美國(guó)宇航局的研究人員發(fā)現(xiàn)一些奇怪現(xiàn)象：當(dāng)你讓一名參加過(guò)太空飛行的航天員坐到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的椅子上的時(shí)候，他們的腦可能認(rèn)為他們又回到太空。

平衡并不像看上去那么容易，如果不信，你可試著用一只腳站一分鐘，你就體會(huì)到需要不斷地調(diào)整姿勢(shì)才能保持住身體的平衡。實(shí)際上，在地球上維持人體的平衡，也像讀書一樣有一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，芭蕾舞演員為了保持舞蹈中身體的平衡，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期艱苦的學(xué)習(xí)過(guò)程，只有很好地掌握了平衡的技巧，才能跳出優(yōu)美的舞蹈。對(duì)于一般人來(lái)說(shuō)，好像不必要進(jìn)行這種學(xué)習(xí)，就可以在地球上生活得很好。其實(shí)，在人的生長(zhǎng)過(guò)程中，對(duì)保持身體平衡的技巧也有一個(gè)逐漸累積經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，只是沒有感覺到而已。

但是，到了太空，所有的人都會(huì)深刻地體會(huì)到維持人體的平衡是多么不容易，要很好地保持平衡，就要進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐，掌握太空中平衡的技巧。在這個(gè)無(wú)上無(wú)下、幾乎沒有重力的環(huán)境里，航天員都像仙人一樣在座艙里飄來(lái)飄去，稍一用力人就會(huì)飄起了。航天員不能像在地面時(shí)那樣行走，必須學(xué)會(huì)用手指的輕輕動(dòng)作來(lái)控制自己的身體，手指在艙壁上輕輕一點(diǎn)，人就會(huì)飄出去，用力稍大，人就會(huì)飄到座艙另一頭的艙壁上。如果別的航天員輕輕地推你一下，你就會(huì)飛過(guò)整個(gè)機(jī)艙。在太空睡覺時(shí)，如果不將自己固定在睡床上，睡著時(shí)的一個(gè)深呼吸將會(huì)將你推到別處。這種情況下，要像在地球上那樣保持平衡是一件很難做的事。

保持身體的平衡是人進(jìn)行正常的生活和運(yùn)動(dòng)必要的條件， 當(dāng)你保持平衡的時(shí)候，你可以從以下三個(gè)途徑獲得信息：肌肉里的本體感受傳感器、內(nèi)耳的前庭系統(tǒng)和眼睛，這三個(gè)部分的信息都與重力有關(guān)，它們將你身體在空間的位置、身體各部分的相對(duì)位置和狀態(tài)等信息傳入腦，通過(guò)腦的整合，控制眼球的運(yùn)動(dòng)和肌肉的收縮，才能保持身體平衡和定向。

控制人體平衡和定向的司令部是腦，腦是通過(guò)建立“模型”的方法來(lái)處理所有的信息的。計(jì)算機(jī)程序員稱它為智能子程序，但是它勝過(guò)任何一個(gè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算規(guī)則，比它們要復(fù)雜得多！腦中的這個(gè)模型可以對(duì)傳入的信息進(jìn)行解釋，并產(chǎn)生反應(yīng)，告訴身體中與平衡和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的系統(tǒng)應(yīng)該如何行動(dòng)。腦是我們學(xué)習(xí)和適應(yīng)新事物和環(huán)境的工具。在地球上，人長(zhǎng)期生活在重力條件下，生活和訓(xùn)練所逐步形成的一些感覺－運(yùn)動(dòng)信息儲(chǔ)存在腦內(nèi)，建立了適應(yīng)重力環(huán)境的平衡－運(yùn)動(dòng)模型。在地球上，當(dāng)我們進(jìn)行平衡動(dòng)作或?qū)W會(huì)一種新的平衡動(dòng)作時(shí)，這個(gè)模型就發(fā)揮作用了，它可以迅速、自動(dòng)地完成絕大部分人體的平衡動(dòng)作而不感到困難。一些難度較高的動(dòng)作也可以通過(guò)訓(xùn)練，形成各種復(fù)雜的感覺－運(yùn)動(dòng)子模型，使人可以進(jìn)行體操、跳芭蕾舞這樣復(fù)雜的平衡動(dòng)作。

在地球上，對(duì)于一個(gè)健康人來(lái)說(shuō)，要保持平衡和進(jìn)行一般的運(yùn)動(dòng)或操作是不成問(wèn)題的。對(duì)于航天員來(lái)說(shuō)，他們通過(guò)各種各樣復(fù)雜的訓(xùn)練，腦中的平衡－運(yùn)動(dòng)模型要比一般人更復(fù)雜，有更多的通路可以使人適應(yīng)不同環(huán)境的要求。但要注意的是這個(gè)平衡－運(yùn)動(dòng)模型是在有重力的地球上建立的，它只能告訴航天員在正常重力情況下，應(yīng)該如何控制他們的身體和進(jìn)行操作。在太空中，這個(gè)模型不僅發(fā)揮不出作用，而且成為航天員適應(yīng)新環(huán)境的障礙，他們必須重新建造一個(gè)新的、適應(yīng)失重環(huán)境的模型。這是因?yàn)楹教熘兄亓ο?，與重力有關(guān)的肌肉、前庭器官、觸覺及內(nèi)感受器的傳入沖動(dòng)都減少了，他們不僅改變了腦中原來(lái)的平衡－運(yùn)動(dòng)模式，使航天員在太空中不知道應(yīng)該如何維持他的姿勢(shì)和平衡，而且干擾了航天員進(jìn)行平衡和運(yùn)動(dòng)。例如，人在地面大部分時(shí)間是處于直立狀態(tài)的，人在直立時(shí)肌肉、肌腱和前庭感受器受重力的作用，將他們得到的信息傳入腦，在腦中已經(jīng)形成一個(gè)很鞏固的、與重力有關(guān)的維持人體直立的模式。因此，人在地面要維持站立姿勢(shì)是一件很容易的事。但是，在太空，這些與重力有關(guān)感受器提供的信息發(fā)生改變，腦中原來(lái)控制直立姿勢(shì)的模式不僅不起作用了，而且總是發(fā)出錯(cuò)誤的命令，讓航天員還是按照地球上的調(diào)節(jié)身體的方式來(lái)站立，結(jié)果使航天員很難維持住站立姿勢(shì)。在太空，如果航天員不用力來(lái)控制自己的話，他的姿態(tài)就像子宮里的胎兒一樣，四肢蜷曲著。用力稍大一點(diǎn)，人就會(huì)飛出去或在座艙中旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

為了了解失重對(duì)航天員運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力的影響，科學(xué)家在太空曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)“腳放下”的實(shí)驗(yàn)：讓航天員將自己的腳放到身下一個(gè)指定的位置上。這個(gè)在地面很容易完成的動(dòng)作，在太空卻成了難題，航天員需要不斷調(diào)整自己的腳，經(jīng)過(guò)多次訓(xùn)練，才能將腳準(zhǔn)確放到指定的位置上。因此，在失重飛行初期，航天員在運(yùn)動(dòng)或作業(yè)時(shí)常常出現(xiàn)用力過(guò)度，肌肉工作不協(xié)調(diào)，不能辨別方向，能量消耗過(guò)高，肌緊張度過(guò)高等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致工作能力下降。

航天員生活在失重環(huán)境下，體內(nèi)的感受器逐漸將失重環(huán)境下感受到的信息傳到腦，腦接受了這些新的信息，修改原來(lái)腦中的平衡－運(yùn)動(dòng)模型，建立新的、適應(yīng)失重環(huán)境的模型。因此，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，航天員最初進(jìn)入太空所出現(xiàn)的平衡－運(yùn)動(dòng)障礙逐漸消失了，能夠在太空自由地行走和工作了。但當(dāng)航天員返回地面時(shí)，腦中新建立的適應(yīng)失重環(huán)境的模式必須再轉(zhuǎn)回到重力模式，否則就無(wú)法在地球上很好地生活。航天醫(yī)學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)航天員在太空飛行后返回地面時(shí)，雖然還能保持身體的平衡，但比飛行前困難得多。美國(guó)宇航局的神經(jīng)科學(xué)家比爾·帕勞斯凱解釋說(shuō)這是由于他們的腦不知道應(yīng)該如何解釋他們感覺器官傳入的信息。

航天員在進(jìn)入太空和返回地面時(shí)所出現(xiàn)的腦中平衡－運(yùn)動(dòng)模式的轉(zhuǎn)換并不是一件容易的事。例如，當(dāng)腦遇到像太空這樣一個(gè)全新的環(huán)境時(shí)，人的腦必須進(jìn)行一些工作，它必須確定這是否是一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境，是否值得為這種環(huán)境建立一個(gè)模型。如果認(rèn)為需要的話，它將通過(guò)逐漸輸入新信息的方法建立一個(gè)適應(yīng)這種環(huán)境的新模型。

在腦中建立新的模型，要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間。在此過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生一些令人不快的感覺。腦首先要學(xué)會(huì)如何去解釋新環(huán)境下的傳入信息，要確定建立一個(gè)怎樣的新模型，要不斷地接受感受器的傳入信息來(lái)修改原來(lái)的模型，要判別何時(shí)從一種模型轉(zhuǎn)換成另一種模型。在這種轉(zhuǎn)換過(guò)程中，當(dāng)腦猶豫應(yīng)該采用哪種模型的時(shí)候，它會(huì)以一種奇怪的方式來(lái)解釋感受器的傳入沖動(dòng)，而引起航天員身體的不適。例如，在飛行初期，有98％的航天員出現(xiàn)周圍物體移動(dòng)、身體懸吊在空中、倒飛、頭朝下、頭離開身體等錯(cuò)覺，50％航天員出現(xiàn)惡心、嘔吐、頭痛、頭暈、食欲下降等癥狀。

通過(guò)旋轉(zhuǎn)和平衡測(cè)試，可以了解腦中平衡－運(yùn)動(dòng)模型的轉(zhuǎn)換過(guò)程。帕勞斯凱希望通過(guò)它能夠更好地幫助航天員從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一種狀態(tài)。如果能夠采用一些方法加速腦中模型的轉(zhuǎn)換過(guò)程，那么航天員到太空后就可以更快地適應(yīng)失重環(huán)境，在返回地球后也可以更快地適應(yīng)地球重力環(huán)境，使航天員更快地恢復(fù)平衡功能。其實(shí)，它的意義遠(yuǎn)不止如此。例如，在模型之間轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)病癥狀。帕勞斯凱的工作是能夠幫助醫(yī)生了解這樣的疾病，提出防護(hù)方法。它還有可能訓(xùn)練航天員事先建立新模型。例如，在火星探險(xiǎn)者到達(dá)那顆紅色行星之前，就使航天員腦中建立一個(gè)1/3重力的模型，航天員到達(dá)火星時(shí)就可以很快適應(yīng)新的環(huán)境了。

那么，對(duì)于我們?cè)诘厍蛏系娜四?？帕勞斯凱的工作可能也有一定幫助。他的研究成果可以使人們更容易掌握平衡的技巧。

【責(zé)任編輯】蒲暉