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脆弱的人类--越来越不稳定的脚步

2021-09-20  大科技杂...

“杂交水稻之父”“共和国勋章”获得者袁隆平院士因多脏器功能衰竭,于2021年5月22日在长沙逝世,享年91岁。

2021年年初,媒体报道袁隆平院士还亲自去稻田里开展工作,为什么会突然间病逝呢?原来,今年3月10日,袁隆平在三亚杂交稻研究基地摔了一跤,引发身体不适。4月7日,转到长沙住院治疗,5月22日逝世。从跌倒到去世仅仅2个多月!

跌倒对年轻人来说不算大事,但对老人可不一样。老人摔倒比你想的更危险!跌倒是65岁以上老人伤害死亡的首位原因。在我国65岁以上老人中,平均每10人就有3~4人发生过跌倒。

人类为什么那么容易跌倒?这事其实应该反过来思考,人类原本就不是直立行走的,这是人类几百万年来进化出来的能力。看起来直立行走是我们习以为常、轻松简单的事情,但事实上,用两条腿走路,保持平衡而不跌倒从来都不是一件简单的事情。

处理信息的前哨站

研究人员称,人体直立时天生是不稳定的。我们的身体“头重脚轻”,相对于我们的身高,它只有一个较小的支撑底座。更糟糕的是,我们的重心位于“与骨盆同高,脚踝稍微向前处”,即使占绝大部分人体重量的头部和胸部都不摇晃,站起来也是危险的。

正常的人都是通过一个巨大的“脑-体网络”来保持身体的平衡。该网络通过整合来自肌肉、眼睛和内耳前庭系统的信息,进而控制腿部和核心部位的肌肉来调整站姿。核心肌肉通常被当作是保持平衡的主要力量,但事实上,腿部肌肉做得更多。一旦人们在站立时“关了”腿部的所有肌肉,就会跌倒。

目前,神经科学家还不能完全理解人脑是如何对不断变化的各类信息进行整合的。不过,他们已经确定了几个关键的“参与者”,其中最重要的可能是小脑。小脑是位于大脑底部的球状小区域,其包含的神经元比脑部所有其它区域加起来还要多。关于人类进化的研究表明,当我们的祖先开始用双脚走路时,小脑的体积迅速增大。

我们之所以能够根据不同的情况快速作出反应,是因为脑部可以根据经验做出预测。一些神经科学家认为,这些预测发生在小脑,该区域与包括运动皮层在内的其它脑部区域相连。他们认为,小脑就像一个高速处理信息的前哨站,支持着所有其它的活动。它接收并处理信息,继而改善人的行为。

走路实际上不容易

我们很早就知道,小脑在运动控制中起重要作用,最近研究表明,它还能对我们的思想和情绪进行微调。这可以解释为什么一些有心理健康问题的人通常平衡不良(见“拓展阅读”);也可以解释为什么当人们被要求在完成一项认知任务的同时保持平衡(例如,一边走“独木桥”,一边思考并回答问题),他们的平衡性都不好,而那些试图保持平衡的人则在认知任务中表现得更差。事实证明,人们使用描述“平衡”的词——比如“稳定”、“摇摆不定”——来描述我们的情绪,是有道理的。

看起来,大多数人正常走路都“不费吹灰之力”,但研究发现,人在行走时其实“并不容易”。研究人员进行了一项实验,在志愿者的臀部、脚踝和脚上绑上反光标记,并使用红外摄像机跟踪他们在跑步机上行走时的动作,以这种方式来模拟人正常的行走动作。结果发现,即使是在稳定的地面上行走,走路动作和醉酒后摇摇晃晃的走路动作基本上是一样的,只不过是正常情况下我们走得较为“优雅”而已。

事实上,由于我们的上半身摇摆不定,所以我们的每一步都是一个“重新扶正”自己的过程。通常,由于小脑、感官和肌肉在协同工作,才让我们看起来不像蹒跚。研究表明,这主要是因为大脑密切关注骨盆的位置(重心所在),并相应地调整腿部位置的结果。研究人员认为,我们不是朝着我们想要的方向前进,而是“朝着我们正在跌倒的方向前进”。

因为身体的平衡控制系统是由许多相互关联的部分组成的,所以它可以受到许多不同方式的挑战。不平坦的地面、有问题的前庭系统、没力量的肌肉或更快的速度等,这些都可能使站立变得更加困难,并从摇晃变成跌倒。怀孕、疾病和受伤——尤其是腿部的受伤——都是能够影响平衡控制系统的因素,这些因素足以让人更有可能跌倒。此外,与肥胖、压力、受伤、感染等有关的一些因素也被证明足以改变平衡,从而影响我们走路的方式,进而增加跌倒的风险。

平衡能力正在“下坡”

人们保持平衡的能力最早从二十几岁就开始下降,并且失衡跌倒的可能性随着年龄的增加而增加——这是很容易理解的。但值得警惕的是,现代社会,人类的平衡能力普遍在减弱。在全球范围内,跌倒导致重伤或死亡的人数正在上升,其中包括许多年轻人。而且大多数时候,跌倒的人都是清醒的,只是站着或走着,并没有做什么高难度动作。过去30年间,世界各地的跌伤死亡病例总数几乎翻了一番。

什么原因导致了我们平衡能力普遍减弱?有人认为这仅仅反映了大量“婴儿潮一代”进入了他们的晚年,然而研究发现,跌倒发生率上升的速度超过了人口增长和老龄化的速度。那么,究竟发生了什么呢?

研究人员认为,第一个原因可能是这些跌倒的人小时候的活动不够。我们的稳定性是在学习走路的过程中通过反复尝试建立起来的,逐渐将“蹒跚学步”训练成“大步流星”。这个系统在童年和成年早期受到的挑战越多,我们在以后的生活中就会有越多的储备。

其次,坐着的时间过长、休息时间过短、不再进行体育活动,这些都意味着年轻人到了20多岁会更“摇摆不定”,而在那之后,情况会越来越差。到了中年,久坐的生活方式变得更加普遍,导致人们体力下降,更有可能跌倒。根据最近的一项研究,千禧一代比1980年代中期的成年人体质要弱得多。

最后一个原因可能是人们普遍缺乏健身锻炼。当我们运动量减少时,平衡系统接受的挑战就会变少,其效率就会一天比一天低。

所有这些加起来就形成了今天这种“跌倒”趋势。过去跌倒人群主要集中在65岁以上,现在下降到50岁以上。

“太极”比“走直线”更好

研究人员认为,与年龄相关的脑部功能衰退在大约50岁时才开始真正显现出来,而小脑是最早出现衰退的区域之一,这一点在女性身上尤其明显。科学家目前还不知道它是如何发生的,也不知道其具体原因。

幸运的是,我们可以采取一些措施来减缓甚至扭转平衡力的下降。

首先,我们可以进行平衡训练。单脚站立、坐平衡球上或沿着地板上的直线行走……这些都已被证明可以改善年轻人、老年人以及那些由疾病(如帕金森症)导致的平衡问题。做得越多,改善就越大。更重要的是,平衡和力量训练可以帮助人们减少对跌倒的恐惧,这鼓励了进一步的锻炼,从而建立一个良性的循环。

除了对平衡系统进行体能训练外,有趣的是,参与认知挑战也会有所帮助。这可能是通过调动脑中负责运动功能的部分、其它与小脑有关的复杂任务的部分、走路时思考成本的减少三者来实现的。

小脑和脑的其它部分一样,用进废退,所以我们最重要的是要让它“有事可做”。在一项研究中,那些接受了100天认知训练的人,他们的小脑萎缩程度比那些没有接受训练的人要小。

如果单独进行身体训练或认知训练效果不错,那么同时进行两者会更好。“太极”很好地融合了这两点——它既需要集中注意力,又需要进行流畅的动作。它已被证明不仅能提高平衡能力,还能提高认知能力,减少对跌倒的恐惧,而恐惧是跌倒的头号危险因素。

研究人员认为,任何能让人保持直立的运动对增强平衡能力都有帮助,并不需要去参加什么特定的训练课程。无论一个人的年龄和平衡能力如何,当下永远是(训练)最好的开始。

拓展阅读:平衡与心理健康的联系

焦虑、抑郁、精神分裂症和其他精神健康障碍已被证明会影响平衡,从而影响站立姿势和步态。抑郁症患者倾向于弯腰驼背,动作明显缓慢,如果他们摔倒了,站起来会比其他人花更多的时间;对于精神分裂症患者来说,精神痛苦的症状通常会让他们产生摇摆的姿势,这和视觉信息与平衡的其它组成部分的整合有关;对于那些焦虑的人来说,对离地的恐惧反而会影响姿势,使他们更有可能摔倒。

研究人员认为,身体平衡和心理健康之间存在着紧密的联系,因此,努力改善一个人的平衡可能也有益于他的心理健康。

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