大腦皮層的運動表現

 

最近看了一本Performance Cortex,完全顛覆我的想法,讓我重新思考我們大腦與動作之間的關係。書中主要想探討為什麼我們人類可以做出這麼『精細』的動作,縱使我們大腦的演算速度輸給電腦(深藍),但為何『機器人』無法做出類似5歲小孩視為『理所當然』的動作呢?我們做出任何反應動作是否需要更複雜的演算程序,才能反饋出這麼精細的動作呢?因此作者採訪與搜集相關專家學者,從歷史的演進到現今最頂尖的腦神經科學專家。故事從一間新創公司開始,他們顛覆了棒球場上球探的報告,認為因為這些都是事後諸葛,他們想要瞭解為何打者可以擊中球,甚至未出棒時,大腦是如何判斷地?接下來並引用許多體壇上名人為例(柯瑞、布雷迪、梅西)以及在音樂、舞蹈、賽車等等不同領域相關的例子,來證明我們大腦的運動控制系統是未來決定比賽勝負的關鍵,給了我們不同的思考面向來看待習以為常的動作。

第一章:

 

本章節重點在介紹DeCervo的名字是由決定(decisioncerebrum結合而成)。主要是在介紹DeCervo這家公司的起源,創辦人的背景和當初為什麼會有這樣的想法。但這家公司並不想宣稱因為使用他們的系統就會增進運動表現或跟球隊說應該如何和為什麼要使用他們的系統。他們想要成為第一家測量決定是否要揮棒所產生的影響,然後將這內心層面與運動表現結果產生鏈結。

 

第二章:動作沙文主義為什麼我們會有大腦呢?

 

這個章節引述了Daniel Wolper教授所主張的『動作沙文主義』,他指出許多人會認為我們為什麼有大腦,就是因為要『思考』,但他認為這完全是錯誤的邏輯,我們會有大腦是因為要產生精細與完美的『動作』,他舉了海鞘的例子來說,當海鞘找到附著物停下來『不動』之後,就會將自己的大腦給吃掉。

 

第三章:動作追捕為什麼Stephen Curry是天才呢?

 

本章節的重點在John Krakauer這位學者。John Krakauer指出『技巧學習』(刻意練習)與『習慣』(自動化)是不一樣:習慣通常需要技巧,但你不會因為養成習慣而有更好的技巧。一但養成習慣,更多的練習並不會讓你有更多的習慣。其實很簡單的分水嶺就是『舒適圈』,當你想要更好的技巧時,就要辛勤的刻意練習,但這最重要的就是『動力』,是什麼事可以讓你持續練習下去,而他也將這個運用在『中風的復健』上,他屏除傳統物理治療復健的動作,他認為太慢和無效,因為就是像在訓練肌肉一樣,重複做同樣的動作,但卻忘了訓練大腦,因為他認為大腦也需要運動才能夠產生相同的動作反應。

 

第四章:從大腦到肌肉”-如何發現動作大腦皮質?

 

本章節重點在說明科學家如何證明『大腦皮質』與『動作行為』之間的關係,從19世紀開始,有許多科學家利用動物做了許多解剖實驗,來找出從我們大腦到肌肉或肌肉到大腦之間的路徑。但最重要的事為發現『大腦皮質』,也就是大腦與肌肉必須『相互作用』的區域,因爲它可以增加『運動行為』的體適能、技巧、適應能力和特殊性;因為經過動物實驗發現,即使沒有了『大腦皮質』,依然可以站立和行走,但卻無法跟之前一樣作出『完整正確』的動作。所以簡單來說,大腦皮質就是將動作行為的特徵,由普遍性的目標轉變成為特定性的目標。

 

第五章:神經科技範圍-實驗室之外

 

本章節重點在於瞭解如何量測大腦內的變化,和這些變化與場上表現的關係,將對球隊有『任何潛在』的幫助。也就是對球隊來說,最重要的就是如何幫助他們贏球,因為在實驗室中做的許多實驗,有太多學術性的想法,但如何與『實務層面』結合,或許是最重要的事。也就是相關『實際』的數據都必須要在球場上才能獲得。

 

球員下決定和做出反應的時間是不相同的,這些資訊是球隊可以應用的。雖然行為可以預測決心的準確性和時間點,但更重要的是量測這些決心何時被下達,這也是DeCervo這家公司與別家新創公司不同之處。

 

第六章:尋找動作記憶的痕跡-在我們皮膚下的智慧

 

本章節重點在說明雙手的重要性及與大腦鏈結之關係。在Penfield所繪製的『皮質小人-運動』中,清楚地顯示手佔身體的比率是非常『巨大』的。另外他所繪製的『皮質小人-感官』上,手指頭的比率佔了手肘、前臂和手腕的兩倍,約有20,000個機器接受器-這些接受器不只幫助我們知道所在的空間,同時也可以做出精細的動作。我們對於視覺的研究大大地多過『觸覺』,但觸覺對我們身體的控制有許多重要影響,當中舉了些例子,例如要點燃火柴這個簡單的動作,但當手指皮膚若被麻醉,即使剩下的條件都還是一樣,卻無法輕易做出相同動作。或是當我們年紀漸長,因為腳底的接受器也退化,所以就容易失去平衡,這些都是藏在皮膚裡觸覺的秘密。身體要成功的執行『動作控制』必須靠這兩個緊密耦合。

我們大腦中的記憶模式大部分都是呈現『區塊』,這也就是為什麼較長的數字要加上逗點,讓我們方便記憶,也就是想起第一個數字就會記得接下來的數字。動作記憶也許只是經過訓練的行為目標。但最重要的是如何『啟動』大腦中的『動作區塊』,例如每個籃球員在罰球前,會有自己拍球的節律,或許有人會認為這是迷信,但就大腦中的『主要運動皮質』來說,這就是啟動『區塊』連續的反應。就好像比賽前要『熱身』,除了有許多生理上的好處外,最重要的就是因為我們的大腦不是『過濾器』,反而像是『海綿』會不斷吸收周遭環境的刺激,就好像我們沒有刻意地練習某件事,但會被動式地吸收,因次選手在每次比賽前就需要熱身來啟動區塊反應。

 

第七章:具體呈現專業“embodied expertise”-觀看與學習

 

本章節重點在真正菁英運動員不只會『觀察』事務到非常『細微』的部分,並且還更積極『主動』地模擬融入自己的經驗,因此產生出更好的『學習效果』。例如賽車手Stewart,他被稱為賽車場上的醫生,因為一般F1賽車手會看到前方轉彎處為兩個點,但Stewart卻會將這過程拆解成很多部分,然後在每次快速過彎時都記憶下來,並且運用在與下一圈過彎時。

此外菁英運動員會運用『鏡像神經元』和內心『動作模擬』來學習,有個運用一群籃球員來觀看別的籃球員在罰球線投籃動作的影片,當球投出後,影片隨即暫停,讓觀看的球員來『預測』是否進球的實驗,結果證實球員預測的準測率高過一般人許多,不只是因為他們看得出來動作的問題,而且還可以『感受』到球離開指尖後是否會進球的『感覺』,因為他們都有這個『經驗』,而這也是所謂的『具體呈現專業』“embodied expertise”。而在大腦中的『具體呈現專業』區域現在被認為是『動作觀察網絡』的重點。但『動作觀察網絡』有時候會被誤解,因為我們也許會觀察一個動作,但可能永遠不會用到,也就是說我們可能會儲存在大腦中,等到有需要的時候再拿出來。這也會在我們的大腦中存下動作『模板』-動作共振,然後我們下意識就可以自然做出動作,不用每次都要想像『具體』情況。

 

第八章:身體與空間關係-Tom Brady如何贏得五次超級杯

 

本章節重點在於我們的肌肉如何與空間產生感知,也就是『本體感覺』(第六感)-目前科學界已知道這是透過肌梭來傳遞高爾肌腱所產生的力量,並且與皮膚上的機械接受器整合成一個系統,帶給我們所需要的內在資訊,所以我們可以預測身體姿勢所產生的變化-這對我們是非常重要的事,因為若是四肢沒有傳遞訊息給大腦,那麼大腦其實根本沒有功用。我們的動作是由『空間更新』來支持,大腦與眼睛『協同工作』,並且在沒有意識情況下記住所有事。這與本體感覺結合在一起,讓我們很清楚地知道身體如何在空間內移動。

我們大腦不只要能夠回顧『過去』發生的事-因為神經反射會比較慢-所以其實是『現在』,而且還要能夠『規劃』未來的事。所以當Brady『看著』場上的情況時,其實已經是過去式了,但他必須要能夠『反應』出『未來即將發生』的事。而這就是他與其他四分衛不同之處,雖然我們能夠用『視覺』來引導我們的『動作』,但這在『瞬息萬變』的運動場或戰場上是『不夠地』,我們還必須要能夠『預測』接下來會發生的事。

 

第九章:一個癱瘓的人可以行動了-動作模式的未來

本章節重點在於將整本書所介紹的相關理論整合起來,說明如何運用運動皮質所整合出的觀點來協助四肢癱瘓的病人再度活動,因為許多癱瘓病人的大腦皮質與四肢肌肉並未受傷,而是中間鏈結的『通道』損壞了,所以大腦無法『接收』到觸覺或本體感覺,因而無法下達要四肢做出動作的指令。也因此要讓四肢動起來時,最重要的就是大腦要能夠『想』要指揮四肢運動。除此之外科學家們也需要研究如何『騙過』肌肉,讓它們誤以為是大腦下的指令。但這項實驗除了使用功能性電刺激在癱瘓的手上,最重要的是要在腦內裝一小塊電極片,因為之前沒有這樣的手術,也因此沒有人願意嘗試,但後來Kochevar這位因為騎腳踏車受傷的人願意當第一個實驗者,所幸相當成功,而他也再度有了自主活動的能力。

 

本書感想

 

1.本書作者運用較為輕鬆的方式來說明腦神經科學這個枯燥的學科。並且運用大腦與身體運動之間的關係。特別是用了喬丹、柯瑞和布雷迪等知名球星來解釋大腦的重要性,因為我們常會認為運動員就是頭腦簡單,四肢發達,但事實上他們與數學家或物理學家的大腦聰穎是不相上下的,只是用在不同領域上。

 

2.作者也將許多科學研究的歷史背景與來龍去脈解釋的很清楚,讓讀者能夠有清楚的脈絡了解一件事。並且對於許多人(球迷)可能會有的問題,提供了科學理論與最新研究證據來解答。並且讓身為球迷有更多不同看球的角度或啟發許多思考的方向。而大腦的運動表現也的確是未來球員勝負的關鍵之一。

 

3.個人也因為書中所介紹的相關理論或學者而作延伸閱讀,對自己在這個領域有更深的理解,而且本書最後一章也介紹這對相關復健是很有幫助的,讓自己在訓練上會有更好的想法。

 

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