Het geluid van knakkende knokkels: kan wiskunde het mysterie verklaren?

Een voor een aan je vingers trekken, een goeie vuist maken, of je vingers in elkaar draaien en ze eens goed stretchen. Veel mensen hebben er deugd van om af en toe de knokkels in hun handen te kraken. Minder aangenaam is het geluid dat erbij hoort. Over dat geluid is al veel gezegd en geschreven, de meningen blijven verdeeld. Een wiskundige analyse brengt ons nu alweer een stap dichter bij het antwoord.

Als student aan de befaamde École Polytechnique in Parijs kreeg Vineth Chandran Suja enkele jaren geleden de opdracht om een onderzoeks­project uit te werken rond biomechanica. Hij vond geen inspiratie, tot hij op een lui moment zijn knokkels kraakte. Op dat moment waren al ettelijke studies over het gekraak gevoerd. De meest gangbare theorieën hebben te maken met belletjes in het vocht rond het gewricht (synoviale vocht, nvr).

Geen enkele studie kon het mysterie echter definitief ophelderen. Suja ontdekte ook dat geen enkele studie een wiskundige inkijk bood op de zaak. Zelf vermoedde hij dat het iets te maken had met een verlaagde druk op het moment dat je je knokkels stretcht. Samen met Abdul Barakat, professor celdynamica aan de École Polytechnique, werkte hij enkele wiskundige vergelijkingen uit.

Variaties en fluctuaties

"De eerste vergelijking beschrijft de variaties in druk in het gewricht als we onze vingers kraken", legt Suja uit aan BBC. "De tweede beschrijft de variaties in de grootte van de belletjes in het vocht als gevolg van de variaties in druk. In de derde koppelden we de variaties in grootte van de belletjes aan het geluid dat ze al dan niet maakten."

Die drie vergelijkingen vormden een wiskundig model dat Suja en Barakat toepasten op enkele geluidsopnames van krakende knokkels in echovrije kamers. Ze concludeerden dat de belletjes in het gewrichtsvocht "knappen" door de variaties in druk. En dat veroorzaakt het geluid.

"We trekken eigenlijk onze gewrichten uit elkaar, waardoor de druk in onze gewrichten verlaagt. Terwijl we onze knokkels kraken, treden veel variaties in druk op, waardoor de grootte van de belletjes extreem snel fluctueert", vertelt Suja.  

Verzoening

Het nieuwe wiskundige model brengt twee van de meest bekende theorieën over het gekraak dichter bij elkaar. Een studie uit 1971 stelde dat het veroorzaakt werd door het uiteenspatten van belletjes. Maar 40 jaar later stelde een andere studie vast dat er nog lang na het gekraak belletjes te zien zijn en dat het dus eerder zou ontstaan door de vorming van die belletjes.

Suja's model lijkt eerder aan te sluiten bij de eerste theorie - het knappen van de belletjes - maar voegt daar nog iets aan toe. Volgens zijn onderzoek is slechts een gedeeltelijke uiteenspatting van belletjes nodig om het gekraak te veroorzaken en kunnen er dus nog belletjes achterblijven.

We lijken dus een stap dichterbij, maar het volledige mysterie is nog altijd niet uitgeklaard. Suja - op dit moment doctoraatsstudent aan Stanford University in de Verenigde Staten - heeft geen berekening gemaakt van hoe de belletjes in het vocht nu precies ontstaan. Dat proces moeten we eerst kennen, voor we al of niet kunnen uitsluiten of dat de bron van het gekraak vormt.

Meer lezen?