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邁步之前大腦先行

邁步之前大腦先行

一名女性持行走杖沿著地平線前行。 圖片來源:André Schuster/plainpicture

抬起頭。今天,在都市叢林中導航依然存在挑戰,不平坦的人行道和偏離位置的街邊石塊給散布帶來很多障礙。那為什麼即便我們並未將注意力全部聚焦到走路上,也並未絆倒呢?似乎,人們所需要做的僅僅是提前瞟一眼面前的路上會碰到什麼,然後保持直行。

人是兩足類動物,有著獨特的運動方式。科學家仍在設法了解人們雙腿交替之謎,如一些觀點認為它解放了人的雙手,用來拿食物。其他人指出,人體步態能效更高。人們走路的方式會利用外力如重力和慣性,從而儘可能地減少肌肉能量消耗,這樣人們每一步的重力都會落在抬起的腳上。

美國得克薩斯大學奧斯汀分校的Jonathan Samir Matthis想要知道人們如何瞄準和控制這一前進動作,特別是在前方道路相對平坦且沒有障礙物時。「我們對腳在哪裡落地需要比四足動物更加仔細。」他說,「因為如果我們錯了,將會出現嚴重的後果,如摔斷腿。」

為此,該團隊請年齡在18至22歲的44人走過一個平面,同時有一個動作捕捉系統在跟蹤他們的行動。該團隊讓志願者從地面上被照明的「目標」上走過,但軟體要確保這些目標僅能在每位志願者行走周期內的某個特定階段看得見。

結果表明,參試者在提前1到1.5步時看到這些目標后踩上它們的準確性最高。Matthis表示,人們會因為走得過快而不能讓大腦微調每一步的動作,所以並不會一直指導肌肉在哪裡落下每一步(一個消耗能量的任務),而是會通過查看眼前的路上有什麼,指引自己朝前走。「你在制定計劃,同時你在就過去1.5步之前看到的情況做出計劃並採取行動。」Matthis說。

研究人員還改變了目標從眼前消失前的時間。結果表明,即便目標提前1到1.5步消失,走路的人踩中它的幾率仍然很高。當走路者能夠看到接下來的兩個目標時,他們的準確率也會提升。

Matthis表示,了解人們在走路時事先要在多遠的地方查看路況,對於幫助帕金森氏症患者或與年齡相關的導致走路蹣跚的患者非常重要。(晉楠)

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