本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
好吧,不完全是你的大脑在作祟。但肯定有部分是大脑在作祟。
我不知道你们怎么样,但我Sci确实做一点举重。你知道,我是一个长跑运动员,训练自己跑出最佳成绩的一部分意味着时不时地举起一些重物。我的举重训练有时会很 интенсивный,有时我回到家,手臂疲惫而虚弱,感觉自己像穿着运动短裤的小霸王龙。有些日子,当我刚刚增加重量或次数(或两者兼而有之),或者我尝试一种新的、特别费力的运动时,最后几次举起简直就是折磨。看着我瘦弱疲惫的手臂和沉重的重物,然后再把它们从这里举到那里,再举回来,这是一种意志力的考验。但在这些训练中,我并没有过多地考虑我的大脑,除非我突然忘记了我的次数。毕竟,这是关于我的肌肉,以及使它们疲劳,而不是关于我的大脑,对吧?
错了!事实证明,你的大脑可能与肌肉疲劳有相当有趣的关系,而且当你举重时看待自己的方式可能会让你感觉更糟,而不是更好。
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(Sci 的肌肉在右侧展示。来源)
Tanaka 等人,“中枢抑制调节体力疲劳期间的运动输出”,《脑研究》,2011 年。
(非常感谢 Drugmonkey 和 Isis 指出这篇论文)
现在,当我们从生理学的角度思考时,疲劳有两种不同的类型。第一种是直接的身体疲劳,即肌肉不具备完全收缩的能力。这可能是由于肌肉中能量来源(如糖原)的消耗,因此你的肌肉没有足够的能量可用于完全收缩。然而,身体疲劳不仅仅是这样。肌肉在神经的刺激下收缩,神经在神经肌肉接头处非常接近肌肉纤维。当神经元受到刺激,并且你的肌肉需要收缩时,神经会释放神经递质到肌肉,信号肌肉收缩。这些神经元中膜电位的降低以及神经传递的其他失败也与身体疲劳有关。无论哪种方式,身体疲劳都意味着肌肉没有能量进行完全收缩。
然后是中枢疲劳。这是你的神经收缩肌肉的能力下降。这可能是因为它们由于抑制而发送较小的信号,或者由于来自与疼痛相关的肌肉的信号(肌肉疲劳的迹象)而抑制的信号传递。但也可能来自你的大脑。毕竟,神经都来自中枢神经系统,大脑当然可以抑制周围神经的活动。那么,你的大脑是否会造成肌肉疲劳?
为了弄清楚这一点,本研究的作者使用了一种叫做拉玛钱德兰的镜箱的东西。
上面是镜箱的演示,它通常用于中风康复或幻肢痛等。这个箱子“欺骗”大脑,让它认为你的优势手和非优势手是同一只手。当你试图从影响一只手的中风中恢复时,这可能非常有用。你可以将其视为另一只仍然运作良好的手,这可以欺骗你的大脑,实际上可以提高你的康复速度。在这种情况下,作者使用镜箱来查看他们是否可以欺骗一只手,让它认为自己不那么疲劳。
他们从一个简单的任务开始。参与者将双手放在箱子外面,用他们的优势手尽可能用力地挤压一个球。然后他们询问他们的手有多累,并让他们再次这样做。每次手收缩时,他们都使用脑磁图记录来自大脑运动皮层的信号,脑磁图记录与大脑中发生的放电事件相关的磁场。它在解剖学上不是很具体,但它可以区分出运动皮层,并显示那里发生了多少活动。
他们看到的是,在挤压之后,人们说他们的手很累,当他们再次尝试时,MEG 测量的运动皮层活动略有下降(尽管看起来不显着)。运动皮层本身看起来像是在身体疲劳期间发送较小的信号。但是,然后他们添加了一个镜箱。
这一次,他们让他们用优势手进行疲劳球挤压任务,但他们看不到它发生。相反,他们看到他们的非优势手,它看起来像他们的优势手,只是躺在那里,而优势手在参与者看不到的情况下完成了挤压任务。
这一次,当被问及他们的手有多累时,参与者表示他们感觉比以前感觉到的要轻松得多。
当他们测量皮层运动区域的活动并要求他们再次挤压球时(最右边的条形图),他们发现第二次挤压期间活动引起的磁场水平没有差异。当你看不到你的手在工作时,你最终会感觉不那么疲劳,并且你的大脑第二次会发送更强的信号。看来,你的大脑会输入多少肌肉收缩到任务中,而且不仅仅是你的肌肉决定你的肌肉何时疲劳。
当然,这项研究并没有证明疲劳的手实际上收缩得更少。不幸的是,他们没有测量这一点,我认为这将是这项研究的一个非常酷的补充。我也认为看看运动皮层的信号传递在最初的手收缩中起什么作用会很有趣,当你看着它时,手是否收缩得更强烈,而不是当你看不到它时?这是否可能导致较少的身体疲劳感?当然,虽然 MEG 不错,但我可以在这种情况下使用更具体的东西,比如 fMRI,它会具有更好的解剖学特异性,并且他们可能会获得显着差异。
但他们确实表明,你可以用改变的视觉反馈来欺骗你的大脑。你的大脑看到手部进行疲劳任务所付出的努力,并将其解释为疲劳。如果视觉皮层被“欺骗”并且没有“看到”手部执行任务,你就会感觉不那么疲劳,并且你可能会付出更多的努力。这究竟是如何发生的,将在未来的研究中展示。
但这让我感到好奇:当我举重时看着自己是否会增加我的肌肉疲劳,因为我的大脑看到了我在做什么,并开始抑制未来的肌肉收缩?我的大脑是否让我感到疲劳?当然,看着自己举重显然是一件好事,这对于学习正确的姿势,确保你锻炼正确的肌肉,并确保你没有走上受伤之路非常重要。当然,这一切都非常初步(我们甚至不知道它是如何运作的!),但这肯定是一个有趣的想法。如果我们的头脑不碍事,我们真的可以为我们的肌肉做更多的事情吗?
Tanaka, M., Shigihara, Y., & Watanabe, Y. (2011). 中枢抑制调节体力疲劳期间的运动输出 《脑研究》,1412, 37-43 DOI:10.1016/j.brainres.2011.07.021