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美国体操冠军拜尔斯留下科学不解之谜

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【大纪元2016年08月08日讯】(大纪元记者张秉开编译报导)美国著名女子体操选手西蒙•拜尔斯(Simone Biles)在里约奥运会平衡木预赛中获得第一名。她的不可思议平衡技巧及精细动作令观众倾倒,也让科学家惊喜。因为拜尔斯的非凡技艺留下一个难解的科学谜团:人脑为什么有如此惊人的能力。

据《赫芬顿邮报》8月7日报导,只见现年19岁的拜尔斯在宽仅10厘米(4英寸)的平衡木上,轻松自如地腾挪跳跃,翻飞旋转,似乎平衡木变成了她身体的一部分。

资料记载,拜尔斯曾在2013年到2015年间,连续获得三次世界体操锦标赛冠军、全美体操资格赛女子全能冠军,以及两次世锦赛平衡木金牌。

这位体操运动家的惊人平衡能力,让科学家为之惊叹:人脑功能之复杂远远超出目前理论的描述。

大脑行使运动功能之谜

报导说,科学家不禁要问,拜尔斯完成的那些“不可能”难度动作是因为她的大脑功能与众不同吗?为什么她能保持不可思议的平衡呢?

当然,科学家无法直接观测她的大脑结构。但是,即使科学家有机会能看到,他们也不大可能说明大脑的那些奥秘。

美国哥伦比亚大学脑研究所的神经科学家托马斯•杰赛尔(Thomas Jessell)说:“这是个难题。”

杰赛尔有30多年的研究经验,但也说不清楚拜尔斯这样的运动家所具备的运动技能的生理机制。杰赛尔表示:“对于这个问题,凭我们对大脑和脊髓的那点认识,无法给出明确的答案。”

拜尔斯的平衡动作 (YouTube视频截图)
拜尔斯的平衡动作 (YouTube视频截图)

极多细胞在较短时间共同完成

也许,根据现有的神经理论,可以猜想拜尔斯的运动神经系统天生具有更好的联系功能(better-wired motor system)。

杰赛尔说:“可能,(胚胎)早期发育形成的神经联系非常精确,因此有机会更好地行使更精细的动作。”

大脑中,掌管运动的机制和结构组成极其复杂。即使人做一个简单的动作如迈出一步,都会涉及极多数量的神经元细胞相互之间协调工作,将神经指令准确地、强弱合适地发送给腿部的肌肉,而肌肉力量的大小信息又会反馈回到大脑之中,将神经信号调节为更为适合迈步肌肉的动作。

杰赛尔解释:“会有巨大数量的神经细胞非常迅速地参与这种机制。”在行使运动功能的大脑皮质区域,至少有一百万神经细胞与下方的脊髓细胞进行联系,而这些细胞的活动又受大脑其它部位几千万个细胞的调控。而这些细胞功能的最终体现——迈步动作是几乎和我们思想同步进行的。

拜尔斯的翻腾动作 (YouTube视频截图)
拜尔斯的翻腾动作 (YouTube视频截图)

大脑的无限奥秘

报导说,幸运的是,我们即使不明白这些生理机制,也会自然而然地迈步走路。

如果进一步思考拜尔斯的精彩动作,可能让人联想大量的训练是神经细胞之间获得更为精细功能的原因,这就涉及到学习。

一些研究者观察到学习和训练可以改变大脑的结构和功能,他们将这种现象称为大脑的可塑性。但是,尚不清楚大脑的这种可塑性有多大。杰赛尔表示,更多的研究可能会深入认识这些问题。

责任编辑:林妍

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2016-08-09 12:29 AM
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