那为什么兔子会跳?
这个问题我小时候一直好奇,不过没有深入研究过。 最近正好研究一下这个跳的问题,写出来与大家分享。 这个问题涉及到两个问题,一个是“为什么会跳”,另一个是“什么是跳”。 我们先讨论第一个问题,“为什么会跳”。 这个问题的答案其实涉及多个学科,生物学、生理学、心理和神经科学等等,从多个角度给出解释。 我仔细查阅文献,发现目前对于“为何跳动”这个问题主要有三个观点:
1. 循环系统与肌肉活动的维持 这是第一个最为大众所接受的观点。循环系统为全身提供氧气与营养,同时运走代谢废物。为了适应奔跑,兔子需要大量的血液流经肌肉,提供氧气并运送营养。而在静止的时候,这些过程仍然在运行,只不过速度慢很多。对兔子来说,运动时血流量增加,而静态时血流量减少,使得运动时的耗氧量增加,乳酸等代谢物浓度上升。
而为了克服这些负面效应,兔子的骨骼肌中有一种能够收缩的肌肉纤维,称为快收缩纤维(FS)。这种肌细胞能够产生快速的多突触神经传导,从而迅速启动各种生化信号通路,最终引起肌肉收缩。有研究表明,这种收缩可能与钙离子有关——当细胞质内钙升高后,激活了蛋白激酶C,进而通过一条复杂的信号通路,最终引起了肌细胞的收缩。
2. 反射机制的启动 当外界刺激(如电流)注入大脑时,会引起一系列的生物电反应。这种反应是以每秒几十次的速度进行着。而一些非自主性的运动,正源于此。 有研究者给兔子头皮层输入电脉冲,发现兔子有搔抓的动作;给与大脑不同区域刺激,观察到兔子有躲避的反应。这些行为的发生与锥状神经元密切相关。而一旦抑制锥状神经元,上述行为就会消失。
因此可以推测,当脑受到刺激时,锥状神经元将信息传递至骨骼肌,引起肌肉的收缩,从而完成一系列的行为。而有研究者给兔子的脊神经单独输入电脉冲,也观察到了类似反射的行为。 反射机制很有可能参与了“跳”这个动作的形成。
3. 上肢带骨的摆动产生向下冲击力,引发膝反射 而最后一个观点则较为独特。它认为手臂运动并非完全由大脑控制。例如在我们抬起手臂的时候,虽然感觉是由大脑发布指令,让肌肉收缩来完成动作,但实际上大脑只是在监控这个过程是否正常执行。真正驱动我们手臂运动的是我们上臂的肌肉和肩部肌肉收拢的姿势。
当这些肌肉持续收缩,就会产生向下的力量,带动手臂抬起。而当手臂抬起一定高度后,肌肉放松,手臂落下,由此形成循环。 而这种循环实际上是一种神经反射活动。当这种反射活动触发,就会形成所谓“跳”的动作。 这就是我对这个问题的一点思考,如有错误,欢迎指正!