年轻真正的秘密在于"复杂性"

年轻真正的秘密在于

人到一定岁数就会追求所谓的简单生活,但在保持年轻上,秘诀可能在于"复杂性"。

年轻,健康和活力依赖于复杂性。骨骼从结合组织的精心板支架获得强度;看似简单的身体功能,如心跳,依靠对代谢控制,信号通路,遗传开关和昼夜节律的相互作用的网络。作为我们的身体,随着年龄的增长,我们的大脑,骨骼,肾脏和皮肤中的分形网状组织都会失去结构复杂性,最终导致脆性和疾病。

年轻真正的秘密在于

健康的骨骼(左)从复杂的组织结构中获得力量。 当这种结构失去复杂性时,可能发生骨质疏松症(右)

要理解这种损失,我们必须首先在科学意义上定义“复杂性”的含义,复杂的过程涉及在时间和空间上跨多个尺度交互的多个不同组件。 由于这些相互作用是非线性的,因此输出与输入不成比例,因此更不稳定且不可预测。 例如,想想抬起你的脚需要什么。电气,化学和机械部件必须在分子,细胞,器官和系统水平上不断协调。 细胞内的遗传机制产生蛋白质来驱动肌肉; 胃肠道器官消化并代谢糖类以提供能量; 大脑计划和命令运动中的运动中心,而神经将这些信息传递给肌肉纤维,并向大脑提供关于你的脚在空间中位置的反馈。 总的来说,这个过程不仅仅是其各个部分的总和。

我们可以通过从混沌理论和非线性动力学和统计物理学领域借鉴数学思想来量化生物系统的复杂性。 其中之一是"分形的概念"。 分形是一种不规则的几何对象,其形状服从于下面的图案:它在多个测量尺度上看起来类似于它自己。云,海岸线,树木,河流,山脉和断层线都是分形结构的例子。 无论是从飞机上还是在地上,用放大镜或显微镜检查,它们的外观基本保持不变。

在我们体内,动脉,神经元,骨骼和支气管以类似的方式组织。 如果我们测量时间而不是空间,我们也会看到生理信号瞬间波动的分形模式,包括心脏和呼吸频率,血压,脑电波和荷尔蒙分泌物。 与预期的相反,这些波动不遵循规则或周期性模式,而是表现出复杂类型的可变性,即所谓的“确定性混沌”。

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美丽的混沌:分形(上图)是一种在不同尺度上自相似的模式。 它是无限复杂的一种混乱

衡量分形结构复杂性的一种方法是计算其“分形维数”。分形表现出一种称为“幂律缩放”的属性:测量尺度越小,对象的长度越大。 从这种反比关系导出的分形维数告诉我们对象填充了多少空间。 更多的空间等于更复杂。 例如,树的相对浓密(更复杂)高的分支结构将具有比更稀薄(不太复杂)的分形维度具有更高的分形维度。

复杂性的另一个常见度量标准称为“多尺度熵”,通常适用于过程,例如心率的变化或身体在站立姿势平衡时的瞬间姿势变化。 多尺度熵计算测量模式在不同时间尺度上具有重复的可能性。

越来越多的研究表明,随着各种组织和器官及其交流途径的逐渐衰退,生物复杂性随着衰老而减少。 随着年龄的增长,我们的大脑,骨骼,肾脏和皮肤中的分形网状组织都会失去结构复杂性。这种损失会削弱它们适应压力的能力,最终可能导致疾病或残疾。 例如,当骨组织中的微观支柱变薄并且与骨质疏松症发生断裂时,骨骼变脆并且易于破裂。 同样,大脑中神经连接与年龄相关的神经退行性疾病有关,例如阿尔茨海默氏症和帕金森病。

随着衰老,生理过程也会失去复杂性。以心率为例,虽然平均每分钟节拍可能在一个人的生命周期内保持相对恒定,但随着年龄的增长,节拍之间的时间微小变化变得更加规律(不太复杂)。 大量研究将这种变化与心脏病和死亡率联系起来:信号越简单,异常节律,心脏病发作和心力衰竭的可能性就越高。 类似地,神经活动产生的电信号在老年人中看起来不那么复杂。 随着复杂性的下降,运动控制和认知功能也会下降,包括步态,注意力和记忆力。

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心脏节律:如上图所示,人的心率的逐搏变化往往会随着年龄而失去复杂性(熵)

好消息是,我们可能能够减缓甚至扭转衰老带来的一些复杂性损失。 例如,有氧运动和阻力训练已被证明会增加心率复杂性。 中国的太极拳练习结合了身体运动,呼吸技巧和冥想,对姿势控制也有类似的效果。 当你站着不动时,你可能会注意到你的身体在你的肌肉做了微小的调整,以保持你的平衡。 我们可以记录这些波动,这使我们能够计算它们的复杂性。 较低的复杂性与较差的平衡,较慢的步态和下降的风险相关。 但太极拳似乎提供了一剂解药:在最近的一项研究中,科学家们发现,仅仅12周的太极拳训练就可以改善老年人体位摇摆的复杂性,包括那些90多岁的人。 完成训练方案的受试者也增加了他们的步态速度,因此可能更有可能避免跌倒。

科学家还发现,通过对脚底施加非常微弱的随机振动,我们可以提高姿势控制的复杂性。 这种干预的工作原理尚不清楚。 有可能的是,无法感觉到的振动会给感觉系统增加低水平的噪音,增加对神经感受器的输入,从而降低他们的刺激阈值。 这种现象称为随机共振,可以提高神经细胞收集和反应脚部位置和位置信息的能力。 其结果是,身体能够进行更复杂的,更适应性的姿势调整。

通过维持社会规模的复杂性可以获得额外的好处。 研究表明,拥有广泛而多样化的社交网络与更好的健康和福祉息息相关。 与社交孤立相比,相关的个体寿命更长,抑郁程度更低,更容易从心脏病发作,中风和其他急性疾病中恢复。 简单地增加日常生活的复杂性可能会产生深远的影响:例如,学习新技能或解决心理难题可以帮助改善认知功能,并可能有助于避免痴呆症。

因此,如果你想身体年轻,还是建议你拥抱一个新的口头禅:复杂性,复杂性,复杂性!


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