特異功能？你的馬甲線在這裡會變回一馬平川

近日，由巨星湯姆?克魯斯領銜主演的好萊塢大片《新木乃伊》強勢上映，54歲的阿湯哥在機艙挑戰連續翻轉、漂浮倒吊等高難度動作，讓全球迷妹們大呼心疼。然而導演表示，這些高難度場景並不需要威亞鋼索，百分之九十都是實景拍攝的。

他是有特異功能嗎？NO！這些動作是在失重飛機里拍攝的。然而，失重環境並不是你想待就能待得下去的……待太久了，小心讓你的馬甲線一朝回到解放前！

地球有引力是大家都知道的，所以生活在地球上我們的肌肉和骨骼要時刻辛苦不停地對抗重力，支撐自己的身體。

然而，在太空的失重環境下，由於沒有了重力的作用，人體並不需要這些對抗重力的支撐工作。這看似讓我們的身體比在地球上輕鬆，但是！如果長時間處於這種無重力的環境，會對我們的血液循環、骨骼、肌肉等都產生不利影響，這究竟是怎麼回事呢？

當人體進入失重環境後，肌肉會開始萎縮，尤其是對行走、負重和地面站立起支撐作用的肌肉，例如腿部肌肉，萎縮更甚。具體表現在肌肉纖維尺寸減小、質量減少。

主要因為失重環境下血液和體液過多流至頭部和上身，下肢的血液相應減少，肌肉纖維得不到足夠氧氣。當血液供給不足時，引起新陳代謝作用的活組織，如神經和細胞組織將受到較大損害。

據科學統計，短期飛行可導致肌肉質量丟失10%~20%;如不採取積極健身的對抗措施，在長期飛行中肌肉可能丟失50%!

而另一方面，肌肉通過肌纖維的收縮活動產生力量。在失重環境下，人體的肌肉，包括軀幹、膝蓋和肩部等部位的肌肉，力量會明顯減弱，因為這些肌肉不需要克服重力來做功，幾天不用，就出現「不用則廢」的現象了。

於是，為了減輕或避免這種因失重帶來的對身體的不利影響，航天員除了科學合理地補充營養物質外，在太空健身就很必要。

大量數據表明，通過高負荷的局部肌肉鍛煉可以在長時間的失重飛行中維持肌肉質量和功能。

然而，基於現有研究可以假設，在失重環境下，個體可能無法在所有下肢關節自主收縮時達到如此高的肌力。

如果這一假設屬實，將會限制在失重環境下我們通過運動保持肌肉組織的能力。基於神經生理學研究，產生這一現象的原因之一可能是失重環境下減少了肌梭傳入，導致激活肌肉所需的自主峰值力降低。

德國體育大學的爾布拉特教授等利用ZERO-G失重飛機開展實驗對這一假設進行了驗證。

實驗主要驗證在失重環境下，下肢的峰值力產生特徵是否確實發生變化，更具體的說，驗證足底彎曲和腿部推舉最大的自發能力和發力速度是否在失重環境下受阻。測量最大手抓力作為實驗對照。實驗同時評估肌肉肌電靈敏度，疊加抽搐和肌腱負載超聲參數。

為了研究肌肉力量和功能，分別從三個方面進行實驗：（1）握力（2）腿部推舉（3）足底屈曲。握力用手持測力計測量。膝伸肌和足底屈曲肌的最大自發收縮力用自研的測力器測量。

實驗現場圖片（圖片來源：ESA）

為了測量在最大自主收縮時施加的力量，參試人員實施了兩個力板。

針對足底屈曲，參試人員的腿部伸展，足部附著在底部的小力板上。對於膝蓋延伸，參試人員的足附著在頂部的大力板上。

測力器專門為失重飛行設計研製。肌肉靈敏度用肌電圖測量。使用照相機測量踝關節和和膝關節位置，並用超聲波探頭觀察肌肉行為。最後，通過在最大自主收縮和休息期間，對控制腓腸肌的神經施加短暫電流刺激的方法，研究自主完全激發腓腸肌能力和一些神經肌肉特性。

本實驗的結果應用於載人航天中肌肉萎縮的應對措施。研究重要性在於，如果在航天飛行中，無法在失重環境下獲得高負載水平，或者說力產生受阻，那麼可能在這種情況下鍛煉肌肉組織並不能有效地維持肌肉質量。這可能是在長期航天飛行中通過運動抵禦（小腿）肌肉萎縮成效一般的原因之一。

實驗結果有助於對人類神經生理學和生物力學的基本了解，特別是重力對自主和非自主力量產生能力的影響研究。

出品：科普中國

製作：中國科學院空間應用工程與技術中心 失重實驗中心

監製：中國科學院計算機網路中心

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本文由科普中國融合創作出品，轉載請註明出處。

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