神经可塑性 NEUROPLASTICITY 学术资讯

摘要

神经可塑性指的是我们的大脑在进行运动技能训练后大脑进行重塑、适应和组织，这对于很多顶级运动员并培养他们的特定运动技能的体育专业人士（即教练）来说是很重要的。学习新的运动技能时，学习过程存在“快速学习阶段”和“慢速学习阶段”。大脑倾向于快速学习新的运动技能，然后达到一个平稳的阶段后，这阶段就需要更多的练习来维持同样水平的运动技能。研究表明，大脑灰质密度是控制运动的主要因素，而且大多在青春期前形成。

通过借助儿童大脑灰质可塑性这一特点，我们有机会教导他们一些基本的运动技能，而这也能给他们之后的生活带来有益的影响，比如通过提高运动能力来提高运动潜能。针对儿童的最佳训练方式应该是进行综合神经肌肉训练，然而，即使大脑完全发育成熟，仍有可能发展及增强各种运动技能，只是更难实现而已。

关键词：运动控制、可塑性、技能发展

前言

重复练习运动技能对于有效发展和改进运动动作是很有必要的。最终，大脑通过传递电信号到肌肉来控制我们的运动，电信号的速度、准确性和效率取决于多种因素，其中之一就是练习。当我们多次练习一项技能时，大脑会改进运动神经元的通路，同理如果不练习则会削弱。简单地说，就是熟能生巧，但如果不练习的话这项技能就会“逐渐消失”。

教授和提高运动技能是体能教练工作的重要一部分。当运动员在健身房进行训练时，无论动作正确与否，都会导致神经元通路的加强。每一次重复，运动神经元通路就会变得更强，如果经常训练，就会带来显著的变化，这种现象是因为神经可塑性，以及我们大脑的适应能力。在这篇文章中，我将会讨论神经可塑性在体育中的重要性以及对不同年龄组训练的影响。

什么是神经可塑性？

神经可塑性指的是我们经历和学习不同任务后大脑适应和重新组织的能力。神经可塑性的范围广泛而复杂，短时间和长时间内都有不同的事件发生在分子、突触和肌肉水平上。然而，通过了解神经可塑性的一些基本信息，体能教练就能明白神经可塑性。首先，我们必须了解灰质的作用以及它与获得和/或保持运动技能的能力之间的关系。

图1.随着年龄的增长，大脑认知能力逐渐衰退。25岁以后，大脑的推理、处理速度、工作记忆和空间定向能力减弱（改编自[2]中的信息）。

灰质的重要性

大脑和脊髓中都包含灰质（GM），灰质负责我们身体的动作控制和感官感知。灰质中的运动神经元会发送动作电位至轴突以及肌肉细胞，从而产生运动。当大脑灰质密度更大时，通常会带来更强的信号及更完善的神经通路。研究表明，人类通常于童年时期灰质密度会增加，而在青春期后灰质密度会下降。这表明，当我们发育成熟后，突触连接的数量会减少，以及最终灰质密度也将确定。

Gogtay等人的一项研究非常有趣，其中提到，到成年早期，大脑发育成熟后青少年的灰质密度会降低。然而，这也不意味着在青春期后我们不能学习新的运动模式。相反，这只是意味着学习运动技能的“机会之窗”出现在青春期

快速学习阶段和慢速学习阶段

运动技能神经可塑性的变化通常分为“快速阶段（短期）”和“慢速阶段（长期）”。在快速学习阶段，通常认为大脑的初级运动皮层会为新的运动任务增加更多的神经元。大脑活动的增加能带来巨大的进步，而这通常只用进行一次训练课就能看出。在提高了运动技能后，我们会过渡到慢速学习阶段，这一阶段需要多次训练课以及重复练习才能保持或提高这种技能。

与快速学习阶段不同，慢速学习阶段的进步和速度都会比较缓慢，这是因为神经可塑性在运动技能方面秉持着“使用或者失去该技能”的原则。大脑的可塑性要么是缓慢地增强，要么是通过重复练习从而缩短运动通路传递路程，或者缺乏可塑性。然而，过去重复练习某项运动任务，即使中间停止练习该技能，也能带来更快的重新适应，这称为“省时”，这就是为什么很多运动员在多年未练习的情况下，也能完成比如投篮这样的技能。

在快速学习阶段和慢速学习阶段中，需要注意的是，新技能的习得是高度任务性的，且与人有相关性。一般来说，考虑到特定技能的特殊性和困难性，动作技能的学习曲线通常看起来是一样的（图2）。

图2.两种不同运动技能快速学习阶段和慢速学习阶段的一般学习曲线（改编自[7]）。

有些运动员不到一节训练课就学会了基本深蹲技巧，然而，可能需要数周的练习才能熟练掌握挺举，因为高速下进行该练习需要很高的协调性。这两个练习中，挺举这项运动技能更难掌握，而将这两种练习同时比较是不大公平的，但这确实为运动的复杂性、技能习得和学习特定动作所需的不同时间提供了一个清晰的例子。

为什么神经可塑性对运动很重要？

要想熟练地完成运动动作，大脑必须协调必要的肌肉组才能产生动作。不管运动员是在投掷棒球、踢足球，还是甚至是冲刺，这些都需要内部和外部肌肉的协调，这种协调是从大脑运动皮层开始的。因此，重复练习才能高效进行一项运动技能，从而让其成为本能反应。

大部分的体育赛事中，运动员如果在执行一个动作前需要思考，那么他们就处于不利地位。很多人会使用“肌肉记忆”这一词来形容他们不经思索、本能地执行某一技能，虽然这样说不正确，但它也确实暗指了发展完善的特定运动通路，能导致只需要较少的大脑活动和肌肉神经元组织就能完成该项技能，而不会感到不习惯和陌生，这就是为什么有些技能在重复练习后看起来或感觉起来轻松的原因。

由于神经可塑性，每次执行一项技能时，大脑都会优化这个运动通路，无论技能操作正确与否。正因为如此，教练能促进正确的练习技巧是非常重要的，不管是对于专项运动还是在健身房。如果重复练习了错误的动作模式，该技巧会需要更多练习和时间来纠正/改善。人的一生中都能培养运动技能的神经可塑性，但研究表明，这有一个最佳的时间段。

神经可塑性和年龄

大脑的可塑性在青春期前达到峰值，因此，这也是教授正确技巧/动作/技能的最佳时间。通过向儿童介绍多种运动技能，他们会有一个独特的优势，那就是最大程度地提高肌肉力量和基本运动技能，而这是成年人无法享有的。对年轻运动员的训练应专注于提高运动控制能力，因为他们的认知和运动能力高度“可塑”。

有人建议，应该在儿童和青少年时期就引入综合神经肌肉训练（INT），以影响运动皮质的可塑性，这一影响会带入成年期。综合神经肌肉训练会让孩子们接触各种运动模式和挑战，而这能促进认知和身体的发育。通过适当引入和实施综合神经肌肉训练，这能带来身体、心理和社会的发展，也会给孩子的运动能力带来积极的影响。如果一名运动员在运动皮质完全发育成熟前没有接触一定的运动技能，虽然他们还是可以发展该项技能，但是，益处和潜力都减少了。

人的一生中都可以发展运动技能的神经可塑性，但是在成长阶段是最好的发展神经可塑性的阶段（见图1）。从事体育的专业人员必须进行教授和加强优质运动动作的训练，无论年龄或训练水平如何。就像训练中所说的SAID（根据特定需求做出特定改变）原则一样，运动皮层也能以相似的方式适应。运动员应该不断提高或改进自己的运动技能，从而最大程度提高比赛中的运动表现。

神经可塑性存在的问题

对于体能教练来说，衡量运动员大脑的“可塑性”意义不大，有以下几个原因：检测神经可塑性需要侵入性和嵌入式设备，灰质和大脑其他区域的成像需要MRI仪器及医疗专业人员来操作。

此外，大部分关于运动技能的神经可塑性研究并不是在运动员身上进行的，而是那些有运动障碍如脑瘫的个体或动物上进行。因此，量化运动员的大脑‘可塑性’没有什么意义，相反，重点应该放在教授和提高运动能力上。

有证据显示，青少年的性别差异也能影响神经可塑性。研究表明，女性大脑中灰质比白质的比例更高，而且他们大脑灰质量达到顶峰的时间也比男性要早。同样的，睾酮和雌性激素这些性激素对大脑结构的组织也会产生性别相关的影响，影响其发育。

神经可塑性这一概念建议重复练习运动技能，从而加强和改善运动能力。很多人听过Malcolm Gladwell提出的10,000小时法则，即一项任务中需要花费10,000小时刻意练习使其变成一个现象。然而，脱离了环境来运行这一法则通常导致过度训练，最后因疲惫而精疲力尽。

和神经可塑性提出的还有“离线训练”这一概念，即在没有进一步练习的训练课之间会出现技能运动表现的提高。人们认为，这是由于大脑在每一个练习的最后都巩固了运动模式而出现的现象，这能逐渐稳定该技能，中间的休息使得运动技能的准确性、执行力度和反应速度都有了提高。

睡眠可能会影响“离线”技能的提升，因此这证明了充足休息/睡眠的重要性。因此，掌握一项运动技能需要大量的刻意训练、训练之间充分的休息以及足够的睡眠。

未来研究方向

据我们所知，目前还没有关于真正的体能干预神经可塑性的研究。看看运动技能能力是如何影响所有的成熟阶段、同时通过MRI评估大脑灰质是非常有趣的。因此，需要对以下领域进行研究以扩展当前关于这个主题的知识：

●综合神经肌肉训练对儿童和青少年大脑灰质和神经可塑性的影响

●在进行为期12个月的运动能力训练后，在运动技能训练和大脑发育方面的性别差异

●一项纵向研究：使用MRI观察从年轻运动员转变成专业运动员过程中综合神经肌肉训练对运动员的长期影响

结论

在体能领域中神经可塑性这一概念还没得到充分的了解，但这管理着运动员运动中运动和表现的很大一部分。了解神经可塑性的基本概念有助于指导训练计划，这些计划关注于教授和促进优质运动的重要性。大脑的可塑性在童年时期达到顶峰，因此，指导年轻运动员的专业人士应该充分利用这段时间，发展多技能及教授正确的动作，因为这能带来积极的效果，成年后也能受益。

注：文章来源于“好家庭运动与健康研究院”微信公众号

编辑：依依