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我们身体里的复杂性,是我们年轻的关键
     
时间: 2021-06-12 03:38 来源: 未知 字体显示:

  据国外媒体报道,随着年龄的增长,我们体内的许多生理过程正在变得越来越简单。

  “简单的,简单的,简单!“亨利·大卫·梭罗(Henry David Thoreau)在1854年的回忆录“瓦尔登湖”中说了这一点。在这本书中他称赞“斯巴达人”生活的美德。欧洲中世纪神学家圣托马斯·阿奎那告诫说,朴素使人们更接近上帝。艾萨克·牛顿(Isaac Newton)相信,简单带来真理。我们被告知,简化过程可以照亮美丽,消除不必要的混乱和压力,并帮助我们专注于真正重要的事情。

  简单性也可能是老化的标志。青年的健康和活力在许多方面取决于复杂性。骨骼通过复杂组装的结缔组织支架获得力量。敏锐的心理活动来自相互联系的神经元网络。甚至看似简单的身体功能,像心跳一样都依赖于代谢控制的相互作用网络, 信号通路 基因转换和昼夜节律。随着我们年龄的增长,这些解剖结构和生理过程将失去复杂性,降低弹性,最终导致虚弱和疾病。

  要了解这种损失,我们必须首先科学地定义“复杂性”。想象一下Rube Goldberg的机器,这是一种机械组合,设计得过于复杂,链接后,为了以线性方式完成一些非常简单的任务,就像挠他们的背,或将一张纸巾放在人的嘴上。尽管这种设计过度的设备可能看起来非常复杂,但实际上原理很简单:规定的输入始终会产生相同的输出。简单性使其结果非常可预测,同时, 整个系统变得非常脆弱,由于链中只有一个链接是错误的,整个机器的功能将被破坏。

  相比之下,复杂的过程涉及多个组件,它们在不同的时空尺度上相互作用。由于这些相互作用是非线性的,所以输出与输入不成比例,更加不稳定和不可预测。例如,考虑一下抬腿的动作。电气 化学的 机械成分必须在分子上连续协调, 蜂窝电话 器官, 和全身水平。细胞内的遗传机制产生蛋白质来驱动肌肉; 胃和肠子消化和代谢碳水化合物,为身体提供能量; 大脑中的运动中心计划并指导运动,神经将这些信号传递到肌肉纤维,并将脚的位置信息反馈给大脑。全面的,这个过程不仅仅是其各个部分的总和。

  我们可以从混沌理论中学到东西, 统计物理学中的非线性动力学和数学思想来量化生物系统的复杂性。分形的概念就是其中之一。分形是不规则的几何物体,它的形状遵循一个基本模式:在多个测量尺度上看起来具有自相似形式。乌云密布, 海岸线 树木 河流 山, 断层线和断层线都是类似的分形结构的例子。无论是从飞机上还是在地面上,无论是用放大镜还是显微镜观察,它们的外观基本上保持不变。

  在体内动脉 神经元 骨头 和支气管都以类似的方式组织。和,如果我们用时间而不是空间来衡量,您会发现生理信号(包括心跳和呼吸频率, 血压, 脑电波和激素分泌, 等等。)也将显示分形图案的瞬时波动。与您可能期望的相反,这些波动不遵循规则或周期性模式。它显示了复杂的变化类型,这就是所谓的“确定性混乱”。“尽管振荡是不规则的,但是经过几秒钟的观察,它们看起来很相似。 分钟, 小时, 或几天。

  测量分形结构的复杂度的一种方法是计算其“分形维数”。分形表现出一种“电价缩放”属性:测量范围越小, 物体的长度越大。从这种逆关系获得的分形维数,可以告诉我们该对象填充了多少空间。更大的空间意味着比较复杂。例如, 树的相对密集(较复杂)的分支结构比稀疏(较简单)的分支具有更高的分形维数。

  复杂度的另一种常见度量称为“多尺度熵”。通常适用于流程例如心跳的每次跳动变化,或者,当身体处于平衡站立姿势时,瞬间姿势发生变化。多尺度熵计算在不同时间尺度上重复测量模式的可能性。重复概率非常低的模式(例如白噪声或随机性)不是很复杂。同样,在单个时间范围内重复的可能性很高的模式(例如节拍器的正弦曲线)也很简单。然而,在许多不同的时间范围内,可能会有类似的模式,更像是分形所以, 这也更加复杂。

  More and more studies show thatBiological complexity will decrease with aginG,Because various tissues, organs and their information pathways are gradually collapsing.with age,The fractal-like networks of our brain, bones, kidneys, and skin all lose structural complexity.This loss weakens their ability to adapt to stress,It may eventually lead to illness or disability.E.g,When the microscopic pillars in the skeletal tissue thin and break (like when osteoporosis occurs),The bones will become brittle,And it breaks easily.same,The disconnection of nerve connections in the brain is also associated with age-related neurodegenerative diseases such as Alzheimer's and Parkinson's.

  As the body ages,Physiological processes will also lose complexity.Take the heart rate as an example,Although the average number of heartbeats per minute can remain relatively stable throughout a person's life,But as we age,The small time changes between heartbeats will become more and more regular (decreased complexity).A large number of studies have linked this change to heart disease and mortality: the simpler the signal,The higher the likelihood of abnormal rhythms, heart attacks, and heart failure.Similar to this,The electrical signals generated by the neural activity of the elderly do not look as complicated as they were when they were young.As complexity decreases,Motor control and cognitive function will also be reduced,Including gait, concentration and memory, etc.

  The good news is,We might be able to slow down,Even to reverse some of the loss of complexity brought about by aging.E.g,Aerobic exercise and resistance training have been shown to increase the complexity of heart rate.中国太极拳结合了身体动作, 呼吸技巧和冥想。它对姿势控制也有类似的作用。当你站着不动时您可能会注意到自己的身体在轻微摇动,这是您的肌肉微调,为了保持身体平衡。我们可以将这些波动记录在测力板上,为了计算它们的复杂性。复杂度越低,意味着平衡越差,速度慢一点并且有跌倒的危险。但,太极拳似乎提供了一种解药:在最近的一项研究中,研究人员发现,只有12周的太极拳训练可以改善老年人(包括90多岁的某些人)的姿势摆动的复杂性。完成训练计划的受试者也提高了步行速度,它更有可能避免跌倒。

  研究人员还发现,通过对脚底施加非常弱的随机振动,会增加姿势控制的复杂性。目前尚不清楚这种干预的工作方式。一种可能性是这些无法检测到的振动将为感觉系统增加低级噪声。加强神经感受器的输入,从而降低它们的刺激阈值。这种现象称为随机共振,可能会提高神经细胞收集并响应脚的位置和姿势的能力,结果我们的身体变得更加复杂,从而更适应姿势调整。

  在社会规模上,保持一定程度的复杂性还可以带来其他好处。许多研究表明,拥有广泛而多样的社会网络与改善健康和福祉有着密切的联系。与孤立的社会相比,亲近他人的人寿命更长,情绪低落而且更容易从心脏病发作中恢复过来, 中风和其他急性疾病。日常生活中日益增加的复杂性可能会产生深远的影响。E.g,学习新技能或解决心理问题,可以帮助改善认知功能,并可能有助于避免痴呆。

  所以,如果您梦想着退休后住在宁静的海滩或树林中,正如梭罗所说,“生活认真,只面对生活的基本事实”,然后,也许是时候考虑采用新想法了,那就是:复杂,复杂的,不管多么复杂!

     
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