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美國體操冠軍拜爾斯留下科學不解之謎

美國著名女子體操選手西蒙•拜爾斯(Simone Biles)在里約奧運會平衡木預賽中獲得第一名。她的不可思議平衡技巧及精細動作令觀眾傾倒,也讓科學家驚喜。因為拜爾斯的非凡技藝留下一個難解的科學謎團:人腦為甚麼有如此驚人的能力。

據《赫芬頓郵報》8月7日報導,只見現年19歲的拜爾斯在寬僅10厘米(4英吋)的平衡木上,輕鬆自如地騰挪跳躍,翻飛旋轉,似乎平衡木變成了她身體的一部份。

資料記載,拜爾斯曾在2013年到2015年間,連續獲得三次世界體操錦標賽冠軍、全美體操資格賽女子全能冠軍,以及兩次世錦賽平衡木金牌。

這位體操運動家的驚人平衡能力,讓科學家為之驚嘆:人腦功能之複雜遠遠超出目前理論的描述。

大腦行使運動功能之謎

報導說,科學家不禁要問,拜爾斯完成的那些「不可能」難度動作是因為她的大腦功能與眾不同嗎?為甚麼她能保持不可思議的平衡呢?

當然,科學家無法直接觀測她的大腦結構。但是,即使科學家有機會能看到,他們也不大可能說明大腦的那些奧秘。

美國哥倫比亞大學腦研究所的神經科學家托馬斯•傑賽爾(Thomas Jessell)說:「這是個難題。」

傑賽爾有30多年的研究經驗,但也說不清楚拜爾斯這樣的運動家所具備的運動技能的生理機制。傑賽爾表示:「對於這個問題,憑我們對大腦和脊髓的那點認識,無法給出明確的答案。」

極多細胞在較短時間共同完成

也許,根據現有的神經理論,可以猜想拜爾斯的運動神經系統天生具有更好的聯繫功能(better-wired motor system)。

傑賽爾說:「可能,(胚胎)早期發育形成的神經聯繫非常精確,因此有機會更好地行使更精細的動作。」

大腦中,掌管運動的機制和結構組成極其複雜。即使人做一個簡單的動作如邁出一步,都會涉及極多數量的神經元細胞相互之間協調工作,將神經指令準確地、強弱合適地發送給腿部的肌肉,而肌肉力量的大小信息又會反饋回到大腦之中,將神經信號調節為更為適合邁步肌肉的動作。

傑賽爾解釋:「會有巨大數量的神經細胞非常迅速地參與這種機制。」在行使運動功能的大腦皮質區域,至少有一百萬神經細胞與下方的脊髓細胞進行聯繫,而這些細胞的活動又受大腦其它部位幾千萬個細胞的調控。而這些細胞功能的最終體現——邁步動作是幾乎和我們思想同步進行的。

大腦的無限奧秘

報導說,幸運的是,我們即使不明白這些生理機制,也會自然而然地邁步走路。

如果進一步思考拜爾斯的精彩動作,可能讓人聯想大量的訓練是神經細胞之間獲得更為精細功能的原因,這就涉及到學習。

一些研究者觀察到學習和訓練可以改變大腦的結構和功能,他們將這種現象稱為大腦的可塑性。但是,尚不清楚大腦的這種可塑性有多大。傑賽爾表示,更多的研究可能會深入認識這些問題。

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