Katseenseuranta ja näkeminen – silmien rooli urheilussa

Huippu-urheilijat etsivät aina uusia kilpailuetuja. Monen lajin kohdalla voi luonnollisesti ensimmäisenä tulla mieleen erilaiset fyysistä voimaa ja kestävyyttä kehittävät harjoitteet. Nämä ovatkin tärkein perusta kehittymiselle, mutta niitä tekevät kaikki urheilijat. Monelle ei tule mieleen, että näkökykykin on urheilijalle hyödyllinen ominaisuus, jota voidaan harjoittaa. Silmä-raaja-koordinaatio, reaktiokyky, hahmotuskyky, visuaalinen muisti sekä kohteeseen keskittyminen ja sen seuraaminen ovat kaikki harjoiteltavia taitoja, jotka voi ottaa mukaan treeniohjelmaan.

Näkeminen on monelle itsestäänselvyys, jota ei tule aktiivisesti ajatelleeksi päivittäisessä elämässä. Näköaisti on kuitenkin hyvin monimutkainen prosessi: Ympäristöstä saapuva valo läpäisee ensin sarveiskalvon ja silmän linssi fokusoi valon silmän takaosassa sijaitsevalle verkkokalvolle, joka koostuu tappi- ja sauvasoluista. Niissä valoenergia muuttuu sähkösignaaleiksi, jotka sitten kulkeutuvat aivoihin. Aivot puolestaan prosessoivat signaalin näköhavainnoksi. Näin siis hyvin lyhyesti selitettynä.

Ihmisellä tappisoluja on yleensä kolmea eri tyyppiä, jotka ovat herkkiä tietyille valon aallonpituusväleille. Yhden tai useamman tappisolutyypin puuttumisesta tai niiden epätyypillisistä herkkyysalueista seuraa niin kutsuttu värisokeus. Sauvasolut taas ovat erikoistuneet pimeänäköön eivätkä ole aktiivisia kirkkaassa valaistuksessa. Ne eivät juurikaan erota värejä, mutta liikkeen ne havaitsevat todella hyvin. Tiesitkö, että juuri ihmissilmän tappisolujen herkkyysalueet ovat syy siihen, että melkein kaikkien televisioiden, tietokoneiden ja puhelimien näytöissä olevat pikselit muodostavat värit punaisen, vihreän ja sinisen (RGB) valon yhdistelminä?Molemmat ihmisen silmät saavat myös hieman erilaisen kuvan ympäröivästä maailmasta, koska silmät sijaitsevat noin kuuden senttimetrin päässä toisistaan. Tämän stereonäön ansiosta ihmiset pystyvät tekemään havaintoja kohteiden etäisyyksistä. Ihmiset oppivat myös aiemman kokemuksensa perusteella arvioimaan etäisyyksiä kohteiden kokojen avulla. Olet joskus saattanut nähdä optisen harhan nimeltä stereogrammi, jossa kaksi hieman toisistaan eroavaa kaksiulotteista kuvaa saadaan näyttämään kolmiulotteiselta, kun eri silmille näytetyt kuvat stereonäön seurauksena ikään kuin yhdistyvät yhdeksi.

Kaksi vierekkäistä silmää mahdollistavat myös ihmisen laajan näkökentän. Se voi olla kasvojen muodoista riippuen jopa yli 200 astetta vaakasuunnassa, kun taas pystysuunnassa se on vain noin 130 astetta. Tarkin kuva muodostuu keskelle näkökenttää, kun taas reunat ovat sumeita. Havaitsemme kuitenkin erityisen hyvin liikettä juuri näkökentän reunoilta. Silmänliikuttajalihakset kohdistavat näkömme kiinnostavaan kohteeseen joko nopeilla liikkeillä, joita kutsutaan sakkadeiksi ja vergensseiksi, tai hitaasti ja sulavasti seuraten (smooth pursuit). Silmän linssi fokusoi näkömme juuri oikealle etäisyydelle lihaksilla, jotka venyttävät tai supistavat linssiä. Poikkeama tässä fokusoinnissa taas aiheuttaa kauko- tai likinäköisyyden.

Katseenseurannan tutkimus alkoi jo 1800-luvun lopulla, mutta urheiluun liittyvät ensimmäiset tutkimukset tehtiin vasta 1970-luvulla. Suomeen tämä tutkimus on rantautunut vielä myöhemmin. Näkeminen on äärimmäisen tärkeää melkein kaikissa urheilulajeissa. Tutkimuksia on tehty mm. formuloissa, ammuntaa sisältävissä lajeissa sekä monissa pallopeleissä, kuten jalkapallossa, koripallossa ja tenniksessä. Esimerkiksi pallopeleissä pelaajat pystyvät havaitsemaan sivusilmälläkin ympäristöstä tietyn värisen pallon, kentän ääriviivat sekä omien ja vastustajien eriväriset pelipaidat. Koska tarkin kuva muodostuu kuitenkin keskelle näkökenttää, täytyy suoritustilanteen yhteydessä katse kuitenkin kohdistaa haluttuun kohteeseen, jolloin tapahtuu viimeinen fiksaatio ennen suoritetta. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi maali, kori tai maalitaulu.

Monissa tutkimuksissa onkin keskitytty juuri tähän viimeiseen fiksaatioon ennen tiettyä lajille ominaista suoritetta, kuten vapaaheitto koripallossa. Tälle viimeiselle fiksaatiolle on annettu nimeksi “Quiet Eye” (hiljainen silmä). Monissa tutkimuksissa on löydetty merkittävä positiivinen korrelaatio onnistuneelle suoritteelle ja keskivertoa pidemmälle fiksaatiolle kohteeseen ennen suoritetta ja vähän suoritteen jälkeen. Tutkimuksia on tehty myös lajeista, joissa näkökyky ei tulisi heti ensimmäisenä mieleen olennaisena lajitaitona, kuten keihäänheitto, kiipeily, pyöräily ja pilates.

Itä-Suomen yliopisto keskittyy Mehtimäki-hankkeessa liikunnan ja urheilun tutkimukseen ja sen yhdistämiseen korkean teknologian tarjoamiin mahdollisuuksiin. Etsimme liikunnan ja urheilun kentältä sellaisia tilanteita, joissa korkean teknologian käyttö toisi lisäarvoa valmennuksen ja valmentautumisen tueksi. Tuomamme teknologia laajentaa entisestään TestLab Mehtimäen uudistuvaa laitetarjontaa.

SeeTrue Technologies ST ONE –katseenseurantalasit

Yksi tärkeä teema hankkeessamme onkin katseenseuranta. Hankimme yliopistolle Mehtimäki-projektia varten kolme katseenseurantalaitetta Joensuulaiselta SeeTrue Technologies -yritykseltä  (https://www.seetruetechnologies.com/mobile-eye-tracker-stone/). Nämä ST ONE -katseenseurantalasit kuvaavat samanaikaisesti käyttäjän silmien liikettä sekä hänen näkökenttäänsä niin, että kuvatusta videosta näkyy tarkasti, mihin laseja käyttävä urheilija tai valmentaja katsoo suorituksen aikana. Lasit ovat helppokäyttöiset, nopeat kalibroida ja hyvin kevyet. Ne asettuvat tarvittaessa hyvin myös silmälasien päälle ja sopivat ominaisuuksiensa ansiosta nopeidenkin lajien tutkimukseen.

Teemme mielellämme yhteistyötä urheilijoiden ja urheiluseurojen kanssa katseenseurantaan liittyen. Tavoitteenamme on suorittaa demotutkimuksia mm. koripallossa, tenniksessä ja ampumahiihdossa. Ota meihin rohkeasti yhteyttä [mika.flinkman @ uef.fi], niin sovimme yhteistyöstä.