冬奥选手转圈不晕，大脑抗晕系统全面进化

在电视镜头前，冬奥健儿的身姿看似轻盈自如，仿佛毫不费力。每一个跳跃、旋转和冲刺，实际上都在挑战人体极限的严酷条件下发生。

寒冷的空气收紧血管，高速的旋转扰乱平衡信号，激烈的竞争推高心理压力——即便如此，精英冬季项目运动员依然能保持惊人的稳健。

研究人员正逐步揭示这背后的生物学机制。研究表明，长年累月的训练不仅重塑了大脑的平衡系统，扩展了肌肉产生能量的能力，还强化了身体应对寒冷压力的机能。

这些生理层面的改变共同解释了为何受过训练的运动员能在寒冷、极速与重压交织的极端环境中，依然保持精准、耐力与掌控力。

在冬季运动项目中，平衡的丧失往往发生在毫秒之间，其伴随的旋转速度通常足以让未受过训练的神经系统彻底崩溃。

约翰霍普金斯医学院的生物医学工程师凯瑟琳·卡伦博士通过与精英滑冰运动员的合作，揭示了反复暴露在极端运动中是如何重组大脑平衡回路的。

一次完美的落地，早在冰刀触及冰面之前便已开始酝酿；神经系统必须融合来自头部运动和身体姿态的信号，以保持精准的时机把控。

多年的高速旋转训练，使得平衡回路对相互冲突的感官信息不再那么敏感，从而允许运动员即使在旋转加剧时也能保持稳定。

这种神经系统的“重新校准”，解释了为何受过训练的运动员能在剧烈运动中保持稳健，而在那种时刻，身体几乎没有任何时间来修正错误。

高速旋转迫使负责微调运动的小脑去解决“预期运动”与“感知运动”之间的冲突。

在冬奥会上，精英滑冰选手的旋转速度可超过每分钟300转。此时，大脑中的“内部模型”——即指导运动的大脑预测机制——发挥着至关重要的作用，使反射保持冷静。

“多年的训练让小脑这一大脑的运动与平衡中枢建立起内部模型，自动重新校准对运动相关感官信号的解读。因此，那些会让大多数人感到头晕目眩的动作，已不再能让精英滑冰者失去平衡，”卡伦说道。

这些模型可能会因生病或训练中断而减弱，因此一名重返赛场的运动员可能需要数周时间才能找回这种稳健感。

越野滑雪等长距离项目需要持续稳定的动力输出，而肌肉通过将氧气转化为可用能量来满足这一需求。

肌肉细胞依赖线粒体——这种细胞内的微型“发电厂”——将食物和氧气转化为能量，以确保每一次迈步都不会力竭。

耐力训练能够构建更大的线粒体网络，使运动员在肌肉疲劳前消耗更多的燃料，尽管遗传基因和恢复时间依然限定了耐力提升的上限。

但动力并非仅源于线粒体，氧气必须迅速抵达这些“发电厂”，尤其是在冲刺阶段。

工作中的肌肉依赖毛细血管这一微小的血管网络来输送氧气，而训练可以随着时间的推移增加这一网络的密度。

对超级马拉松跑者的活检显示，其线粒体聚集在细胞表面附近，紧邻毛细血管释放氧气的位置，从而缩短了输送路径。

即便如此，脱水或因寒冷收缩的血管仍可能限制氧气供应，这提醒着运动员：耐力不仅取决于能量的生产，同样取决于氧气的输送。

当气温骤降，皮肤传感器会迅速向大脑报警，身体随即便开始保存热量。皮肤血管收缩，将温暖的血液输送至体内深处，从而减缓暴露在外的双手和面部的热量流失。

位于大脑深处的温控中心——下丘脑，会在热量不足时催动身体颤抖。

这些自动防御机制虽然保护了重要器官，却也消耗了宝贵的能量，这对于在比赛开始前就已经感到寒冷的运动员来说，可能是一种巨大的消耗。

一些人的身体无需颤抖也能升温，这得益于“非颤抖性产热”机制；当寒冷威胁到运动表现时，这一机制能在肌肉不颤抖的情况下产生热量。

这一途径依赖于棕色脂肪，这是一种富含线粒体的产热脂肪，它通过燃烧储存的燃料来释放温暖。

在成年人体内，棕色脂肪的活性在寒冷天气中会升高，研究人员已发现棕色脂肪含量较高与体重较低之间存在关联。适应寒冷环境的人可能会储存更多的棕色脂肪，但年龄、药物和气候因素仍会影响其提供帮助的程度。

参加冬奥会的运动员往往在肌肉真正衰竭之前就已经感到疲劳，这种感觉会影响他们继续坚持的力度。

利用功能性磁共振成像（一种通过血流变化追踪脑部活动的方法）进行的脑部扫描显示，精神疲劳会改变决策过程。随着人们精神疲劳加剧，即使付出更大的努力能带来更高的回报，他们也开始更频繁地选择简单的任务。

这种转变虽不会直接导致表现崩盘，却提高了努力的“感知成本”，而这在比赛的最后冲刺阶段往往至关重要。

高压时刻会放大这种效应。当一枚奖牌的归属取决于单次滑行时，大脑的奖赏系统可能会对赌注反应过度，将注意力从精准执行动作转移到比赛结果上。

涉及高额激励的实验发现，在这些时刻大脑区域的价值信号会激增，而表现有时反而下降，这种模式与压力下的“关键时刻失常”有关。

将目标重构为“避免损失”而非“追求收益”，有助于稳定表现，这表明当疲劳与压力交织时，运动员如何在心理上构建高风险情境，可以塑造他们的决策。

一个错刃或不稳的落地会向神经系统发送新的信息，精英运动员必须在恐慌袭来之前做出反应。

大脑将这种不匹配视为“预测误差”——即你预期的与你感知到的之间存在差距。小脑中的神经元能够即时调整运动计划，确保下一次跳跃使用更新后的时机和力度。

这种快速更新的能力帮助单板滑雪或滑冰运动员在失误后继续比赛，尽管它无法瞬间消除恐惧。

跨越肌肉、大脑和热量控制系统，冬奥训练塑造了能在恶劣条件下进行预测、供给和保护的生理机制。

这些适应性变化需要数年时间养成，也会随时间流逝而消退，未来的研究需要进一步追踪运动员获得或失去这些能力的速率。

埃里克·劳尔斯