身体的各个系统要正常运转,就必须通过均衡的饮食定期给它们提供水和营养物质。均衡的饮食为肌肉提供恰到好处的能量,促进细胞和组织生长,并维持大脑和心脏正常工作。
你每日所需的食物量取决于你的年龄、体型、活动量以及你的性别。为了帮助人们实现健康饮食,定期摄取适量的各类食物,科学家制定出“健康饮食金字塔”这种促进健康饮食的食物分类方式。
我们吃的食物也可以用其他方式来分类。其中一种就是依据食物对身体的作用。
蛋白质是细胞组织生长和修复的必需原料。鱼、肉、奶酪、坚果、豆类等含有丰富的蛋白质。碳水化合物为身体细胞提供能量。它主要以淀粉和糖的形式存在,糖转化为能量的速度很快,而淀粉则需要较长的时间分解,因此能在更长的时间内提供能量。脂肪和油维持神经以及其他细胞的健康,它们还能在碳水化合物耗尽的情况下作为身体的额外能量来源。脂肪和油来自动物和植物。植物油和鱼油比动物油更健康。
维生素对调节和维持人体功能必不可少。例如,胡萝卜中的维生素A 对视力健康很重要。蔬菜、水果富含维生素。
你们的练习时间相同,但是因为你练习的时间跨度更长,通常情况下,你会比试图一次学会的助手要平衡得更好。
尽管没有人能肯定大脑学习的具体方式,但最被认可的理论是:大脑在学习一项新任务时需要巩固时间。巩固时间是指大脑把如何完成新任务这个短期记忆信息储存为更永久的信息所需的时间。当你开始学习一项新任务时,不管它是在一块木头上找到平衡还是做一道新的数学题,信息以“电子代码”的形式短暂地储存在大脑中。只是这个“电子代码”并不稳定,因此当你停止这个任务后,信息很快就丢失了。然而,如果任务进行的时间跨度更长,“电子代码”会发生变化,从而储存为更永久、更稳定的“化学编码”。以“化学编码”储存的记忆经过很长的时间还能记得很清楚,这样你下次再做这项任务时就会表现得更好。
当椅子开始转动时,你的助手应该能感觉到旋转。然而,大约 30秒以后,他 /她就一点也感觉不到旋转了。一分钟以后,当椅子停止转动时,你的助手会感觉椅子仍在沿着相反的方向转动。
你的平衡感由能判断上下方位的两个充满液体的液囊内的囊斑和能检测运动的 3条充满液体的半规管共同控制。这些环形结构位于你的内耳。内耳含有半规管、耳蜗及听觉神经。耳蜗和听觉神经将在第二章讲述。半规管中液体流动将运动的信号传送到大脑。当你转动椅子时,助手耳朵里的半规管内的液体产生流动。不过在你刚刚开始转动的那一瞬间,惯性(除非受到外力作用,物体将保持静止或者运动的趋势)使这些液体抗拒运动,于是助手的大脑就记录了旋转方向的运动。但随着转动持续,液体开始沿旋转的方向一起流动。此刻助手不会觉察到自己在转动。当椅子停止转动时,液体的惯性抗拒停止,于是助手的内耳错误地向大脑发出信号,使他 /她产生朝相反方向转动的错觉随着你两手不停地交替挤压,面包球开始慢慢沿着气球向前运动。
这个活动模仿了消化道肌肉有节奏的波浪式收缩,从而推动食物穿过消化系统。食物从口腔吞咽下去后,首先经过连接口腔与胃的管道(食管)。吞咽下去的食物块叫食团,食团拉伸食道壁,引起食道壁波浪式的收缩。这种运动一直延续到整个消化道——食管、胃、小肠、大肠。整个消化道内壁都有一层光滑的
物质(黏液),它能辅助食物的移动。黏液能保护消化道内壁,同时使食物的移动更顺畅,就像气球中的食用油一样。
尽管可能会感觉怪,但即使在躺着的情况下你也可以吃东西,这是因为食物从你嘴里进入到你的胃里并不需要重力。不管你是直立还是躺着,食道波浪式的收缩都能推动食物沿食道前进。
我们生活在空气的海洋里。氮气、氧气、二氧化碳,以及其他气体随着我们的每一次呼吸吸入或呼出我们的身体。地球大气中 78%为氮气,21%为氧气,二氧化碳和其他气体则不到 1%。
尽管空气中的氮气似乎对人体没有什么作用,氧气却是生命必不可少的,人类需要呼吸氧气才能生存。人可以在没有水的情况下维持几天,在没有食物的情况下维持几个星期,而人体如果缺少氧气几分钟就会死亡。
原来有酸味的物质,能中和碱。中性溶液既不是酸性也不是碱性。溶液的酸性越强,颜色越黄。当你呼气时,你会呼出二氧化碳气体,二氧化碳溶于水,形成一种弱酸——碳酸。碳酸使溴百里酚蓝变成绿色或者黄绿色。
运动时,你的肌肉细胞利用碳水化合物提供能量,同时生成二氧化碳气体。排放的二氧化碳气体进入血液,然后被运送到肺。当你呼气时,二氧化碳就会从你的身体中排出。运动
5分钟后,你血液中的二氧化碳浓度更高,呼出的二氧化碳也更多,你用吸管吹气时玻璃杯中水的颜色变化得也更快。
你可以轻易地随意改变呼吸频率。但是,如果你屏住呼吸,无论你费多大的力气去阻止,你最终都不得不吸气。在屏住呼吸前用力呼吸几次,你应该能屏得久一点。这是因为这样做时,你向血液中补充了更多的氧气,因此身体不会那么快地需要更多氧气。
你的呼吸频率可以随意控制,也可以自主控制。在向颈部供血的大血管附近有两个感受器,它们负责检查通往大脑的血液氧气浓度。如果大脑没有得到足够的氧气,这两个感受器会让身体加快呼吸频率。当你屏住呼吸,随着细胞的消耗,血液中的氧气量越来越少。当血液氧气浓度降到一定水平时,感受器发出痛苦的信号,迫使你吸气。
在高海拔地区,如珠穆朗玛峰峰顶,那里的空气含氧量比海平面的空气含氧量少很多。刚来到这样的高度时,登山运动员的感受器会让他 /她呼吸得更快,以弥补低氧浓度。
不过,等登山运动员在高海拔地区多待几天以后,他的身体会找到其他途径来为人体细胞获得更多的氧。其中一种途径就是身体会生成更多的红细胞。在一次珠峰探险活动中,研究人员发现登山者体内的红细胞比平时多出 66%。更多的红细胞意味着血液能携带更多的氧,出现这种变化的快慢取决于海拔的高度。要适应 2300米高的海拔需要两周时间,以后海拔每升高 610米,适应的时间就再增加一周。海拔升高过快会导致头晕、昏厥,甚至死亡。
许多优秀的长跑运动员会在高海拔的地区进行训练,以增加体内红细胞的数量。红细胞增多之后,再回到低海拔的地区参加比赛,成绩会更好,因为增加的红细胞会向身体输送更多的氧。回到低海拔地区两到三周之后,他们体内的红细胞数量又会恢复正常水平。
你做出来的混合物看起来很像血液。这个实验中做假血的配方与拍电影时所使用的配方差不多。
真正的血液是一种成分很复杂的物质。血液中一半以上是血浆,也就是血液的液体部分,主要是盐水。其他就是各种血细胞:红细胞占血液的 45%,它们负责向细胞输送氧气并带走二氧化碳;帮助身体抵抗感染和疾病的白细胞只占不到 1%;剩下的就是血小板。
血小板通过帮助血液凝固形成痂,从而使伤口愈合。无数脆弱的血小板沿血管流动,一旦遇到伤口处撕裂的血管等粗糙的表面,血小板就会分解,释放出一种能形成细蛋白丝的化学物质。这些蛋白丝包裹在受损的区域,网住血细胞,形成凝块,封住皮肤的伤口。凝块能挡住红细胞,但却允许白细胞经过,使之抵达伴随伤口出现的感染部位。
观察你的舌下和眼睛下方的皮肤,你会看到粗细不一的线条。这就是你的静脉、动脉和毛细血管。
血液从心脏流出,经动脉、毛细血管和静脉流遍全身。使血液流出心脏的动脉壁厚、有弹性,每次心脏搏动,血液冲出时,管壁扩张,你摸脉搏时就会感受到这种动脉的扩张。心脏每次搏动后,动脉壁的弹性收缩将进一步推动血液在血管中前进。主动脉的血流向越来越小的动脉分支,最后来到毛细血管。毛细血管是身体最细小的血管,由紧贴体细胞的一层血管细胞组成。在毛细血管中,来自血液的氧气和营养物质被转移进体细胞,而体细胞产生的二氧化碳以及其他代谢物被转移进血液。
毛细血管合并,逐渐变大形成静脉。把血液带回心脏的静脉壁薄,内有单向的瓣膜。这些单向瓣膜就像一扇扇的门,它们允许血液流向心脏,并能阻止血液倒流。
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——美国《学校图书馆杂志》
“语言简单而直接,又不失趣味性……这种朴实无华的叙述未来可能会赢得一些研究人员的支持!”
——《科学美国人》