Een kijkje achter de schermen bij het Nike Mind team, dat schoenen op basis van neurowetenschap maakt

Hun nieuwste innovatie, Nike Mind, is een sensorisch schoenplatform waar meer dan tien jaar aan gewerkt is. Het doel: atleten een totaal nieuwe manier van wedstrijdvoorbereiding en -herstel bieden. 

We vroegen zeven leden van het Nike Mind team naar hoe deze langverwachte technologie uitgroeide van concept naar realiteit.

DE NEUROARCHITECT: GRAEME MOFFAT (PHD)
Principal Researcher Nike Sport Research Lab

Als hoofdonderzoeker binnen het Mind Science team van Nike is Graeme Moffat de neurowetenschappelijke kracht achter Nike Mind: door eeg's, heatmaps met drukpunten en spiersignalen uit te lezen, geeft hij het team inzicht in hoe sensaties onze focus en performance beïnvloeden. Vanuit zijn achtergrond in onderzoek naar brain-computer interface vertaalt hij de wetenschap van perceptie in tastbare designprincipes die onder de voet voelbaar zijn. Voor Moffat draait dit project om zoveel meer dan alleen een schoen. Voor hem vormt Nike Mind het bewijs dat je via sensaties lichaam en geest tegelijkertijd kunt trainen.

Een van de makkelijkste manieren om uit je hoofd te komen, is door in je lichaam te kruipen en je zintuigen actief in te zetten. Met Nike Mind zien we meer hersenactiviteit in het sensomotorisch netwerk en een toename in het aantal alfa-oscillaties, wat in verband gebracht wordt met een ontspannen, oplettende mentale toestand. 

Net als je handpalmen hebben je voetzolen tien tot twintig keer meer mechanoreceptoren dan de meeste andere plekken. Dit zijn de lichaamsdelen waarmee we voelen en de wereld ervaren. Nike Mind speelt daarop in met noppen die onafhankelijk van elkaar bewegen en zo verschillende maten van druk op de voetzool kunnen uitoefenen. Het resultaat is dat de voet directer contact met de grond maakt.

We hebben de plaats van de 22 noppen bepaald op basis van sensorisch onderzoek. Eerst stelden we vast hoe ver de noppen uit elkaar moeten staan zodat mensen de drukpunten als twee aparte sensaties ervaren. Op basis daarvan hebben we in kaart gebracht waar de receptoren precies contact met de voet moeten maken. Het bleek dat de noppen bij de voorvoet dichter bij elkaar moesten staan, en bij de hak verder uit elkaar.

We hebben de hele trukendoos gebruikt: sensoren om de druk onder de voet te meten, elektromyogrammen van de onderste ledematen en menselijke eeg's. Ook hebben we draagtests met atleten uitgevoerd, waarbij we keken naar hun hersenen voor, tijdens en na het dragen van de schoenen. We zagen duidelijke verschillen in hersenactivatie en patronen in hersengolven, wat erop wijst dat het sensorische systeem in de schoen het brein activeerde. Deze schoenen zijn rondom het sensorische systeem ontworpen, wat een compleet nieuwe kijk op footwear design is. We zijn bijna tien jaar bezig geweest om dit systeem te ontwikkelen en te perfectioneren.

Dit is echt een geweldig staaltje technologie. Het lijkt wel alsof er een anti-vermoeidheidsmatje in mijn schoenen zit. Echt een heerlijk gevoel. Aan het einde van de dag wil ik ze het liefst niet meer uittrekken.

Het Mind Science team is een unieke groep mensen. We zijn een samenwerking van neurowetenschappers, perceptieonderzoekers, fysiologen en engineers. Deze combinatie van disciplines vind je niet vaak bij bedrijven als Nike. Voor ons betekende het een kans om diepgaande wetenschappelijke inzichten snel om te zetten in tastbare productinnovatie. De snelheid waarmee we prototypes ontwerpen, tests met atleten afnemen en de volgende versie klaar hebben, is ongekend. Daar is Nike echt uniek in.

DE HERSENCARTOGRAAF: TREVOR BARSS (PHD)
Lead Researcher, Mind Science Team

In nauwe samenwerking met Moffat heeft Trevor Barss de eerste neurowetenschappelijke onderzoeken gedaan die de basis van Nike Mind vormen. Als sensorische-neurowetenschapper gespecialiseerd in neurofysiologie bestudeerde hij eeg's en andere tests om te bepalen hoe aanrakingen patronen in de hersenactiviteit beïnvloeden. In feite is hij dus op zoek gegaan naar het verband tussen beweging, focus en bewustzijn. Het team ontdekte dat het dragen van Nike Mind schoenen duidelijke veranderingen in sensomotorische activatie en alfagolven bij atleten teweegbrengt. Dit inzicht is bepalend in de manier waarop het NSRL naar de connectie tussen lichaam en geest kijkt.

De eerste 45 jaar heeft Nike zich puur gericht op de nek en alles daaronder. De komende 45 jaar nemen we de hersenen ook mee. 

Mijn rol was om te bestuderen welke unieke effecten het dragen van deze schoenen heeft op de hersenen van atleten. Eerst hebben we de elektrische hersenactiviteit voor, tijdens en na het bewegen gemeten. Die gegevens hebben we vervolgens gekoppeld aan perceptiedata. Het doel was om de gevoelsmatige ervaringen van atleten ook vanuit neurologisch perspectief waar te nemen.

We ontdekten dat deze samenwerking tussen perceptie en neurowetenschap een enorm krachtige basis is. Je kunt misschien wel zien dat het ene deel van de hersenen meer geactiveerd wordt dan het andere, maar zonder te weten wat de atleet daarbij voelt, weet je niet of dat iets goeds of slechts is. Pas als je die beide werelden combineert, kun je er iets mee.

Toen ik voor het eerst bij Nike aan de slag ging, stond ik versteld van de faciliteiten. In de meeste onderzoeksomgevingen kun je pas een expert buiten je vakgebied te spreken krijgen na eindeloos mailen, plannen en wachten. Hier heb ik gewoon drie bureaus verderop een topexpert in biomechanica, fysiologie of materiaalkunde zitten met wie ik even kan overleggen. Daardoor gaat alles zoveel sneller.

De kracht van dit lab schuilt in de soepele uitwisseling van expertise. Als neurowetenschappers, engineers en developers werken we nauw samen. We zijn continu aan het testen en doorontwikkelen, en die kennis kunnen we direct inzetten. Niemand zit op z'n eigen eilandje, waardoor er unieke kruisbestuivingen ontstaan.

We staan aan het begin van een compleet nieuw vakgebied. De methoden zijn niet nieuw, maar met de toepassing op schoenen en kleding wagen we ons op onbekend terrein. Elk experiment werpt nieuwe vragen op.

Wat ik het meest inspirerend vind, is dat ik mag werken met een team knappe koppen met een gezonde dosis nieuwsgierigheid. Als je diepgaande wetenschappelijke kennis combineert met creatief design, open je deuren naar compleet nieuwe betekenissen van performance.

De mogelijkheden voor de toekomst zijn eindeloos. Over ons hele lichaam zitten sensorische receptoren. Elke aanraking betekent een interactie met je zenuwstelsel. Door in te haken op die connectie kun je atleten een volledig nieuwe kijk op bewustzijn, focus en herstel bieden.

DE ENGINEERING EXPERT: ELIZABETH RAISSIAN
Senior Director Performance Engineering

Binnen het Performance Engineering Lab van Nike werkt Elizabeth Raissian op het snijvlak van productfunctionaliteit en programmeren. Voor Nike Mind heeft ze samen met haar team een digitaal framework gebouwd dat het mogelijk maakte om het concept in verschillende formaten te produceren. Met behulp van Finite Element Analysis (FEA) en simulatietools hebben ze kunnen modelleren hoe elke nop, elk flexpunt en iedere drukzone onder de voet werkt. Dankzij die modellen kon het team een heel precies sensorisch design maken dat bij iedere stap en in elke maat consistent aanvoelt.

De grote doorbraak kwam toen we computationele methoden gingen inzetten om het schaalprobleem aan te pakken. Nike Mind bestaat namelijk uit ontzettend veel kleine onderdelen binnen een groter geheel. We besloten om scripts te schrijven om te bepalen waar de noppen moesten komen voor optimale performance en alsnog tot een consistent productieproces te komen.

Ons doel was om elke atleet dezelfde gevoelservaring te geven – ongeacht schoenmaat. Met behulp van FEA hebben we variabelen als de hoogte, het materiaal en de grootte van de noppen getest, zodat we vervolgens het optimale punt tussen te veel en te weinig gevoel konden bepalen. Toen we dat eenmaal hadden, konden we dat op de verschillende schoenmaten toepassen, zodat het product in alle maten hetzelfde aanvoelt.

Dit is mijn droombaan. En ik wist eerst niet eens dat er zo'n baan bestond. Ik krijg hier de kans om solide technisch werk te combineren met de creativiteit van een samenwerking met designers, sportonderzoekers en andere specialisten. Zelfs na 23 jaar verveelt het nog altijd niet.

Het meest fascinerend vind ik de snelheid waarmee tools zich ontwikkelen. We hebben een stevige basis gecreëerd en daar kunnen we de nieuwe technologieën die nu ontstaan op toepassen. Dat leidt tot toepassingen die we tien jaar geleden niet voor mogelijk hielden. Het biedt ons een compleet nieuwe kijk op producten – en op de toekomst.

DE BRUGGENBOUWER: SEAN LU
Footwear Developer

Sean Lu levert al meer dan twintig jaar een bijdrage aan de meest revolutionaire concepten van Nike: van prototype tot productie. Als developer werkt hij aan het beslissende moment waarop een innovatie geschikt moet worden gemaakt voor het productieproces van Nike. Voor Nike Mind kreeg hij te maken met ongekende uitdagingen, zoals hoe je 22 dempende, los van elkaar bewegende noppen produceert en aan elkaar vastmaakt, zonder dat daarbij het zorgvuldig ontwikkelde sensorische design van deze innovatie verloren gaat.

Mijn taak is om een design tot leven te brengen, waarbij ik mijn skills op het gebied van projectmanagement en leiderschap inzet om verschillende functionele teams op elkaar af te stemmen. Het doel is altijd de best mogelijke samenwerking en het best mogelijke product. Het eindproduct moet aantoonbaar kunnen doen wat het moet doen.

De grootste uitdaging was om 22 losse noppen te produceren en op een gelijkmatige manier aan elkaar vast te maken. De meeste schoenen bestaan uit vijf of zes grote stukken. Bij deze schoen hadden we er 22, die allemaal heel precies gemaakt en verbonden moesten worden. Om dat probleem op te lossen, moesten we productiemethoden ontwikkelen die niets te maken hadden met de reguliere manier van schoenen maken.

De flexibele strobel bleek een absolute doorbraak. Bij normale schoenen is de strobel hard, maar voor de Nike Mind moest die alle kanten op kunnen buigen, zodat de noppen vrij konden bewegen en het gewenste gevoel konden overbrengen. Zolang we dat niet hadden, werkte het hele systeem niet.

Er zijn heel wat momenten geweest dat we dachten dat het te moeilijk was, gewoonweg niet mogelijk. Maar we bleven onszelf de vraag stellen: is dit echt de beste manier of is er een alternatief? Als het eenmaal gelukt is, kun je atleten zoveel meer bieden dat het al die moeite meer dan waard is.

DE CREATIEVE VISIONAIR: ERIC AVAR
VP en Creative Director Innovation

Weinig designers hebben zoveel bijgedragen aan de vormentaal en performance van Nike producten als Eric Avar. Na tientallen jaren aan de meest iconische schoenen van het merk gewerkt te hebben – van Foamposite tot Free tot de Kobe productlijn – kwam Avar bij het Nike Mind project om ingewikkelde neurowetenschappelijke concepten in een design te vangen. Zijn focus: dingen niet onnodig ingewikkeld maken, altijd nieuwsgierig blijven en een schoen ontwikkelen die de natuurlijke relatie van het lichaam met beweging opnieuw aanwakkert.

Wat dit project zo uniek maakte, is dat we al onze kennis over traditionele schoenen overboord moesten gooien. Waar we doorgaans werken aan power om je vooruit of omhoog te duwen, gingen we nu op zoek naar een natuurlijker sensorisch gevoel onder de voet. Naar een manier om de connectie tussen lichaam en geest te versterken en atleten te helpen om rustig en gefocust te worden en in het moment te komen.

Mijn rol was om de creatieve visie te helpen ontwikkelen. Om micro- en macrodetails vanuit de wetenschap, de kunst en het verhaal van de schoen op elkaar af te stemmen. De beste ideeën ontstaan als die dimensies op één lijn staan. Het was mijn taak om het team een duidelijk ijkpunt te geven en te verduidelijken hoe het wetenschappelijke idee onder je voet moest aanvoelen.

Elke dimensie van dit project was nieuw: de wetenschappelijke basis, de engineering, de vormentaal. Elk inzicht vanuit het lab had gevolgen voor hoe we naar materialen of geometrie keken. En andersom leidde elk prototype tot nieuwe vragen voor onze wetenschappers. Door die constante feedback heen en weer zijn we tot doorbraken gekomen.

Performance design draait altijd om balans. Met te veel demping verlies je het gevoel onder de voet, te veel gevoel onder de voet is al snel overweldigend. Onze uitdaging was om de ideale combinatie van comfort, duidelijkheid en bewustzijn te vinden.

Ik denk dat dit onbekend terrein is, een nieuw paradigma op het gebied van performance. We bewijzen dit aan de hand van de wetenschap, maar ontdekken het ook vanuit onze intuïtie. Hoe meer we uit die combinatie van nieuwsgierigheid en expertise halen, des te meer nieuwe dingen we ontdekken.

Het mooiste aan deze technologie is dat die staat voor het onbekende. Het herinnert ons eraan dat performance niet alleen om snelheid gaat. Het gaat om dat gevoel, die mindset en een bewustwording van het moment.

DE COMPONIST: MATTHEW NURSE (PHD)
Chief Science Officer NIKE, Inc.

Matthew Nurse heeft een achtergrond in biomechanica, fysiologie en performance research en stond aan het roer van de meest ambitieuze wetenschappelijke innovaties van Nike. Als Chief Science Officer hield hij binnen het Nike Mind project het overzicht over de verschillende disciplines en was hij verantwoordelijk voor het aansturen van wetenschappers, designers en engineers.

De meeste mensen beseffen niet hoe belangrijk sensorische feedback vanuit het lichaam is, en dan met name vanuit de voeten. Op je voeten zitten duizenden sensoren die de hersenen constant van informatie voorzien over evenwicht, houding en ruimtelijk bewustzijn. Dit is het eerste product dat ontwikkeld is om die feedback te gebruiken om atleten te helpen met focussen op het moment en hun omgeving.

Als het lichaam een motor is, is de geest de bestuurder. Nike Mind is een eerste stap richting een scherpere, meer gefocuste bestuurder. Tegenwoordig weten we dat mentale voorbereiding net zo belangrijk is als fysieke. En we staan nog maar aan het begin van de ontdekkingstocht van wat er allemaal mogelijk is.

Wetenschap en creativiteit zouden zich aan elkaar moeten kunnen optrekken. De wetenschap moet dromen geen begrenzingen opleggen, maar ze juist richting geven. Bepaalde concepten zijn niet nieuw, maar voorheen hadden we niet de mogelijkheden qua design en productie om ze te realiseren. Twintig jaar geleden waren we nog niet in staat om zwevende, los van elkaar bewegende noppen te maken die draaien en meeveren en zo bepaalde sensorische signalen aan de hersenen doorgeven. Vandaag de dag kunnen we dat wel.

De feedback van atleten was leidend. We hebben honderden versies gemaakt, met steeds weer aanpassingen in de aantallen, dichtheid, stevigheid en plaats van de noppen. We wilden er zeker van zijn dat de sensaties duidelijk voelbaar waren, maar niet zoveel dat het juist afleidend zou werken. Alleen atleten weten wat precies de goede balans is.

Het mooie van Nike Mind is dat je je niet alleen gegrond voelt, je bent het ook. Aan de hand van onder meer eeg's hebben we veranderingen in de hersenactiviteit gemeten die in verband worden gebracht met focus en bewustzijn. We hebben nu voor het eerst inzichtelijk kunnen maken – en kunnen bewijzen – dat de constructie waarop we lopen van invloed is op de werking van ons brein.

En dit is nog maar het begin. Tientallen jaren hebben we alleen naar het lichaam gekeken. Nu we ook de mentale kant beginnen mee te nemen, zijn de mogelijkheden voor atleten grenzeloos.

DE PROBLEEMOPLOSSER: BRYAN YOUNGS
Innovation Program Director Footwear

Bryan Youngs heeft ruim twintig jaar ervaring met footwear en richt zich vooral op de overgang van innovatie naar een tastbaar product. Binnen Nike Mind was hij verantwoordelijk voor het opschalen, de vertaalslag van een handgemaakt sensorisch prototype naar een systeem dat consistent en betrouwbaar te produceren is. Door een brug te slaan tussen advanced innovation en internationale productieprocessen heeft hij eraan bijgedragen dat het concept van labexperiment uitgegroeid is tot verkrijgbaar product.

Het idee van sensorische schoenen bestaat al zo'n jaar of tien, maar het probleem was altijd de schaal. Jarenlang was het een ambachtsproject: iets wat je met de hand kon maken, maar wat niet geschikt is voor massaproductie. Voor Nike Mind moesten we een stap verder gaan en iets iets afleveren waarmee onze productiepartners uit de voeten konden, zonder dat dat afbreuk deed aan de complexe structuur onder de voet.

In samenwerking met onze productiepartners hebben we een proces met tientallen losse onderdelen kunnen terugbrengen tot een systeem met maar een paar grote stappen. Dankzij die ontwikkeling hebben we de gevoelservaring die atleten zo fijn vonden van de eerste prototypes kunnen reproduceren in een schoen die op grote schaal te maken is.

Het enthousiasme waarmee we de lastigste problemen te lijf gaan, is echt uniek voor Nike.We zijn tien jaar bezig geweest om sensorische schoenen te ontwikkelen en van elke mislukte poging hebben we iets geleerd. We blijven graag de relevante vragen stellen en hebben vervolgens het geduld en het doorzettingsvermogen om die vragen op te lossen. Deze twee nieuwe producten zijn nog maar het begin.