為什麼人類的身體與大腦一開始就具有如此強大的適應能力呢？諷刺的是，它全都源於這樣一個事實：單個的細胞和組織在盡最大的努力使一切保持相同。
身體偏愛穩定性
人類的身體有一種偏愛穩定性的傾向。它保持穩定的內部溫度，保持穩定的血壓和心率，並使得血糖穩定、PH值（即酸鹼度水平）平衡。它使我們的體重日復一日地保持合理的一致。當然，所有這些全都不是完全靜態的。例如，如果進行鍛煉，人們的心率會加快；如果暴飲暴食，人們的體重會增加；如果節食，人們的體重會下降。但是，這些變化通常是暫時的，而身體最終會回到它原來的模樣。對於這種現象，技術上的術語是「體內平衡」（homeostasis），它只是意味著一個系統（可以是各種類型的系統，但最常見的是一種活著的生物，或者是活著的生物的某些部位）以一種保持其自身穩定性的方式來行動的趨勢。
單個的細胞也喜歡穩定性。它們保留一定的水分，並且通過控制著哪些離子和分子留在細胞膜之內，哪些則排出細胞膜之外的方式，調節正離子和負離子（特別是鈉離子和鉀離子）以及各種各樣小分子的平衡。對我們來說更為重要的是，如果要讓細胞有效地運轉，就需要一個穩定的環境。假如周圍的組織過熱或者過冷；假如它們的流動水平過快，超出了理想的範圍；假如氧氣含量下降過快；或者假如能量供應過於緩慢，都會破壞細胞功能的發揮。如果這些變化幅度太大且持續時間過長，細胞就開始死去。
因此，身體需要各種各樣反饋機制的支持，這些反饋機制著力維持現狀。想一想，當你進行某種強有力的體育活動時，會發生什麼。肌肉纖維的收縮使單個的肌肉細胞擴大它的能量與氧氣的供應，這些能量與氧氣需要由附近的血管來補充。但現在，隨著血流中的氧含量和能量供應量下降，身體需要採取各種措施來響應。
心跳開始加快，以增加血液中的氧含量，並排放更多二氧化碳。身體儲存的各種不同能量都轉換成肌肉可以使用的那種能量，並注入血流之中。與此同時，血液循環也加快，以便更好地將氧氣和能量傳送到需要它們的身體部位上去。
只要體育鍛煉並非費力到讓身體的體內平衡機制無法正常運行，那麼，它基本上不會引起身體上的生理變化。從身體的角度來看，它沒有理由改變；一切還是照常運轉。但當你從事持續而有力的體育鍛煉，使得身體超出了體內平衡機制能夠補償的界限時，就是另一回事了。
被迫走出舒適區之後
超出界限後，你的身體系統和細胞自身會處在異常狀態下，含氧量和各種與能量相關的化合物含量都異常低，比如葡萄糖、二磷酸腺甘（adenosine diphosphate，ADP）、三磷酸腺甘（adenosine triphosphate，ATP），等等。各種細胞的新陳代謝不再像往常那樣繼續下去，因此，細胞中的生物化學反應，與正常狀態下完全不同，產生的生物化學產品也和細胞通常產生的完全不同。細胞對這種狀態的改變不滿意，它們通過升高細胞DNA中的一些不同的基因來響應。（DNA中的大多數基因，在任何特定的時間都是不活動的，而細胞會「打開」和「關閉」各種不同的基因，這取決於它在那個時刻需要些什麼。）這些剛剛激活的基因將打開或者提升細胞內部各種生物化學系統，由那些系統來改變細胞的行為，使細胞順應這樣的事實：細胞和周圍的系統已經被迫走出了它們的「舒適區」。
細胞內部到底是怎樣進行活動以應對這些壓力的，其細節極為複雜，研究人員還只是剛剛開始揭示它們。例如，在一項關於老鼠的研究中，從事研究的科學家計算了112種不同的基因，當老鼠後腿的某塊特定肌肉上的負荷突然增大時，這些基因便會打開。通過已經打開的特定基因來判斷，順應包括許多方面，比如肌肉細胞的新陳代謝發生改變、細胞的結構發生改變以及肌肉細胞形成的速度發生改變。所有這些改變，最終的結果是強化了老鼠的肌肉，以便它們能夠應對增加的負荷。老鼠還被逼著走出了舒適區，而肌肉對此的順應方式是：變得足夠強壯，以建立新的舒適區。這樣就重新建立了體內平衡。
這就是體育鍛煉製造身體變化的一般模式。當身體的系統（比如某些肌肉、心血管系統或者其他系統）感受到壓力，以至於原來的體內平衡無法繼續保持下去時，身體便會開始響應那些變化，目的是重新建立體內平衡。比如，假設你開始執行一個有氧運動的計劃，如每週慢跑三次，每次跑半個小時，使你的心率保持在最大心率的70%左右的水平（對於年輕人，應當超過140次）。這種持續的活動，將使得供應腿部肌肉的毛細血管的氧含量降低。於是，你的身體將通過生長新的毛細血管的方式來應對，以便為腿部的肌肉提供更多的氧，並使你的雙腿重新回到它們的舒適區。
這正是我們可以怎樣利用身體對體內平衡的渴望而推動變化的例子：足夠努力地鍛煉，並且保持足夠長的時間，那麼，身體將以各種方式來改變，使得那種努力變得更容易。你會稍稍變得更強壯一些，積累一定的耐力，身體也變得更協調一些。但這裡也有一個陷阱：一旦補償已發生，也就是說，新的肌肉纖維已經生長出來並變得更加高效，新的毛細血管也已長出，等等。那麼，身體就能輕鬆應對以前感到十分艱難的那些體育鍛煉活動了，它會再度感到舒服。改變也停止了。因此，要使改變不斷進行下去，你必須不斷地加碼：跑得更遠一些、更快一些，並且爬坡跑。如果你不繼續給自己施加一些壓力，身體將會保持體內平衡，儘管此時的體內平衡不同於以前，但你將停下改進的腳步。
挑戰越大，變化越大，但不要太過
這解釋了持續將自己推出舒適區的重要性：你要使身體的補償變化不停地發生，但如果一下子推得太猛，使自己遠遠離開了舒適區，就有可能受傷，而且，事實上反而阻礙了你的提高。至少，這是身體響應體育鍛煉活動的一種方式。對於這些方面，科學家已經瞭解了許多，但他們對人類大腦如何響應心理上的挑戰，卻知之甚少。
身體與大腦的一個主要差別是：成年人大腦中的細胞，一般並不會分裂並組成新的大腦細胞。當然，也有少數幾種例外，比如在海馬體中，新的神經元可以生長，但發生在絕大多數大腦部位之中的、為了順應心理挑戰而進行的改變（比如通過訓練對比度來提高人們的視力），沒有包含新的神經元的長出和發育。相反，大腦會以各種不同方式來「重新布線」那些網絡，例如，強化或弱化神經元之間的各種連接，同時還增加新的神經元連接或摒棄舊的神經元連接。髓磷脂的含量也會增加，在神經細胞周圍形成的隔離鞘，允許神經信號更加迅速地傳遞；髓鞘形成可以使神經脈衝的速度提高10倍之多。因為這些神經元網絡負責思考、記憶、控制移動、解讀感官信號以及大腦的所有其他功能，重新調整和加快這些網絡的運轉速度，使人們可以做各種各樣的事情，譬如不用戴眼鏡讀報，或者迅速確定從甲地到乙地的最佳路徑等，那些事情都是以前做不了的。
一個人遇到的挑戰越大，在一定程度上，大腦中的變化也越大。一方面，最近的研究表明，人在學習一項新的技能時，如果能夠觸發大腦結構的變化，那麼，這種學習比起只是繼續練習已學會的某項技能時的學習要高效得多。另一方面，在過長的時間內過分地逼迫自己，可能導致倦怠和學習低效。大腦和身體一樣，對於處在舒適區之外卻離得並不太遠的「甜蜜點」上的挑戰，改變最為迅速。