靠大腦來刷新世界紀錄？

靠大腦來刷新世界紀錄？

2014年的德國柏林馬拉松賽中，肯尼亞選手丹尼斯·金梅托創造了一個新的世界紀錄2小時2分57秒，比之前最好的成績快了26秒。這是一項非凡的成就，特別是對從2010年才開始訓練的人來說。

現在，馬拉松世界紀錄僅比2小時多出3分鐘左右，人們不禁會想，人類接下來是否能夠突破177秒的差距，使得紀錄進入2小時內？這也成為了馬拉松參賽者們的一大目標和面臨的最大挑戰。

突破極限靠什么？

如果想要突破極限，體育科學家將會列出以下幾個熟悉的條件：平坦的跑道、完美的天氣溫度、高攝氧能力、完美的跑步效率和一流的心臟調節能力……

隨著運動界的耐力紀錄不斷被刷新，科學家們也開始關注人類耐力極限，并把重點放在生理環境上，也就是身體的屬性上。

在運動生理學中，疲勞是指肌肉已經無力來維持身體所需的力量，通常被視為人體的“機械故障”。當你達到了極限時，向肌肉供養氧的能力會受限，乳酸在血液積累，你會覺得四肢酸痛，接著你會慢下來或者放棄。也可以這么說，你將肌肉中的糖原儲備消耗殆盡，這意味著你已經不能創造足夠的能量來運行。

在過去的幾十年里，科學家還逐漸認識到，耐力限制是由耳朵之間的灰色腫塊（腦灰質）決定的，而且影響程度比以往想象的更深，人體感覺疲勞后，大腦會調節將速度減緩，或者因不能長時間堅持而逐漸放棄比賽。

美國生理學家邁克·喬伊納考慮了人類在馬拉松耐久能力中所有的身體屬性，并計算出人類馬拉松的極限紀錄為1小時57分58秒，這個數值比今天的世界紀錄還要快5分鐘。想要打破世界紀錄，縮小與極限時間差距的運動員，還是要集中于提高這些身體屬性的能力上。

大腦在耐力極限中的角色

在金梅托刷新馬拉松紀錄的一年后，就有運動專家制定了一個雄心勃勃的計劃，準備在未來5年里打破馬拉松比賽2小時這個極限。鑒于在過去十年中馬拉松紀錄僅僅快了3分鐘，因此這個計劃是一個充滿挑戰和野心的計劃。

能否實現這個目標，關鍵在于運動員大腦的調節能力。

1990年代末就曾有研究者提出，大腦有潛意識的安全裝置，相當于防止器官損害的杠桿。這種自我保護機制，被稱為“中央統治者”。

這似乎能解釋，在炎熱天氣下跑步的運動員，為什么往往在開始時會比在較冷天氣下跑得慢些：如果大腦的潛意識察覺到威脅，它會減緩你的速度，以防身體的核心溫度上升到危險的水平。也許這類自我保護裝置是人類運動員沒辦法突破2小時極限的原因。

而且，大腦一旦意識到身體的力量達到極限，就會有意識地選擇停止運動。因此，對于運動員大腦意識的訓練也是突破運動極限的必然要求。

控制大腦，突破極限

為此，英國肯特大學的運動生理學家薩穆埃爾·馬哥拉招募了10名橄欖球隊員來進行“筋疲力盡實驗”。橄欖球隊員要踩踏自行車，并且是在一個固定功率基礎上——比如基于最大攝氧能力的90%，平均功率為242瓦——直到他們快不能再堅持下去，然后，當橄欖球隊員們快要放棄時，研究人員就要求他們必須盡最大可能的努力，再堅持5秒鐘。而后他們輸出的平均功率竟然可達731瓦，這個數值明顯超過了之前的平均功率。

馬哥拉表示，雖然橄欖球球員遭受了糖原耗竭和乳酸的折磨，然而這種生理效應并沒有直接停止他們的肌肉工作，而是大腦意識到自己的生理達到極限而命令身體停止運動。如果大腦再堅持一會兒，我們就會突破一個極限。

馬哥拉根據他的實驗結果，提出一種新的突破極限方法：“大腦耐力訓練”方法。2015年，他邀請35名英國士兵參加一個60分鐘的循環試驗，在這期間他將測量受試者的生理狀況。

他將受試者分成2組，所有人每周都要鍛煉3次室內自行車，堅持12周，但其中一組需要進行一種大腦精神訓練的任務——在他們蹬自行車的同時，要從屏幕上挑選字母組合這樣的腦訓練。

結果發現，對照組筋疲力盡的時間比訓練前延遲了42%，而腦訓練組則延遲了126%，腦訓練組甚至覺得這種超強力度的鍛煉也變得不太痛苦了。這就意味著，大腦的訓練也能提高運動員的成績。

欺騙大腦，獲得體力

馬哥拉的結論在耐力研究界引起了轟動，但他并不是唯一一個相信操縱大腦可以提升身體性能的人。

2011年，澳大利亞堪培拉大學的研究人員凱文·湯普森帶領一群騎自行車的人，進行了4千米的“個人最佳成績訓練”。

實驗中，車手跟屏幕上的頭像進行比賽，頭像的速度是車手所認為自己的最佳速度，而實際上頭像的速度比最佳速度快了2%。在這樣的條件下，車手能以與屏幕上一致的速度保持比賽，該速度比以往任何時候都要快。但是，當頭像速度被設置高出5%，車手就不能應對了。這表明我們身體的能量儲備約在2到5個百分點之間。

因此，研究人員認為我們可以欺騙大腦。有趣的是，即使車手知道自己被騙，這個方法似乎也有效。

比如在2014年另一項研究中，當研究人員告訴運動員們，他們被欺騙了，并要求他們與頭像再進行一次比賽，他們仍然能比個人最好成績快2%。

不過湯普森的欺騙技術可能只有在實驗室里才能實現，對于能否欺騙頂級運動員，目前還不確定。畢竟，他們是運動精英，已經訓練了他們的頭腦，挖掘了身體的能量儲備，與我們大多數人不同。

電擊大腦會如何？

此外，世界上一些領先的優秀耐力運動隊已開始試驗一種更直接的方式：使用電流電擊大腦。

例如，2011年美國紐約市威爾康奈爾醫學院和馬里布佩波戴恩大學的科學家，利用弱電流刺激運動員的大腦，以此觀察運動員的反應。首先，他們測量了自行車手蹬車疲憊時的腦電活動。當車手疲累時，研究人員發現運動皮層與島葉皮層之間的溝通強度會持續增加，而運動皮層是控制運動，島葉皮層則是處理從肌肉和身體的其他部位而來的信號的大腦組織。結果表明島葉皮層響應了痛苦的信號，然后派出指令給運動皮層，讓它休息。

基于此，研究人員測量了自行車手被弱電流刺激島葉皮質10分鐘的情況。相比于正常情況，運動員感知力量的水平變低，產生的能量多出了4%。

那么，腦刺激真的能夠幫助優秀馬拉松選手節約177秒，打破2小時的極限紀錄嗎？

研究人員認為非常有可能，通過弱電流刺激操縱大腦，在合適的條件下，合適的運動員身上可能會提高耐力。而該研究方向有望帶來新的方法，挖掘人體內隱藏的能源儲量。最終，使大腦提高人類身體耐力，打破紀錄。

本文源自大科技*科學之謎2016年第6期雜志、歡迎廣大讀者關注我們大科技的微信號：hdkj1997