旋转的世界从哪来

科普中国-科学原理一点通 2017-12-18

  很多人都玩过这样一个游戏:两个小伙伴比赛,他们站在原地转十几个圈,然后突然停下来跑向远处,去取一样东西,谁先拿到,谁就赢了这场游戏。你一定会想,不就是取个东西嘛,这简直易如反掌,可奇怪的是,在这个游戏里,平时轻易就能实现的“走路”“取物”动作,突然变得难度很大。任凭周围的小伙伴怎么指挥、引导,那两个参加游戏的小伙伴总是不能按照直线距离走到要取的东西面前。他们往往只能走出一条歪七斜八的路线,即使最后把东西拿到手,恐怕胜利者的大脑在一段时间内还是只能感受到天旋地转。

  

  头晕的人

  这种“天旋地转”的感觉,其实是大脑“误导”我们的结果。大脑为什么要这么做呢?它想达到一种什么目的呢?这就要往更深层次探秘,去分析我们的耳朵了。

  假使我们能进入人的耳朵,将会看到一个神秘世界。设想一下,如果我们沿着外耳道一直往前走,只要穿过传递声波的鼓膜,越过三根听小骨,就来到了内耳。

  在我们的内耳里,有一个奇形怪状的管道结构。它的下半部分像一个弯弯曲曲的蜗牛壳,这就是“耳蜗”,负责传导和感受声波。管道结构的上半部分叫“半规管”, 其一端稍膨大处有位觉感受器,可以捕捉到旋转运动的刺激,通过它引起运动感觉和姿势反射。这样,人运动的时候身体才能保持平衡。

  

  耳部构造

  顾名思义,“规”就是“圆”的意思。那么,半规管其实就是半圆形的弯曲管道。在我们的内耳里,一共存在着三根半规管。它们互相连通,又走向不同的方向,分别负责收集人类脑袋的上下、左右、前后的转动情况,并把信号传输给大脑。在半规管里,充满了液体。

  当头部转动的时候,这些液体也会随着转动。但是液体因为受到惯性,转动的速度会稍微滞后。这样,半规管内壁上的细胞就会感受到来自液体的压力。这是一些聪明的细胞,它们会迅速把这种压力转换成神经信号传输给大脑。

  当头部朝着某个方向运动时,负责这个方向的半规管里就开始热闹起来了。其内壁上的细胞会立即做出判断,把神经信号传给大脑,告诉它我们的头部发生了变化。大脑便会调整身体的部位,以适应这种变化。比如,改变眼睛观看的方向、变换身体的运动姿势。

  假如人在原地不停转圈,半规管里的液体也会摆脱惯性,跟着旋转。如果突然停止了转圈,这些液体的反应可就没那么灵敏了。它们由于受到惯性的作用,会继续荡漾,并且持续地向大脑报告转动的信号。大脑被它所“蒙蔽”,以为这就是事实。它会继续向身体发出对应的信号,调整姿势。这一时间上的滞后,就是身体停止了旋转,我们仍然感到天旋地转的原因。

  这时你也许要问了,电视上那些可以连续高速旋转的人是怎么回事?比如小彩旗这样的舞蹈演员,比如花样滑冰运动员。

  

  花样滑冰

  其实,这和他们长期坚持训练是分不开的。当身体经常处于旋转状态时,就会慢慢适应。另外,他们还掌握了一个非常重要的旋转技巧。旋转一开始,他们的目光就会凝视远处的某一点。当身体转动时,其他部位先动,头总是最后一个转动。等头转过来以后,又会快速地集中精力盯住之前的那一点。这样一来,半规管里液体的晃动情况就会减弱,眩晕感和外物旋转感也就大大削弱了。

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责任编辑:科普云

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