來源:科學(xué)世界
100米跑的比賽規(guī)則中規(guī)定,在槍聲響后“0.1秒”(100毫秒)內(nèi)起跑的話,視為搶跑。之所以這樣,是因為一般認為電信號從感知到聲音的耳神經(jīng),經(jīng)過大腦再傳遞給肌肉至少需要100毫秒的時間。
然而,根據(jù)2009年由國際田徑聯(lián)合會主導(dǎo)的研究報告顯示,運動員的起跑反應(yīng)時間有可能可以縮短到“80~85毫秒”。這是如何達成的呢?神經(jīng)·肌肉技能專家為我們做了以下介紹。電信號在腦內(nèi)依次傳遞所消耗的時間中是有“空隙”的。如果在腦內(nèi)電信號傳遞路程縮短,或者電信號可以處于無間隙傳遞狀態(tài)的話,腦內(nèi)傳遞時間可以縮短大約10毫秒。再加上不是腿部而是腰部肌肉運動的話,電信號從脊椎神經(jīng)傳遞的距離較短,又可以縮短大約10毫秒。
也就是說共可以縮短20毫秒,這樣的話,也就是說人在0.08秒內(nèi)是可以做出反應(yīng)的。研究專家說:“大腦內(nèi)部的信號傳遞過程并不明確,它就好像一個‘黑箱’。現(xiàn)在為了弄清腦部反應(yīng)或傳遞方式,很多研究項目也在繼續(xù)。但是只要沒有決定性的結(jié)果出來,比賽規(guī)則就不會改變。”然而,到目前為止,有多位選手表現(xiàn)出可以在0.1秒內(nèi)做出反應(yīng)。也許會不斷出現(xiàn)這樣的選手,他們通過腦內(nèi)的傳遞過程變得更簡單,或者傳遞路線變得更短,在0.1秒內(nèi)能夠做出反應(yīng),使裁判和科學(xué)家驚嘆。至少從理論上講,人類還可以更加接近反應(yīng)時間的極限。
用0.08秒對聲音做出反應(yīng)所需的流程
從聽到槍聲到身體做出反應(yīng)整個過程中,電信號的大致傳遞路線(插圖從右向左)如下,1耳朵(聽覺神經(jīng))→2腦干→3大腦聽覺區(qū)→4大腦運動區(qū)→5脊髓→6肌肉。一般情況下的傳遞時間用黑底白字表示,80毫秒做出反應(yīng)時的傳遞時間用黑底黃字表示。從1耳朵到2腦干所需的時間和從5脊髓到6肌肉所需的時間是可以測定的,但是,從2腦干到5脊髓的腦部過程我們并不了解,這也就是“黑箱”狀態(tài)。
如果電信號在腦內(nèi)可以無間隙傳遞的話,電信號傳遞到5脊髓的時間可以縮短約10毫秒。如果先讓腰部周圍的肌肉動作的話,可以再縮短10毫秒。現(xiàn)在,科學(xué)家們正在試圖通過用電磁場刺激4運動區(qū)等方法來弄清楚腦內(nèi)的傳遞過程。此外,據(jù)說目前階段,通過訓(xùn)練使腦內(nèi)傳遞流程縮短以快速反應(yīng)的可能性還很低。
判定是否搶跑的科學(xué)
起跑時,腳踩的起跑器安裝有壓力感應(yīng)器。該感應(yīng)器如果在0.1秒內(nèi)檢測出設(shè)定壓力上限的話,就會被判為搶跑。但是研究發(fā)現(xiàn),通過足尖的動作進行檢測的方法不一定是正確的。那么,有人就提出例如使用高速照相機進行全身拍攝作為判斷搶跑的新方法。
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