直接训练大脑，可穿戴式神经启动装备就是这么酷！

冬奥会马上就要开始了，运动员们的训练也进入冲刺阶段。和以往主要依靠运动员的刻苦训练不同，近年来，先进的科学技术在竞技体育中发挥的作用越来越大，很多运动员开始借助高科技设备实现成绩的突破，比如大家熟悉的各式高科技跑鞋、紧身服等。不过，科技对竞技体育的影响不仅体现在各式先进装备上，运动员们的日常训练中也能见到大量先进的训练设备，比如便携式可穿戴神经启动设备。

经颅电刺激设备实物示意图，图片来源科普时报社/中国科普网

“神经启动”是怎么回事？

“神经启动”这个词听上去像是科幻小说中的概念，但其实这一概念已经集成于具体的产品，并在运动员的日常训练中发挥作用了。

在了解具体技术之前，我们先介绍一下背景知识。简单来说，运动员完成各种复杂的动作主要依赖于骨骼肌的收缩与舒张，而骨骼肌的运动很大程度上受到大脑的控制。大脑发出的各项指令以电信号的形式在神经元间传递，神经元放电就是大脑活动的基础，如果能够改变或调节大脑的电活动，就能对大脑的功能产生影响，进而带来认知功能、感知功能和运动功能等各方面的改变。

但要怎么改变或调节大脑的电活动呢？方法其实不少，但考虑到运用于运动员的技术首先得是无创的、非侵入式的，能够入选的方案就不多了。目前，研究人员最为重视的一项技术是经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation)，作为一种非侵入式的神经生物力学增能技术，它在改善和提高人体运动能力方面表现出色。

经颅直流电刺激发挥作用的方式并不复杂，它本身是一种无创的脑刺激技术，只需要将电极片放置在头颅部位，再用低强度的电流作用于特定脑区，就能达到对大脑运动皮层神经兴奋性调节的目的。通常来说，这种调节作用的主要目的是帮助运动员更快地适应训练方案并提高运动能力，因此也有人将这类技术称为神经启动技术（neuropriming）或大脑训练（brain training）。

“神经启动”效果如何？

基本原理清楚了，那神经启动能给运动员带来怎样的变化呢？概括起来其作用就是增强大脑与肌肉的连接，提高竞技运动中运动员肌肉协调的效率。

事实上，经颅直流电刺激对运动的促进作用早就是实验室中的研究课题了，此前已有不少动物实验和人体实验对其功能进行了论证。不过，早期的实验主要集中在对认知障碍患者的治疗上，用于运动员提高运动表现还是近几年才逐渐成为研究焦点的。

电场模拟示意图，图片来源 cgtn

实验中，研究人员发现在对志愿者进行10分钟的经颅直流电刺激后，志愿者骑自行车至竭的时间显著增加；对职业运动员进行每天20分钟、持续10天的经颅直流电刺激后，远动员的注意力、认知能力、记忆功能甚至情绪能力均有显著提高。一系列研究表明，经颅直流电刺激在延迟神经肌肉疲劳、提高认知和学习能力、改善紧张焦虑情绪方面均有一定的作用，也就是说，无论是体能类项目的运动员还是术型项目的运动员，都可以从中获益。

或许正是因为经颅直流电刺激对远动员的训练大有助益，从2016年开始，美国滑雪与雪板协会就开始尝试将其用于冬奥会远动员的训练，以期提高运动员的专项技能。自此，神经启动不再是实验室中的概念，而是真正走进训练场的先进技术。

“神经启动”与北京冬奥

北京冬奥的主要特色是科技冬奥，而科技冬奥的任务之一就是通过先进的科学技术手段，为运动员的科学训练提供最大限度的帮助。在这样的指导方针下，上海体育学院的研究团队对神经生物力学增能技术进行了深入研究，并将研究成果集成于便携式可穿戴神经启动设备，该设备可以通过施加微弱电流调节特定脑区神经兴奋性，实现神经增能和训练同步开展，有效提升运动员的运动能力和技能学习能力。

电场模拟示意图，图片来源科普时报社/中国科普网

在研究团队进行的实验中，神经启动设备的作用非常明显，能够对纵跳运动、上肢力量输出、肌肉力量及运动单元募集数量等多个方面产生积极影响。而且，该技术对爆发力、耐力、本体感觉、认知能力都有促进作用，可以帮助运动员更快进入比赛状态并延缓疲劳，让运动员在比赛中能够保持更高的专注度。

目前，便携式可穿戴神经启动设备已经服务于冬季项目国家队，我们可以期待，使用了先进训练装备运动员们会在冬奥赛场展现出更高的竞技水平。

在未来，神经生物力学乃至体育科学的发展将越来越快，其发展方向不局限于竞技运动本身，对全民健康以及强军强国等目标的实现都会起到重要的推动作用。在交叉学科繁荣发展的大背景下，体育-医疗的交叉融合将在竞技体育、大众健身、康复训练等领域发挥越来越重要的作用。

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