传统的神经理论认为,数千个神经元的有序排列才能够产生一个行为反应。
神经元“稀疏编码”假说(sparse-coding hypothesis, SCH)则认为,少量的神经元就能够产生反应冲动。
最近, SCH获得直接证实(附录三)。SCH可能是附录二的基础。20080203南方都市报地球周刊刊登的“疯狂天才”报道了美籍国际象棋世界冠军鲍比.菲舍尔是另外一个例子。国际象棋显然需要超人的智力,但鲍比高中都没有毕业。
在体育科学中,SCH可能存在相应的现象。我们的研究表明,存在运动项目特异的内稳态,即项目内稳态(Sport-specific homeostasis, SSH)(附录一)。运动员的运动成绩由SSH。原则上很多尿液成份或主成份(principal component, PC)表征了运动水平,但仅有PC3和pc25就可以决定运动水平。
建立SSH所涉及的生命系统很多,但可以分为SSH必需的骨骼肌、供能和神经等系统(SSH-essencial system, SES)和SSH非必需免疫和呼吸肌等系统(SSH-non-essencial system, SNS)。换句话说,SES的子系统是有限的。这对我国运动队所谓的基础训练理论是当头一棒。离开了将要参加的项目,所谓的基础体能训练是无益的。
20080203南方都市报地球周刊刊登的“超人帕特”报道,四肢瘫痪的帕特.拉黙菲尔德经过康复训练可以马拉松长跑、铁人三项全能赛和赛车。三维核磁共振扫描表明,帕特2/3的区域是没有信号的。这种惊人的现象说明,帕特参加的三项比赛根本不需要所有身体系统都是健全的。曲绵域(2000)总结的我国运动员的病态适应也是一个例证。
参考文献
曲绵域. 2000. 高水平运动员训练中的运动创伤适应[J]. 中国运动医学杂志, 2000, 19(1): 84-85.
附录一[原创] 内稳态训练理论:20080121: 穷人的训练理论
http://www.tiyuol.com/thread-3126-1-1.html
附录二 [转载] “无脑人”仍在正常生活 脑组织受挤像纸片(图)
Feuillet L, Dufour H, Pelletier J.2007. Brain of a white-collar worker.Lancet. 2007 Jul 21;370(9583):262.
http://www.tiyuol.com/thread-3983-1-2.html
http://proquest.umi.com/pqdlink? ... tId=42456&aid=1
附录三 Nature:新发现挑战神经元作用传统理论
http://www.bioon.com/biology/neuroscience/338423.shtml
美德科学家独立进行的两项最新研究表明,单个神经元的激发就足以影响学习和行为。这一结论挑战了人们长期以来的认识,即数千个神经元的有序排列才能够产生一个行为反应。这两篇论文今年1月3日发表于《自然》杂志上(Huber et al 2008, Houweling et al 2008)。
进行最新研究的是美国霍华德•休斯医学院的神经生物学家Karel Svoboda和同事,以及洪堡大学 Michael Brecht领导的一个独立研究小组。他们的研究结论为一项饱受争议的神经理论——神经元“稀疏编码”假说(sparse- coding hypothesis)提供了依据和支持,该理论认为,少量的神经元就能够产生反应冲动。
Svoboda和Brecht的小组分别研究了啮齿动物大脑接收胡须感觉输入的区域——体觉皮层(barrel cortex),它包括大约200万个神经元。尽管两个小组利用技术不同,但都能刺激特定的神经元。
Svoboda和同事创造出一种基因改造小鼠,它们能够在体觉皮层与学习相关的区域表达特定的荧光蛋白。这种通常存在于海藻中的蛋白通过令离子通过细胞膜,创造出电流来对蓝光发生响应。在向小鼠头骨植入一块玻璃窗后,研究人员又在它们头上安装了小型的发光二极管。研究人员可以通过改变二极管发光强度来调节细胞膜上作用的强度。
Svoboda等人让小鼠学习在受到光线刺激后选择笼子中的两个特定位置其中之一,如果正确,小鼠将能得到喝水的奖励。研究人员发现,小鼠最少只需要激活60个神经元,就能学会按照光脉冲产生反应。
Brecht 小组利用的是另一种手段。研究人员将能够激活单个神经元的电极深深植入大鼠的体觉皮层中。随后,他们训练这些大鼠在感受到神经刺激后,利用舌头舔动作来打断一束光线。结果发现,平均而言,大鼠有5%的时间是对单个神经元的激励产生响应的。不过,这种响应的程度和范围高度依赖于被激发的是哪个神经元。比如,一些神经元能够唤起50%时间的响应。
德国尤利希研究中心(Jülich Research Centre)的神经生物学家 Dirk Feldmeyer表示,新的结论会对科学家如何看待神经系统网络产生根本的影响。“这真的能够改变人们的看法,即认为大脑皮层只会对大量神经元活动的激励产生响应。”
不过,Svoboda和Brecht都坦然承认,他们的发现无法终结关于“稀疏编码”假说的争论。 Svoboda表示,“我们的研究表明动物能够读出十分稀疏的编码,但并不意味着正常行为的编码就是稀疏的。”而要真正弄清这一问题,需要极度敏感的成像技术来探测神经活动。“这个问题尚未以令人满意的方式解决,还有一些技术障碍需要克服。”Svoboda说。
Huber D, Petreanu L, Ghitani N, Ranade S, Hromádka T, Mainen Z, Svoboda K. 2008. Sparse optical microstimulation in barrel cortex drives learned behaviour in freely moving mice. Nature. 2008 Jan 3;451(7174):61-4.
Houweling AR, Brecht M. 2008. Behavioural report of single neuron stimulation in somatosensory cortex. Nature. 2008 Jan 3;451(7174):65-8(见附件).
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本帖最后由 刘承宜 于 2008-10-3 04:44 PM 编辑 ]