跪坐為什麼會讓腳發麻?
― 刺刺麻麻的感覺,是神經甦醒的時刻
在法事或茶會上一直跪坐,腳的感覺會漸漸消失。然後一想站起來,刺刺麻麻的感覺就一湧而上。其實這兩件事是分開的:前半是「神經缺氧」,後半是「血液回來後神經的空轉」。
在親戚聚會上,你跪坐了大約20分鐘。一開始只是腳背有點痛。
不久,腳踝以下變得沉重模糊,好像不是自己的腳。就算捏一下,也不太有感覺。
好不容易站起來,腳底就像被無數根針扎到一樣刺麻。你忍不住踉蹌了一下。
原因是兩件事接連發生
跪坐時,上半身的重量壓在小腿前側和腳背上。這個壓力比細小血管裡的壓力還大。血流一停,神經缺少氧氣,就無法傳送訊號。
站起來、血液回流後,神經開始恢復。在這個過程中,沒有任何刺激,它卻連續送出訊號。大腦把這些訊號理解成「被針扎」。
也就是說,坐著時的「感覺消失」和站起來後的「刺麻」,方向正好相反。我們依序來看。
坐著的時候:神經沒有氧氣就會沉默
跪坐時,臀部會坐在腳跟上。上半身的重量經由小腿前側和腳背傳到地板。那裡有緊貼皮膚下方的細小血管和神經。
細小血管(微血管)裡的血液,流動的壓力並不大。當外面壓下來的力量超過這個壓力,血管就會被壓扁,血液流不過去。請用圖1的滑桿改變體重,和施加在地板上的壓力比較看看。
以成年人為例,壓向地板的壓力約為微血管壓力的2倍。而且在骨頭突起的地方,受到的壓力還會更大。於是腳背和小腿外側的血流幾乎都停了。
神經為了傳送訊號,隨時都在做電的準備。這個準備需要用氧氣製造的能量。血流一停,幾分鐘後準備就跟不上了,神經就無法傳送訊號。
據說這時比較粗的神經會先沉默。粗神經負責傳達「被碰到了」「腳踝是這個角度」。所以最先消失的是觸感和腳的位置感。這就是「不像自己的腳」那種感覺的真面目。
站起來之後:甦醒的神經在空轉
站起來後,壓力消失,血液一口氣回流。氧氣一到,神經就趕緊重新啟動停掉的電的準備。
不過,恢復途中的神經並不穩定。明明沒有碰到任何東西,卻自己一再發出訊號。大腦把這一連串的訊號,理解成「被針刺得刺刺的」。這就是刺刺麻麻的真面目。請在圖2看血流與神經訊號的時間先後。
重要的是,刺麻並不是「情況變糟」的信號,而是「正在恢復」的信號。通常幾分鐘就會平靜下來。
因為傳達腳踝角度的神經還沒醒過來。腳底怎麼踩著地板,大腦還收不到訊息。在這種狀態下突然走路,很容易扭到腳踝或跌倒。站起來之前先轉動腳踝,再用手撐著慢慢站起來最安全。
偶爾交換左右腳的大拇趾上下重疊的方式,或把臀部稍微抬起來,受壓的位置就會改變,血液也能流通。另外,如果過了幾十分鐘麻感還不退,或腳踝抬不起來,也可能是神經被長時間壓迫造成的「麻痺」。請儘早到醫療機構諮詢。
總結
跪坐的發麻,是從體重壓扁細小血管、缺氧的神經陷入沉默開始的。站起來後的刺麻,是血液回來的神經自己發出訊號,是恢復的徵兆。
感覺消失,是神經缺氧。
刺刺麻麻,是神經甦醒。
天冷時手指不聽使喚,也是因為神經訊號的傳遞方式改變了。也請讀讀天冷手指凍僵時,為什麼連一顆釦子都扣不上?。另外,計算重物對身體施加多少力的把行李拿離身體,為什麼會特別吃力?,也是用同樣的「力與面積」觀點串連起來的。
- 跪坐後,每5分鐘用指尖輕輕撫摸腳背一次。記錄觸感大約從什麼時候開始變模糊。
- 感覺變遲鈍後,在不移動腳踝的情況下,閉上眼睛猜猜「腳尖朝向哪邊」。你會發現位置感先消失了。
- 用手撐著慢慢站起來,用時鐘測量到刺麻開始的秒數,以及到它消失的時間。
如果疼痛強烈,請立刻把腳放鬆。膝蓋或腳踝有舊疾的人,請不要進行。
想知道更多的人 ― 用語、算式與課本的連結明確標示這是國中自然科到大學專業科目的哪個程度
- 國中國中自然科學到的範圍
- 高中高中「生物」「物理」學到的範圍
- 高中+高中的進階內容,或課本專欄裡的內容
- 大學高中不會學到、大學專業科目(神經生理學)的內容
- 研究連大學也不會當成「定論」教授、目前研究者正在探究的話題
國中用語:這個現象是有名字的
- 壓力:施加在一個面上的力除以那個面的面積。就算體重相同,接觸面積越小,壓力就越大。
- 微血管:連接動脈與靜脈、比頭髮還細得多的血管。氧氣就是在這裡交給身體的細胞。
- 錯感覺(異常感覺):明明沒有碰到任何東西,卻感到刺刺麻麻。跪坐後的發麻就是其中一種。
國中高中用算式確認:小腿下方的壓力是微血管壓力的幾倍?
我們用國中學過的壓力公式,估算跪坐時施加在地板上的壓力。腿部承受的重量比例與接觸面積,只是用來理解原理的參考值。
| 用符號寫 | P = F ÷ S 、 F = m × g × k |
| 用文字寫 | 壓力 = 壓向地板的力 ÷ 與地板接觸的面積。壓向地板的力 = 體重 × 重力加速度 × 腿部承受的比例 |
| 這個公式從哪裡來 | 就是壓力的定義本身。腿壓向地板的力,與落在腿上的身體重量(重力)互相平衡 |
| 符號 | 意義與單位 |
| P | 小腿與腳背下方的壓力(帕斯卡) |
| F | 腿壓向地板的力(牛頓) |
| S | 與地板接觸的面積(平方公尺) |
| m | 體重(公斤) |
| k | 體重中落在腿上的比例(參考值) |
| 體重 | 60 kg |
| 腿部承受的比例(參考值) | 0.8 |
| 重力加速度 | 9.8 m/s² |
| 小腿與腳背和地板接觸的面積(成人的參考值) | 0.06 m²(600 cm²) |
| 微血管內的壓力(動脈側) | 據說約 4000 Pa(約30 mmHg) |
| 落在腿上的重量 | 60 × 0.8 = 48 kg |
| 壓向地板的力 | 48 × 9.8 ≒ 470 N |
| 小腿下方的壓力 | 470 ÷ 0.06 ≒ 7833 Pa |
| 與微血管的壓力比較 | 7833 ÷ 4000 ≒ 2.0 倍 |
即使是攤平後的平均值,也大約是微血管壓力的2倍。在骨頭突起處,面積更小,壓力還會更大。從這個計算來看,血管被壓扁、血流停止也是很自然的事。
| 把 7833 Pa 換成水深 | 大約等於水深 80 cm 的水壓 |
| 即使是體重30 kg的孩子 | 承受 30 × 0.8 = 24 kg,幾乎就碰到虛線 |
高中高中+神經沉默的機制,與甦醒的機制
高中神經細胞的內側帶負電、外側帶正電(靜止電位)。維持這個電位差的,是把鈉排到細胞外、把鉀送進細胞內的「鈉鉀幫浦」。幫浦靠用氧氣製造的能量(ATP)運作。
高中+血流一停,幫浦就停止,電位差慢慢瓦解,神經就無法發出訊號(動作電位)。血液回來後,幫浦會突然開始運作。在這個啟動的期間,細胞膜的狀態不穩定,一般認為即使沒有刺激,也會連續出現動作電位。另外也知道,較粗的神經(有髓神經)比較不耐壓迫和缺氧。
大學專業上叫做什麼?
坐著期間的感覺下降,是神經缺血造成的傳導障礙。站起來後的發麻稱為「缺血後錯感覺」,長久以來都用這樣的實驗研究:用壓脈帶綁住手臂讓血流停止,鬆開後檢查感覺。如果長時間受壓使神經本身受損,可能會變成腳踝抬不起來的腓神經麻痺等。
📖 公式的推導與更進階的內容:異常感覺(錯感覺) - 維基百科 / 鈉鉀幫浦 - 維基百科
研究目前還不清楚的事
- 引發刺麻的「扳機」在哪裡。 神經細胞膜上的哪條通道(離子通道)引發了連續放電,詳細機制至今仍在研究。
- 發麻容易程度的個人差異。 即使體重相同、坐法相同,也有容易發麻和不容易發麻的人。血管的走向、皮下脂肪的厚度等,究竟哪些因素有影響,還沒有充分了解。
- 習慣的真面目。 習慣跪坐的人比較不容易發麻,是因為坐法好、壓力分散了,還是身體本身改變了,目前還沒有明確結論。
也就是說,這篇文章的內容也只是「目前已知範圍內的說明」。尤其是面積和比例的數值,請當作理解原理的參考來閱讀。
與課本的連結(依程度分類)
| 程度 | 科目、單元 | 文章中的哪裡 |
|---|---|---|
| 國中 | 自然科一年級「力與壓力」/二年級「血液循環」 | 圖1的壓力計算、微血管 |
| 高中 | 生物「神經與神經元」 | 靜止電位與幫浦 |
| 高中+ | 生物進階「動作電位的機制」 | 恢復途中神經的連續放電 |
| 大學 | 神經生理學、臨床神經學 | 缺血後錯感覺、壓迫造成的神經麻痺 |
| 研究 | 周邊神經離子通道研究 | 刺麻的扳機 |
| ― | 與生活的連結 | 站起來前先轉動腳踝、慢慢站起來 |
- Merrington, W. R. & Nathan, P. W. (1949) A study of post-ischaemic paraesthesiae. Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry 12
- Guyton & Hall《蓋頓生理學》(ガイトン生理学)(微血管的壓力、神經的靜止電位)
- Kandel 等人《坎德爾神經科學》(カンデル神経科学)(周邊神經的傳導與壓迫)
- 維基百科日文版「異常感覚(錯感覚)」
※本文是為一般讀者撰寫的科學解說。文中數值是為了理解機制的參考值、概算值。如果發麻持續很久、反覆發生,或出現使不上力的情況,請不要自行判斷,務必到醫療機構諮詢。