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脑力“拳”开:当太极拳遇上脑神经科学(三) ——运动真神奇

 tjboyue 2018-05-05

作者:丹尼尔.E.舒尔茨

译者:姚铁斌


在上一篇中,我们探究了令学习成为可能的“脑神经可塑性机制”。最近的研究表明,此机制在成年人大脑中仍有大量存留。这就使得老年人(及成年人)也可以学习新技能(如太极拳),学习过程本身也将极大提升其大脑的机能。

请您想象这样一个场景:我正与妻子共进早餐,她将茶杯递过来。我拿起茶壶给她倒茶,一滴都没洒,接着我又给自己添了些茶,才将茶壶放回去。那么我的大脑是怎样组织、实施这一系列复杂的动作呢?它要估计茶壶的重量、去到我妻子茶杯的运动轨迹、茶水的流速、返回我自己杯子和桌上的路径。所有这些,一眨眼就完成了。

当我们练习太极拳时,一个个动作不断被部署、受到大脑管控,并由一个复杂的运动系统实施出来,包括肌肉、筋腱、骨骼和关节。这一令人惊异的能力涉及方面众多,我们对其有多少了解呢?

一个动作是如何被实施的?由于人类神经肌肉系统的极度复杂性,我们对这个问题尚未有确定的答案。人体内有600多块可以受人支配的骨骼肌。为完成某个目标,人类有多种选择收缩这些肌肉。换句话说,在一个动作难题(如倒茶)和其解决方法间,并不存在简单的对应关系。因为在人体神经肌肉系统中,存在着极大的自由度。这些变量有解剖学上的:运动肌,骨骼与关节。物理学上的:运动轨迹,速度与加速度。神经生理学上的:多个神经元能够支配某一单独的肌肉。

随着自由度的加强,控制运动系统的难度呈指数级增大。其结果是:当人类的运动系统能够成功、可靠地完成一项任务时,它很少会采取不断复制某一特定动作的细节来达成目标。由于(人体)系统的内部噪音与常变的外部环境,这些细节每次都有所不同。但无论怎样,整个系统都能够可靠、高效地完成目标动作。

神经系统如何控制动作自由度

(对于这一问题),目前存在若干理论,涉及到太极拳习练的有两个,让我们简要一探。第一个是“最优控制”,即:某一动作方案的选择,如演练“揽雀尾”时动作路径的选择,受控于“最大限度地减小相关变量”这一要求,例如对能量消耗的考量。俄国神经生理学家尼古拉.伯恩斯坦曾提出:人类通过减少(身体)自由度来学习新动作——绷紧肌肉组织,以简化身体的动力传导,更多地获得控制力。

学过太极拳的人可能仍记得,学拳之初的身体是如何地僵硬。一位初学者最近问:“为什么我觉得自己像人造人?”随着熟练度的增加,我们的身体会逐渐“解开绳索”(即放松限制)。我们探寻动作的自由度,以发现身体的最大潜能;寻求多种放松肌肉的途径,以用最小的绷紧状态控制动作。

第二种理论是“非拘束策略[ 非拘束策略:即实施某一目标动作时,大脑仅对涉及到的身体部位发出控制指令,余者则不予关注。]”,让我们举例说明。当从椅子上起身时,我们对头和肢体中部的控制要比其他非相关变量(如双手的动作)更多。因而,在学习一个动作时,中枢神经系统仅控制与目标动作相关的变量,而忽略其他的非相关变量。这在太极拳的习练中非常有趣:起初,我们想去控制每一条肌肉。随着拳艺的提升,越来越多的肌肉反倒不必“受控”,或者说“放松” 下来了(太极拳的一个术语)。这或可解释:习练太极拳时,注意力集中于动作的某一方面(如步法),会令其他动作的练习(如手法)更加困难。

这些理论,无论对学生还是老师,都极有价值。比如习练太极拳时,肌肉的紧张、僵硬是大脑出于控制不熟悉动作而采取的策略。当教师要求学生“放松”时,恰恰导致了更多的“紧张”,效果往往不佳。更合适的做法是:给出“放松”、“拔长”(放松,放开)的方法,同时向学生展示如何放松下来。

这些理论并非彼此孤立,但只要我们未完全弄清楚神经系统的运作机理,“自由度难题[ 自由度难题:即上文提及到的,在完成某一目标动作时,人类大脑随意选择路径或方式来完成,而不是一成不变地复制细节。]”则将继续存在下去。在神经学的这一方向上——描述运动神经元的神经生理特性,人类已经取得长足进展。正是这些神经细胞,直接、间接地控制我们的肌肉。

这些位于大脑特定区域的运动神经元,是如何在动作实施的不同阶段启动的呢?此前,被人类描绘最完备的运动神经元叫做“体壁运动神经元”,其源于大脑,并将其轴突延伸于我们上文提到的骨骼肌中(如手臂、双腿上的肌肉)。然而,就在最近,一组奇特的神经元被发现,其同时与运动、视觉功能相关,叫作“镜像神经元”。

(未完待续)

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