“西蒙是一种非常非常稀有的鸟”：专家讨论西蒙·拜尔斯体操高超背后的科学依据

即使在世界上最优秀的体操运动员中，第三次参加奥运会的美国选手西蒙·拜尔斯（Simone Biles）也是佼佼者。

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美国体操运动员西蒙·拜尔斯 (Simone Biles) 拥有八枚奥运会奖牌和 30 枚世界锦标赛奖牌，而且可能很快还会获得更多奖牌，被认为是有史以来最伟大的体操运动员之一。 

那么她成功背后的科学依据是什么？ 

前体操运动员兼理疗师吉娜·庞格蒂 (Gina Pongetti) 正在为 2024 年巴黎奥运会的运动员提供治疗，她将其称为“西蒙娜就是西蒙娜”，其中存在某种“X 因素”。除此之外，答案在于拜尔斯对她的神经肌肉系统的专门训练——从穿过大脑额叶并控制运动的组织带，到向肌肉本身提供反馈的感觉受体。 

“成为一名精英运动员是一个级别，”庞格蒂告诉《生活科学》。 “要达到西蒙娜的水平，需要对她的身体和输入信号有绝对敏锐的理解。” 

拜尔斯在如何感知空间中的身体以及如何磨练肌肉记忆方面都从其他体操运动员中脱颖而出，“以及[她]拥有我所见过的最非凡的力量和体能基础之一一名运动员，”庞格蒂补充道。

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本体感觉完美 

拜尔斯六岁开始接触体操。在精英体操运动员中，年轻的开始是很常见的。 博士说，成长中的大脑善于吸收信息。大卫·纽曼 (David Neuman)，美国骨科外科学会院士，曼哈顿纽约体育护理中心临床主任。他告诉《生活科学》杂志，早期的练习往往为以后的熟练程度奠定了基础。 

对于体操运动员来说特别重要的是本体感觉，即身体在空间中的位置的感觉。这种感觉取决于来自肌肉、肌腱和关节内特殊细胞的信号。例如，在肌肉中，称为肌梭的神经束告诉大脑肌肉的拉伸或收缩程度。在皮肤和关节中，被称为“帕西尼小体”的感受器对压力感做出快速反应。 

当拜尔斯参加跳马比赛时，这些小体是她的关键信息之一，可以了解她的手掌撞击器械的正确程度，以及她是否有效地转移了她在空中发射和扭转所需的力量。 

这些决定都不是有意识的。 Pongetti 解释说，这些运动发生得如此之快，以至于必须提前预订运动计划。她将其比作烟花表演，不同长度的导火索同时点燃。当体操运动员迈出第一步时，就会触发编程序列。纽约市的独立运动科学家兼舞蹈家格雷戈里·尤丹 (Gregory Youdan) 表示，在运动学习中，以这种方式将动作联系在一起称为“组块”。  

“因为它是分块的，所以它可以为其他事情释放更多的认知负担，并允许这种自动化，”尤丹告诉《生活科学》。

然后，在整个过程中，本体感觉系统会告诉运动员是否一切顺利。肌肉和筋膜（覆盖肌肉和器官的富含神经的外壳）会根据所需的动作做出相应的反应，以进行微小的修正。 

这就是拜尔斯著名的职业道德的用武之地。庞格蒂说，为了达到这种自动化水平，体操运动员必须完美地练习。这是一个逐步的过程，从健身房的松散泡沫坑开始，这是一个类似游泳池的结构，里面充满了泡沫块，体操运动员可以在其中摔倒而不会受伤。从那时起，运动员们慢慢地在没有衬垫的体操地板上进行例行训练。 

庞吉蒂说：“随着每一步的进展，你的信心水平应该会增加，从而让你能够在不太宽容的着陆中承担更多的风险。” 

在 2004 年的一项研究中，科学家们使用了一系列手指运动（而不是体操动作）来研究这种记忆的运动学习如何变得自动化。当人们第一次学习手指动作以及学会自动执行手指动作后，相同的大脑区域会亮起。然而，一旦运动变得自动，许多区域的大脑活动就会略有下降，这表明自动性源于信号效率的提高。 

2016年，研究人员提出了一种新理论，称为“通过内在动机和学习注意力优化表现”（OPTIMAL）运动控制理论。这表明，磨练外部注意力焦点——关注运动的结果，而不是精确关注单个身体部位——有助于平滑这一学习过程。 

“运动员不懈地关注过程和技术，”博士说。洛伦佐·诺里斯 (Lorenzo Norris)，乔治华盛顿大学医学院复原力与健康中心的精神病学家兼医学主任。实践不仅可以使人变得完美，还可以使人变得完美。诺里斯告诉《生活科学》杂志，通过一遍又一遍地练习技巧，精英运动员可以在紧张的比赛中保持冷静和专注。 

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肌肉和心理健康

拜尔斯 4 英尺 8 英寸（1.4 米）的身躯拥有大量肌肉，这种体型使她的动作非常高效，庞吉蒂说。她的速度是由快肌纤维赋予的，这些纤维会在爆发力的作用下迅速收缩，这与她的力量一样重要。 

体操运动员还需要等长力量，即用肌肉产生力量而不缩短其长度的能力。这涉及到在不移动相关关节的情况下使肌肉僵硬。这种硬度使体操运动员能够从地板或跳马台上反弹，获得完成扭转或翻转所需的空气。 

最后，是着陆：庞吉蒂说，在那个关键时刻，肌肉需要吸收所有旋转和翻转产生的力量，并伴有偏心收缩，此时肌肉会收缩，同时伸长。 （想象一下在二头肌弯举中慢慢降低哑铃，在此期间二头肌在伸展时会努力工作。） 

庞盖蒂说，拜尔斯非常擅长吸收这些力量，而不会摇晃或跳跃，这使她能够整齐地着陆。 

庞盖蒂说，除了自己练习技能以及执行这些技能所需的力量和体能训练外，精英体操运动员还必须关注灵活性、营养、恢复时间、心理健康、伤病康复以及安排赛事和比赛，以免自己负担过重。 。她估计，低水平的体操运动员可能只花 10% 的时间思考这些非技能因素，而像拜尔斯这样的人可能会花至少三分之一的时间在这些问题上。 

Pongetti 补充道，在像拜尔斯这样漫长的职业生涯中，对表现基础的关注变得越来越重要，现在他已经 27 岁了。 

诺里斯说，高绩效的另一个关键是知道何时退一步。众所周知，拜尔斯在出现“扭曲”现象后退出了 2021 年东京奥运会的大部分比赛，“扭曲”是一种心理现象，体操运动员在翻转和旋转时会失去自己所处位置的感觉。这些曲折不仅让人迷失方向，而且很危险，尤其是对于尝试大胆技巧的体操运动员来说。 

“看看她在知道自己需要为自己而走开时所需要的力量，看看她再次回来所需要的力量，”尤丹说。 

这种内在力量很难量化，更难以复制。 

“西蒙娜是一只非常非常稀有的鸟，”纽曼说。 “她从这么年轻的时候就变得如此出色、如此精英，然后经历了她的心理健康斗争，然后回来成为团队中最年长的人之一……这就是耐力和韧性，对她来说这就是为什么人们喜欢看她。”