「士氣」原來確有其物！或可用於替代興奮劑？

出品：科普

製作：繆子文化 Serina

監製：科學院計算機網路信息中心

在體育競技中，有一個有趣的現象叫做「勝利者效應」，當一個人在最初的幾次競技中獲得勝利，那麼這個人在今後類似的競爭中成功的傾向更大。這個效應多見於獅群、狼群、鼠類、蜜蜂及螞蟻家族等幾乎所有的群居動物。

在人類戰爭及體育競技中，勝利者效應也普遍存在。自古以「士氣」二字來形容這一獨特的心理學現象，如古時開戰前武將需進行陣前比試，勝者一方多士氣高漲，而失敗者一方士氣多會受打擊，從而對負方局面造成不利影響。

有喘氣的地方就有江湖。高手過招，勝負往往在爭鬥之前便已見分曉，此謂「士氣」。

「士氣」究竟是什麼？在古代，常用「氣」指代某種精神狀態，如精氣十足、心浮氣躁等。無獨有偶，愛爾蘭神經心理學家伊恩•羅伯遜教授也認為這種現象與腦部活動有關。

他從解剖學的角度提出一種解釋，即認為成功會導致大腦內釋放某些化學物質，激活某些特殊的腦區，使人在行為上表現得更聰明、更自信並更具攻擊性，從而更容易在以後的競技中取得持續勝利。

這類化學物質究竟是何方神聖？又是如何作用於大腦，從而改變小鼠的行為呢？

氨基酸類神經遞質：社會等級確立之關鍵？

其實早在2008年，由科學院神經科學研究所（現浙江大學）胡海嵐研究員領導的科研團隊就已經發現，這種化學物質是一類氨基酸類神經遞質，可作用於大腦內側前額葉(medial prefrontal cortex，mPFC)區域的一種名為GluR4的蛋白，導致該區域神經信號轉導被激活。

向小鼠mPFC區域注射GluR4蛋白或利用轉基因的方法過表達GluR4蛋白，都能使小鼠的社會等級獲得提高2。

綠色熒光區域分別為小鼠及對應人類的大腦mPFC區域，圖片來自論文1。

這項開拓性的工作發表在當年《科學》雜誌上。在知曉提高小鼠社會等級的機制之後，研究人員繼續對長期保持這種社會等級（即勝利者效應）的腦內變化做了進一步研究。

該團隊近期在《科學》雜誌上發表的另一項研究成果進一步表明，只要通過手術方法人為多次、反覆激活mPFC區域（6次以上），就可以使小鼠的社會等級長久的確立下來，使小鼠在後續的實驗中即使不經過人為干預，也可以在與同類的爭鬥中擁有持續獲勝的能力1。

沒有人不渴望獲得成功，尤其是不斷獲得成功。那麼，這些小鼠中的研究可以為我們在社會競爭中如何勝出提供參考嗎？

這個不好說。

事實上，在大多數情況下，人們在日常生活和職場中經歷的社會等級劃分與實驗條件為小鼠設置的競爭環境相比相差甚遠，且往往具有更為抽象、間接的表現形式。如在商業談判中，籌碼、經驗、技巧、策略等都比個人的「武力值」更加重要。

而研究中所採用的「鑽管測試」及「熱源爭奪測試」，則更像是體育競技中的角逐現象——

小鼠「鑽管測試」

小鼠「鑽管測試」中，研究人員將兩隻小鼠分別從管道兩邊進入，當小鼠碰面時，社會等級更高的小鼠會迫使對方用後退的方式退出管道，使自己得以順利通過。如果兩隻小鼠的社會地位相當，它們將在管道中發生爭鬥，直至某一方獲勝。胡海嵐團隊的工作發現激活mPFC區可以顯著提高小鼠戰勝對手、順利通過管道的概率。

圖片來源論文1，有改動。

動圖來源浙江大學網頁。

不得不說，研究人員在「鑽管測試」實驗中小鼠面臨的環境和人類某些競技類體育項目如相撲運動等非常類似（圖片來源網頁）

小鼠「熱源爭奪測試」

小鼠「熱源爭奪測試」中，研究人員將數只小鼠一同放入一較為寒冷的區域，並留出一個較為狹窄的溫暖區域。這個溫暖區域隨後會被社會等級最高的小鼠佔領。

研究人員發現，在「鑽管測試」中持續獲勝的小鼠在與其它小鼠爭奪熱區時同樣具有壓倒性優勢。

圖片來源論文1，有改動。

看了「熱源爭奪測試」后，告訴我們你想到了什麼？（圖片來源網頁）

「理想興奮劑」要改寫興奮劑定義？這個可能會有

眾所周知，在體育競技中，「臭名昭著」的興奮劑往往有能夠在短時間內增強人的精神和體力、消除疲勞、提高速度、提高人體反應的敏捷性、改善競技狀態的強大力量。一旦離開這些藥物，運動員實際上並不具備足以取得之前成績的身體素質，成績大幅下滑在所難免，更別提許多藥物還會對運動員的身體造成永久傷害。

相比之下，如果通過外科手術多次激活人腦mPFC區域，或通過注射疫苗的方法提高人腦mPFC區GluR4蛋白的表達量，那麼這將是一種從根本上改造人類體質的操作，和傳統興奮劑相比類似於化妝與整容的關係，雖然改造后的大腦是否會給人體帶來不良反應尚無法評估。

儘管如此，這種操作聽起來仍像是運動員夢寐以求的「理想興奮劑」。那麼，它真的可以被實現嗎？

答案是樂觀的。

事實上，已經有一種相對成熟的類似治療技術進入了臨床階段。該治療技術通過手術在大腦內部的特定區域植入晶元，再利用外圍計算機對人腦信號進行操控，即我們熟知的「腦機介面（brain-computer interface，BCI）」技術。

雖然目前該技術主要的應用範圍仍局限於為人類改善聽覺、視覺和恢復運動障礙等方面，但從原理上來講，通過相似的技術激活人腦mPFC區域並非不可實現。

左圖為一項近年的腦機介面技術應用實例。

56歲的癱瘓病人Bill Kochevar通過手術方法在腦內安插了晶元，並與電腦相連。電腦接收到來自腦部的數據后，會對腦電波進行解碼，並帶動軀體做出相應運動。如圖為Bill利用腦機介面技術帶動右手臂就餐。

右圖為神經外科醫生Phil Kennedy在自己腦部安插電極后的核磁共振圖像。圖片來自網路。

在美國FDA（美國食品藥品監督管理局，U.S. Food and Drug Administration）對臨床類藥物以及診療方法的批准過程中，一般要經歷臨床前實驗、I期臨床、II期臨床、III期臨床至少六年的申請流程。與之相比，將在小鼠實驗中的新發現應用於人體似乎還有很長的路要走。

然而，「興奮劑」這種遊離於監管之外的「避光」藥物卻要另當別論。

對大多數興奮劑而言，其研製目標本就以追求藥效最大化為主，並無任何安全保障可言。如眾所周知的禁藥利尿劑（通過促進排尿急速降低體重達到作弊效果，或可在興奮劑檢查時遮蔽尿中的違禁物質）常造成人體嚴重脫水甚至腎衰竭。因此，若將此類技術倉促開發並暗中用於人體實驗，很可能不但對運動員的腦部活動造成多種複雜影響，還可能對運動員腦部造成永久損害。

那麼，這種操作可以被檢測到嗎？

答案也許是否定的。

和傳統興奮劑不同，對人腦mPFC區的改造可以在運動員幼年期就開始。且一旦植入腦部的電極完成改造后通過手術被移除，其印記將無跡可尋。

除此之外，經過腦部mPFC區改造后的大腦活動已成為人體正常的生理指標，是否符合當下「興奮劑」的定義尚有待爭論。如此一來，興奮劑的定義恐怕都要重新改寫。

世界反興奮劑機構早在1999年就已經成立。但即使在今天，興奮劑的檢驗技術仍遠落後於興奮劑的研發進度，難怪會有「查得出就是興奮劑，查不出就是高科技」的說法。

在體育競賽的激烈角逐背後，陽光下的陰暗角落裡，不少利欲熏心的研發機構，一直在集聚力量進行興奮劑研發及反興奮劑檢測的「科技」比拼。這其中，甚至有多起興奮劑事件是在相關國家政府部門的介入乃至主導下發生的。

可見，反興奮劑工作不能單純的歸納為是為了追求成績鋌而走險的運動員與力爭維護體育競賽純潔性的反興奮劑機構之間的貓鼠遊戲。各國內部行業協會、政府機構之間的利益糾葛，各國之間在錦標主義思維脅迫下的明爭暗鬥，乃至戰火紛飛生靈塗炭背後的大國博弈……往往在諸次興奮劑事件中扮演著幕後操盤手的角色，而涉事運動員反而只是迷失於道德與名利的叢林，無法掌控自身命運的小小棋子。甚至歐美主導下的反興奮劑機構本身，也被詬病為是大國博弈的工具。

或許有一天，經過轉基因設計的「天才」、通過植入性電腦設備打造的「黑客」，及經過人為強化mPFC區域的「異能者」都會成為現實中的人物。

到了那時，人體原本的機能將如何判定？如何界定與檢測運動員對身體的改造？面對現有挑戰尚且無法泰然自若的人類，又將如何投身於對抗新型興奮劑的戰爭？這些在競技體育領域無以迴避的課題將在很長一段時間內伴隨於人類認識、升華、超越自我的過程中。

參考文獻：

1 Zhou T, Zhu H, Fan Z et al. History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance. 2017.

2 Wang F, Zhu J, Zhu H, Zhang Q, Lin Z, Hu H. Bidirectional control of social hierarchy by synaptic efficacy in medial prefrontal cortex. Science 2011; 334:693.

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