在 80 年代末和 90 年代初,在克利夫兰骑士队成为勒布朗的球队之前,球队的命运很大程度上取决于稳健可靠的控球后卫马克·普莱斯。普莱斯最出名的事迹之一是:他试图打破卡尔文·墨菲连续罚进 78 球的记录。
1993 年 4 月,普莱斯在罚球线上错失了本可以追平记录的一球;当月晚些时候,明尼苏达森林狼队的迈克尔·威廉姆斯在对阵犹他爵士队的比赛中最终打破了这一记录。过去十年里,大多数科学家可能会假设这位 NBA 史上罚球命中率最高的球员(他投进了 90.4% 的球)为何会错失那次关键的尝试,他们很可能会将原因归咎于所谓的“在线动作”的不一致性——即普莱斯弯曲膝盖并开始动作后发生的神经活动和肌肉收缩。然而,本周《神经元》杂志上发表的一项新研究报告称,另一个因素也起到了作用:大脑并非在每一步都以完全相同的方式计划投篮的执行过程。
斯坦福大学电气工程师兼神经科学家克里希纳·舍诺伊说:“我们论文的重点是,这是第一个证据表明,神经活动——在运动开始之前发生的脑活动——对你将要获得的变异性或确切的运动有很大影响。”
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舍诺伊和他的团队研究了两只恒河猴,当它们做出一个简单的、练习过的动作(伸手触摸目标)时,以确定所谓的“离线”活动是否会对每个动作的变异性产生任何影响。首先,对猴子进行训练,让它们在看到绿色目标时快速伸手,并在看到红色目标时执行更快的动作。
当猴子执行这些任务时,研究人员研究了它们大脑前运动皮层(大脑外层,负责运动规划等高级功能)中的单个神经元,以查看每个神经细胞是否会增加其在较慢或较快伸手时的活动。一旦每个神经元被编入目录,研究小组就会在猴子进行一系列伸手动作时对其进行监测,自然地改变每个动作的速度。
舍诺伊说:“我们所做的是记录在运动开始之前就存在的准备活动,并表明你可以预测即将到来的运动平均会稍微快一些还是稍微慢一些。”事实上,研究小组发现,离线神经活动对每次伸手的速度具有高度的预测性。
接下来,研究小组试图估计运动中变异性的百分比有多少可以归因于规划阶段的神经活动。他们使用肌电图在相同的伸手练习中测试了肌肉活动,以确定在线变异性与运动变异性的相关性如何。令他们惊讶的是,结果与他们对离线效应的研究结果相似。参与这项研究的研究生阿夫申·阿夫沙尔说:“最重要的是,神经记录可以解释即将到来的速度变异性,就像肌肉记录可以解释的那样。” 他补充说,离线活动可能占运动变异性的一半,而在线效应影响另一半。
然而,并非所有专家都同意。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的认知科学家伊曼纽尔·托多罗夫对运动准备是身体运动变异性的主要来源持怀疑态度。他说,所执行的任务太简单,无法得出明确的结论,而更困难的活动(如揉纸),一旦运动开始就需要一些感官引导,则会较少依赖计划。“我们应该注意不要过度概括,”他警告说。“不同神经元机制的相对贡献可能取决于行为的性质。” 蒙特利尔大学的神经生理学家保罗·西塞克表示,舍诺伊的工作对运动控制研究非常重要,因为近年来人们几乎忘记了对离线活动影响的考虑。“规划过程对运动变异性的影响的精确比例不容易计算,但可能不是非常重要,”他指出。“知道它存在并且不可忽略,这一点很重要,无论它是 30%、50% 还是 70%。这表明运动控制的计算模型需要考虑规划变异性。”