🧠 脑科学实验室 Vol.1
优秀运动员的大脑
脑科学被视为人类理解自然界现象和人类本身的“终极疆域”，是本世纪最重要的前沿科学之一。基于对脑科学价值的深刻认知，IDG与脑科学早早就结下了不解之缘，是国内最早关注并出资支持脑科学研究的投资机构。过去10年，IDG资本脑科学基金向清华大学、北京大学、北京师范大学累计资助金额达2亿元人民币，全力支持脑科学发展。
i-BrainScience脑科学实验室是IDG资本推出的脑科学专栏，不定期更新，时刻为你带来小惊喜。在这里，你会了解到时事热点和日常生活中无处不在的脑科学知识。让我们一起了解大脑多一点。
首期内容，IDG君将与你分享奥运赛场上优秀运动员和他们同样出色的大脑。
近两周来，奥运赛场上的运动员们用无与伦比的身体素质和运动技巧让我们折服，但也许我们忽略了他们所具备的其他出众能力——比如优秀的大脑。
“头脑简单，四肢发达”是对运动员最大的误解。也许有人认为，只要足够努力地训练就可以在站上奥运会领奖台。其实，当今训练早已不再遵循“练得越苦、成绩越好”的思路。如果没有系统科学的训练，以及和身体素质同样优秀的大脑做助力，付出再多汗水也未必能取得好成绩。
奥运赛场上的优秀运动员中，人人都有“最强大脑”。IDG君挑选了跑步、跳水、击剑等运动项目，逐一和你分享各项目优秀运动员的大脑优秀在哪里。
  | 跑步 |
本次奥运会，苏神用9秒83创造了历史，他的“隐藏身份”也被大家熟知：暨南大学体育学院副教授、北京体育大学2019级博士研究生。
在题为《新时代中国男子100m短跑:回顾与展望》的博士论文中，苏炳添分析自己提速的原因，认为自己成绩取得进步的主要原因之一是调整了起跑姿态，加快了起跑蹬离速度。简单来讲，改进起跑技术后，起跑时的他更像一只“强力弹簧”（还没有好好研读苏神论文的朋友，请到文末找彩蛋）。
苏炳添的研究结论与密西根大学的一项研究结论吻合。结论指出，人在跑步时，肌肉、肌腱和韧带会协调相互作用，形成“弹簧效应”。
密西根大学把精英级男性中长跑运动员与同样训练有素的普通运动员的弹簧效应进行对比，发现精英跑者像一根腿部刚度更强、身体垂直刚度更高的“弹簧杆”——虽然他们的步幅和步频与普通训练组相似，但他们在空中时间更长。
跑步过程中的“弹簧-质量”系统模型 ©参考资料1
研究人员认为，精英运动员之所以像更优质的“弹簧杆”，是因为他们拥有更灵敏稳健的神经肌肉系统协调模式；再深究，是因为他们的运动中枢比常人更发达：神经元和肌肉细胞主导了神经与肌肉的链接，一组神经元控制为一个运动单位；运动中枢能募集多少运动单位，那么该肌肉力量就有多大。
哈佛大学医学院临床副教授John Ratey在他的著作《运动改变大脑》中提到，一直以来，人们都认为神经元的数量是恒定的，只能被消耗，不能新生。但是当科学引入先进的成像仪器后发现，神经元像其他身体细胞一样，在分裂生长。而实验证明运动会诱发这种“神经新生”。
神经递质执行信息传递，调节大脑平衡，而另一些神经营养因子则负责建立、保养神经细胞回路，构成大脑自身的基本结构。其中最有名的就是脑源性神经营养因子，是被称为“大脑的优质营养肥料”的BDNF，是大脑的可塑性的重要推手，而运动会让BDNF变多。
因此，原本发达的运动中枢以及因为不断科学运动而再生的神经元相辅相成，让“飞人们”不断向前奔跑，把历史甩在身后。
感谢苏炳添，让第6道为中国点亮！
| 跳水 |
中国跳水梦之队一如既往地带来了亮眼表现，本届奥运会跳水项目目前共计收获6枚金牌，1枚银牌，14岁小将全红婵在今天又将10米台金牌收入囊中。先来回顾梦之队带来的视觉盛宴：
李小鹏：我投硬币的水花都比这个大
不断创造惊喜的梦之队运动员的大脑也同样非常“优越”。中国科学院心理研究所魏高峡博士运用核磁共振对我国优秀跳水运动员进行了大脑结构的探索性研究。研究选取了年龄在13岁—17岁之间、国家健将级别、平均训练年限达到10年以上的优秀跳水运动员12名(男女各6名)，与在年龄、体重、人数等人口学因素上相仿的中学生进行对照研究。
研究结果表明，优秀跳水运动员的大脑在双侧丘脑和左侧运动前区的灰质密度显著高于普通人。灰质密度是神经元的密集程度，灰质密度较高者，在神经传导、信息传递等方面就更具有优势。举个栗子，如果把大脑比作高速公路，灰质密度高，则代表地基、路况更好，因此车行速度会越高。
运动员比一般人在左侧运动前区上显示出更高的灰质密度 
©参考资料2
由于多年的技能训练比一般人更具优势，优秀的跳水运动员在与运动有关的大脑组织和结构上，他们的大脑更为复杂，这两个区域的灰质密度增大意味着他们具有更强的运动能力。
因此，无论是爱芭比娃娃、靠看帅哥缓解压力的张家齐、才14岁的小美人鱼全红婵、或者靠颜值出圈陈艾森，都是表面憨憨、实则暗藏优秀大脑的顶尖人才。
| 击剑 |
在奥运会首个比赛日，孙一文勇夺女子重剑个人冠军，斩获中国击剑史上女子重剑个人奥运首金。
孙一文为您展示：一剑寒光定九州
作为多元动作变异组合的对抗格斗项目，击剑运动员需要在狭小的空间里，根据赛场千变万化的对峙局面，快速而准确地在大脑中处理信息，对运动员敏锐的观察能力、精确的空间感和时机感、高度集中的注意力、合理分配和灵活转移的能力是极大的挑战；同时，击剑战术具有预见性、隐蔽性和灵活性的特点，更要求运动员具备快速、准确的逻辑推理能力。因此，击剑运动员大脑处理信息的能力对于激烈对抗中技战术时机的捕捉非常关键。
优秀击剑运动员大脑处理信息的优势单脑区为左前脑和右后脑：
左前脑对应的是知识积累能力,包括优秀的逻辑推理能力、接受新知识的能力、决策力和自控力;
右后脑对应的运动和肢体的协调能力对于前后交替发力的刺、转移、延续等动作的高质量完成是尤其重要的。
目前大多研究通过脑象图、脑电技术推断优秀击剑运动员大脑处理信息的能力。脑象图能够综合反映个体大脑处理信息的能力，大脑的智能特征、情绪特征、个性特征及能力潜在的发展优势。结果表明优秀的击剑运动员大脑处理信息的能力与普通人相比，激活能力总值显著较高,说明优秀击剑运动员大脑处理信息的量更大，处理信息的方式更多。
研究结果还表明优秀击剑运动员优势图形中的特征图形为内方型（图1）和隧道型（图2），非优势图形中的特征图形为逃逸型（图3）和奇异型（图4）。在脑象图的技术参数中，边缘系数能够反映大脑处理信息的耗能量，它与击剑运动员的竞技状态呈较高的负相关。边缘系数越低，击剑运动员在竞技比赛中能够发挥地越好。
运动对人的大脑产生积极作用
TED有一期著名演讲，演讲主题是《运动改变你的大脑》。演讲者Wendy A. Suzuki博士是纽约大学神经科学中心的神经科学与心理学系教授。
经过研究，Wendy得出了以下结论：运动对人的大脑有即时的效应，我们所做的每一次运动都会立刻提升我们神经递质的水平，譬如海马体、血清素、正肾上腺素等，它们会立刻提升人的情绪。
其次运动还改变了大脑的解剖结构、生理机能和功能。譬如，运动可以促使海马体中产生新的脑细胞，从而提升人的长期记忆力；同时运动可让人的前额皮层发生变化，从而提升人的专注力。
“你可以将大脑想象成一块肌肉，你运动得越多，你的海马体和前额皮层就越强壮，而恰好海马体和前额皮层是人体最容易神经退化，引发疾病的部分。” 而加强运动，即是加强我们脑补的海马体和前额皮层，从而可以有效预防老年痴呆和阿兹海默综合症。
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参考资料：
1. 学术经纬 | 精英运动员为什么跑得更快？
https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1628146757&ver=3233&signature=n1lftJVNVQq52m-7jmOlo3F-ge1Cot1Rb2rVQmEdO-CWTEN5EpJz-ek7P1k8SK-1rySoZoREW-lZyVgqd4v5F1M3uME0fgPXsFIGBP2dHxQKCH-AhMYoL7q2MO3nDvea&new=1
2. 中国科学院 | 心理所发现运动员丘脑和运动皮层灰质密度显著高于一般人
http://www.cas.cn/ky/kyjz/200901/t20090107_1029272.shtml
3. Brainnews认知心理 | 如何成为优秀的击剑运动员？脑科学研究给的答案是......
https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1628161246&ver=3234&signature=ir-sLDo7zXSnVMLNyTa*kiXMrLW-6D8eXaP75xeVBORhIzOipjlbLcf3vN7TQ-8YiWRoysy0tsQS6raB5jMnS4Rxnf8ahKZFDCr15Q8tewHgg-Gp72tApd7oqFOg7edE&new=1
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