大脑知识

        人类大脑是一个复杂的系统，使我们能够体验外部和内部事件，根据情况和上下文信息自动做出反应或深思熟虑的行为，并将思想、情绪和意义归因于我们自己和他人的行动。我们的大脑还与我们的身体一起表现出高度批判性和卓越的能力，能够学习和利用经验，掌握和卓越地掌握高度专业化的技能。特别是在体育运动实践时，大脑专注于巅峰表现和高度专业化的技术动作尤为重要。

        考虑到这种系统的复杂性，不可能想象世界上或我们身体内发生的有意义的事件会产生单一的相关生理事件。它们宁愿产生一系列生理事件，这些生理事件将通过不同活动（如电、代谢和血液动力学）的调节来反映。通过准确测量这种调节，并将其与行为和心理过程联系起来，就有可能打开一扇窗户，了解我们的大脑在不同任务中的功能，甚至了解它如何支持我们的日常活动。

        大脑内部的交流是通过电化学连接进行的。由于兴奋和抑制信号的复杂模式的结合，构成神经结构的神经元交换信息并对其进行处理。简单地说，当我们通常在环境中感知某些东西时，感官输入会被带到初级皮层感官区域，开始编码，然后被传输到更高级的感官和联想区域，进行处理和整合，从而了解我们正在感知的东西，并做出适当的反应（如果需要）。类似地，我们的行为反应——从最简单的反应到最复杂和最专业的运动手势——取决于之前的计划和编程过程，这些过程整合了意图计划和关于身体和关系上下文的信息（例如，其他潜在代理的存在和数量），并基于之前一系列复杂的神经计算得出运动输出。

        神经元通讯发生在突触水平，由于神经递质的介导，兴奋性和抑制性突触前神经元影响突触后神经元的活动。神经递质与特定受体的结合诱导突触后膜电位的分级调节，也称为突触后电位。兴奋性和抑制性突触后电位的总和（分别促进和抑制神经元放电）被认为产生了一种电生理活动形式，可以通过脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）等电磁方法进行非侵入性记录。

        除了在细胞和系统水平上调节电生理活动外，这一系列电化学相互作用还诱导了代谢和血液动力学活动的一系列变化以及血液供应的局部增加。早在1890年，Roy和Sherrington就提出了功能活动、代谢和能量需求以及血液流动之间的联系。低水平神经活动与随后局部脑血流量变化之间的关系（以及依赖性）现在被称为神经-血管耦合。将神经活动和局部血流动力学调节联系起来的过程经过以下步骤。当特定皮层区域中的神经群体通过外部刺激或内部事件的处理而被激活时，并且这导致血液中脱氧血红蛋白（脱氧Hb）的浓度的初始增加和可用的脱氧血红蛋白（氧-Hb）的量的同时减少。随后，毛细血管和血管扩张，以补偿局部血液供应的增加。随着血流量的局部增加，含氧血红蛋白的浓度也变得更高，超过了局部耗氧量的要求。这最终导致与活动皮层区域相对应的局部氧-HB过度浓缩（以及脱氧-HB浓度的同时降低），这是在功能性磁共振成像（fMRI）中常用的血氧水平依赖性（BOLD）信号和光学成像（功能性近红外光谱，fNIRS）用于研究大脑功能的应用的基础。