home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Time - Man of the Year / Time_Man_of_the_Year_Compact_Publishing_3YX-Disc-1_Compact_Publishing_1993.iso / moy / 080392 / 08039936.000 < prev    next >
Text File  |  1993-04-08  |  16KB  |  315 lines

  1.                                                                                 OLYMPICS, Page 581992 SUMMER GAMESEngineering the Perfect Athlete
  2.  
  3.  
  4. The pulsating industry of sports science is pushing the outer
  5. limits of human performance. The new formula: less pain, more
  6. gain. But beware of the hype and the hokum. Sweat still counts
  7.  
  8. By ANASTASIA TOUFEXIS -- With reporting by Ann Blackman/
  9. Washington, Sylvester Monroe/Los Angeles and Rhea Schoenthal/Bonn
  10.  
  11.  
  12.     From the time he took up the long jump at age 11, Mike
  13. Powell showed great potential. But in his first 15 years of
  14. competition he had trouble making it to the far end of the
  15. sandpit. His jumps consistently measured in the 7.6-m-to-7.9-m
  16. range, more than a meter short of record-breaking territory.
  17. Then in 1988 he began improving rapidly. At the world
  18. championships in Tokyo last August, Powell came into his own.
  19. He bounded down the runway, hit the board and soared 8.95 m,
  20. eclipsing by 5 cm the "unbreakable" record set by America's Bob
  21. Beamon 24 years ago. A believer in nonstop improvement, Powell
  22. thinks he could set another record in Barcelona.
  23.  
  24.     What accounts for his amazing metamorphosis from also-ran
  25. to world-beater? Powell, 28, gives credit to a five-year
  26. scientific training plan devised by his coach, Randy Huntington,
  27. who goes by the nickname "Mr. Gizmo" and leaves almost no
  28. technique untried in his exhaustive approach to training. Among
  29. the elements of Powell's regime:
  30.  
  31.     -- To increase the explosive power of his legs, Powell
  32. runs on the track with an open drag parachute trailing behind
  33. him. For variety, he sometimes tows a sled.
  34.  
  35.     -- In the garage at his home in Southern California, he
  36. builds strength by working out on pneumatic weight machines,
  37. which precisely control the velocity of his movements to prevent
  38. damage to his joints.
  39.  
  40.     -- To avoid injury and reduce the recovery time between
  41. workouts, he performs dozens of water exercises in his pool. He
  42. also stimulates his muscles by applying electricity to them with
  43. a battery-operated microcurrent device.
  44.  
  45.     Powell is caught up in the brave new whirl of sports
  46. science. Fast disappearing are the days when an elite athlete
  47. was simply the product of hard work, a gruff coach and a little
  48. luck. Today science has become an indispensable part of the
  49. formula for more and more world-class competitors, who find that
  50. the margin between gold and silver is often a centimeter or a
  51. hundredth of a second. Helping mold athletes today is a growing
  52. army of specialists -- from physiologists and psychologists to
  53. nutritionists and biomechanists. Result: athletes who are
  54. training not just harder but smarter. With some players already
  55. working seven hours a day, six days a week, "it is physically
  56. and socially irresponsible to increase the volume of training
  57. any more," says Gerd-Peter Bruggemann, a professor of
  58. biomechanics at the German University of Sports Sciences in
  59. Cologne. "Science must think of ways to make training more
  60. efficient."
  61.  
  62.     One of the biggest changes brought about by sports science
  63. is the increased use of resistance training, which includes
  64. workouts with weights as well as sessions on machines employing
  65. everything from hydraulic cylinders to rubber bands. Such
  66. training has spread even to the more skill-oriented sports,
  67. including archery and target shooting. The reason is that
  68. scientists have learned that muscle strength produces not only
  69. power but also stamina. At the National Sculling Center on the
  70. Occoquan River in Woodbridge, Va., Igor Grinko, a former Soviet
  71. rowing coach who now trains the U.S. team, has had American Keir
  72. Pearson doing 400 pulls on the oars with 200-lb. weights
  73. attached. "When we slack off," says Pearson, "Igor screams at
  74. us that Russian women can lift more weight than we can." Says
  75. Jonathan Smith, 31, a two-time Olympic medalist who is pushing
  76. for a third prize this summer: "The volume and amount of weight
  77. we're lifting is two to three times more than I did before."
  78.  
  79.     The goal in most cases is to increase strength without
  80. adding bulk. "We're trying to make runners and jumpers, not body
  81. builders," says Dave Ash, weight-training coach at George Mason
  82. University in Fairfax, Va. One technique is to do many
  83. repetitions at low resistance, which takes longer to increase
  84. strength but vastly improves endurance. As part of her
  85. pre-Olympic regimen, Jamaican long jumper Diane Guthrie has been
  86. doing 250 leg curls every day wearing 10-lb. ankle weights. The
  87. 20-year-old Guthrie, who trained at George Mason, notes that
  88. when she slacked off on weight training, she hurt some of her leg
  89. muscles.
  90.  
  91.     In resistance training, athletes focus on the muscle
  92. groups now recognized as vital to their sport. Grinko's rowers
  93. are spending one day a week concentrating exclusively on arms,
  94. another day on legs and a third on the back. Swimmers are
  95. working on building up their arms because about 80% of their
  96. propulsion through the water comes from the arms' movement.
  97. Cyclists now give more attention to their hamstrings, a group
  98. of muscles in the back of the thigh. "The hamstrings stabilize
  99. the knee and transfer mechanical energy between the joints,"
  100. explains biomechanist Robert Gregor of the University of
  101. California, Los Angeles.
  102.  
  103.     Even individual muscles contain different fibers that
  104. respond to specialized training. The two primary types are
  105. so-called fast-twitch fibers, which contract rapidly to produce
  106. large amounts of power, and slow-twitch fibers, which generate
  107. less force but don't tire as quickly.
  108.  
  109.     People are born with different proportions of the two
  110. fiber types, and athletes tend to excel in events for which they
  111. have the best muscle endowment. Sprinters, such as track star
  112. Carl Lewis and swimmer Dana Torres, have muscles containing a
  113. large majority of fast-twitch fibers. So, surprisingly, do shot
  114. putters and weight lifters, who need not only strength but power
  115. too. "They have to move a heavy weight very quickly," explains
  116. U.S. Olympic Training Center physiologist Steve Fleck. "Weight
  117. lifters in the clean-and-jerk event can move as fast as a
  118. sprinter." Distance runners and swimmers, on the other hand,
  119. have mostly slow-twitch fibers.
  120.  
  121.     Heredity has a lot to do with the muscles' makeup, but
  122. training can play a part as well. "You can't convert slow-twitch
  123. into fast-twitch fibers," says Fleck, but you can speed them up
  124. a bit. Middle-distance runners who want to improve their final
  125. kick can go through drills of bounding, jumping and sprinting to
  126. condition their muscle fibers to contract more quickly.
  127.  
  128.     Since muscles can perform only if they have fuel,
  129. scientists have deeply probed the role of body chemistry in
  130. generating energy. They have developed various conditioning
  131. programs to enhance the two basic types of energy production.
  132. One is the well-known aerobic system, in which muscles rely on
  133. oxygen to release energy from carbohydrates, fat and some
  134. protein. Athletes in endurance events -- as well as fitness
  135. buffs who run or do aerobics -- draw primarily on this system,
  136. which functions for a long time. Breathing supplies oxygen
  137. indefinitely, but eventually the stores of carbohydrates run
  138. out.
  139.  
  140.     The other system is anaerobic, in which muscles use
  141. reactions that do not depend on oxygen to produce energy from
  142. carbohydrates and other chemicals stored in the muscle.
  143. Sprinters -- as well as nonathletes dashing from the shower to
  144. grab a ringing phone -- rely to a large extent on this system,
  145. which provides lots of quick power but can operate for only a
  146. short time. The reasons: depletion of the necessary chemicals
  147. and buildup of a chemical by-product called lactic acid, which
  148. inhibits muscle contraction. Middle-distance athletes depend on
  149. a delicate balance of both aerobic and anaerobic systems.
  150.  
  151.     To help determine how well energy production is going,
  152. scientists and trainers collect air exhaled by athletes during
  153. workouts and take blood samples to test for chemicals such as
  154. lactic acid. Speedy computer analysis enables the trainers to
  155. get information in time to make adjustments in subsequent
  156. workouts.
  157.  
  158.     At the U.S. Swimming Federation's International Center for
  159. Aquatic Research in Colorado Springs, more than 10,000 swimmers
  160. have been tested on a swimming treadmill called a flume, in
  161. which their oxygen intake is measured and evaluated as they
  162. exercise. Sessions in the flume showed that Dara Torres, a
  163. specialist in the 100-m freestyle, needed to enhance her
  164. anaerobic system with more sprint repetitions. Such evaluations
  165. are also helping athletes settle on the right amount of
  166. training. Swimmers reach a peak after 12 weeks of intensive work
  167. and then need a tapering-off period.
  168.  
  169.     Just as important is the raw material the body uses to
  170. produce the energy. Only a generation ago, when protein was the
  171. breakfast of champions, athletes were chowing down on steak and
  172. eggs. Now every morsel is evaluated. At the U.S. training
  173. center's cafeteria, each food item is labeled with its
  174. carbohydrate, protein and fat content. Large amounts of
  175. carbohydrates, as much as 60% to 70% of daily calories, are the
  176. mainstay of athletes' diets, because a storehouse of such foods
  177. helps maintain stamina. Nutritionists advise players to limit
  178. fat intake to 30% of calories, protein to about 15%.
  179.  
  180.     While athletes require more protein than do most people to
  181. build new muscle and repair damaged tissue, they usually fulfill
  182. their needs by eating more food rather than increasing the
  183. proportion of protein. The typical American consumes 2,000 to
  184. 4,000 calories of food a day; a male basketball player or
  185. long-distance runner may take in 8,000. Many athletes also
  186. supplement their diet with capsules of amino acids, the building
  187. blocks of protein, though there is no convincing scientific
  188. evidence to support their use.
  189.  
  190.     Since top athletes constantly go for broke and wind up
  191. straining or injuring themselves, physical therapy has become
  192. a vital part of training science. Kinesiologist Linda Huey of
  193. Santa Monica, Calif., devised a water exercise program to help
  194. keep long jumper Powell in shape after he had an emergency
  195. appendectomy just six weeks before the Olympic trials in 1988.
  196. "On land, he could not have trained," explains Huey.
  197.  
  198.     Never getting out of condition is the best way to maintain
  199. an athletic career. Top athletes now train year-round instead
  200. of seasonally. "It's not advancing age that necessarily hurts
  201. performance," says American physiologist Steve Fleck, "it's
  202. deconditioning." Experts believe that swimmer Mark Spitz, 42,
  203. whose technique in the butterfly stroke is still regarded as
  204. ideal, failed in his comeback bid earlier this year in part
  205. because he had been out of condition for 17 years and did not
  206. do enough resistance training. Nonetheless, notes Fleck, "the
  207. trend is in the direction of the better performances coming from
  208. older athletes."
  209.  
  210.     Athletes are complex machines going through complicated
  211. motions. Even a power event such as the discus throw involves
  212. an elaborate, spinning choreography. The richness of the
  213. variables has provided a fertile field for biomechanics experts,
  214. who use infrared lasers, force plates, high-speed video cameras
  215. and computers to isolate the motions and moments that make a
  216. difference. Scientists have analyzed every type of athletic
  217. movement, from a diver's twist to a runner's stride, from a
  218. weight lifter's lunge to a rower's stroke.
  219.  
  220.     The success of American hurdler Edwin Moses shows how
  221. critical changes in technique can be. Before the 1976 Games,
  222. Moses, a physics major in college and a strong proponent of
  223. sports science, analyzed his stride and discovered that it was
  224. longer than most hurdlers'. That, he figured, could enable him
  225. to shave a step from the traditional 14 that most competitors
  226. took between vaults in the 400-m hurdles'. Moses won the gold
  227. and wrote a paper on the biomechanics of running 13-step
  228. hurdles. Four years ago, at the U.S. Olympic trials, backstroker
  229. David Berkoff set a new world record in the 100-m race by
  230. swimming more than two-thirds of the first 50 m underwater using
  231. the dolphin kick. Today nearly everyone employs the maneuver,
  232. which cuts drag, but only for 15-m, the maximum allowed by newly
  233. set rules.
  234.  
  235.     In preparation for Barcelona, German hammer thrower Heinz
  236. Weis, with his trainer and a biomechanist, have been poring over
  237. video data on Yuri Sedykh, the Soviet thrower who set a world
  238. record in 1986 that still stands. One element of Sedykh's
  239. success, they believe, was his ability to generate maximum power
  240. by keeping both feet on the ground as long as possible during
  241. the three or four preparatory spins. Scientists at the U.S.
  242. aquatic center, working with swimming coaches, have suggested
  243. changes to American backstroker Janie Wagstaff and freestyler
  244. Matt Biondi in their underwater pulling patterns. Biondi was
  245. urged to keep his wrist cocked for one-half to a full second
  246. longer at the end of the stroke to maximize his propulsion.
  247.  
  248.     At Pennsylvania State University, sports-science
  249. researcher John Shea has developed the "Leaper Beeper" for
  250. divers. The system uses sensors connected to a laptop computer
  251. to measure elements of an athlete's dive; during practice, a
  252. beeping noise code tells the diver in the air how high he has
  253. jumped and how far down he pushed the diving board. "We want to
  254. give the diver immediate and precise information about the dive
  255. so a change can be made for the next attempt," says Shea.
  256.  
  257.     For fencers, German specialists have devised a
  258. steel-plated dummy that examines competitors' attack moves. The
  259. mannequin has a helmet-shaped head containing a high-speed
  260. camera mounted behind Plexiglas. Its torso is wired at strategic
  261. locations with tiny bulbs. When a hit is scored, a red, green
  262. or white light goes on. Tests with the dummy have shown that
  263. speed alone is not the crucial factor in a fencer's prowess.
  264. Athletes are more accurate when they take time and move
  265. deliberately in the moments preceding attack.
  266.  
  267.     The most ambitious technique-enhancing device yet may be
  268. the robot that is helping prepare America's table-tennis team
  269. for Barcelona. Dubbed R-4 and costing $50,000, the robot can
  270. simulate the styles of the best Ping-Pong players in the world.
  271. A computer-driven motor that spins at 6,000 r.p.m. can shoot a
  272. ball at up to 60 m.p.h. "The robot eliminates the need to travel
  273. to China and Japan to practice against the best players in the
  274. world," says Olympic hopeful Sean O'Neill. "This is a training
  275. tool that allows you to practice against them every day."
  276.  
  277.     Sports science undeniably contains some hype and hokum.
  278. Even its advocates are wary of excessive claims and complexity.
  279. Alois Mader, a professor at the German University of Sport
  280. Sciences in Cologne, points out that the highly successful
  281. Kenyan running program is as simple as can be. "It goes: run
  282. every day from youth on. And run so that you still enjoy it the
  283. next day. Everything else will follow automatically.''
  284.  
  285.     No one is sure just how much further science can help push
  286. performance. In most events, improvements will get smaller and
  287. smaller. "It's clear the curve of progression is flattening
  288. out," says biomechanist James Hay of the University of Iowa.
  289.  
  290.     Yet some areas show immense possibilities for improvement.
  291. "By 2054 we'll see a mile in the 3:30s [current record:
  292. 3:46]," predicts physiologist Jay Kearney, head of sports
  293. science for the U.S. Olympic Committee. In swimming, "we're not
  294. near the physiological limit," says John Troup, director of
  295. sports medicine and science for U.S. swimming. "A fish is 80%
  296. to 90% efficient in water, a world-class swimmer only 8% to 9%.
  297. It's not out of the realm of possibility that in six to 10 years
  298. we could get a drop of one or two seconds in the 100-m race. In
  299. distance events, we could take 15 seconds off." Some of that
  300. progress will be the result of athletes who were simply born
  301. with greater natural talent. But it will also be science that
  302. is pushing them to be faster, higher, stronger.
  303.  
  304.  
  305.  
  306.  
  307.  
  308.  
  309.  
  310.  
  311.  
  312.  
  313.  
  314.  
  315.