时光隧道_重庆科技馆
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时光隧道

  本项展品是由旋转楼梯组成。顶部有圆筒形LED显示屏。显示屏以点阵组合方式显示条形和其他图案,采用高速同步扫描技术显示移动图形,在筒内实现旋转效果。当体验者的眼睛盯着内壁与各种动态的图案,由于视觉平衡被破坏,产生一种进入浩瀚宇宙的奇妙感觉。从而实现模拟时光隧道的目的。

科学原理

l  前庭觉:

在大脑后下方脑干的前面,有个微小的雷达式感应器官,叫前庭神经核,以此组成的神经体系的功能,便是前庭觉。前庭觉的主要功能,是接受脸部正前方视听嗅味触讯息,并做过滤及辨识再传入大脑,使大脑不至于太忙碌,注意力才能集中,特别是长大以后的视、听性质学习,前庭觉的影响最大。

由于前庭是大脑门槛,整个身体的触觉、关节活动讯息也必须在此过滤以选择重要的讯息做回应,所以前庭觉必须和平衡感取得完全协调,才能正确辨识身体的空间位置,这便是所谓的前庭平衡了。前庭觉不良,身体活动会立刻受到影响,笨手笨脚、不听指挥,视听神经系统都会扭曲,形成阅读、听写及写字上的困难,特别是大脑的中枢神经贯穿前庭觉,前庭神经不佳,身体行动及左右脑思考都会陷入混乱,更会引发语言发展的严重障碍


l  视觉和前庭觉相互矛盾:

当人沿通道桥步入隧道内,眼睛盯着旋转的图像,人的行动是受大脑指挥的,而大脑将接受下列信息才能发出指令:前庭觉将感受人体平衡信息(垂直或倾斜);视觉将感受人处地面水平情况;肌肉将发出张紧情况信息,大脑将综合这些信息作出判断,对骨骼、肌肉和有关器官发出指令。当观众进入转筒内,看到转筒在转,经验产生的视觉信息认为观众自己在转,但前庭觉却反映人没有在转。相互矛盾的信息汇集到大脑中,使大脑不能发出正确指令,因而观众感到行走困难。

拓展知识

l  前庭

前庭是人体平衡系统的主要末梢感受器官,长在头颅的颞骨岩部内。前庭在人的内耳中,是内耳器官之一,由三个半规管和球囊、椭圆囊组成。它和耳蜗紧密相连,总称位听器官。前庭器官小且复杂,弯弯曲曲硬管里套着软管,半规管内和球囊、椭圆囊内还充满着叫内淋巴液的液体。前庭器官有特殊的解剖结构和功能特征。

前庭感知人体空间位置。前庭的三个半规管感知身体旋转的角加速度,球囊、椭圆囊感知直线加速度。例如坐在行进的车中即使闭上眼睛,不看窗外,也可感知到车的加速、减速或转弯;又如乘坐电梯时那种升、降的感觉,这些都是半规管、耳石器感知的。

前庭感受器感知人体在空间的位置及其位置变化,并将这些信息向中枢传递,主要产生两个方面的生理效应:一方面对人体变化了的位置和姿势进行调节,保持人体平衡;另一方面参与调节眼球运动,使人体在体位改变和运动中保持清晰的视觉,故它对保持我们的姿势平衡和清晰的视觉起重要作用。


l  人体的平衡:

人体的平衡牵涉到四种器官的复杂运作:视觉、本体感觉、内耳前庭、以及小脑

视觉提供空间位置的概念,所以当我们闭起眼睛、或视力不佳时,平衡感就变差;本体感觉则是在四肢肌肉的神经末梢,可以感觉自身的位置、姿势、平衡等相关刺激,然后将讯息反射作用于肌肉组织,使运动处于协调状态。
    内耳
则是包含耳蜗半规管前庭系统,其中耳蜗是听觉器官,半规管前庭则是人体的平衡系统。它可以感觉“加速感”,即使我们闭上眼睛,坐在汽车上或电梯上,仍可以感觉到我们在移动。
    小脑
则是接收来自各个器官的讯息,加以整合,再协调身体的动作,维持平衡,同时调节眼球的运动,以保持清晰视力。

    平衡器官在统合运作时,人体就能掌握身体平衡,一旦相互矛盾,就可能引发不适。当我们连续转圈,突然停下来,眼睛和本体感觉都告诉我们“停下来”的讯息,但内耳前庭的淋巴液还在流动,,便传出还在旋转的讯息,我们的脑部便会自相矛盾,这样就无法维持平衡。

l  晕车的真相:

人的前庭随时随地都在工作,就像是我们的耳蜗可以随时随地听声音一样。前庭随时随地都在察觉人体的位置,比如在一辆正常行驶的公共汽车突然刹车的时候,站立的人往往会偏倒,但是很快会控制自己的身体,不会倾倒下去,这时候就是前庭在发挥作用,调整了身体姿势,达到了平衡。

如果在运行过程中有一些异常感受以及运动过程中的一些特殊情况,那么就会有晕车的表现,比如在车厢里觉得不舒服,或者周围空气不好,或者在运行过程中经常遇到一些复杂的交通情况,这个时候都会对前庭产生一些频繁的刺激,如果超过了忍受极限那么就会有一些晕车症状出现比如头晕、恶心、呕吐等。这时晕车的人前庭处于一种比较紊乱的工作状态,所以不能很好地达到平衡身体的作用。


关联人物:

l  柏斯贝·美尼尔:

法国医生柏斯贝·美尼尔(1799.6.18 – 1862.2.7)对平衡器官作了解剖,发现平衡器官有异常病理改变,压力增大,循环障碍,保持不了液体平面,从而揭开了眩晕的由来。人们为了纪念他,从此把此种眩晕症与Meniere 医生的名字联系在一起,从此这种眩晕症称为美尼尔氏综合症也称为梅尼尔氏症、梅尼埃氏症、或俗称的耳水不平衡。


l  罗伯特·巴拉尼:

罗伯特·巴拉尼(1876422日-193648日)是一位奥地利出生的匈牙利裔犹太人,也是一位生理学家。他研究了脑和耳在人体平衡中所起的作用。他设计了一些简单的方法来诊断内耳中用于控制平衡的前庭器官的问题。

内耳中的半规管可以通过用冷热水交替冲洗耳部的方法来检测,这种方法被称为巴拉尼热反应。凭借对平衡器官的研究,巴拉尼获得了1914年的诺贝尔生理学-医学奖。在他事业的晚期,他还研究了内耳和神经系统是如何协同工作来保持身体平衡和协调的。