邱少云事迹,真的违背生理学常识了吗?

[2015-07-17] 作者:世界未解之迷网 阅读量: 分享到_微信朋友圈:

  流言:“您难道不看微博吗?您刚才讲的邱少云事迹,违背生理学常识,根本不可能!”某军校学员对邱少云英雄事迹的质疑,在网络世界引发轩然大波。从纯粹医学科学的角度来审视,邱少云在烈火中保持一动不动直至被烧死,这可能吗?

  真相:人类意识和意志力对于由脊髓反射完成的运动是完全不存在任何调控影响,因此,邱少云在被火烧的瞬间,以及过程中不断加重的刺激引发的运动是不可能通过意志来抑制而保持完全的“一动不动”。当然,邱少云也可能像关公一样凭借坚强的意志来最大限度抑制身体的运动。

  运动控制

  动物之所以称为动物是因为他们能自发地、独立地运动。

  所有动物都是异养生物,需要摄取其他生物或者能量物质作为营养,获取食物同时避免被猎杀是生存本能,需要相应运动能力。

  运动同时又是对外界环境因素的反应,以人为例,我们通过视觉、听觉、躯体感觉和其他感官感知外界刺激,神经系统对这些刺激做出直接的、或通过分析后做出综合 性的反应,这些反应主要体现为运动行为。比如,感知到危险和伤害的逃避,寻找庇护所以避免淋雨,感觉到饥饿时寻找食物,通过嘴巴和声带的运动来与他人沟通 交流等。  

  然而,通常我们的行为是大脑对于所有输入信息分析后发出一组指令的自觉的有意识行为;这时我们的行为决策不仅需要感觉的输入,还需要其他认知,甚至感觉和行 为之间不断的反馈和协调。比如,要从一个不知道温度的炉内拿出一盘菜,我们就需要不断试探,然后做出是否行动的决策并付诸实施。

  所有这一些都称为运动控制。

  运动控制的要件

  由于我们日常可以轻松完成各种动作,因此人们普遍认为运动是“so easy”。事实上,正相反,运动控制是非常复杂和精准的。几十年来,世界上无数顶尖工程师经过不断努力,机器人模拟出来的运动在人类看来是如此的笨拙,就可以证明这一点。

  如此复杂和精细的运动控制需要多个部分协调完成,包括:

  1)意志,多数行为是自主意识运动,有时面临困难和挑战,因此需要大脑意识和决策系统的意志。

  2)多肌肉群信号协调,哪怕一个简单的动作都需要多个肌肉群协同完成,这就需要各组肌肉信号之间有很好的协调,这通常涉及神经系统的各个层级和系列反射来完成。

  3)本体感觉,是运动系统存在的感知位置、肌肉所承受力量的大小、方向等信息的感受器。本体感觉的不断输入和反馈为运动导航提供信息指导。

  4)姿势调整,运动系统只有不断进行躯体各个部位姿势的调整才能维持运动中的身体协调和平衡。

  5)感官反馈,依据已经输入的感觉信息发出的运动所产生的效应信息需要不断回馈,神经中枢才能对运动做出调整和维持。

  6) 无意识自动处理,很多运动需要某些程序不经高位中枢的控制的自主无意识进行来完成。道理很简单,试想如果每条肌肉纤维,每块肌肉和肌群的动作都需要大脑意 识来发出各自发出指令控制,那我们将难以完成任何一个动作。很多动作其实已经形成了一种一体化本能反射,快速打字就是一个很好的例子。

  7)适应性,运动系统必须适应不断变化的情况。比如,乒乓球、足球用球的改变,即便这种改变是细微的,运动员如果没有足够适应性训练,成绩都会大打折扣,足见运动适应的重要性。

  运动单位

  躯体运动是由位于脊髓前角的运动神经元发出指令通过其轴突组成的运动神经纤维支配骨骼肌收缩舒张来完成的,两者合称运动单位,也称为运动的最后通路。

  运动神经元细胞体具有多个树状突起,可以接受来自其他神经传递的信号,遵照这些指令进行相应运动,也就是说由树突的传入信号来控制骨骼肌的运动。

  运动控制的层次性

  依据运动神经元树突接收的传入信号来源的水平,运动控制大致可以分为两个层级,脊髓反射和高位中枢下行运动通路调控。

  脊髓反射:脊髓前角运动神经元作为运动中枢,感觉信号不上传达大脑而是直接或者通过脊髓中间神经元作用于运动神经元实现运动控制的神经反射。脊髓反射完成大部分的多种类型基本运动。

  以牵张反射为例,在未被告知情况下服务员托着的空盘上被放上一个水壶,由于重力作用托盘下沉,拉动服务员肱二头肌伸展,肌梭感受器感觉到肌肉承受的牵张力,信号传入脊髓,指令运动神经元支配同名肌肉迅速舒展然后收缩,从而保持托盘稳定,这个过程就是牵张反射。  

  牵张反射主要作用在于姿势的维持。比如,当一个人身体失去平衡倾倒向一侧时,肌肉本体感受器感受到肌肉张力的变化,激发牵张反射以试图维持姿势平衡。

  这些感觉也同样传入大脑,大脑可以发出“维持身体平衡”的指令,后面的事是由脊髓反射来完成,大脑完全置身事外。至于是不是能够达成大脑的愿望,同样是大脑所不能控制的。因此,当我们身体失衡时,即便我们万分不情愿很多时候都不可避免跌倒。

  此类脊髓反射还包括其他多个类型,比如常见的膝跳反射等,这些反射是完成躯体运动的基础。其中,由皮肤感受器和伤害性感受器(通常也称为痛觉感受器)激发的屈肌反射具有特别重要的意义。

  屈肌反射

  当触摸到火炉或尖锐物体,我们会立刻缩回我们的手,即使我们有意识地想体验这种痛苦的感觉经历,我们的意志都难以阻挡缩回手的动作。这个过程就是屈肌反射,也叫撤退反射或躲避反射。这个反射的重要性在于这是人体的一种免于伤害性因素损伤的保护性反射。

  再比如,当我们直立行走过程中,一只脚被尖锐物刺伤,我们会立刻缩回这只脚,将身体重心完全放在对侧下肢,一方面避免进一步的伤害,另一方面还保持了身体的平衡,避免了跌倒引起的继发性伤害。

  这个反射的感受器是受伤部位皮肤伤害性感受器,信号沿着传入神经到达脊髓后角,达腰3平面通过中间神经元发送信号支配大腿肌肉屈曲抬起小腿;信号继续传至腰 2平面支配腰部肌肉收缩使得大腿屈曲。信号同时通过中间神经元传递到对侧支配伸肌的运动神经元以保持身体的姿势和平衡(交叉性伸展反射)。 

  虽然这种伤害性刺激信号同时继续向上传递到大脑皮层产生疼痛感觉。但是,正如《知道日报》之前刊发的“受伤了,为什么有时候感觉不到痛?”一文中笔者介绍过 的那样,疼痛只是一种主观感觉,在到达皮层之前仅仅是一种编码电信号,不代表疼痛。而屈肌反射过程完全在脊髓中枢内完成,也就是说在信号传递到大脑我们感 觉到疼痛之前缩回肢体的反射运动已经完成,因此这种运动是完全不受大脑意志所控制的。

  下行运动通路

  虽然复杂运动的神经反射回路是在低层级的脊髓中枢自发进行的。但是,骨骼肌毕竟是受我们意志控制的随意肌,不同程度上接受较高层次中枢的调控。这种是经由下行运动通路传递的。

  下行运动通路并非单一的神经通路,而是由不同功能的神经集束构成,大致上分为负责控制肌肉随意运动的外侧通路(包括外侧皮质脊髓束和红核脊髓束),和负责姿态、平衡,以及近端肌肉粗大运动的内侧通路(前庭束、网状脊髓束、顶盖脊髓和前皮质脊髓束)。

  这些不同下行神经通路以复杂的并行和串行排列来完成运动调控。并行可以保证同一肌肉群可以接受不同神经束的调控,既可以实现不同的功能,也可以保证损伤后尽可能的功能保留。而串行可以实现不同层级间惯续性的支配控制。

  下行运动通路的功能

  1.随意运动。下行运动通路最主要的功能是随意运动的控制。这些动作命令由大脑皮质发出,通过各种下行通路传递到肌肉组织,实现大脑意志对于运动在一定程度内的随意支配--我们日常说的,手长在我自己身上,我想干嘛就干嘛。

  2.对脊髓反射的调控。下行运动通路的另一重要功能是调控脊髓反射。这种调控包括易化和抑制两种相反的作用:

  比如,想象一下,要从烤箱中端出一盘菜,我们首先需要试探它是否是热的。这时我们的屈肌反射可以是过敏性。在试探过程中,刚刚触及甚至还没有触及盘子,由于预计它可能很热会给我们带来烫伤,我们会反复缩回我们的手。

  相反,当我们端起了这盘菜后,即便感觉到它烫手,但是通常我们的意志又可以抑制屈肌反射,忍受着烫手甚至敢冒被烫伤的危险坚持把它端送到目的地,而没有撒手将它打翻在地。至于这种抑制所能达到的程度,个体之间存在巨大的差异,这也就是我们通常说的意志力。

  有的人可以忍受巨大的伤害(疼痛)依照自己的意志完成常人不可能完成甚至难以想象的动作和行为。比如,传说中关公刮骨疗毒,虽然这种传说传说并不是完全可信,但是可以说明关羽可能具有超出常人的意志。

  相反,有的人对于非常小的伤害(疼痛)都不能或不愿忍受,比如连常规的医疗注射都不能忍受而逃避。更有甚者,对于伤害和疼痛形成恐惧,甚至每当想象到某些伤害或疼痛都会出现严重躯体反应,激发应激反应引发心血管系统显著改变,出现所谓“晕针”“晕血”的休克反应。

  综上,人类意识和意志力对于由脊髓反射完成的运动是完全不存在任何调控影响,因此,邱少云在被火烧的瞬间,以及过程中不断加重的刺激引发的运动是不可能通过意志来抑制而保持完全的“一动不动”。当然,邱少云也可能像关公一样凭借坚强的意志来最大限度抑制身体的运动。

    

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