在電視鏡頭前，冬奧健兒的身姿看似輕盈自如，仿佛毫不費力。每一個跳躍、旋轉(zhuǎn)和沖刺，實際上都在挑戰(zhàn)人體極限的嚴酷條件下發(fā)生。

寒冷的空氣收緊血管，高速的旋轉(zhuǎn)擾亂平衡信號，激烈的競爭推高心理壓力——即便如此，精英冬季項目運動員依然能保持驚人的穩(wěn)健。

研究人員正逐步揭示這背后的生物學(xué)機制。研究表明，長年累月的訓(xùn)練不僅重塑了大腦的平衡系統(tǒng)，擴展了肌肉產(chǎn)生能量的能力，還強化了身體應(yīng)對寒冷壓力的機能。

這些生理層面的改變共同解釋了為何受過訓(xùn)練的運動員能在寒冷、極速與重壓交織的極端環(huán)境中，依然保持精準、耐力與掌控力。

在冬季運動項目中，平衡的喪失往往發(fā)生在毫秒之間，其伴隨的旋轉(zhuǎn)速度通常足以讓未受過訓(xùn)練的神經(jīng)系統(tǒng)徹底崩潰。

約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)院的生物醫(yī)學(xué)工程師凱瑟琳·卡倫博士通過與精英滑冰運動員的合作，揭示了反復(fù)暴露在極端運動中是如何重組大腦平衡回路的。

一次完美的落地，早在冰刀觸及冰面之前便已開始醞釀；神經(jīng)系統(tǒng)必須融合來自頭部運動和身體姿態(tài)的信號，以保持精準的時機把控。

多年的高速旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練，使得平衡回路對相互沖突的感官信息不再那么敏感，從而允許運動員即使在旋轉(zhuǎn)加劇時也能保持穩(wěn)定。

這種神經(jīng)系統(tǒng)的“重新校準”，解釋了為何受過訓(xùn)練的運動員能在劇烈運動中保持穩(wěn)健，而在那種時刻，身體幾乎沒有任何時間來修正錯誤。

高速旋轉(zhuǎn)迫使負責微調(diào)運動的小腦去解決“預(yù)期運動”與“感知運動”之間的沖突。

在冬奧會上，精英滑冰選手的旋轉(zhuǎn)速度可超過每分鐘300轉(zhuǎn)。此時，大腦中的“內(nèi)部模型”——即指導(dǎo)運動的大腦預(yù)測機制——發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，使反射保持冷靜。

“多年的訓(xùn)練讓小腦這一大腦的運動與平衡中樞建立起內(nèi)部模型，自動重新校準對運動相關(guān)感官信號的解讀。因此，那些會讓大多數(shù)人感到頭暈?zāi)垦５膭幼鳎巡辉倌茏尵⒒呤テ胶?，”卡倫說道。

這些模型可能會因生病或訓(xùn)練中斷而減弱，因此一名重返賽場的運動員可能需要數(shù)周時間才能找回這種穩(wěn)健感。

越野滑雪等長距離項目需要持續(xù)穩(wěn)定的動力輸出，而肌肉通過將氧氣轉(zhuǎn)化為可用能量來滿足這一需求。

肌肉細胞依賴線粒體——這種細胞內(nèi)的微型“發(fā)電廠”——將食物和氧氣轉(zhuǎn)化為能量，以確保每一次邁步都不會力竭。

耐力訓(xùn)練能夠構(gòu)建更大的線粒體網(wǎng)絡(luò)，使運動員在肌肉疲勞前消耗更多的燃料，盡管遺傳基因和恢復(fù)時間依然限定了耐力提升的上限。

但動力并非僅源于線粒體，氧氣必須迅速抵達這些“發(fā)電廠”，尤其是在沖刺階段。

工作中的肌肉依賴毛細血管這一微小的血管網(wǎng)絡(luò)來輸送氧氣，而訓(xùn)練可以隨著時間的推移增加這一網(wǎng)絡(luò)的密度。

對超級馬拉松跑者的活檢顯示，其線粒體聚集在細胞表面附近，緊鄰毛細血管釋放氧氣的位置，從而縮短了輸送路徑。

即便如此，脫水或因寒冷收縮的血管仍可能限制氧氣供應(yīng)，這提醒著運動員：耐力不僅取決于能量的生產(chǎn)，同樣取決于氧氣的輸送。

當氣溫驟降，皮膚傳感器會迅速向大腦報警，身體隨即便開始保存熱量。皮膚血管收縮，將溫暖的血液輸送至體內(nèi)深處，從而減緩暴露在外的雙手和面部的熱量流失。

位于大腦深處的溫控中心——下丘腦，會在熱量不足時催動身體顫抖。

這些自動防御機制雖然保護了重要器官，卻也消耗了寶貴的能量，這對于在比賽開始前就已經(jīng)感到寒冷的運動員來說，可能是一種巨大的消耗。

一些人的身體無需顫抖也能升溫，這得益于“非顫抖性產(chǎn)熱”機制；當寒冷威脅到運動表現(xiàn)時，這一機制能在肌肉不顫抖的情況下產(chǎn)生熱量。

這一途徑依賴于棕色脂肪，這是一種富含線粒體的產(chǎn)熱脂肪，它通過燃燒儲存的燃料來釋放溫暖。

在成年人體內(nèi)，棕色脂肪的活性在寒冷天氣中會升高，研究人員已發(fā)現(xiàn)棕色脂肪含量較高與體重較低之間存在關(guān)聯(lián)。適應(yīng)寒冷環(huán)境的人可能會儲存更多的棕色脂肪，但年齡、藥物和氣候因素仍會影響其提供幫助的程度。

參加冬奧會的運動員往往在肌肉真正衰竭之前就已經(jīng)感到疲勞，這種感覺會影響他們繼續(xù)堅持的力度。

利用功能性磁共振成像（一種通過血流變化追蹤腦部活動的方法）進行的腦部掃描顯示，精神疲勞會改變決策過程。隨著人們精神疲勞加劇，即使付出更大的努力能帶來更高的回報，他們也開始更頻繁地選擇簡單的任務(wù)。

這種轉(zhuǎn)變雖不會直接導(dǎo)致表現(xiàn)崩盤，卻提高了努力的“感知成本”，而這在比賽的最后沖刺階段往往至關(guān)重要。

高壓時刻會放大這種效應(yīng)。當一枚獎牌的歸屬取決于單次滑行時，大腦的獎賞系統(tǒng)可能會對賭注反應(yīng)過度，將注意力從精準執(zhí)行動作轉(zhuǎn)移到比賽結(jié)果上。

涉及高額激勵的實驗發(fā)現(xiàn)，在這些時刻大腦區(qū)域的價值信號會激增，而表現(xiàn)有時反而下降，這種模式與壓力下的“關(guān)鍵時刻失?！庇嘘P(guān)。

將目標重構(gòu)為“避免損失”而非“追求收益”，有助于穩(wěn)定表現(xiàn)，這表明當疲勞與壓力交織時，運動員如何在心理上構(gòu)建高風(fēng)險情境，可以塑造他們的決策。

一個錯刃或不穩(wěn)的落地會向神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)送新的信息，精英運動員必須在恐慌襲來之前做出反應(yīng)。

大腦將這種不匹配視為“預(yù)測誤差”——即你預(yù)期的與你感知到的之間存在差距。小腦中的神經(jīng)元能夠即時調(diào)整運動計劃，確保下一次跳躍使用更新后的時機和力度。

這種快速更新的能力幫助單板滑雪或滑冰運動員在失誤后繼續(xù)比賽，盡管它無法瞬間消除恐懼。

跨越肌肉、大腦和熱量控制系統(tǒng)，冬奧訓(xùn)練塑造了能在惡劣條件下進行預(yù)測、供給和保護的生理機制。

這些適應(yīng)性變化需要數(shù)年時間養(yǎng)成，也會隨時間流逝而消退，未來的研究需要進一步追蹤運動員獲得或失去這些能力的速率。

埃里克·勞爾斯