiologian tutkijat esittävät, että tämä arkaainen refleksi on johtanut muihin hyödyllisiin kehityskulkuihin ja siksi säilynyt keskushermostossamme. (Ks. Hikottelija muistaa kiduksensa, Tiede 11/2009, s. 24–25.)Tämä kaikki on kuitenkin vain arvelua. Haukotuksen tavoin hikka on yhä vailla kunnon selitystä.

Puhdasta kuin leikkaussalissa

Keuhkoja suojaa monivaiheinen puolustusrintama. Ikävä kyllä pienimmät hiukkaset pääsevät silti sisään.

Nielussa liikkuu kaikenlaista karkeaa tavaraa, kun nielemme ruokaamme. Mutta kun nielusta siirrytään henkitorveen ja keuhkoputkiin, alkaa täysin eri maailma. On kuin vilkkaalta kadulta tultaisiin puhtaaseen leikkaussaliin. Keuhkoputkien sisäpintaa peittää herkkä solukerros, epiteeli, joka ei siedä mitään roskia. Niellessä ruoka joutuu kulkemaan henkitorven aukon yli taempana olevaan ruokatorveen. Tätä on pidetty ”ihmisen suunnittelun” heikkona kohtana, koska se mahdollistaa nielussa liikkuvan ruoan ja juoman pääsyn henkitorveen. Elimistö on ratkaissut ongelman kurkunkannella, joka niellessä sulkeutuu tiiviisti. Samalla kurkunpään yläosan taskuhuulet painuvat tiiviisti toisiaan vasten. Niiden ansiosta henkitorveen pääsee vain satunnaisesti ylimääräistä ainesta.

Kosteus sata prosenttia

Viimeisenä lukkona on henkitorven ja keuhkoputkien kyky puolustaa aluettaan. Sen ne tekevät suorastaan raivokkaasti. Jos syödessä leivänmuru livahtaa henkitorveen, silmänräpäyksessä käynnistyy refleksi, joka mobilisoi koko kehomme roskan poistamiseen. Kaikki muu toiminta pysähtyy kuin seinään. Refleksi sulkee taskuhuulet ja kurkunkannen, jännittää uloshengityslihakset äärimmilleen ja sitten äkisti avaa ilmalle ulospääsyn. Syntyy yskänpuuska, jossa ilmaa puhaltuu trooppisen myrskyn nopeudella. Köhimme ja yskimme, kunnes harhautunut muru lentää ulos. Jos keuhkoputkiin virtaisi tavallista ulkoilmaa, niiden solut kuivuisivat kuin lakanat tuulessa. Ilmankosteuden pitää keuhkoissa olla sataprosenttinen. Sisään hengitettävä ilma kostuu tehokkaasti nenässä, jossa se kulkee rustosta muodostuneen kennoston eli nenäkuorikoiden välissä. Samalla kylmä ilma lämpiää.

Tupakansavu nujertaa systeemin

Nenä osallistuu myös ilman puhdistukseen. Isoimmat haituvat jäävät nenäkarvoihin, ja pienemmät kappaleet tarttuvat nenän kosteaan limakalvoon. Nenä ei kuitenkaan voi estää kaikkia epäpuhtauksia pääsemästä keuhkoputkiin. Osa hyvin pienistä hiukkasista ja mikrobeista leijuu ilman mukana sisään. Siksi keuhkoputkissa toimii hämmästyttävä puhtaanapitojärjestelmä: värekarvat.Keuhkoputkia verhoavista soluista sojottaa vajaan sadasosamillimetrin pituisia värekarvoja, jotka pystyvät liikkumaan. Värekarvoja peittää ohut limakerros, johon bakteerit ja muu pikkutavara tarttuvat. Miljoonien värekarvojen siivoojajoukko työntää limaa kohti nielua. Sieltä lima bakteereineen ja hiukkasineen niellään mahahappojen tuhottavaksi.  Tupakkaa ensi kertaa kokeilevaa yskittää, mutta ei riittävästi. Valitettavasti keuhkot tottuvat tupakansavuun. Tuntuu uskomattomalta, että keuhkojen herkkä sisus saattaa kestää tupakansavua kaksikymmentä kertaa päivässä kuukausikaupalla ilman suuria vaurioita. Vuosien mittaan värekarvoja kuitenkin tuhoutuu ja keuhkoputkiin asettuu pysyvä tulehdustila. Lopulta vuosi vuodelta etenevä keuhkoahtaumatauti romahduttaa keuhkojen tuuletuksen.

Julkaistu Tiede -lehdessä 1/2011.

Pertti Mustajoki on professori ja sisätautien erikoislääkäri. Hänen edellinen ihmisen fysiologiasta kertova artikkelinsa Oodi ohutsuolelle julkaistiin numerossa 5/2009. Teksti myös nettiarkistossa. tiede.fi/arkisto

Venäjän MM-kisojen virallinen ottelupallo on Telstar18. Adidas on valmistanut kisapallot vuodesta 1970. Kuva: Wikimedia Commons

Tulevaisuuden huippufutarin peliasuun kuuluu älysiruja ja antureita, jotka rekisteröivät joka liikkeen, ja älypallo raportoi maalit ilman tuomaria.

Mistä tulevaisuudessa keskustellaan, jos jalkapallo-ottelun tuomitsemisestakin poistetaan inhimilliset erehdykset? miettii moni penkkiurheilijaveteraani. Viime vuonna kansainvälinen jalkapalloliitto Fifa nimittäin hämmästytti maailmaa ryhtymällä kokeilemaan älysirutekniikkaa tuomitsemisen apuna.

Teknisen avun mahdollisuus ei ole uusi asia mutta valmius sen hyväksymiseen on.

Aiemmin tuomarin näköaistin avittamiseen on suhtauduttu nihkeästi. Kun televisiokamerat ilmestyivät kentän laidalle 1950-luvulla, tulivat pian myös nauhoitetut ja hidastetut otokset. Äkkiä kävi mahdolliseksi tutkia rauhassa, menikö pallo todella maaliin ja tuomitsiko tuomari oikein. Fifa reagoi päättämällä, että nauhoitukset jätetään huomiotta. Tuomarin sana on laki, näkyi filmillä mitä tahansa.

Yksi seuraus päätöksestä on ollut ikuinen kiista siitä, oliko Englannin joukkueen hyökkääjän Geoff Hurstin kolmas maali MM-finaalin jatkoajalla vuonna 1966 oikea maali vai ei. Hurstin laukaus osui poikkipuuhun ja kimposi alas, mutta minne? Tuomari, joka näki tilanteen heikosti, päätti, että pallo oli maalissa, mutta moni on tuomiosta edelleen eri mieltä.

Nyt linja on muuttumassa jalkapallomaailmassa. Testattavassa seurantajärjestelmässä pallo ilmoittaa sijaintinsa tietojärjestelmään. Tuomari kantaa ranteessaan älyrengasta, joka piippaa, kun tulee maali.

Paikannusanturit palloon ja sääriin

Jalkapallon seurantalaitteisto on kehitetty saksalaisessa tutkimuslaitoksessa Fraunhofer-instituutissa, ja sen on valmistanut saksalainen yritys Cairos Technologies AG. Saksalaiset toivoivat, että älypalloa olisi potkittu jo tämän kesän ottelussa. Näin MM-kisojen isäntämaa olisi päässyt esittelemään tekniikkaansa oikein leveällä rintamalla.

Kehitystyö osoittautui kuitenkin odotettua työläämmäksi ja hitaammaksi. Fifa testasi älypalloa nuoriso-otteluissa viime syksynä. Seurantajärjestelmä havaitsikin kaikki maalit 32 ottelun sarjassa. Valitettavasti tietokone kirjasi maaleiksi myös joitakin ohi menneitä laukauksia. Siksi Fifa heitti älypallon takaisin insinööreille luotettavuuden parantamista varten.

Ensimmäinen yritys oli ehkä hiukan ahne. Heti alussa yritettiin luoda laitteisto, joka kerää valtavasti tietoa.

Cairoksen seurantajärjestelmässä pallon mikrosiru lähettää 2 000 kertaa sekunnissa paikannustietoja antenneihin, jotka sijaitsevat kentän laidalla. Yhtiön mukaan pallon sijainti pystytään määrittämään puolentoista sentin tarkkuudella. Mahdollista on mitata myös pallon nopeus, kiihtyvyys, lämpötila ja paine.

Myös pelaajalla on älysiru kumpaankin säärisuojukseen piilotettuna. Älysiru kertoo hänen sijaintinsa, nopeutensa ja kiihtyvyytensä. Hänen potkaistessaan palloa pystytään mittaamaan laukaisun nopeus. Mittaustuloksista saadaan selville myös askeltiheys ja askelten pituus.

Kilpailijat ovat huomanneet Cairoksen hankkeen vaikeudet. Tanskassa Goalref-niminen yritys on kehittänyt seurantalaitteistoa, joka toteaa vain maalit. Tanskalaiset toivovat näin pääsevänsä suurempaan luotettavuuteen.

Älysirutekniikka ottaa ensi askeliaan, mutta suunta on selvä ja heijastaa tekniikan yleistä kehitystä. Sirut ja sensorit tulevat kaikkialle, ja esineet ja ihmiset muuttuvat tietoverkkojen silmuiksi. 

Värinätyynyillä vinkkejä lihaksille

Vielä villimpää on odotettavissa hieman kaukaisemmassa tulevaisuudessa. Ensin tekniikka seuraa pelaajaa etäältä mutta sitten alkaa myös kulkea hänen mukanaan. Taustalla on nouseva tieteenhaara haptiikka, joka tutkii viestin lähettämistä ja vastaanottamista kosketuksen avulla.

Haptiikan tutkija Hendrik-Jan van Veen hollantilaisesta tutkimuslaitoksesta TNO:sta, joka vastaa Suomen VTT:tä, on työtovereineen ideoinut opastavaa peliasua. Urheilijoiden vaatteisiin upotetaan sensoreita, joka mittaavat lihasten toimintaa. Tietokone käsittelee mittaustulokset ja antaa palautetta kosketuksen avulla. Pienet värähtelevät tyynyt kertovat urheilijalle, mitä lihaksia hänen pitäisi käyttää enemmän. Värinä nilkassa voi viestittää, että nyt vauhtia kinttuihin.

Toistaiseksi tekniikkaa ovat testanneet melojat laboratoriossa, mutta tutkijat suunnittelevat asuja myös jalkapallovalmennusta varten.

On helppo kuvitella, miten monipuolisia mahdollisuuksia haptiikka avaa jalkapallossa. Miksei värisijän voi upottaa vaikka pelihousuihin, jolloin haluttaessa saataisiin myös katsojien ja pelaajien välille uudenlaista viestintää. Kannustushuutojen lisäksi suosikkipelaajille voi tulevaisuudessa antaa hellän etäpotkun takapuoleen: Älkää nukkuko! Tsemppiä!

Kun haptiikkaan yhdistetään älykkäät sensoriverkot, syntyy jotain vielä mielikuvituksellisempaa. Joskus verkko pystyy laskemaan optimaalisia syöttöketjuja, ja haptinen värisijä viestittää, mihin suuntaan pitää potkaista. Silloin pelaajilla on jaloissaan todelliset taikakengät.

Video mullisti pelianalyysin

Älysirut ovat vasta tulossa, mutta jalkapallo on teknistynyt ja tieteellistynyt paljon aikaisemmin.

Valmennuksessa video otettiin käyttöön heti, kun kamerat kehittyivät tarpeeksi pieniksi, eli 1970- ja 1980-luvun vaihteessa. Sitä ennen valmentajat ja heidän apulaisensa olivat tarkkailleet peliä kentän laidalta ja tehneet muistiinpanoja kynällä ja paperilla.

Kun kameraan yhdistettiin tietokone, kuvamateriaalista pystyttiin jalostamaan kaikkea mahdollista tietoa kentän tapahtumista. Pelaajat ja valmentaja saattoivat nyt katsoa kuvaruudulta, mitä pelissä todella oli tapahtunut. Pallon ja pelaajien liikkeet, syötöt, laukaisut, haltuunotot ja muut tapahtumat voitiin kirjata tarkasti ja objektiivisesti. Syntyi uusi tieteenhaara, pelianalyysi.

Pelaajan vointia voi valvoa yötä päivää

Mikä sitten on ollut pelianalyysin ja muun jalkapallotutkimuksen arvokkainta antia? Vastaus voi ensi alkuun tuntua yllättävältä.

– Yksilöllisyyden vahvistuminen on ollut tärkein kehitystrendi valmennuksessa ainakin jo 1990-luvulta asti, sanoo biomekaniikan dosentti, ”jalkapalloprofessori” Pekka Luhtanen, joka työskentelee Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskuksessa Kihussa. Luhtanen on tutkinut Suomessa jalkapalloa ehkä syvällisemmin kuin kukaan muu ja on kansainvälisesti tunnettu pelianalyysin kehittäjä.

Miten niin yksilöllisyys? Jalkapalloahan esitellään malliesimerkkinä tiimityöstä. Tarkemmin katsottuna ristiriitaa ei kuitenkaan ole. Mitä taitavammin jokainen pelaaja hoitaa oman tehtävänsä, sitä hienompaan kokonaistulokseen päästään. Joukkue on sitä parempi, mitä onnistuneemmin osataan sijoittaa oikeat pelaajat oikeille paikoille.

Tekniikka on mahdollistanut entistä paljon yksilöllisemmän valmennuksen. Videolta valmentaja voi tutkia esimerkiksi askelten pituuksia ja tiheyksiä, hetkellisiä asentoja ja nivelten liikelaajuuksia.

Sykemittarilla, joka tuli samoihin aikoihin kuin video eli 1980-luvun alussa, pystytään seuraamaan kuormitusta ja voimavarojen palautumista vaikka vuorokauden läpi.

Mittausten ansiosta pelaaja saa valtavan määrän tietoa itsestään. Vähitellen hän oppii kuuntelemaan kehonsa signaaleja, jolloin laitteita tarvitaan vähemmän. Tekniikka osaltaan auttaa häntä kehittymään ”24 tunnin pelaajaksi”, jota myös lepo, palautuminen ja vapaa-aika auttavat pääsemään parhaaseen mahdolliseen suoritukseen.

Vahvoissa seuroissa, kuten Ajaxissa, valmennus on yksilöllistetty pitkälle. Eri ikäluokkia ja pelin osa-alueita varten on erikoistuneita valmentajiaan. Pelaajat harjoittelevat hyvinkin pienissä ryhmissä.

Pelaajat ovat sekä fyysisesti että psyykkisesti erilaisia. Jotkut ovat perusluonteeltaan hyökkääviä, toiset puolustavia, kolmannet rakentavia. Tarkka tieto pelaajien yksilöllisistä ominaisuuksista auttaa sijoittamaan heidät sopivimmille pelipaikoille. 

Joskus kielteinen tunne onkin hyväksi

Pelaajien fyysisen kunnon ja pelitekniikan lisäksi valmentajien pitää virittää heidän mieltään. Fyysisesti tasavahvojen ja älyllisesti yhtä taitavien joukkueiden ottelussa tuloksen ratkaisevat tunteet. 

Liikuntatieteiden tohtori Pasi Syrjä Jyväskylän yliopistosta on tutkinut, miten huippujalkapalloilijan tunteet vaikuttavat hänen pelituloksiinsa. Tulokset rikkovat tavanomaisia myyttejä.

Olemme tottuneet pitämään itsestään selvänä, että urheilussa ja muuallakin myönteiset tunteet parantavat suoritusta ja kielteiset vahingoittavat. ”Ajattele positiivisesti”, neuvovat konsultitkin.

Tutkijat ajattelivat samalla tavoin aina 1990-luvulle saakka. Tunteiden tutkimus lähti liikkeelle sotilaspsykologiasta. Psykologit tutkivat toisen maailmansodan aikana sotilaan ahdistusta taistelukentällä. Ahdistusta totuttiin pitämään häiriönä ja yksinomaan kielteisenä tunteena.

Uudempi tutkimus on osoittanut, että myös kielteiset tunteet voivat olla hyödyllisiä ja myönteiset haitallisia. Kielteinen ja epämiellyttävä tunne on joskus tehokas ja stimuloiva. Myönteinen tunne voi olla myös lamaannuttava.

Joitakin auttaa jopa pelokkuus

Syrjän väitöskirjatutkimuksessa pelaajat kuvasivat tunteitaan useilla kymmenillä adjektiiveilla.

Tuskin on yllättävää, että ”latautunut”, ”motivoitunut” tai ”sähäkkä” tunne yhdistyi onnistumisen kokemukseen. Yhtä odotettavissa on, että jos on "väsynyt", "haluton" tai "veltto" olo, tuloksia syntyy huonosti.

Mielenkiintoista sen sijaan on, että löytyi positiivisia mutta haitallisia tunteita. Vahingollisia positiivisia tunteita pelaajat luonnehtivat useimmiten sanoilla "huoleton", "tyytyväinen" ja "tyyni".

Kielteisiä mutta hyödyllisiä tunteita kuvasivat esimerkiksi adjektiivit "jännittynyt", "tyytymätön" ja "hyökkäävä".

Mutta tässä ei ollut vielä kaikki. Hyödyllisten ja haitallisten tunteiden valikoima vaihteli pelaajasta pelaajaan. Esimerkiksi "huoleton" tunne vaikuttaa moniin pelaajiin haitallisesti mutta joihinkin myönteisesti. "Pelokas" tunne on useimmille haitaksi mutta joillekin hyödyksi.

Tieto omasta tunneprofiilista auttaa pelaajaa vahvistamaan juuri niitä tunteita, jotka auttavat häntä saavuttamaan parhaat tulokset. Näin valmentaja pystyy yksilöllistämään valmennusta myös tunnepuolella.

Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2006

Jalkapallon pieni historia

1863 yksitoista englantilaista seuraa sopivat jalkapallon säännöistä.

1800-luvun loppupuoliskolla tasaisen pyöreä kumikalvo alkaa korvata epäsäännöllisen muotoisen sianrakon jalkapalloissa. Pallon lujittamiseksi uloin kerros ommellaan nahasta. Jalkapallokengät ovat nilkkapituisia ja nappulat metallisia.

1904 perustetaan Kansainvälinen jalkapalloliitto Fifa.

1909 kenkien metallinappulat kielletään vaarallisina ja siirrytään nahkaisiin.

1920-luvulla kehitetään ruuvattavat, vaihdettavat nappulat.

1930 ensimmäiset MM-kisat järjestetään Uruguayssa.

1954 MM-kisat televisioidaan ensimmäisen kerran. Fifa päättää, ettei nauhoituksia käytetä tuomareiden apuna.

1962 tanskalainen Select Sport esittelee 32:sta kuusikulmiosta ommellun pallon. Vuosikymmenen edetessä siirrytään mataliin, ketteriin kenkiin ja kehitetään ensimmäiset täysin synteettiset pallot.

1970 saksalainen Adidas valmistaa ensimmäisen Telstar-kisapallon. Se saa nimensä 1960-luvun Telstar-satelliitista.

1980-luvulla synteettiset pallot syrjäyttävät nahkaiset pallot. Kenkiä parannellaan biomekaanisten mittausten turvin. Valmennuksessa otetaan käyttöön videointiin perustuva pelianalyysi ja sykemittariseuranta.

1990-luvulla palloihin aletaan lisätä polymeerivaahdoista valmistettu sisäkerros, joka nopeuttaa pomppua ja parantaa vesitiiviyttä.

1991 pelataan ensimmäinen MM-ottelu naisten jalkapallossa.

2000-luvulla uudet polymeerimateriaalit vahvistavat ja keventävät kenkiä.

2005 Fifa testaa sijaintinsa ilmoittavaa älypalloa nuorten turnauksessa Perussa. Tekniikka lähetetään jatkokehittelyyn.

2012 Maaliviivakamerat seuraavat maalin syntyä MM-kisoissa Brasiliassa.

2017 Fifa testaa videotuomarointia, Video Assistant Referee -järjestelmää, MM-kisojen esiturnauksessa Confederations Cupissa Venäjällä.

2018 Videotuomarointi, lyhyesti Var, otetaan käyttöön MM-kisoissa Venäjällä. Seurantakamerat paikantavat pelaajat kentällä. Katsomosta saa erityissovelluksella yhteyden vaihtopenkille, ja virallinen kisapallo tarjoaa omistajalleen nfc-sirun välityksellä oheispalveluja.

Aikajana päivitetty 13.6.2018

Keskiaika toi viinamarjat, perunat ja plomut.

Kesäkuumalla tekee mieli syödä mehukkaita hedelmiä. Globaalien markkinoiden ansiosta niitä on nykyään tarjolla ympäri vuoden, mutta kesäntuoreina ne maistuvat aivan erikoisen hyviltä.

Suomessa ei kasva yhtään kotoperäistä hedelmälajia. Kaikki ovat alkuaan muualta tuotuja.

Vanhimmasta päästä on omena, jonka nimityksellä on vastine muutamissa lähisukukielissä. Sanaa on arveltu vanhaksi iranilaiseksi lainaksi, mutta sen esihistorialliset kulkureitit ovat hämärän peitossa. Vanhoina aikoina kauppaa käytiin etenkin ylellisyystuotteilla, koska jokapäiväisessä elämässä tarvittavat perushyödykkeet tuotettiin itse.

Keskiajan Turun arkeologisissa kaivauksissa on löydetty viinirypäleiden ja viikunoiden jäänteitä, ja ilmeisesti myös niihin viittaavat sanat ovat olleet kaupunkilaisille tuttuja. Muualla Suomessa fiikunat ja viinamarjat opittiin tuntemaan viimeistään 1500-luvun puolimaissa, kun Mikael Agricola kertoi niistä suomenkielisissä teoksissaan.

Viini oli tärkeä tuontituote jo keskiajalla, ja siitä käytettiin vanhaa germaanista lainanimitystä viina 1800-luvun alkuun asti. Viikunan alkujuuret ovat latinassa, jossa ficus tarkoittaa sekä viikunahedelmää että viikunapuuta.

Agricola mainitsee myös perunan, jolla hän tarkoittaa päärynää, latinaksi pirum. Niitä kasvatettiin hänen aikanaan jo Suomenlahden eteläpuolella. Päärynä-sana on kuitenkin lainattu ruotsista, jossa latinan sanaa on muokattu omaan kieleen sopivaksi ottamalla mallia marjaa tarkoittavasta bär-sanasta.

Luumutkin olivat Itämeren alueen vanhaa kauppatavaraa, ja niitä saatettiin jopa viljellä Naantalin luostarissa 1400-luvulla. Luumu-sana on tullut ruotsista, ensi alkuun asussa plomu tai plumo.

Murteissa ja vanhassa kirjakielessä luumuja on nimitetty myös väskynäksi. Se on lainaa varhaisuusruotsin sanasta swetzkon, joka puolestaan perustuu uusyläsaksan sanaan Zwetschge. Se on alkuaan mukaeltu loppuosa latinan sanasta damascena ja kertoo, että luumut tulivat alun perin Damaskoksen suunnalta.

Tavallisten suomalaisten ruokavalioon metsämarjat ovat kuuluneet esihistoriallisista ajoista lähtien, mutta tuoreiden tuontihedelmien syöntiä on alettu opetella vasta 1800-loppupuolella. Sanomalehti Suometar raportoi huhtikuussa 1856, kuinka kauppalaiva täynnä ”appelsiinia, sitronia ja mandelia” oli saapunut Tallinnan satamaan. Muutaman vuoden kuluttua sama onni kohtasi myös helsinkiläisiä.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 7/2018