人體接力賽,測出神經的速度!0.187秒裡藏著的身體大戲(觸覺)

我是科學培訓師桑子研。每一天都是實驗日。

當你被燙到大喊「好燙!」,到手縮回來之前,身體裡到底花了幾秒鐘呢?看不見的「神經訊號」跑得有多快,其實只要用一圈人和一個碼錶就能測出來。需要的只有一點勇氣:大家一起握住彼此的手腕!

神經接力賽!實驗要怎麼做?

規則超級簡單。大家圍成一個圈,用一隻手輕輕握住旁邊那個人的手腕。(國中生可能還是會覺得牽手有點害羞,所以握手腕剛剛好。)

第一個人右手拿著碼錶,按下開始鍵的同時,用左手握住旁邊那個人的手腕。被握到手腕的人,一感覺到就要馬上用另一隻手去握他旁邊那個人的手腕。就這樣像接力賽一樣一個傳一個,等最後一個人握住拿碼錶的人的手腕時,立刻按停碼錶。

舉例來說,如果是 10 個人一起玩,把花掉的時間除以 10,就能算出每個人身上那條「皮膚、神經、大腦、神經、肌肉」的回路有多快。

結果太驚人!思考的速度有多快?

這次我們找了 7 位實習生來挑戰,成績竟然是 1.31 秒!

Diagram showing the path of a nerve signal

來看看這支影片吧!

直接除以 7,每個人的反應時間大約是 0.187 秒。聽起來只是一眨眼的工夫,但從手腕被握到你握回去,身體裡其實已經忙著完成好多工作了。

這 0.187 秒裡,身體到底發生了什麼事?

這時候我會問學生一個問題:「我們再來一次,如果大家都超級專心,這個時間會不會越來越接近 0 秒呢?」

被這樣一問,學生就會開始思考「訊號到底走了哪些路、經過哪些處理」。答案是:時間永遠不可能變成 0 秒。原因就藏在訊號走過的路線裡。

1. 手腕皮膚上的感受器接收到「被碰到了」的刺激。

2. 感覺神經把這個訊號經由脊髓傳送到大腦。

3. 大腦判斷「被碰到了,換我握回去」,然後下達命令。

4. 運動神經把命令傳給手臂的肌肉。

5. 肌肉收縮,手動起來,握住旁邊那個人的手腕。

訊號在神經裡奔跑的速度,會因為神經的粗細和構造而不同,快的甚至可以達到每秒 100 公尺左右。不過,在神經與神經的交接處(突觸),訊號得先轉換成化學物質再傳遞出去,這需要時間。再加上大腦判斷的時間,還有肌肉真正開始動作之前的準備時間,這些「一定得花的時間」加起來,反應時間就不可能是零了。

順便一提,碰到燙的東西時「啊!」地一下把手縮回來,這種「反射」不用經過大腦,直接在脊髓就下達命令,等於是走了一條捷徑。所以它比這次實驗中「要靠大腦判斷再行動」的反應快得多。

「觸覺」和「視覺」,哪個比較快?

這次我們測的是「觸覺」的反應,那如果改成用眼睛看的「視覺」呢?像是在短跑比賽中,聽到槍聲(聽覺)起跑,和看到旗子揮下(視覺)起跑,反應速度會不一樣嗎?

定規で反応速度を確かめよう!反応時間を確かめる実験(視覚→脳→脊髄→手の動き)

其實,訊息是從哪個感覺器官進來的,大腦處理的方式和傳遞的路線都會有些不同,所以反應速度也會跟著改變。一般來說,對觸覺和聽覺的反應,會比對視覺的反應稍微快一點。如果你再去研究「看到之後的反應」,還會有更有趣的發現喔!

目で見てからでは間に合わない!お札キャッチで学ぶ「0.2秒の壁」の正体(反応速度)

大家一起來玩玩看吧

這個實驗和家人、朋友、全班同學都可以輕鬆一起做。你可以改變人數,或是把握手腕改成拍肩膀,看看時間會有什麼變化。「第二次會比較快嗎?」「人變多的時候,每個人分到的時間會改變嗎?」像這樣自己提出問題、動手找答案,就是非常棒的學習方式。

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