2009-09-02

科學家證明人們迷路時會繞圈走

Scientists show that people really walk in circles when lost (w/ Video)
http://www.physorg.com/news169993020.html

August 20th, 2009

德國 Tubingen,Max Planck 生物模控學研究所(Max Planck Institute for Biological Cybernetics)多知覺感知與行為小組(Multisensory Perception and Action Group)中的科學家(由 Jan Souman 與 Marc Ernst 所領導),現在呈現第一項經驗主義的證據︰當人們對其行走方向無可靠線索時,他們真的會繞圈走。

他們的研究,發表在今日的 Current Biology 期刊,檢查在撒哈拉沙漠(突尼西亞)以及在(德國) Bienwald 森林區走數小時者的行走軌跡。

科學家利用 GPS 來記錄這些軌跡。這些結果證明,只有能見到太陽或月亮時,參與者才能維持筆直的路徑。不過,一旦太陽消失在某些雲層後方,人們就開始以繞圈的方式行走,連這件事都未能察覺。

談到這項研究時,Jan Souman 表示︰"過去對繞圈走所提供的一項解釋為︰絕大部份的人有一隻腳比另一隻腳更長或更短,那將在某一方向上產生某種系統性的偏斜。為了測試這種解釋,我們令人在蒙眼時(這因此移除視覺的效果)筆直走路。絕大部份的參與者在這項研究中以繞圈方式行走,有些人顯得特別小(直徑不到 20 公尺)"

然而,結果證明,這些圈很少呈現出一種有系統的方向。同樣一個人,有時會往左偏,有時反而會往右偏。故以繞圈方式行走並非因腳長或力量的差異而起,卻更有可能是「何處為筆直向前」的不確定性增加所致。 Souman 表示, "在各種知覺訊號(那提供關於走路方向的資訊)中的少量隨機錯誤,會隨著時間增加,使一個覺得會往前直走的人,偏離了真正筆直向前的方向。"

MPI for Biological Cybernetics 的小組領導者 Marc Ernst 補充︰"來自這些實驗的結果證明,即便人們確信他們正走在一條直線上,他們的感知卻不會一直都很可靠。此外,更多認知策略為真正筆直走路所需。人們為了在其環境中的行走方向,需要運用可靠的線索。例如,遠方的一座塔或山,或著太陽的方位。" 在未來研究中,Souman 與 Ernst 將聚焦在︰「人們使用者些與其他各種資訊來源來引導他們的走向」。

為此,這些科學家們將使用最先進的虛擬實境設備,包括一套革命性的新全向踏步機(treadmill,Cyber-carpet,詳見原站影片以及相關報導)。參與者將試圖通過一座虛擬森林來尋找他們的路,但實際上,他們將在這個踏步機上行走且永遠不會離開實驗室。這將允許科學家對參與者可獲得的資訊進行更多控制,使得特定解釋的測試可能會更好,例如,人們如何使用太陽的位置來定出他們自己的方位。

※ 相關報導︰

* Walking Straight into Circles
http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(09)01479-1

Jan L. Souman, Ilja Frissen, Manish N. Sreenivasa and
Marc O. Ernst
Current Biology, 20 August 2009
doi: 10.1016/j.cub.2009.07.053
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fsj 提到...

蟲腦雖小 能靠視覺爬行

自由時報 2009.12.26

〔編譯張沛元/法新社芝加哥二十四日電〕美國研究人員二十四日指出,透過蝗蟲爬階梯與慢動作攝影機發現,昆蟲「下腳」時並非全然靠觸覺,也會使用視覺。該研究已刊載於美國的「當代生物學」期刊。

科學家原本認為,靠視覺引導控制四肢這種繁複任務,對昆蟲的小腦袋而言顯然太過複雜。該研究撰稿人、劍橋大學研究人員尼溫表示,該研究結果證明,昆蟲也能夠做出原本被視為僅限於人類、猴子或章魚等腦袋較大的生物的複雜動作。尼溫說,腦容量大的哺乳動物的視覺系統的神經元,比蝗蟲全身神經系統的神經元還多;但他們的研究結果顯示,腦袋瓜小的昆蟲也能從事複雜工作。

大多數昆蟲,如蟋蟀、蟑螂與螞蟻,長時間在地上爬行,牠們的眼睛相當小,並且使用長觸鬚來「感覺」穿梭環境的路徑。至於大多數的大眼蟲子經常飛行,因此研究人員過去將重點置於這些大眼蟲在飛行中如何使用視覺。但尼溫質疑,觸鬚短、眼睛大、既會飛也會在地上爬的蝗蟲,爬行時是否也會使用視覺來尋找下腳處。

尼溫的團隊因此打造了一具迷你階梯,然後拍攝蝗蟲爬階梯的過程,計算蝗蟲踩空的次數,然後將之拿來跟蝗蟲在其他情況下踩空的次數做比較。尼溫說,在結合所有不同的實驗後,他們證明蝗蟲下腳時會使用視覺,「我們呈現出當蝗蟲看不見自己的某一條前腳時,就會停止把那條腿伸向下一個階梯的橫檔,而會改用牠看得見的那條腿」。

尼溫說,由於過去四十年來蝗蟲一直是研究四肢控制的範本有機體,因此蝗蟲下腳時會使用視覺此一發現,有助於進一步了解人類與機器人的移動。

fsj 提到...

王道還:野性的呼喚,在水泥叢林中

【聯合報╱王道還】2011.01.06

初中讀〈湖濱散記〉,似乎是在哪本書看到書介,對於湖邊的獨居生活興起浪漫的嚮往,才找來了書。至於那個叫做沃頓(Walden Pond)的湖,以及湖所在地康考德(Concord)的歷史意義,與梭羅的不服從主義,都莫名其妙。後來才知道,當年麻州的康考德是北美殖民地民兵的軍火庫,美國獨立戰爭的第一役,就是反制英軍針對這一戰略目標發動的突襲,時為一七七五年四月十九日清晨。

現在每年四月這天麻州都放假,波士頓還舉行馬拉松;去年是第一一四次比賽。最近幾年註冊參賽人數都超過兩萬五千人,有兩萬多人跑完全程、留下紀錄。

馬拉松是現代奧運會創造的比賽項目,古希臘奧運沒這一項。以馬拉松紀念美國獨立之戰的首役倒有典故。話說孔子才過了耳順之年,地中海爆發了東西大戰,東方波斯的遠征軍登陸希臘,兵臨雅典東北的馬拉松平原。雅典向兩百五十公里外的斯巴達求援不果,獨自奮戰,居然擊潰敵軍。戰場指揮官派人回城傳捷報,他疾行四十二公里,進城報完訊就力竭而死。

世上許多大城市,即使沒有波士頓的歷史意識,也每年辦馬拉松。例如紐約市每年十一月上旬辦的,規模世界第一,去年超過四萬五千人,許多世界級好手都參加了。

頂尖好手願意與未經嚴格篩選的民眾一起出賽,雞棲鳳凰食,理由不難想像:馬拉松全程四二‧ 一九五公里,號稱人類耐力的終極考驗:男子最佳紀錄兩時三分五九秒;女子兩時十五分廿五秒。去年紐約兩位高齡八七、八三的老翁,花了八個多小時才抵達終點。

其實馬拉松的確可以成為常民運動。哺乳類中,人是耐力最佳的奔馳者,只要稍加訓練,可以以每秒五米的速度,奔馳好一陣子。大型犬在短距離的較量中,能輕易撲倒人,但是牠們即使在理想的環境中全力施為,達到最高速度後,也維持不了多久,最多十五分鐘。馬是人刻意為了速度而馴養的交通工具,長途奔馳能力在大型哺乳類中堪稱第一。在十公里之內,馬能輕易超越人,但是牠們達到最高速度後,最多只能持續十五分鐘。根據學者的研究,若是長途,以每秒五‧八米的速度,馬每天最多只能跑廿公里(約一小時),超過這個限度,骨骼肌肉就會受傷,難以恢復。長途競賽,人未必輸給馬。

健康的人,不加訓練每天跑十公里不成問題。哺乳類中,只有狼、鬣犬之類的肉食動物每天跑個十幾公里是家常便飯。牠們這麼能跑,雖說迫於千萬年的求生壓力,大部分肉食動物都不走這條路,而靠力量與爆發力。貓科的獵豹,起步十八米後,再跑兩百米平均只要七秒,等於時速超過一百公里。無奈驟雨不終日,只消一公里牠們就喘得癱了。與我們同宗的黑猩猩,力氣比我們大,但是很少跑步。我們的長途奔跑能力是獨立演化出來的;全身脫去毛髮、布滿汗腺是相關的適應。

每年許多大城市舉辦馬拉松,無論基於歷史、觀光、商業考量,都頗為弔詭,因為大城市這種水泥叢林並不適合長途奔跑,也不需要。也許物極必反,大城市裡的人對於身體「野性的呼喚」特別敏感吧。

(作者是生物人類學者,任職於中研院史語所)



◆ 研究:走路速度為壽命指標

中央社 2011-01-06

有興趣幫人計算預期壽命的醫生,現在有個簡單方法來盱衡壽限,即研究人員發現,走路速度對預測老人能活多久相當有用。

美國「我的健康日報」(My Health News Daily)報導,研究顯示,每秒走1公尺以上的人,會比走得較慢的同性別、同年紀老人活得更久。

研究人員史圖登斯基(Stephanie Studenski)博士說:「我們顯示了,一個人移動的強烈程度,能反映出他的活力與健康。」她是美國匹茲堡大學(University of Pittsburgh)醫學教授。

不過,研究人員也強調,這項研究的目的不是要讓大家走得較快,以期活得更久。

史圖登斯基說:「你的身體會選擇對自己最好的走路速度,這就是你的速度,你的健康指標。情況確實如此:這是種指標。跑到外面,快速走路,不一定代表你會突然的活得更久,還是要解決潛藏的健康問題。」

研究人員表示,他們可以根據一群人延著4公尺步道走路的速度,預測他們10年間的存活率。

在男女性大多數年齡層中,能活到平均壽命的人,走路速度大約為每秒0.8公尺。研究指出,走路速度在預測壽命上,比年齡或性別還要精準。

對75歲以上的人來說,這個數據尤其精準。研究人員說,這表示對老人來說,走路速度是一種「生命徵象」。

史圖登斯基說:「想想看,生病的人步伐不會那麼輕快。因此,走路速度能檢視一個人的老化與健康狀態,這並不讓人驚訝。」

這項研究是依據9項先前研究的分析,這些研究檢視近3萬4500人的走路速度、性別、年齡、身體質量指數(BMI)、病歷與存活率。

史圖登斯基說,我們的走路方式還有能走的多快,取決於我們的活力、運動控制與協調性,因此,需要多個身體系統適度的運作,包括心血管、神經與骨骼肌肉系統。

這項研究發表在最新一期的「美國醫學會期刊」(Journal of the American Medical)。(譯者:中央社張曉雯)