1894年，《大脑可塑性的故事》第1部分(背景故事)
那年是1894年.第一场大学篮球比赛是由芝加哥大学(University of Chicago)击败芝加哥青年会(YMCA 19-11).第一场史丹利杯在3-1的蒙特利尔被渥太华夺冠.鲍比·洛(Bobby Lowe)成为第一位在一场球赛中打出4次全垒打的球员.在皮埃尔·德·顾拜旦男爵的愿景下，国际奥林匹克委员会在巴黎的索邦大学成立.在纽约市，美国高尔夫协会成立.可口可乐首次以瓶装出售.在苏格兰，帕特里克·曼森(Patrick Manson)建议蚊子传播疟疾.
1894年，爱德华·惠勒圣经(1864-1945)在耶鲁大学心理学实验室发表了小论文“关于肌肉控制和力量的教育".这篇论文将只是跨越圣经生涯的非常出色的研究成果的一小部分.但是，从那一刻起的回响将持续到今天.
圣经做了一件非常有趣的事情.或许多有趣的事情，当然，但其中一项与我们的故事有关.圣经从两个不同的科学分支中获得了古老的观察，并试图将这些原理运用到他自己的工作中.他是根据只有2个人的观察结果进行的研究.
圣经回顾了多年前德国科学家发表的两项研究.古斯塔夫·费希纳(Gustav Fechner(1801-1887))在1857年发表了一篇论文，这是第一批真正记录实践如何增加力量的研究之一.费希纳(Fechner)在60天里每天尽可能多地举起2个哑铃(约9磅)，举起头顶.他的第一天有104次重复，而在第55天达到了692次.
阿尔弗雷德·威廉·沃尔克曼(Alfred Whilhelm Volkmann，1801-1877年)对如果您尝试着尝试使其变得更好，则是否能够更好地检测触摸就产生了兴趣.他做了许多实验，但他在1858年发表的论文中提供的数据表明，如果您用左指尖训练数周，您将可以更好地用该指尖检测事物.一切似乎都很明显.到目前为止，我已经告诉过您，费希纳(Fechner)不断举重时会变得更强壮，而沃克曼(Volkmann)表明，您练习触摸物体后会获得更好的触感！
但是沃尔克曼还做了其他事情.圣经使人着迷的东西. Volkmann发现，另一个指尖的灵敏度(在这种情况下为右指)也显示出更高的灵敏度.尽管没有使用正确的指尖进行训练！
然后，通过训练获得的触摸灵敏度可能会转移到另一侧的身体相同部位.然后，圣经有了一个巧妙的主意，将费希纳的力量训练概念与沃尔克曼写的敏感性转移相结合.
在他的研究中，圣经的两位参与者实际上是合著者.其中一个(这是布朗小姐，本文的一个可爱部分是他如何写出参与者的名字，使文本具有类似于苏斯博士的品质)通过挤压橡皮球进行了力量训练(“肌肉力量") (就像在血压袖带末端那样).另一位(史密斯小姐)通过尝试将针穿过直径减小的带孔电钻板进行了技能训练(“肌肉控制").如果她触摸板上的金属而不是穿过孔，则审判结束.基本上有点像玩孩之宝游戏"Operation".但是在烛光下.
两个参与者都进行了初步测试，以查看他们双手的力量(坚固)(布朗小姐)或准确和稳定(史密斯小姐).然后他们进行了挤压球茎(9天)或将针头穿过尽可能多的孔(10天)的培训.
不足为奇的是，布朗小姐在受过训练的那一侧变得更强壮(约70％)，而史密斯小姐在受过训练的那只手上变得更加精准(约45％).显然，您会在实践中变得更加熟练和强大.并不令人感到意外，即使没有人进行过正式的“研究"，这也不会真正使任何人震惊.接下来是令人震惊的事情.
但是要了解为什么如此令人震惊，需要更多一点背景知识.现在，在流行文化中众所周知，大脑的功能有一定程度的侧向化.例如，回到法国科学家皮埃尔·保罗·布罗卡(Pierre Paul Broca)(1824-1880)的开创性工作中，众所周知，当左侧额叶皮层受损时，言语中的发音会受到极大的损害-现在称为布罗卡区域.
在运动系统中，可以从一个半球(通过脊髓)激活身体另一侧的肌肉的想法中看到横向化的概念.加拿大神经外科医生怀尔德·彭菲尔德(Wilder Penfield，1891-1976)在癫痫手术中很突出，并在1940年代表明，某些与运动有关的大脑区域非常偏侧.作为大脑外科手术前测绘的一部分，对不同区域进行电刺激，然后肌肉通过抽搐做出反应.
这是一个很好的证据，表明左半球控制权很强，右半球控制权很强.至少在命令下降到脊髓之前，来自大脑运动系统的最后输出.当然，就像科学上的许多观察一样，这个组织的真实本质仍在被整理中，其情况还不如思想那样清晰明了. (稍后再说！)
由于所有这些，我认为这是一个合理的结论，那就是训练身体一侧的肌肉确实会影响该侧，而对另一侧的影响可能不大.当然，这正是圣经试图调查的问题的核心.训练一侧时，是否对身体的交叉侧进行了教育?用现代术语来说，我们会问:“是否存在神经塑性改变，可以使技能从大脑的一侧转移到另一侧?"
答案就在于布朗小姐和史密斯小姐另一只未经训练的手臂和手.即使她没有训练另一侧，布朗小姐也变强了40％！而且，史密斯小姐的未经训练的手显示准确度提高了25％以上.也许我们不应该称那一方为未经训练的人，因为显然它是经过训练的.但不能直接通过体育锻炼来训练.相反，必须发生一些神经塑性适应.
圣经在1894年发表的一篇简短论文显示，在身体的一侧进行训练可能会影响同一肌肉和动作的另一侧的力量和技能.同样有趣的是，整个身体的差异约为50％.也就是说，您获得的未经训练的肢体增加大约是训练所得的一半.
自1894年以来，关于神经可塑性的交叉教育效果已有许多研究，即大脑适应新需求而产生的适应性变化.这些研究表明，这种效果可以在全身许多不同的肌肉和动作中看到.研究表明，这种效应本身似乎涉及大脑和脊髓不同区域的变化之间的复杂相互作用.
一个插曲…这里有一个有趣的应用程序，可以用于一般技能学习，它与我自己的武术经历产生了共鸣.我们学习了许多不同的训练组合和运动顺序的模式，例如在格斗训练中以及在训练中使用的“表格"，模式或kata.通常，我们通过使用协调序列来学习这些知识并以一定程度的技能进行练习，这些序列可能会比另一侧更强调身体的一侧.他们的想法是，这些最终将在双方都得到实践，实际上它们似乎可以很好地从一边转移到另一边.以我自己的经验，如果您先在一侧学习合理的技能水平，然后再尝试在另一侧学习复杂的模式，则效果会更好.
许多细节，尤其是涉及的确切机制和特定大脑区域，仍有待研究.但是圣经中有许多启示.一个关键的方法是采用综合方法，将截然不同的研究中的观察结果合并成一个有力的新想法.另一个清晰的记录是神经系统必须具有适应各种变化需求的多种能力.
最重要的一点是，对体育锻炼的力量和技能反应最初来自神经系统.那么您第一次去健身房使您在第一个月变得更强壮吗?一切都在您的脑海中.确切地说，在大脑的运动区域.
尽管如此，在我个人看来，问题一直存在-这种交叉教育现象的真正应用是什么?我在功能解释和应用程序方面相当出色.那么，训练身体的一侧并获得另一侧的一半力量强度(实际范围很大)的功能重要性是什么?显然，如果您真的想和双方都变得更强，就应该对双方进行培训，对吗?
这种“跨教育"现象的不对称性总是让我感到奇怪和相关性的不确定.作为一名神经科学家，我遇到了许多在“癫痫病"档案中观察到的现象，即其他某些症状的轻微副作用.我以前曾在该类别中进行交叉教育.
因此，我并没有引起太多关注.直到最近.我现在对交叉教育给予了更多的关注.那是因为不久前我开始更多地考虑体内不对称已经存在的时间.像中风之后.我更加关注同事的工作，他们问一个问题，当一个肢体处于石膏状态时会发生什么?当这种不对称现象已经存在时，这种不对称的力量和技能“交叉教育"将有多大用处?并且需要均衡.那怎么办?
好吧，这是我下一篇文章的主题.请继续关注！
©E. Paul Zehr，2013
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