除了肌肉和颜值，奥运选手还有“超级大脑”
东京奥运会落下帷幕。中国代表团获得38枚金牌、32枚银牌和18枚铜牌，共计88枚奖牌，位列奖牌榜第二。
东京奥运会让我们感受到了人体的极限和运动的美好。除了肌肉和颜值这个热门话题，运动员们不屈不挠的拼搏精神也激励了我们所有人。那么，是什么造就了一名顶级运动员？只要四肢发达就可以了吗？不，实际上，运动员的大脑并不比科学家的差。在某些方面，奥运冠军有一个“超级大脑”。
“更快、更高、更强”是奥林匹克运动的宗旨。用我们的话说，那就是三个字:更快、更准、更狠。运动员只有达到这三点，才能获得奖牌。要做到这三点，不仅要有一身的肌肉，还要有高度发达的人体神经系统。今天，我们来学习大脑是如何实现“快”的目标的。
如何快速反应？多感觉整合
有人可能会说，想快不容易。你有一双长腿，那就全力跑吧。其实对于田径项目的职业运动员来说，能够快速响应起跑信号才是王道。在职业比赛中，起跑0.1秒的慢反应是致命的一击。运动员的大脑如何快速反应？
在奥运会的田径赛场上，来自世界各地的运动员各就各位，等待发令枪响。随着一声枪响，一股白烟冒出，激烈的比赛开始了。我们都知道光速比音速快，所以运动员只需要看白烟，其实不然。
奥运会用的发令枪，枪响后三件事同时发生:
1.起跑线旁的扩音器播放声音，保证运动员听到起跑命令；
2.发令枪闪烁，让运动员看到起跑信号；
3.发出指令* *通过后部电缆向计时装置发送启动脉冲。
因为这样的设计，参赛者不仅要对发令枪响有所反应，还要时刻关注发令枪产生的白烟。起跑线扬声器播放的声音传递听觉刺激，同时闪光灯传递视觉刺激。大脑整合这两个信号，快速反应。听觉和视觉刺激在时间和空上的叠加，产生了1+1>2的效果，这就是运动员大脑反应快的秘密。
在脑科学中，大脑会对多个感觉信号的输入进行整合，最终得到更加准确快速的反应。这种效应被称为多感觉整合。研究表明，多感觉整合存在于多个脑区，如丘脑上、上联合皮层等。多感觉通道的相互作用既是单感觉功能区与多感觉功能区之间的前馈联系，也是多感觉功能区与单感觉功能区之间的反馈联系。正是在日复一日的训练中，运动员强化了这些脑区的功能，进而拥有了更加发达的感觉大脑。
事实上，多感觉整合在日常生活中非常普遍。例如，当我们首先看到闪电，然后听到雷声时，我们会觉得雷声很大。如果我们闭上眼睛，只听雷声，你就感觉不到那声巨响。
为什么开车的时候不接手机？本来视觉系统和听觉系统是配合得很好的，这样才能及时对道路和汽车的变化做出反应。一旦接电话，不仅用于道路判断的听觉信号输入会大大减少，过度分心甚至会影响你的视觉判断。有研究认为，开车时捡暴徒的机会导致对突发事件的反应延迟可达0.5秒，这是由多感觉输入之间的相互干扰造成的。
所以，了解大脑多感觉统合的作用，不仅可以帮助运动员取得好成绩，对我们的日常生活也有帮助。
决定注意力的成败。
除了多感官整合，良好的注意力也是极其重要的。
相信很多人都会对历届奥运会运动员的抢跑行为印象深刻，也有运动员因为抢跑犯规被剥夺了比赛资格。
抢跑是指运动员在发令枪响前不到0.1秒或听到枪响后对起跑做出反应的情况。
那为什么有的运动员在发令枪响之前就开始跑了？
其实可能不是他有意违规，而是在那种紧张的情况下注意力极度提高，外界的一点风吹草动都会被他当成开始跑的信号。这个注意力失误导致博尔特被罚下，从此他再也没有拿过冠军。
所以，除了日常的体能训练，注意力训练对运动员来说也是极其重要的。他们需要适应嘈杂的环境，尤其是比赛中的高度紧张，集中注意力，准确判断出发信号。射击运动员需要在整个比赛过程中始终保持注意力集中，所以我们可以在赛场上看到杨倩、杨昊然等奥运冠军异常“冷漠”的表情。
注意力由大脑中的三个网络组成:警觉网络、定向网络和执行网络。研究表明，注意力的方向性网络负责大脑内侧额叶顶叶的大脑区域。注意力集中时，额叶先兴奋，然后顶叶也参与，导致视觉输入信号增强。但运动员要想取得好成绩，其注意力神经网络要发育良好。
注意力是如此重要，如果你心不在焉，你就会在考场上和跑道上表现不佳。所以不要以为运动员学习肯定不如你。虽然他们看起来每天都是操场上的主角，但是当他们坐下来的时候，他们的注意力很可能会非常高。
俄罗斯教育家乌申斯基曾指出:“注意力是我们心灵的唯一门户，意识中的一切事物都必须经过它才能进来。”注意力决定了我们对感官输入的选择和是否应该采取行动，所以注意力往往决定了事情的成败。
比焦点预测更好的技能
当然，为了达到更快的反应速度，体育大神们还有更多绝密技能。喜欢看足球比赛的同学可能知道，这个技能就是预测。
其实预测是一个非常复杂的任务，由大脑来完成。足球场上，守门员虽然跑不过来，但起着关键作用。尤其是在点球大战中，门将的表现很大程度上决定了整场比赛的胜负。另一方面，一个好的守门员经常在射手开球前预测球会踢向哪个方向。
在点球中，球与球门的距离很短，专业射手踢出的球的速度极快，已经大大超过了人的反应速度。这个时候，不仅需要守门员保持眼睛的睁开和冷静，更重要的是要靠自己的经验来预测射手的动作。所以有经验的门将往往会通过射手跑动时的动作提前判断出球的方向，而没有经验的门将或者判断失误的门将会扑向球的反方向。不是他们反应不及时，而是他们的预测在大脑里是错误的。
在动物界，预测对一个物种的生存至关重要。比如蜥蜴要提前知道飞虫的运动轨迹，这样它们就能快速伸出舌头，吃到美味的食物。就像奥运会的飞碟射击项目，运动员要在泥鸽射击前面射击，才能击中。
科学家对大脑如何预测运动物体进行了深入研究。贝叶斯理论是一种基于以往经验的预测模型，它不仅充分利用了先验信息，而且将预测模型的预测结果与常用的回归模型进行比较，最终得出较好的结论。比如飞碟射手会根据飞碟的方向预测未来的飞行轨迹。当子弹没有击中飞碟时，他会调整自己的预测预期，得到一个新的预测轨迹。就这样，经过几百次甚至上千次的训练，他的大脑里就有了一个清晰的飞碟轨迹。
看来运动员真的需要一个强大的大脑来指挥身体赢得比赛。虽然身体强壮，但思想的丰富更为重要。
随着时代的发展，研究人体运动的脑机制出现了许多新方法。近红外光谱是一种有效的间接光学神经成像方法，它基于神经元激活和血管反应之间的紧密耦合来监测大脑激活的血液动力学反应。由于其独特的优势，自然适用于研究复杂运动刺激的皮层反应。这项技术已被广泛用于研究运动任务中的皮层反应。
因为人类皮层的运动区，即初级感觉运动皮层(PSMC)和运动前皮层(PMC)，位于头皮组织附近，所以很容易进行光学测量。此外，用于复杂运动学习和运动控制的高级处理(如判断、规划和错误检测)的前额叶皮层(PFC)也可以被fNIRS快速获取。下图显示了三维解剖MRI图像上描绘的人类大脑皮层中每个运动相关区域的大致位置。
近红外光谱技术具有无创、实时在线监测和在动态运动条件下应用的优势，为运动过程中脑功能的研究开辟了新的途径。
