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消毒抗武漢肺炎?先了解酒精漂白水怎麼用才安全有效

Jaffer Yang
・2020/02/17 ・3405字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 564 ・九年級

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微生物雖然無法以肉眼看見,卻無所不在,人類為了能健康地生活,免不了得對抗會導致生病及感染的細菌或病毒。尤其在近期,從中國武漢爆發了新型冠狀病毒 (2019-nCoV) 疫情,一時間人心惶惶。

除了戴口罩、洗手洗手再洗手,這些個人的防範手段,值得注意的是:冠狀病毒能在一般環境存活很久,可存活數小時乃至數日之久。所以,對居家環境進行消毒,也是防疫的關鍵重點。除此之外,家中如果有抵抗力較弱的幼童或年長者,更應多加留意環境清潔及消毒。

那麼問題來了,該怎麼做才能安全有效地消毒殺菌?怎樣才能殺滅「新型冠狀病毒」?

絕對不是這樣隨便噴噴就可以了喔!圖/GIPHY

本文將針對日常生活中,比較容易取得與使用的「酒精」與「漂白水」,介紹如何泡製正確濃度,並一一說明消毒時的注意事項。

不是濃度越高越有效,75% 酒精才是剛剛好

這裡的酒精(ethanol/ethyl alcohol,乙醇)絕不是指炒菜的米酒,或是啤酒等含酒精的飲料,因為上述產品所含的酒精濃度還不足以殺滅細菌或病毒,通常米酒的酒精濃度約為 20%,而啤酒僅約 5%。

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能有效殺滅細菌或病毒的酒精濃度範圍為 60~80%,而「75%」的消毒效果最好也最常用。

為什麼不是酒精濃度越高越有效?

原因是濃度過高的酒精(如 95%),由於脫水能力太強,會快速地將微生物最表層的蛋白質脫水而凝固,反而會妨礙酒精繼續滲透進入微生物的內層,導致微生物內部仍保有活性,所以酒精濃度太高會有反效果。

使用約 75% 的酒精,才可使微生物的蛋白質變性、溶解脂質,並兼具穿透效果,進而達到徹底殺菌的功能。

酒精不能殺病毒?重點在於外套膜

常會聽到一種不完全正確的講法,說酒精只能殺死細菌,不能殺死病毒,所以酒精對於居家環境的消毒有限。

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事實是,根據美國疾病控制與預防中心 (CDC) 的資料1,酒精其實對能產生內胞子 (endospore) 的細菌無效,像是芽孢桿菌屬 (Bacillus) 或芽孢梭菌屬 (Clostridium) 的細菌;此外,酒精濃度在 60~80%,就能有效殺滅所有親脂性病毒(例如:疱疹、牛痘和流感病毒),也就是具有「外套膜 (envelope)」的病毒可以被酒精殺死,而「無」外套膜的病毒(例如:A 型肝炎、小兒麻痺病毒)則效果有限。

幸好,冠狀病毒屬於有外套膜的病毒,所以酒精對它也有作用

關於配製方法,市售藥用酒精未稀釋之濃度為 95%,可用蒸餾水或煮沸過的冷水,依需要消毒之使用量稀釋為 70~75% 濃度之酒精,泡製時可參考由台灣糖業公司提供的下方對照表。

簡易的酒精稀釋方法對照圖。圖/台灣糖業公司

假如家中沒有量杯之類的測量器具,台灣菸酒公司也提供了一個簡易的調配口訣「4 酒 1 水調配法」,使用同一個杯子或容器,取 4 杯 95% 酒精 + 1 杯蒸餾水 = 76% 酒精。

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注意!

酒精高度易燃,應遠離火源、火花、火焰,並限制在小範圍表面積的消毒。

酒精會刺激眼睛、皮膚、呼吸系統,應置於陰涼且通風良好處,並緊蓋容器。

加點兒水稀釋,漂白水便宜又好用

醫院裡常聞到的味道,其實大多時候就是來自於漂白水。市售的漂白水大部分內含約 5% 的次氯酸納 (sodium hypochlorite),此化學物質是一種很強的氧化劑,可使微生物的核酸及蛋白質產生氧化反應,使其失去活性而殺滅微生物。

而且,漂白水對細菌、病毒都有很好的消毒殺菌效果(也能夠殺滅冠狀病毒),是一種價格便宜、使用簡單的居家環境消毒方法。

次氯酸鈉的化學式為 NaClO,溶在水裡會分解成鈉離子 (Na⁺) 與次氯酸根離子 (ClO),當 ClO 與水反應後,會轉變為次氯酸 (HClO),並使水溶液變成鹼性。漂白水能殺滅微生物的效果,主要就是來自於 HClO。

不過,漂白水的原液只含微量 HClO 分子,加水稀釋後 HClO 的比例會提高,此時才具有比較好的消毒殺菌效果。

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那麼,稀釋倍數要多少才有消毒殺菌效果呢?

根據衛生福利部的感染照護實證指引建議,是以 1 份漂白水加 99 份冷水稀釋(即 1:100 稀釋),稀釋後約含 0.05% 或 500 ppm 有效氯,一般在泡製後 10~60 分鐘皆有作用。

消毒切記六步驟,才能安全又有效

針對新型冠狀病毒之消毒,疾管署建議:在一般環境(如家具、廚房)使用 1:100 的稀釋漂白水 (500 ppm),但如果是浴室或馬桶表面則應使用 1:10 的稀釋漂白水 (5000 ppm),每天消毒一次,並使用當天泡製的漂白水,可參考下方稀釋換算表。

稀釋溶液總量 配製之溶液濃度
500 ppm
(1
:100 稀釋)
5000 ppm
(1
:10 稀釋)
10 公升 100 mL 1000 mL
30 公升 300 mL 3000 mL
50 公升 500 mL 5000 mL
100 公升 1000 mL 10000 mL
註:本表次氯酸鈉溶液之有效氯濃度以 5% 計算。

注意!

漂白水對黏膜、皮膚及呼吸道具刺激性,只適合用在環境消毒。

漂白水須避免以熱水稀釋,因為熱水會分解次氯酸鈉並使其消毒效果大打折扣。

漂白水不要與其他家用清潔劑併用或混合!以防止降低殺菌功能及產生有害物質。

浴室馬桶和一般環境所需的濃度可不同喔!圖/Freepik

感染照護實證指引中,還有建議使用漂白水的六步驟:「穿、稀、擦、停、沖、棄」

  1. 穿:穿上圍裙、戴上口罩及手套,保護雙手。
  2. 稀:稀釋漂白水。
  3. 擦:以擦拭或浸泡方式消毒,勿用噴的,且要保持通風。
  4. 停:擦拭後,靜置 5~10 分鐘,等待漂白水確實發揮殺菌功效。浸泡消毒的接觸時間則建議超過 30 分鐘。
  5. 沖:用清水沖洗或擦拭剛才清潔消毒的區域。
  6. 棄:未使用完的漂白水,應用大量的水稀釋一遍(不要少於一百倍),再倒入廚房汙水道或戶外水溝。也可將漂白水密封存起來,時間久了漂白水會自動氧化再倒掉。

擦拭方式不對,消毒等於白做工

學會了怎麼泡製酒精與漂白水,「擦拭方式」也是重點步驟,因為錯誤的打掃方式,反而會讓病菌擴散開來。

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我們應注意使用的器具是否會造成重複污染,例如抹布來回往返地擦拭,會將附著了病菌的髒抹布,再次污染已被清潔消毒的部位,所以關鍵是要「朝同一方向擦拭」,才能避免消毒過的地方又被污染。

當然也記得別把周遭弄得溼答答的喔!圖/GIPHY

除了酒精及漂白水,環境消毒當然還有一些其他的替代方案,像是酒精可以使用 70% 的異丙醇 (isopropyl alcohol, IPA) 取代,市面上還有販售各種防疫用的抗菌消毒劑(如來蘇液、沙威隆、滴露等),使用時可直接參考該產品的說明書,或參考勞動部職場預防 SARS 之消毒手冊來泡製。

市售消毒產品比起酒精或漂白水,在費用方面會比較高一點,其實只要運用酒精和漂白水消毒,就已經能達到很好的效果。

最後叮嚀,沒有一種成分就能夠百分之百地確保殺滅細菌或病毒,想要降低被感染的風險,「勤洗手、不碰眼鼻口」仍然是自我保護最重要的一步。

  1. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities.
  2. USP 35. General Information /〈1072〉Disinfectants and Antiseptics 619.
  3. ResearchGate Why is 70% ethanol used for wiping microbiological working areas?
  4. 衛生福利部 感染照護實證指引 2019/07月修訂
  5. 衛生福利部疾病管制署 2019 年新型冠狀病毒要怎麼消毒?
  6. 勞動部勞動及職業安全衛生研究所 職場預防SARS之消毒手冊
  7. 中華民國經濟部 一起做防疫 台糖教你自製消毒用酒精抗病毒
  8. 台灣菸酒公司 如何簡易將95%台酒優質酒精自製75%消毒用酒精?
  9. 美的好朋友 漂白水及次氯酸鈉如何抗菌消毒?專家完整解析
  • 2020/3/2 12:00 編按:內文中外套膜之英文誤植為「envelop」,現已更正。

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Jaffer Yang
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畢業於成大微免所,現職醫學寫作。出於對醫學領域的興趣及工作經驗實務接觸,樂於將自己喜愛的科普知識,以淺白的文字讓更多人了解,曾著有《圖解醫療》一書。

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從門得列夫到 118 種元素:元素週期表是怎麼出現的?
F 編_96
・2025/01/04 ・2302字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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F 編按:本文編譯自 Live Science

「氫鋰鈉鉀銣銫砝、铍鎂鈣鍶鋇镭…」相信很多人離開高中很多年,都還朗朗上口。

列著 118 種已知化學元素的「元素週期表」(Periodic Table),雖然唸起來像咒文,但有了它之後便能夠快速查詢原子序(proton number)、價電子(valence electrons)數量,以及元素可能的化學性質,成為各領域科學家與工程師設計實驗、預測物質反應必不可少的工具。

有趣的是,元素週期表並非一蹴可及。縱觀歷史,化學家們歷經數世紀的摸索、爭論與資料整理,才在 19 世紀後半葉逐漸確立。

我們現在看到的元素週期表,是在 19 世紀後半才逐漸確定。 圖/unsplash

週期表之父:門得列夫的突破

19 世紀中葉,已知的化學元素約有 63 種,許多化學家嘗試找出元素間的共同點,卻苦無系統性整理。當時能區分「金屬」與「非金屬」,或利用價電子概念將一些元素歸類,但要涵蓋大多數元素仍顯不足。俄國化學家門得列夫在撰寫《化學原理》教科書時,因接觸各元素的資料而產生新思路。他索性把已知元素各種性質寫在紙卡上,再一一比對它們的原子量(類似當今的原子量或原子序概念)與化學性質。

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確切的靈光乍現時刻,如今已無從完全重現,但我們知道門得列夫最後觀察到:「如果按照原子量(或後來的原子序)由小到大排列,某些化學性質就會呈週期性重複。」進一步來看,元素的價電子數量通常也會對應到表格的「欄位」或「族群」。於是,在 1869 年,他將研究結果發表,提出了第一版週期表的雛形,更大膽預言了尚未被發現的元素「eka-aluminium」(後來證實即鎵 gallium)及其他四種元素的性質。

讀懂週期表:原子序、符號與原子量

今日的週期表之所以能快速讓人獲得豐富資訊,關鍵在於三個核心欄位:

  1. 原子序(Atomic Number)
    代表該元素核內所含質子數。如果一原子核有 6 顆質子,就必定是碳(C),無論其他中子或電子數如何。此序號由上而下、由左而右遞增,貫穿整張表格。
  2. 元素符號(Atomic Symbol)
    多為一至兩字母縮寫,如碳(C)、氫(H)、氧(O)。但也有如鎢(W,因「Wolfram」得名)或金(Au,取自拉丁文「Aurum」)等較不直覺的符號。
  3. 原子量(Atomic Mass)
    表示該元素在自然界中各同位素的加權平均值,故通常是帶小數的數字。對合成元素則標示最常見或最穩定同位素的質量,但由於這些元素壽命極短,數值往往會被不斷修正。

舉例來說,硒(Se)在週期表中顯示原子序 34,屬於第 4 週期、第 6A 族,表示它有四層電子軌域,其中最外層(價電子層)有 6 顆電子。有了這些資訊,科學家可快速判斷硒的化學傾向、可形成何種化合物,乃至於在生物或工業應用中可能扮演的角色。

週期表的內部結構:週期、族與軌域

門得列夫最初按照原子量遞增排列元素,現代則依靠原子序(即質子數)來分類。橫向稱為「週期」(Period),從第 1 週期到第 7 週期;縱向稱為「族」(Group),目前總共有 18 組。週期數量在於顯示該元素電子軌域有幾層;而同一族則代表外層價電子數相同,故有相似化學性質。

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例如,第 18 族常被稱作「貴氣體」或「惰性氣體」,如氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)等皆不易與其他元素起反應。另一個顯著群體是位於第一族的鹼金屬(Alkali Metals),如鋰(Li)、鈉(Na)等,因外層只有 1 顆電子,極容易失去該電子而形成帶 +1 價的陽離子,故與水猛烈反應。

此外,在表格中央有一塊「過渡元素」(Transition Metals)區域,包括鐵(Fe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)等。它們具有部分填充的 d 軌域,使得該區域的元素呈現多樣性質,例如具有金屬光澤、可塑性或導電性等,被廣泛應用於工業及工程領域。

同一族的外層價電子數相同,因此大多有著相似化學性質。圖/unsplash

再進化:從 63 種到 118 種

當門得列夫在 1869 年發表週期表時,已知元素只有 63 種,表格中甚至留有空白以預留「未來或存在尚未發現的元素」。他果然預測到了鎵(Ga)以及日後證實的日耳曼ium(Ge)等新元素性質,贏得舉世矚目。隨後,有越來越多元素透過科學發展,尤其是光譜分析與放射性研究而被發現,例如鐳(Ra)和氡(Rn)等。

到 20 世紀後期,隨著粒子加速器的誕生,人類可以合成更重的超鈾元素(Atomic Number > 92)。這些人工合成元素往往極度不穩定,壽命僅能以毫秒或微秒計,但仍證實存在、並填補週期表後段空白。如今,週期表已收錄到第 118 號元素「鿆(Og,Oganesson)」,但科學家預測或許還能繼續向上延伸;只要能合成更重、更穩定的原子核,我們就能拓展週期表的新邊境。

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一般認為,隨原子序遞增,原子核內部的質子數目激增,原子愈趨不穩,往往在極短時間內衰變成較輕元素。然而,一些理論物理學家提出「島狀穩定性」(Island of Stability)的概念:也許在某特定質子與中子數量組合下,能出現意外長壽的「穩定」重元素。

是否真能在表格上方再增添「第八週期」甚至更高週期的列,仍有待更多實驗來驗證。但無法否認的是,週期表一直是科學家檢驗自然規律的試驗場,也見證了人類探索未知的無盡熱情。

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人類的「長跑」很厲害?靠「跑」在荒野中脫穎而出
F 編_96
・2024/12/26 ・3048字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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F 編按:本文編譯自 Live Science

在美國加州死亡谷(Death Valley)「魔鬼鍋爐」般的炙熱溫度下,每年夏天都舉行一場被稱為「世上最極端越野賽」的經典賽事:Badwater 135。選手需在攝氏 49 度、下方為北美洲海拔最低的地帶上,跑步或走完 217 公里的山路,一路衝向位於美國本土最高峰(聖女峰)附近的終點。這聽來猶如天方夜譚,但每年仍有近百人勇敢挑戰。許多四足動物在此高溫下可能早已中暑倒地,為何人類卻能憑藉一雙腳在此環境中堅持下去?

事實上,速度上我們遠不及同等體型的動物,例如豹或馬,然而要比拼耐力,人類卻常能大放異彩。我們能在大草原中與野生動物「天荒地老」地消耗,即使我們在短程衝刺中會被輕易超越,仍可以憑藉馬拉松般的堅韌一路追趕,最終讓速度更快的對手因高溫與疲勞而甘拜下風。究竟人類為何會進化出這般特殊的耐久力?。

在跑步上,人類以耐力著稱,可透過拉長距離讓速度更快的動物因高溫與疲勞而屈服。圖/envato

人類長程奔跑的演化起源

人類的體質在遠古時期並非天生就能輕鬆長跑。據一種假說推測,大約 700 萬年前,類人猿的祖先於非洲開始「離開樹梢」,轉而在地面上覓食、移動。早期的兩足行走雖然看似笨拙,卻逐漸在持續的氣候變遷與草原化過程中展現優勢:

  1. 更廣闊視野:直立行走時,頭部位置提高,有利於觀察周遭環境,提早發現危險或獵物。
  2. 省力遷徙:兩足步態下,移動同樣距離所需能量相對降低,足以在開闊平原上長距離跋涉。

隨著數百萬年的進化,人科動物(hominids)在骨骼、肌肉與生理機制上更趨於適應長時間行走和奔跑。他們在廣袤的非洲大地上,並非以速度壓倒對手,而是依靠「耐力與持久追蹤」取得優勢。考古學家曾提出「持久狩獵」(Persistence Hunting) 的假設:古人類可能利用高溫時段在大草原上追趕羚羊或其他動物,待獵物體溫過熱而力竭之際,人類再上前制伏。一方面依靠長距離奔跑耐力,另一方面倚仗強大的散熱能力。

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足部與下肢結構:為奔跑而生的細節

哈佛大學的人類演化生物學家丹尼爾‧李伯曼(Daniel Lieberman)指出,人類的奔跑能力「從腳趾到頭頂」都有演化專門化的痕跡,稍加留意便能發現許多奧祕。

  1. 短腳趾與足弓結構
    • 人類的腳趾較短,是為了減少長距離奔跑時的折損機率。若腳趾過長,每次著地都更容易造成骨折或扭傷。
    • 足弓(包括足底肌腱與韌帶)則具備彈簧般的功能,可在踩踏地面時儲存彈性能量,接著釋放推力,減少肌肉能量消耗。
  2. 強力肌腱與韌帶
    • 跟腱(Achilles tendon)和髂脛束(IT band)都能吸收並釋放大量彈力,在跑步時有效節省體力。
    • 透過肌腱的彈性能量回饋,跑者在每一步落地與蹬地之間,都能減少額外的肌肉耗損。
  3. 臀部肌群的角色
    • 人類相較於猿類擁有更發達的臀大肌(gluteus maximus),能夠穩定軀幹,使身體不致向前傾斜或晃動得過於劇烈。
    • 這種「穩定性」非常關鍵,它能支撐直立姿勢,維持跑步時的協調和平衡。
人類發達的臀大肌穩定軀幹,得以支撐直立姿勢,提升跑步時協調與平衡的能力。圖/envato

軀幹與上肢:不容忽視的穩定器

奔跑並不只是腿部的事。上半身及頭部在跑動中也扮演著不可或缺的穩定與協調角色。

  1. 擺臂對頭部穩定的影響
    • 當我們在跑步時,雙臂自然擺動,有助於平衡腿部擺動帶來的轉動力矩;換言之,手臂的擺動能對沖下肢動量,讓我們在快速移動時仍保持穩定,頭部不至於過度搖晃。
    • 猿類上肢肌肉發達,卻沒有像人類一樣的大範圍肩關節「解耦」特性(能讓肩膀與骨盆分開晃動、頭部保持前方視線),這使得牠們在直立奔跑時更顯笨拙。
  2. 脊椎靈活度與呼吸節奏
    • 人類的脊椎與骨盆並非僵直連接,跑步時,骨盆能與肩部做出相對扭轉運動,使軀幹整體更靈活。
    • 這種結構也幫助人類在奔跑過程中匹配呼吸節奏:腳步落地的頻率能自然與肺部換氣形成同步節拍。

冷卻系統:靠「排汗」征服烈日

人類藉遍布全身的汗腺大量排汗散熱,透過蒸發有效降低體溫。人類藉遍布全身的汗腺大量排汗散熱,透過蒸發有效降低體溫。圖/envato

在非洲大草原上奔跑,面臨的最大挑戰之一便是高溫。人類為何可承受長時間高溫壓力,甚至能在午後與動物「耐力大戰」?

  1. 排汗與體溫調節
    • 大多數動物主要依賴氣喘(如狗的哈氣)或有限的汗腺冷卻。人類則擁有遍布全身、數量龐大的汗腺;這使我們可藉由大量流汗帶走熱量,再透過汗液蒸發達到降溫效果。
    • 雖然我們也會因此流失水分與電解質,但只要能適度補充,便能持續散熱。而某些大型哺乳動物,在持續奔跑一段時間後,往往因過熱而只能停下休息。
  2. 無毛皮膚與蒸發效率
    • 相較於其他哺乳類,人體毛髮主要集中在頭部與部分身體區域,大片皮膚裸露,有助於排汗時的蒸發散熱。
    • 這種「裸皮」極可能是長距離奔跑與日間活動的選擇性演化結果,確保人類能在炎熱的白天進行移動或狩獵,而不因過熱而必須在陰涼處長時間停留。

呼吸方式:維持長距離的關鍵

另外值得注意的是人類高效率的呼吸節奏。四足動物在奔跑時,呼吸通常與四肢步態高度耦合,比如馬或犬類在衝刺中必須配合四肢的震動節奏吸氣和吐氣,較難隨意變換節拍。而人類因直立姿態,使得呼吸與跑步步伐能保持更大程度的自主調控。

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  • 獨立呼吸調節
    • 能依跑者自主需求來決定吸氣與吐氣的頻率,不一定要剛好配合腿部的落地次數。
    • 這讓人類在長時間奔跑或耐力賽中,能以相對節能的方式調節氧氣和二氧化碳的交換量。
  • 嘴巴與鼻子的雙重進氣
    • 為支撐長時間有氧運動,跑者多半會同時用鼻子與嘴巴呼吸,以便快速補充氧氣並排出二氧化碳。
    • 相較之下,某些動物在喘氣散熱時犧牲了進氣效率,一旦體溫飆升,便難以同時維持高強度奔跑。

即使進入現代社會,大多數人不必再於烈日下持久追蹤獵物,我們仍可在馬拉松、越野超馬等各式比賽中看見古老遺傳「跑步基因」所迸發出的潛力。從波士頓馬拉松、超級鐵人三項,到極端氣候下的 Badwater 135,人類透過持續的鍛鍊與後勤補給,一次又一次突破極限。

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運動員的大腦跟一般人不一樣?從腦科學看體力之外的奪冠秘笈
F 編_96
・2024/12/17 ・2098字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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F 編按:本文編譯自 Live Science

是不是常聽人家講「運動天賦」?這種天賦到底是什麼?運動員哪裡跟我們不一樣?這個問題現在科學家或許可以給你一個答案。近年透過腦科學研究發現,運動員的大腦與普通人的大腦存在顯著差異,這些差異塑造了他們在比賽中的敏捷反應、精確動作及卓越判斷能力。

所以現在運動選手不只比體力,還要比腦力了嗎?這些差異具體差在哪裡?

快速反應:視覺處理能力

在團隊運動如足球或籃球中,快速處理視覺資訊並作出決策對勝負至關重要。一項 2013 年發表於《Scientific Reports》的研究發現,職業運動員比起業餘運動員或一般人更擅長處理動態視覺場景,例如追蹤快速移動的物體。這種能力能夠幫助運動員在瞬間解讀賽場上的複雜資訊,並迅速做出反應。

擁有快速的視覺處理能力,對團體運動來說至關重要。圖/envato

視覺處理能力的測試還可用於判斷運動員是否適合回歸賽場,例如在傷後復健階段,確保運動員在完全恢復判斷能力之前不會貿然上場。

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肌肉記憶:動作的自動化編程

對於體操選手或跳水運動員而言,肌肉記憶是完成複雜動作的關鍵。2023 年《Journal of Neuroscience》的一項研究表示,大腦如何通過訓練快速「壓縮」和「解壓縮」動作資訊,最終將動作序列整合成一個流暢的過程。這種訓練過程使運動員能夠無需刻意思考,便能完美執行複雜動作。

肌肉記憶的形成依賴於大腦皮層神經元的網絡活動,這種神經編程能力也同樣適用於訓練有素的音樂家或舞蹈家。

預測能力:球場上的決策利器

運動員擁有卓越的預測能力,例如棒球擊球手能根據投手的動作,快速判斷球的速度與方向。2022 年發表於《Cerebral Cortex》的研究發現,當擊球手預測投手的投球軌跡時,大腦左腹側顳葉皮質的神經元活動會根據預測結果而改變。

這種高效的預測能力源來於運動員在比賽中,學會透過關聯視覺線索與物體運動軌跡的技能。研究還發現,潛水選手等專業運動員的大腦中與動態運動解讀相關的區域,如上顳溝(STS),比普通人更厚,這也反映了運動訓練對大腦結構的塑造。

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平衡與空間感:身體控制的高峰

對體操選手來說,擁有非凡的平衡感與空間感知能力,兩者缺一不可,而這在科學上被稱為「本體感覺」(proprioception)。位於小腦的神經網絡讓運動員能迅速調整身體姿態,即使在空中失誤也能及時修正動作。

對體操選手來說,平衡感與空間感知能力非常重要。圖/envato

然而,當這套「安全網」失靈時,可能導致嚴重後果。如 2020 年東京奧運中,體操選手西蒙·拜爾斯(Simone Biles)因「扭轉失靈」而一度無法控制動作,凸顯了平衡能力在高風險運動中的重要性。

注意力與認知靈活性:多任務處理的關鍵

團隊運動要求運動員能快速在不同思維模式間切換,例如足球選手需在控球時預測對手動作並調整策略。2022 年《國際運動與運動心理學期刊》的一項研究顯示,運動員,特別是參與高強度間歇訓練的選手,擁有更強的認知靈活性和注意力分配能力。

研究也指出,這些能力的提升可能與長期訓練相關,但確切機制仍需進一步研究。

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抗衰老的秘密:運動對老年大腦的保護

這些運動訓練對大腦的影響,可不是只有相關區域的提升。運動對大腦健康的影響,可能會持續一生。一個典型例子是加拿大田徑選手奧爾加·科特爾科(Olga Kotelko),她在 95 歲時仍保持驚人的腦部健康,其白質結構完好程度甚至接近比她年輕三十多歲的普通人。科學家認為,持續的運動訓練可能是她保持記憶力與認知敏銳的原因之一。

運動不只是對身體的鍛鍊,對維持大腦健康也有影響。圖/envato

下一代的訓練策略:腦力與體力並重

隨著運動科學的不斷進步,科學家也開始呼籲教練更注重對年輕運動員的腦部訓練,例如提升記憶力與決策能力。西悉尼大學的運動科學家凱莉·斯蒂爾(Kylie Steel)指出,運動員的身體或許會訓練至極限,但在認知能力上仍擁有巨大的潛力提升。例如,足球訓練中可以鼓勵球員使用非慣用腳進行射門,以提升大腦靈活性,幫助他們在成年後更加出色地應對比賽挑戰。

近年研究讓我們重新認識了體育訓練對人體的深遠影響,運動改變的不僅是肌肉,還包括大腦。從視覺處理到肌肉記憶,再到抗衰老的腦部結構,透過運動與科學的結合,將為未來的運動員開啟全新可能性,也提醒我們,持續鍛煉不僅益於身體,也有助於大腦的健康。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃