骨骼肌組織。圖片來源:密歇根大學醫學院
大腦某些區域的活動會在我們做自主運動前發生改變,即預備神經活動。一項來自瑞典于默奧大學(Umeå University)的研究發現了這種預備神經活動的新功能,該發現表明神經系統可能存在一種新的方式來達成自己的目的。
在執行自主運動之前身體就已經對運動做好了準備。比如說,從看到咖啡杯到走向杯子,這期間身體就為“走”這個運動做著準備。此時,大腦中很多區域的神經細胞活動發生了變化,這些變化為接下來的運動做了不同方面的準備,比如預期運動方向。
人們比較熟悉的是運動前的準備有助於縮短反應時間以及提高運動的整體質量,但目前尚不清除大腦的準備活動是如何提高運動表現的。沒有證據能夠證明肌肉中存在為運動準備而產生的變化。然而來自於默奧大學的一項新研究發現了一種可以提高運動表現的特定準備神經機制。
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“我們的研究證明了肌肉紡錘體受體(muscle spindle receptors)的敏感性也有預備變化,並且會導致運動反射。”這項研究的負責人Michael Dimitriou博士說道,他同時也是于默奧大學整合醫學生物學系的研究人員。
肌肉紡錘體受體或“感測器”通常可以測量肌肉的張力。紡錘體也會發出訊號來觸發以及形成肌肉伸張反射(stretch reflex)。與肌肉和面板中其他型別的受體不同,肌肉紡錘體有它自己的運動神經和肌梭運動神經。因此神經系統可以獨立地調控肌肉紡錘體的敏感性。
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“在運動準備過程中,透過調節紡錘體的敏感性和伸張反射,神經系統可以調整肌肉的僵硬程度,而整個調整過程獨立於同時產生的肌力。”Dimitriou博士說。肌肉的僵硬程度指的是肌肉在被拉伸時的機械阻力。肌肉和關節的僵硬度是運動表現和能否與環境成功互動的一個關鍵引數。僵硬度過高或過低都會對運動表現不利。比如肌肉過度僵硬就是痙攣性障礙的一個特徵。
“我們發現身體在準備前往某個特定方向時,反射敏感性和肌肉僵硬度會在肌肉拉伸前有選擇性地下降。”為了幫助身體達到這個運動目標,在開始運動前,神經系統似乎會獨立地以一種有利的方式調節‘休息’,Dimitriou說,“除了在運動準備中的作用外,感覺受體的獨立控制可能是神經系統除自上而下的肌肉力量控制和感覺訊號的選擇性處理外,常規施加目標依賴控制的另一種方式。對人類感覺運動功能更好的瞭解可以幫助一些其他領域的新技術的開發,比如義肢和機器人的控制。”
翻譯:雷蘭昕
審校:張哲
引進來源:Umeå University
本文來自:中國數字科技館