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2023

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运动员丘脑和皮层灰质密度高于常人


 在刚刚结束的2008北京奥运会中,很多优秀运动员在多项赛事中刷新世界纪录、创造运动奇迹。印象深刻的是,Phelps在这次奥运会一人独揽八块金牌,Bolt以惊人的速度打破12年以来的男子100m和200m世界记录。在叹服这些运动员创造人类运动极限神话的同时,我们不得不思考:多年的职业运动技能训练除了锻炼人类肌肉骨骼系统和心肺功能,是否也对大脑产生影响?这种影响是积极的还是消极的?
 
日前,中国科学院心理研究所魏高峡和罗劲等人首次采用核磁共振技术,对我国极具金牌优势的跳水运动员进行了大脑结构的探索性研究。该研究选取了年龄在13-17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),同时选取了在性别、年龄、体重、人数等人口学因素上进行了严格匹配的中学生进行对照研究,结果发现,优秀跳水运动员的大脑结构与普通人之间的确有所不同,他们在双侧丘脑和左侧运动前区(BA6)上的灰质密度显著高于普通人。
 

图1 运动员比一般人在丘脑上显示出更高的灰质密度
 

图2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
 
以往研究发现,运动病症(如亨廷顿症和帕金森症)患者丘脑灰质密度会显著降低。本研究结果不仅从另一方面证实了丘脑的灰质密度与人类的运动行为有某种程度的相关,也提示从事动作技能的康复性训练可以显著增加人脑的灰质密度。也就是说,该研究结果为临床运动病症的治疗途径提供了新的证据和启发,对于运动病症的康复具有十分重要的现实意义。另外,该研究也改变了人们所认为的运动员“头脑简单、四肢发达”的看法。运动训练,不仅仅是改变了肌肉和动作,还改变了大脑结构。运动员非但不是一般人所认为的“头脑简单”,反而由于多年的技能训练比一般人更具优势,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。
 
此外,人们常常会有因多次练习某种动作或者行为而使得这种外在表现随之提高的经验。在以往对正常人大脑灰质等结构像的探讨中,音乐家和出租车司机这两个群体曾一度引起神经科学研究者的兴趣,其原因是:多年从业经验可能会引起大脑相关区域产生可塑性变化。该项研究结果不仅支持了该假设,还进一步为“熟能生巧”提供了脑科学证据,证实了人类某一重复的动作或习惯都会对大脑产生可塑性影响。目前该项研究将于近期发表在《自然科学进展》(Progress in Natural Science)杂志上。

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