所有精英運動員都刻苦訓練，擁有出色的技能，並在比賽中保持精神高度集中。但是，是什麼將金牌得主與同樣努力但排名第 10 的運動員區分開來呢？大腦深處的一個小結構可能為優勝者提供額外的優勢。
最近的研究表明，大腦的島葉皮層可能幫助短跑運動員比競爭對手更有效地推動身體前進。這個區域可以幫助拳擊手更好地抵擋對手即將揮出的拳頭，並幫助跳水運動員計算她旋轉的身體位置，從而在入水時幾乎沒有水花。通常被稱為腦島的區域，可以幫助射擊手在手指扣動扳機時保持對靶心的清晰關注，並幫助罰球線上的籃球運動員遮蔽掉籃板後方球迷分散注意力的尖叫聲和揮舞的手臂。
根據一項新的理論，腦島透過預測運動員未來的感受來完成這一切。加州大學聖地亞哥分校和海軍健康研究中心的一個名為OptiBrain 中心的聯合機構的研究人員認為，運動員擁有一個高度協調的腦島，可以非常準確地預測身體在下一刻的感受。這種對身體未來狀態的模型指導其他大腦區域啟動更適合未來需求的行動，而不是那些失敗者和沙發土豆的行動。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
這種高度的意識可以使奧運選手更有效地啟用肌肉，從而游泳更快、跑得更遠、跳得更高，超越凡人。在 2012 年發表的實驗中，精英運動員的腦部掃描顯示，他們的腦島功能與普通人差異最為顯著。現在出現的新證據還表明，可以使用一種稱為正念的冥想技巧來訓練這個大腦區域，這對奧運選手和週末戰士來說都是好訊息。
巔峰表現
拋開歡呼的球迷、逐幀解說以及所有財富和名望的裝飾，職業體育可以簡化為一個簡單的概念：讓我們著迷的運動員是實現特定身體目標的專家。他們流暢地完成身體壯舉，而不會浪費一滴汗水。
這種表現是一種全腦現象。例如，運動皮層和記憶系統編碼了多年的練習。神經纖維被包裹在額外的保護鞘層中，這加速了神經元之間的通訊，產生閃電般的快速反射。瞭解大腦在運動方面的最佳狀態是精神病學家馬丁·保盧斯及其在 OptiBrain 中心的同事的目標。他們認為，腦島可能充當關鍵樞紐，將高水平的認知與身體狀態的測量相結合，以確保投擲標槍和從高槓上完成旋轉下體的肌肉和骨骼的正常運作。“我們追求的關鍵思想是，當有人收到預測壞事即將發生的提示時，他們會如何反應，”保盧斯說。“表現更出色的人是那些能夠利用這種預期提示來調整自己並恢復平衡的人。”
腦島略大於金橘，是大腦皮層的一部分，大腦皮層是形成大腦外層的厚厚的灰色組織褶皺。密集起皺的結構位於皮質地幔的內部，就像一個整齊地塞在大腦內部的微型日本扇子。它通常被認為是內感受或身體內部狀態感知的所在地。
腦島透過維護所有分散的器官和組織的地圖來產生這種感覺。例如，腦島中的某些神經元會對腸道的咕嚕聲做出反應，而另一些神經元則會反映牙痛。為了管理來自全身的轟炸資訊，腦島與前扣帶皮層（決策的關鍵區域）密切合作，以評估這些刺激並確定其優先順序。一個多世紀以來，這種對身體訊號的原始表徵一直被認為是情緒的起源。
乍一看，將腦島定位為任何事物的關鍵似乎幾乎毫無意義。它與多種功能有關，如決策、預期、計時、唱歌、成癮、言語，甚至意識。根據 2011 年的一項研究，腦島和前扣帶皮層是大腦成像實驗中最常被啟用的區域，這使得辨別其核心功能更加困難。
儘管如此，腦島作為運動中心的情況在十多年來一直在緩慢建立。在 1990 年代後期，巴羅神經學研究所的神經解剖學家 A.D.克雷格正在繪製透過脊髓將疼痛和溫度感覺傳遞到大腦的通路。在發現這些通道通向腦島後，他認為大腦的核心功能之一是幫助身體維持體內平衡或平衡。例如，身體的內部溫度通常保持在狹窄的範圍內，腦島記錄的擾動會促使我們將其恢復到舒適的區域 - 也許是透過飲用涼水、尋找陰涼處或停止運動。實際上，當科學家破壞大鼠的腦島時，它們調節身體的能力受到損害。
當我們運動時，我們會擾亂我們的內部狀態。“我們所做的一切都需要計算我們消耗多少能量，這似乎是腦島正在執行的，”克雷格說。透過預測某些運動將如何影響身體，大腦可以啟動行動來緩和這些擾動，使其在發生之前就受到控制。
一項來自 2004 年的引人注目的研究表明，在內感受能力的變化中，存在明確的解剖學差異。現在在英格蘭蘇塞克斯大學的雨果·克里奇利要求參與者在沒有測量自己脈搏的情況下估計他們心臟跳動的速度。那些最準確地猜測出自己心率的人在腦島的活動更多，並且該區域的灰質更多。最後一點至關重要，因為它表明腦島的物理大小與能力差異直接相關。這種神經印記類似於在專業小提琴家中看到的情況，他們的運動皮層比業餘愛好者的大腦為手指的表徵付出了更多的實際空間。
OptiBrain 的研究人員假設，運動員需要對諸如心跳之類的感覺高度警覺，並且能夠識別重要的感覺並消除無關緊要的感覺。“絕大多數 NBA 球員都是出色的運動員。但有些人脫穎而出。不是科比·布萊恩特或德里克·羅斯擁有更多的能量，而是他們如何在關鍵時刻選擇消耗能量來決定他們的成功，”聖地亞哥退伍軍人事務醫療保健系統的臨床心理學家艾倫·西蒙斯說。
提前思考
為了驗證身體非常健康的人具有優越的內感受能力這一想法，並研究這種優越性在行動中的表現，保盧斯和西蒙斯最近招募了一群精英運動員躺在掃描器中，並在呼吸受到限制時進行認知測試。呼吸急促的感覺是一種令人不快的感覺，已知會刺激腦島。
保盧斯和西蒙斯測試了 10 位世界最傑出的冒險賽車手——男女運動員，他們參加的荒野挑戰可能包括攀巖、游泳、跑步和划槳。他們要求賽車手和 11 名健康對照組受試者躺在掃描器中，並透過管子呼吸，同時戴著鼻夾。在磁共振成像 (MRI) 機器中，受試者被指示檢視螢幕上指向左或右的箭頭，並按下按鈕以記錄方向。研究人員偶爾會調整氣流，使呼吸變得明顯困難。螢幕顏色的變化提醒參與者呼吸即將變得困難。然而，顏色的變化並不總是能準確預測呼吸限制。
在實驗的所有階段，腦島都是活躍的，但程度不同。在整個研究過程中，健康志願者在箭頭測試中表現同樣出色——當螢幕顏色變化以及努力吸氣時，都沒有受到干擾。但是，當冒險賽車手預期或承受呼吸負荷時，他們會得到更多正確的答案。擾亂這些人的內感受體驗實際上提高了他們的表現。賽車手在預期呼吸限制時也表現出更多的大腦啟用，但在經歷限制本身時則沒有。就好像賽車手的大腦更好地利用提示來準備自己，從而獲得了認知優勢。當挑戰的時刻到來時——當他們的呼吸變得困難時——他們的腦島相對平靜。
保盧斯小組的另一項研究，也於 2012 年發表，為這一發現增加了細微差別。該小組試圖研究精英運動員的認知靈活性。這種技能被認為是智慧的標誌，它包括在相互對立的需求之間輕鬆切換。然而，在艱難的情況下，心理敏捷性可能會急劇下降。對海軍海豹突擊隊和陸軍遊騎兵進行的實驗表明，暴露於類似戰鬥的條件會損害他們的反應時間、警惕性、學習、記憶和推理。對於奧運級別的運動員來說，在壓力下保持優雅也是一個主要目標。
為了觀察行動中的認知靈活性，西蒙斯要求 10 名海軍海豹突擊隊和 11 名健康的男性平民在腦部掃描器中完成一項簡單的任務。海軍海豹突擊隊是極具運動能力的個體，他們經過訓練可以應對身體、精神和情感上的巨大需求。這項練習包括觀察螢幕上的綠色或紅色形狀，然後觀察情感豐富的照片。當參與者看到圓形時，他們要按下一個按鈕，而當他們看到正方形時，則要按下另一個按鈕。綠色形狀表示後面會出現積極的影像（例如，兒童玩耍）；紅色形狀表示會出現消極的影像（例如，戰鬥場景）。然後根據受試者識別形狀的速度和準確性來判斷他們。
與健康的參與者相比，當形狀的顏色在連續試驗中不同時，精英戰士會在他們的腦島和一些其他區域中輸送更多的血液。簡而言之，他們更清楚即將從積極狀態轉換為消極狀態或反之亦然，並動用了參與調節情緒和內感受反應的大腦系統。他們更快地為內部狀態的迫在眉睫的轉變做好準備，從而為他們的大腦爭取時間來抑制他們的反應。
綜上所述，研究表明，當預期情緒或身體的內部感受發生變化時，具有極端身體能力的男性和女性會表現出更大的腦島啟用。
“對我來說，如果你大腦中有一個區域可以預測反應併為身體做好準備，那就太重要了，”德克薩斯大學西南醫學中心的生理學家喬恩·威廉姆森說。“如果運動員在接近山坡時能夠預測血液輸送到肌肉，那麼他或她在那個山坡上的表現可能會更好。”
然而，目前的研究規模較小——要將頂尖運動員聚集到腦成像實驗室並不容易——因此仍然需要進行更大規模的實驗來證實這些觀察結果。即便如此，這些結果也呼應了早期關於腦島參與想象未來的發現，無論是預測來自拳擊手的一擊所帶來的身體疼痛，還是考慮購買價格過高的物品。
西蒙斯認為，證據表明腦島並不存在於當下，而是存在於未來。“我們對來自生理、認知和周圍環境的資訊做出反應，”西蒙斯說。“當我們整合所有這些資訊時，它就成了過去的一部分。”預測能力也可能適得其反，導致諸如神經性厭食症等疾病，這種疾病將身體意識的缺失與對現在食物攝入將在未來如何改變身體形象的擔憂結合在一起。“正是這種預期在阻礙你，”西蒙斯說。事實上，對患有飲食失調和創傷後應激障礙的個體進行腦部掃描顯示，腦島活動與健康受試者的活動存在差異，這表明該區域存在功能障礙。
訓練你的內感受
對於有抱負的運動員或患有腦島功能障礙的個體來說，有理由希望內感受是可以訓練的。一種名為“正念”的冥想技巧鼓勵人們關注自己當下的想法、情緒和身體感覺。這種訓練源於佛教教義，旨在提高對感覺的意識，同時也緩和我們對感覺的反應。OptiBrain 研究人員收集了一些初步資料（尚未發表），這些資料表明，接受正念訓練的健康受試者和軍事人員在壓力情況下（透過呼吸限制任務測量）的認知表現得到改善，並且對挑戰的反應情緒更少，腦島啟用的變化也與之匹配。
對運動員的小規模研究也顯示出益處。例如，這種對當下感覺的意識已被證明可以提高籃球運動員在罰球線上的成功率。義大利基耶蒂大學的運動心理學家克勞迪奧·羅巴扎親眼目睹了正念和類似技巧如何挑選出成功的運動員。他與義大利奧運射擊隊合作了六年，這是一項對心理要求很高的運動，青睞那些在壓力最大時仍能擊中目標的運動員。“情緒狀態可以反映身體變化，例如心率加快、肌肉緊張和呼吸——所有這些都會導致表現和最終結果的變化，”羅巴扎說。“當然，運動員需要意識到自己的反應。”
當成千上萬的人從體育場座位上向下觀看，還有數百萬人在收看電視轉播時，奧運選手面臨著巨大的失誤風險。當下的壓力會引發許多身體變化，這些變化會干擾甚至是最根深蒂固的動作的執行。透過腦島促進的對身體狀況的高度意識，可以在這些反應有機會破壞表現之前，提醒冠軍注意緊張的肌肉或淺呼吸。腦島——身體與大腦的交匯處——是運動輝煌騰飛的跳板。