Den brutala neurovetenskapen i konståkning: Hur spinnande idrottare övervinner yrsel

Pin
Send
Share
Send

När jag skriver detta sitter jag i en skrivstol - den typen som vänder. Om jag sparkar benen hårt mot golvet, om och om igen, kommer det att snurra snabbt - inte konståkare snabbt, men tillräckligt snabbt att när jag stannar och försöker stå, hela världen bryr sig i sidled och hotar att slänga mig in i min redaktör - vilket jag inte tror att hon skulle uppskatta. Jag försökte för några minuter sedan, och orden i den här artikeln listas fortfarande lugnt även när jag skriver ut dem.

Det är verkligen inte förvånande. Varje barn upptäcker förr eller senare att om de snurrar sig tillräckligt hårt, kommer hela världen att tumla. Men när det gäller elitidrottare - i synnerhet konståkare - kan vi glömma att deras smala, begåvade kroppar är föremål för samma fysiska lagar som våra.

När Mirai Nagasu kastar sig in i en virvlande trippelaxel, hoppar Nathan Chen balletiskt i luften och vänder sig fyra gånger innan han landar, eller Adam Rippon snedvrider sig genom en serie flytande former medan han snurrar sig på en skridsko genom långa mått av musik, deras våta inre öron - människans rörelsessensorer och ursprunget till mest yrsel - snubblar runt på samma sätt som mina i den roterande stolen (eller din, om du gyraterar tillräckligt snabbt).

Skillnaden mellan olympiska figurskridåkare och oss andra, visar det sig, är djupare än det inre örat, begravd i hjärnan.

Där yrsel kommer ifrån

I våra inre öron finns det tre vätskefyllda rör som kallas "halvcirkelformade kanaler", säger Paul DiZio, en neurovetenskapsman vid Brandeis universitet som studerar balans, rörelse och yrsel. Var och en är i linje med en annan rörelseaxel: upp och ner, vänster och höger, och sida till sida.

"När du rör dig på huvudet flyter vätskan inuti rören lite," sa DiZio till Live Science. "Och så har du fått dessa sensorer - sensorer som är som små bitar av tång i rören - den typen flyter med vätskan och känner vad som händer."

Noda ditt huvud ja, och sensorerna i en uppsättning rör rör sig till liv. Skaka huvudet nej, och en annan uppsättning rör skickar signaler till hjärnan. Rör dina öron vid varje axel, och den sista sensorns uppsättning aktiveras.

"Normalt håller de rörelser vi gör inte så länge," sade DiZio.

Och i synnerhet en rotationsrörelse tenderar att inträffa i korta sträckor av tid - vända sig för att titta ut genom fönstret, luta huvudet tillbaka för att knäcka halsen, den typen av saker. Och våra inre öron är välbyggda för att spåra den typen av rörelse.

"Denna information är användbar för att bara veta var vi är i världen, och den hjälper oss att hålla våra ögon stabila i världen," sade DiZio.

Ögonstabilitet visar sig betyda mycket för balans och rörelsesjuka, säger James Lackner, också neurovetenskapsmann och expert på rörelsesjuka vid Brandeis University.

Om vi ​​kan hålla ögonen fästa på världen mot snurret av våra kroppar, blir vi vanligtvis inte illamående. Men när vår känsla av plats och rörelse går ur klockan, börjar våra ögon flimrande medan de försöker hålla jämna steg med rörelse som inte riktigt händer. DiZio jämförde effekten med att titta på en film filmad av en fotograf med skakiga händer. Och det, tillade Lackner, är när våra raviner stiger.

Med tanke på dessa reaktioner är långvarig snurrning - som våra kroppar bara inte är byggd för - en perfekt störning av våra inre öron och tröghetssanser, sade DiZio.

"Om du tog ett glas vatten och lägger det på en lat Susan, och du snurrar det bara lite och sedan stoppar du det, kommer vattnet inte att röra sig," sade han. Men "om du snurrar den lata Susan ett tag och sedan slutar den, kommer vattnet att ha byggt upp lite fart." Det kommer att fortsätta röra sig länge efter att bordet slutar snurra.

Mirai Nagasu utför en trippelaxel under konståkningsteamet. (Bildkredit: Jamie Squire / Getty)

En liknande effekt sker i örat när jag snurrar på min kontorsstol. Vätskorna i örat tar upp tillräckligt med fart att de fortsätter att glida långt efter att jag har stoppat stolen och skickat signaler genom de små tangliknande sensorerna till min hjärna för att säga att min kropp fortfarande är i rörelse. Min hjärna försöker korrigera för den rörelsen, döma mina ögon och uppmanar min kropp att luta sig på ett eller annat sätt, och sedan börjar jag tippa.

Konståkare utövar fantastisk kontroll över sina egna sinnen

Konståkare som Nagasu, Chen och Rippon är inte immun mot dessa effekter; deras inre öron beter sig inte annorlunda än mina eller dina. Ingen kan träna dessa vätskor för att inte följa tröghetslagarna.

I GIF nedan piskas troligen den ryska skridskoåkaren Evgenia Medvedevas inre öron till mer av en sensorisk frenesi än vad de flesta upplever i hela sitt liv - en effekt som bara förvärras varje gång hon ändrar sitt huvud, sade DiZio.

Sätt en otränad person genom den typen av rörelse, och de skulle komma ut ur det och känna att de "tumlade genom rymden", med sina inre öron som signalerar pågående rörelse längs mer än en axel, sa Lackner till Live Science.

Det skulle leda till "en reflex för att kasta dig själv i den andra riktningen och kasta dig själv utanför balans", sade DiZio.

Och det är inte en reflex som en skater som balanserar på ett blad har råd.

Det första steget för att övervinna det, sade DiZio, är att vana hjärnan till känslan av yr rörelse.

Habituation är ett trick hjärnan gör hela tiden för att undvika att ständigt övervinnas av sensationer. "Det är som om du börjar äta något sött, och du äter det ett tag, det smakar inte lika sött," sade DiZio.

Men för att förbereda sig för höghastighetsspinning på olympisk nivå, måste skridskoåkare anpassa sig till en hel uppsättning sensoriska insatser. Det är lite tuffare än att anpassa dig till en översötad skiva ostkaka eller gradvis sänka dig ner i en pool med frigid vatten.

DiZio och Lackner förstår processen eftersom de har gjort liknande experiment på människor som behöver kontrollera yrsel i andra sammanhang, som potentiella astronauter och patienter med skadade inre öron som skickar konstant, svindelinducerande yrsel till hjärnan. Brandeis universitet har till och med ett stort rum som kan snurra tillräckligt snabbt för att inducera sju gånger kraften av jordens tyngdkraft, sa Lackner, även om de sällan utsätter sina undersåtar mer än två gånger planetens kraft.

Här är vad det kommer till: "Öva - öva om och om igen och om igen," sade DiZio.

Hos svindelpatienter sade Lackner, att praxis involverar alla typer av huvudvridningsövningar. För åkare är processen mer enkel.

"Gör snurrarna. De börjar med bara ett eller två snurr och byggs upp, och de tränar också," sade DiZio.

Ungefär 44 sekunder in i videon nedan bandar Nagasu sig i en enhet, som en av hennes tränare sedan använder för att lyfta och snurra henne snabbt. Det är ett hårt angrepp på det inre örat - ett som kräver många upprepningar för att stämma ut. Och även då är utbildningen inte perfekt.

Någonsin undrar hur utbildning ser ut för en olympisk konståkare? @Mirai_nagasu visar oss vad som krävs för att vara bland världens elit. pic.twitter.com/AtNQy3F9Ly

- The Players 'Tribune (@PlayersTribune) 9 februari 2018

"Du kan inte 100-procenten vana," sade DiZio. Även den mest tränade åkare ska fortfarande känna något av desorienteringen av en lång, vridande munkespinn.

Det är där några mer subtila trick kan hjälpa.

Slate rapporterade 2014 att skridskoåkare utsåg dem att komma ut ur en snurr med ögonen låsta på ett landmärke.

DiZio sa att det är meningsfullt från ett neurovetenskapligt perspektiv. Efter en lång snurr, sa han, "det inre örat är typ av reflexivt att driva ögonen på ett sätt som kommer att krossa synen, och om du redan är yr och din vision blir suddig, är du typ av förlorad."

Genom att välja landmärken att fokusera på efter varje snurr i förväg, sade DiZio, kan åkare fixa sina siktlinjer efter att ha snurrat för att lokalisera sig själva i rymden. På det sättet, "även om det inre örat ger dem trasselinformation, åtminstone hjälper ögonen dem ut," sade han.

En annan vild möjlighet

Men DiZio, efter att ha tittat på många åkare på OS, tror att han har landat på ett annat skäl som skridskoåkare inte tippar över, men hanterar efter varje föreställning.

"Det här är min teori - för att säga sanningen, jag har inte sett det någonstans - men jag tror minst 80 procent av tiden när personen gör snurret och de slutar, de slutar inte bara fast och gör inga De gillar lite dansrörelse i slutet där de doppar huvudet, sade han.

Det kan, medvetet eller omedvetet, vara ett försök att dra nytta av sensorisk "dumpning", effektivt hacking hur hjärnan hanterar information.

Så här kan det fungera, som DiZio förklarade det:

All information från det inre örat kommer in i hjärnan genom vad som motsvarar ett reläcenter och förstärkare. Nervar vrider sig på sig själva och orsakar signalen "Spinning! Spinning!" att spela högre och högre i hjärnan så att den kan nå alla relevanta system. Och den "Spinning!" signalen dirigeras på exakt samma vägar som används för att berätta för resten av hjärnan hur kroppen är orienterad relativt den konstant tyngdkraften.

Nathan Chen tävlar under konståkningstävlingen. (Bildkredit: Harry How / Getty)

Doppa huvudet, skaka den uppenbara tyngdkraftsriktningen, och den signalen kommer att resa till samma reläcenter som redan skjuter av "Spinning!" signaler. Med tanke på begränsade resurser "dumpar" reläet spinnsignalen från förstärkarna för att ge plats för en ny signal: "Jolted! Jolted!"

"Återigen har jag aldrig sett det någonstans," sade DiZio. "Men det ser ut för mig som skridskoåkare arbetar i sin rutin en liten rörelse i slutet som inte ser ut som om det är en olycka. Medvetna eller medvetslösa, de gör det till en del av sin rutin."

Lackner bekräftade att sensorisk dumpning är en verklig effekt men sa att han är skeptisk till att åkare ska använda det i sin koreografi.

"Min gissning är att det inte är en stor sak i åkare eftersom de har genomgått en sådan bebyggelseprocess till att börja med," sade han.

Oavsett om medaljvinnande åkare faktiskt omedvetet spelar med sina sensoriska reläer på det sätt som DiZio spekulerar, verkar den mentala träningen de går för att förbereda för sina rutiner åtminstone lika olympisk som deras fysiska förberedelser.

Pin
Send
Share
Send