撰文 埃米莉·安特斯(Emily Anthes)
翻譯 馮澤君
有時(shí),截肢患者會出現(xiàn)幻肢癥狀(phantom limb)——以為截去的肢體仍然存在,并感到它傳來強(qiáng)烈的痛,癢等感覺.美國神經(jīng)科學(xué)家維萊亞努爾·S·拉馬錢德蘭(Vilayanur S. Ramachandran)曾針對有過幻肢感的患者進(jìn)行了一項(xiàng)研究,其中一位患者名為湯姆——他失去了一只手臂.
實(shí)驗(yàn)中,拉馬錢德蘭發(fā)現(xiàn),如果觸摸湯姆的臉,他會感到研究人員似乎也在觸摸他已經(jīng)失去的手指.實(shí)際上,身體的每一部分,都對應(yīng)著大腦體感皮層(somatosensory cortex)的一塊特定區(qū)域,而與手相對應(yīng)的區(qū)域,緊鄰臉部對應(yīng)的區(qū)域.于是,拉馬錢德蘭推斷,湯姆的體感皮層已發(fā)生了明顯改變.
拉馬錢德蘭總結(jié)說,由于湯姆的那只手已經(jīng)失去,不可能再向體感皮層輸入神經(jīng)信號,于是負(fù)責(zé)處理臉部信號的區(qū)域,就接管了原來處理手部輸入信號的區(qū)域.因此,當(dāng)研究人員觸摸湯姆的臉時(shí),會使他覺得有人也在觸摸他斷肢上的手指.
上述神經(jīng)回路的重新連接體現(xiàn)了神經(jīng)可塑性(neuroplasticity),說明成年人的大腦具有自我改變和重塑的能力(參見《環(huán)球科學(xué)》2009年第4期《科技重塑大腦》一文).科學(xué)家發(fā)現(xiàn),成年人大腦的可塑性遠(yuǎn)比預(yù)計(jì)的強(qiáng).我們的日常行為和周邊環(huán)境,都能引起大腦神經(jīng)回路的重新連接,功能重組和位置的改變.有些人甚至認(rèn)為,不同的思考方式也足以重塑大腦.
現(xiàn)在,研究人員已經(jīng)知道,新神經(jīng)元的產(chǎn)生(即神經(jīng)發(fā)生,neurogenesis)是成人大腦的一個(gè)基本特征.研究顯示,與學(xué)習(xí)和長時(shí)記憶高度相關(guān)的海馬區(qū),是神經(jīng)發(fā)生最活躍的腦區(qū)之一.
參與處理氣味信息的嗅球(olfactory bulb),也是神經(jīng)發(fā)生比較活躍的腦區(qū).然而,并非所有的新生神經(jīng)元都能存活,事實(shí)上,它們中大多數(shù)都會迅速凋亡(參見《環(huán)球科學(xué)》2009年第4期《拯救新生腦細(xì)胞》一文).新細(xì)胞的存活不僅需要營養(yǎng),還得和成熟神經(jīng)元形成突觸連接.科學(xué)家希望找出影響神經(jīng)發(fā)生速率和新生腦細(xì)胞存活率的各種因素——腦力和體力鍛煉都能促進(jìn)神經(jīng)元的存活.
方法一:運(yùn)動
研究表明,小鼠在滾軸上訓(xùn)練一段時(shí)間之后,海馬區(qū)神經(jīng)元數(shù)量顯著增加,在學(xué)習(xí)和記憶測試中表現(xiàn)得更好.針對人類的研究也顯示,體育鍛煉能提高大腦的執(zhí)行能力(包括計(jì)劃,組織,多任務(wù)處理能力等).眾所周知,運(yùn)動能改善情緒,經(jīng)常運(yùn)動的人老了以后也不容易患癡呆癥(dementia).常運(yùn)動的老人的執(zhí)行力,比久坐不動的老人更強(qiáng).即使是那些在沙發(fā)上窩了一輩子的老人,如果現(xiàn)在就開始運(yùn)動,也能提高執(zhí)行力.
這種現(xiàn)象可能與很多機(jī)制有關(guān).運(yùn)動可以增加大腦的血流量,將更多的氧分,能量和營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)送給忙碌的神經(jīng)細(xì)胞.研究表明,運(yùn)動可以促進(jìn)大腦分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF),促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的生長,改善神經(jīng)細(xì)胞間的聯(lián)系,提高它們的存活率.
不過,所有研究都無法解釋"四肢發(fā)達(dá),頭腦簡單"又是怎么回事.
前沿研究
研究表明,邊運(yùn)動邊聽音樂,運(yùn)動效果會更好.實(shí)驗(yàn)中,自愿者分別進(jìn)行了兩次訓(xùn)練.首次訓(xùn)練時(shí),他們什么也不聽,安靜地完成訓(xùn)練任務(wù);第二次訓(xùn)練中,他們邊聽維瓦爾第(Vivaldi)的《四季》(Four Seasons)邊運(yùn)動.每次訓(xùn)練結(jié)束后,研究人員都會評估自愿者的情緒和表達(dá)能力.
雖然運(yùn)動本身就能改善情緒并提高表達(dá)能力,但第二次訓(xùn)練后,自愿者在表達(dá)能力測試中的得分卻是第一次訓(xùn)練后的兩倍.也許,你應(yīng)該讓保險(xiǎn)公司為你的新iPod埋單.
你知道嗎?
大量研究表明,運(yùn)動能改善睡眠質(zhì)量,提高免疫力——還有它辦不到的事嗎?
想讓大腦從運(yùn)動中獲益,我們并不需要像查克·諾里斯(chuck norris,美國動作電影演員)一樣成為世界空手道冠軍.針對老人的研究表明,每天步行20分鐘,就能保持身心健康.
方法二:飲食
大腦和身體一樣需要營養(yǎng)和能量.
那么,哪些食物能提升大腦智力,哪些又會損害智力呢?眾所周知的壞家伙是飽和脂肪酸,它對大腦和身體健康都有嚴(yán)重的不良影響.如果給大鼠喂食飽和脂肪酸含量較高的食物,它們在學(xué)習(xí)和記憶測試中就會表現(xiàn)不佳,常吃這類食物的人患癡呆癥的風(fēng)險(xiǎn)也較高.
然而,并非所有脂肪都不是好東西.腦袋的大部分都是由脂肪酸構(gòu)成的——細(xì)胞膜和髓磷脂鞘(myelincovering)的形成都需要脂肪酸,攝食某些脂肪,尤其是魚類,堅(jiān)果和種子中的Ω-3脂肪酸十分重要.阿爾茨海默病,抑郁癥,精神分裂癥和其他一些大腦功能紊亂病癥可能都與Ω-3脂肪酸濃度過低有關(guān).
水果和蔬菜也有益于大腦健康,因?yàn)楣咧械目寡趸瘎?antioxidant)含量很高,這些化學(xué)物質(zhì)能與自由基原子發(fā)生還原反應(yīng),從而使腦細(xì)胞免受傷害.研究人員發(fā)現(xiàn),給老年大鼠喂食富含抗氧化劑的食物,可以使它們保持較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和記憶能力,甚至還可以減少由中風(fēng)引起的大腦損傷.
前沿研究
除了食物種類,進(jìn)食量也會影響大腦智力.研究表明,攝入熱量較低(比正常水平低25%～50%)的實(shí)驗(yàn)動物,不僅比其他動物壽命更長,而且大腦功能也有所改善,在記憶和協(xié)調(diào)測試中也表現(xiàn)得更好,它們抵抗阿爾茨海默病,帕金森病和亨廷頓病的能力同樣有所增強(qiáng).
你知道嗎?
最好的補(bǔ)腦食物:核桃,藍(lán)莓和菠菜等.
嬰兒尤其要攝入足量脂肪.如果嬰兒攝入的脂肪量不足,就會影響髓磷脂鞘的形成,不利于神經(jīng)元傳遞神經(jīng)信號.幸運(yùn)的是,母乳中的脂肪含量高達(dá)50%.
一般說來,經(jīng)常食用富含Ω-3脂肪酸食物的人患中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的幾率較低.
方法三:興奮劑
興奮劑能加速神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)行,使人心跳加快,血壓升高,精力旺盛,呼吸急促.最著名的興奮劑莫過于咖啡因了(確切地說,咖啡因是全世界使用最廣泛的"毒品 ").咖啡因能刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng),使大腦更清醒,反應(yīng)更靈敏.不過,過量使用咖啡因,刺激效應(yīng)就會過強(qiáng),導(dǎo)致緊張,焦慮和失眠.
可卡因(cocaine)和安非他明(am-phetamine)就沒有咖啡因這么"溫和"了.它們以另一種機(jī)制影響大腦功能,卻會產(chǎn)生類似效果.大腦中,多巴胺,5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,會使人產(chǎn)生愉悅的感覺,而攝入可卡因或安非他明會促使大腦釋放這些神經(jīng)遞質(zhì),使人心情愉快,反應(yīng)靈敏,精力充沛.
雖然聽起來不錯(cuò),但可卡因和安非他明都極易讓人上癮,如果攝入過多,就會引起精神疾病或戒斷癥(withdrawal).當(dāng)然,如果攝取劑量過高,還會導(dǎo)致使用者死亡.
前沿研究
毫無疑問,大量攝入咖啡因后果將不堪設(shè)想(輕則易怒,重則死亡),但是小劑量或中劑量卻能提升智力,盡管作用機(jī)制尚未知曉.
有研究表明,喝兩杯咖啡能增強(qiáng)短時(shí)記憶,縮短反應(yīng)時(shí)間.功能性磁共振成像(nalMRI,fMRI)結(jié)果也顯示,在服用咖啡因的自愿者的大腦中,與注意力相對應(yīng)的腦區(qū)明顯更為活躍.有研究表明,咖啡因還能延緩老年婦女記憶力衰退.
你知道嗎?
我們攝入的咖啡因有3/4來自咖啡,因此每天不要喝太多咖啡.100杯咖啡中就含有約10克咖啡因,這樣的劑量足以引發(fā)致命的并發(fā)癥.
文學(xué)作品中最著名的一位興奮劑服用者,當(dāng)數(shù)大名鼎鼎的神探福爾摩斯.小說中很多地方都提到,他通過注射可卡因來放松心情.看來,伸張正義確實(shí)很辛苦.
方法四:電子游戲
電子游戲能拯救生命.
如果外科醫(yī)生每周至少玩幾小時(shí)的電子游戲,相比不玩游戲的醫(yī)生,他們在手術(shù)室出錯(cuò)的幾率要減少1/3.研究表明,電子游戲的確能提高思維靈敏度,手眼協(xié)調(diào)性,深度知覺和模式識別能力.玩游戲的人能在更長時(shí)間內(nèi)集中注意力,信息處理能力也更強(qiáng).當(dāng)不玩游戲的人玩一個(gè)星期的游戲(當(dāng)然是以科學(xué)的名義),他們的視覺技能的確有所提高.有趣的是,大家通常認(rèn)為,玩游戲是不務(wù)正業(yè),然而研究發(fā)現(xiàn),玩游戲的白領(lǐng)其實(shí)更自信,更善于處理社會關(guān)系.
當(dāng)然,說到電子游戲的不良影響,我們不能不提到一個(gè)著名理論:在現(xiàn)實(shí)世界中,玩電子游戲會增加暴力事件的發(fā)生幾率.許多研究都證實(shí),兩者確實(shí)存在關(guān)聯(lián)性.常玩暴力游戲的年輕人對圖像圖形的反應(yīng)變慢,說明他們對這類信息逐漸適應(yīng),已沒有以前那么敏感.另一項(xiàng)研究表明,玩家在玩第一人稱射擊游戲時(shí),大腦的活動狀態(tài)與做出攻擊行為時(shí)類似.
當(dāng)然,這并不能說明上述玩家在現(xiàn)實(shí)生活中真的有暴力傾向.雖然兩者之間的聯(lián)系值得探究,但是直到目前為止還沒有數(shù)據(jù)證明,電子游戲的盛行確實(shí)與年輕人的暴力行為有關(guān).
前沿研究
一項(xiàng)最新研究表明,電子游戲會激活大腦中與獎賞有關(guān)的神經(jīng)回路,而且對男性的作用遠(yuǎn)甚于女性.研究人員專門設(shè)計(jì)了一套電子游戲,讓不同性別的人來玩,同時(shí)用fMRI觀察他們的大腦反應(yīng).游戲中,兩種性別的人表現(xiàn)得都很好,但fMRI顯示,男性的邊緣系統(tǒng)(limbicsystem,參與處理獎賞信息)更加活躍.對于男性玩家而言,組成獎賞回路的各個(gè)結(jié)構(gòu)聯(lián)系得更為緊密,而且這種聯(lián)系越緊密,玩家在游戲中的表現(xiàn)也會越出色.但在女性玩家中,似乎就沒有這種關(guān)聯(lián).通常來講,男性迷戀上電子游戲的幾率是女性的兩倍.
你知道嗎?
在美國,電子游戲產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值高達(dá)100億美元.
2003年,美國一名16歲男孩開槍打死了兩名警察和一名警察調(diào)度員.兩年后,受害者家屬起訴了游戲公司——這家公司制作發(fā)行的電子游戲《俠盜車手》(GrandTheftAuto)廣受大眾喜愛.起訴書稱,該男孩是因?yàn)槌聊缬诒┝﹄娮佑螒虿抛呦蚍缸锏缆返?
方法五:音樂
當(dāng)你在聽皇后樂隊(duì)的精選集時(shí),聽覺皮層正在處理音樂的各個(gè)組成元素:音量,音調(diào),音色,旋律和節(jié)奏.不過,音樂作用于大腦后,不僅能讓你聽到聲音,還能激活獎賞中心,抑制杏仁核的活性,緩解恐懼等消極情緒.
一項(xiàng)廣為人知的研究認(rèn)為,聽莫扎特的音樂能提高認(rèn)知能力,結(jié)果世界各地的父母都跑去為孩子購買古典樂CD.直到現(xiàn)在,仍有很多人認(rèn)可"莫扎特效應(yīng)",但當(dāng)初的研究結(jié)果已經(jīng)不那么令人信服了.音樂對智力水平的提升其實(shí)很有限,作用時(shí)間也很短.然而,音樂確實(shí)能使人產(chǎn)生某種共鳴,從而緩解焦慮和失眠,降低血壓,減輕癡呆癥患者的痛苦,并且有利于新生兒生長.
音樂訓(xùn)練能改變大腦結(jié)構(gòu).音樂家的運(yùn)動皮層,小腦(cerebellum)和胼胝體(corpuscallosum,連接左右大腦半球的組織)比普通人更發(fā)達(dá).弦樂器演奏家的大腦中,控制手指的那部分感覺皮層比其他人更多.音樂訓(xùn)練究竟能否令人更聰明?目前仍無定論.然而一些研究證實(shí),音樂課能夠提高小孩子的空間能力(spatialability).
前沿研究
上音樂課,接受音樂訓(xùn)練,能讓小孩的腦干對人聲更敏感.最近一項(xiàng)研究顯示,腦干與最基本的聲音編碼有關(guān),就算沒有音樂天賦,多聽音樂也能改善腦干結(jié)構(gòu).
全世界的小孩都振作起來吧,"音盲"也沒有關(guān)系!就像要多吃蔬菜一樣,多聽音樂對你們有好處.
你知道嗎?
不用聽,僅在腦海中想象一首歌的旋律,就能激活聽覺皮層;不用看,僅僅想象一段樂譜,就能激活視覺皮層.
"對牛彈琴"的意外收獲:古典,舒緩的音樂可以提高奶牛的產(chǎn)奶量.
方法六:冥想
別再揪住蘋果不放了.如果你相信科學(xué)研究,那么每天練習(xí)一次瑜伽也能讓你遠(yuǎn)離醫(yī)生.冥想(即沉思并放松)似乎有助于緩解焦慮癥,高血壓,哮喘,失眠,糖尿病,抑郁癥等各種病癥,還能減輕疼痛,甚至改善皮膚狀況.長期冥想的人稱,他們感覺更加輕松自在,更具創(chuàng)造力.
研究人員通過觀察大腦成像圖,發(fā)現(xiàn)冥想確實(shí)能改變大腦結(jié)構(gòu).一般說來,腦細(xì)胞會在不同的時(shí)間放電,但在冥想時(shí),它們似乎會同步放電.在經(jīng)常冥想的人的大腦中,與積極情緒有關(guān)的左側(cè)前額葉顯得非常活躍.而且該腦區(qū)越活躍,免疫功能就越強(qiáng).
冥想能使大腦皮層變厚,尤其與注意力和感覺相關(guān)的區(qū)域.不過,皮層厚度的增加似乎并非因?yàn)榇竽X生成了新的神經(jīng)元,而是神經(jīng)元間的聯(lián)系更緊密,支持性神經(jīng)元增多,這一區(qū)域的血管也增粗了.
前沿研究
冥想有助于人們集中注意力,提高處理認(rèn)知任務(wù)的能力.研究人員歷時(shí)三個(gè)月,訓(xùn)練自愿者練習(xí)內(nèi)觀禪修(Vipassanameditation),使他們更容易集中精神.
實(shí)驗(yàn)中,自愿者需要在一系列字母中挑出隨機(jī)跳入的數(shù)字.經(jīng)過冥想訓(xùn)練的人,能更輕松而準(zhǔn)確地找出屏幕上一閃而過的數(shù)字.
你知道嗎?
自愿者中也包括一些僧人,他們的冥想時(shí)間都超過了10,000小時(shí),也就是一年多.
相關(guān) 九大不良習(xí)慣使大腦遲鈍
長期飽食
現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),進(jìn)食過飽后,大腦中被稱為"纖維芽細(xì)胞生長因子"的物質(zhì)會明顯增多.這些纖維芽細(xì)胞生長因子能使毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和脂肪增多,促使動脈粥樣硬化,出現(xiàn)大腦早衰和智力減退等現(xiàn)象.
輕視早餐
不吃早餐會使人的血糖低于正常供給,對大腦的營養(yǎng)供應(yīng)不足,久而久之對大腦有害.對此,早餐質(zhì)量與智力發(fā)展也有密切聯(lián)系.據(jù)研究,一般吃高蛋白早餐的兒童在課堂上的最佳思維普遍相對延長,而吃素的兒童情緒和精力下降相對較快.
甜食過量
甜食過量的兒童往往智商較低.這是因?yàn)閮和X部的發(fā)育離不開食物中充足的蛋白質(zhì)和維生素,而甜食會損害胃口,降低食欲,減少對高蛋白和多種維生素的攝入,導(dǎo)致機(jī)能營養(yǎng)不良,從而影響大腦發(fā)育.
睡眠不足
大腦消除疲勞的主要方式是睡眠.長期睡眠不足或質(zhì)量太差只會加速腦細(xì)胞的衰退,聰明人也會變得糊涂起來.
長期吸煙
德國醫(yī)學(xué)家的研究表明,長年吸煙使腦組織呈現(xiàn)不同程度萎縮,易患老年癡呆.因?yàn)殚L期吸煙可引起腦動脈
少言寡語
大腦中有專司語言的葉區(qū),經(jīng)常說話也會促進(jìn)大腦的發(fā)育,并能起到鍛煉大腦的功能.平常應(yīng)該多說一些內(nèi)容豐富,有較強(qiáng)哲理性或邏輯性的話.整日沉默寡言,不茍言笑的人不一定聰明.
蒙頭睡覺
人在蒙頭睡覺時(shí),隨著被子里二氧化碳濃度升高,氧氣濃度不斷下降,長期吸進(jìn)潮濕污濁的空氣,對大腦危害極大.
不愿動腦
思考是鍛煉大腦的最佳方法.只有多動腦筋,勤于思考,人才能變得更聰明.反之,不愿意動腦筋只能加速大腦的退化,聰明人也會變得愚笨.
帶病用腦
在身體不適或患病時(shí),勉強(qiáng)堅(jiān)持學(xué)習(xí)或工作不僅效率低下,而且還容易造成大腦損害.
另外,大腦是全身耗氧量最大的器官,平均每分鐘消耗氧氣500至600升,只有充足的氧氣供應(yīng)才能提高大腦的工作效率.因此,在工作學(xué)習(xí)的時(shí)候,一定要講究周圍環(huán)境的空氣衛(wèi)生.
