靠大脑来刷新世界纪录？

2014年的德国柏林马拉松赛中，肯尼亚选手丹尼斯·金梅托创造了一个新的世界纪录2小时2分57秒，比之前最好的成绩快了26秒。这是一项非凡的成就，特别是对从2010年才开始训练的人来说。

现在，马拉松世界纪录仅比2小时多出3分钟左右，人们不禁会想，人类接下来是否能够突破177秒的差距，使得纪录进入2小时内？这也成为了马拉松参赛者们的一大目标和面临的最大挑战。

突破极限靠什么？

如果想要突破极限，体育科学家将会列出以下几个熟悉的条件：平坦的跑道、完美的天气温度、高摄氧能力、完美的跑步效率和一流的心脏调节能力……

随着运动界的耐力纪录不断被刷新，科学家们也开始关注人类耐力极限，并把重点放在生理环境上，也就是身体的属性上。

在运动生理学中，疲劳是指肌肉已经无力来维持身体所需的力量，通常被视为人体的“机械故障”。当你达到了极限时，向肌肉供养氧的能力会受限，乳酸在血液积累，你会觉得四肢酸痛，接着你会慢下来或者放弃。也可以这么说，你将肌肉中的糖原储备消耗殆尽，这意味着你已经不能创造足够的能量来运行。

在过去的几十年里，科学家还逐渐认识到，耐力限制是由耳朵之间的灰色肿块（脑灰质）决定的，而且影响程度比以往想象的更深，人体感觉疲劳后，大脑会调节将速度减缓，或者因不能长时间坚持而逐渐放弃比赛。

美国生理学家迈克·乔伊纳考虑了人类在马拉松耐久能力中所有的身体属性，并计算出人类马拉松的极限纪录为1小时57分58秒，这个数值比今天的世界纪录还要快5分钟。想要打破世界纪录，缩小与极限时间差距的运动员，还是要集中于提高这些身体属性的能力上。

大脑在耐力极限中的角色

在金梅托刷新马拉松纪录的一年后，就有运动专家制定了一个雄心勃勃的计划，准备在未来5年里打破马拉松比赛2小时这个极限。鉴于在过去十年中马拉松纪录仅仅快了3分钟，因此这个计划是一个充满挑战和野心的计划。

能否实现这个目标，关键在于运动员大脑的调节能力。

1990年代末就曾有研究者提出，大脑有潜意识的安全装置，相当于防止器官损害的杠杆。这种自我保护机制，被称为“中央统治者”。

这似乎能解释，在炎热天气下跑步的运动员，为什么往往在开始时会比在较冷天气下跑得慢些：如果大脑的潜意识察觉到威胁，它会减缓你的速度，以防身体的核心温度上升到危险的水平。也许这类自我保护装置是人类运动员没办法突破2小时极限的原因。

而且，大脑一旦意识到身体的力量达到极限，就会有意识地选择停止运动。因此，对于运动员大脑意识的训练也是突破运动极限的必然要求。

控制大脑，突破极限

为此，英国肯特大学的运动生理学家萨穆埃尔·马哥拉招募了10名橄榄球队员来进行“筋疲力尽实验”。橄榄球队员要踩踏自行车，并且是在一个固定功率基础上——比如基于最大摄氧能力的90%，平均功率为242瓦——直到他们快不能再坚持下去，然后，当橄榄球队员们快要放弃时，研究人员就要求他们必须尽最大可能的努力，再坚持5秒钟。而后他们输出的平均功率竟然可达731瓦，这个数值明显超过了之前的平均功率。

马哥拉表示，虽然橄榄球球员遭受了糖原耗竭和乳酸的折磨，然而这种生理效应并没有直接停止他们的肌肉工作，而是大脑意识到自己的生理达到极限而命令身体停止运动。如果大脑再坚持一会儿，我们就会突破一个极限。

马哥拉根据他的实验结果，提出一种新的突破极限方法：“大脑耐力训练”方法。2015年，他邀请35名英国士兵参加一个60分钟的循环试验，在这期间他将测量受试者的生理状况。

他将受试者分成2组，所有人每周都要锻炼3次室内自行车，坚持12周，但其中一组需要进行一种大脑精神训练的任务——在他们蹬自行车的同时，要从屏幕上挑选字母组合这样的脑训练。

结果发现，对照组筋疲力尽的时间比训练前延迟了42%，而脑训练组则延迟了126%，脑训练组甚至觉得这种超强力度的锻炼也变得不太痛苦了。这就意味着，大脑的训练也能提高运动员的成绩。

欺骗大脑，获得体力

马哥拉的结论在耐力研究界引起了轰动，但他并不是唯一一个相信操纵大脑可以提升身体性能的人。

2011年，澳大利亚堪培拉大学的研究人员凯文·汤普森带领一群骑自行车的人，进行了4千米的“个人最佳成绩训练”。

实验中，车手跟屏幕上的头像进行比赛，头像的速度是车手所认为自己的最佳速度，而实际上头像的速度比最佳速度快了2%。在这样的条件下，车手能以与屏幕上一致的速度保持比赛，该速度比以往任何时候都要快。但是，当头像速度被设置高出5%，车手就不能应对了。这表明我们身体的能量储备约在2到5个百分点之间。

因此，研究人员认为我们可以欺骗大脑。有趣的是，即使车手知道自己被骗，这个方法似乎也有效。

比如在2014年另一项研究中，当研究人员告诉运动员们，他们被欺骗了，并要求他们与头像再进行一次比赛，他们仍然能比个人最好成绩快2%。

不过汤普森的欺骗技术可能只有在实验室里才能实现，对于能否欺骗顶级运动员，目前还不确定。毕竟，他们是运动精英，已经训练了他们的头脑，挖掘了身体的能量储备，与我们大多数人不同。

电击大脑会如何？

此外，世界上一些领先的优秀耐力运动队已开始试验一种更直接的方式：使用电流电击大脑。

例如，2011年美国纽约市威尔康奈尔医学院和马里布佩波戴恩大学的科学家，利用弱电流刺激运动员的大脑，以此观察运动员的反应。首先，他们测量了自行车手蹬车疲惫时的脑电活动。当车手疲累时，研究人员发现运动皮层与岛叶皮层之间的沟通强度会持续增加，而运动皮层是控制运动，岛叶皮层则是处理从肌肉和身体的其他部位而来的信号的大脑组织。结果表明岛叶皮层响应了痛苦的信号，然后派出指令给运动皮层，让它休息。

基于此，研究人员测量了自行车手被弱电流刺激岛叶皮质10分钟的情况。相比于正常情况，运动员感知力量的水平变低，产生的能量多出了4%。

那么，脑刺激真的能够帮助优秀马拉松选手节约177秒，打破2小时的极限纪录吗？

研究人员认为非常有可能，通过弱电流刺激操纵大脑，在合适的条件下，合适的运动员身上可能会提高耐力。而该研究方向有望带来新的方法，挖掘人体内隐藏的能源储量。最终，使大脑提高人类身体耐力，打破纪录。

本文源自大科技*科学之谜2016年第6期杂志、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号：hdkj1997