撰文 埃米莉·安特斯(Emily Anthes)
翻譯 馮澤君
有時(shí),截肢患者會(huì )出現幻肢癥狀(phantom limb)——以為截去的肢體仍然存在,并感到它傳來(lái)強烈的痛,癢等感覺(jué).美國神經(jīng)科學(xué)家維萊亞努爾·S·拉馬錢(qián)德蘭(Vilayanur S. Ramachandran)曾針對有過(guò)幻肢感的患者進(jìn)行了一項研究,其中一位患者名為湯姆——他失去了一只手臂.
實(shí)驗中,拉馬錢(qián)德蘭發(fā)現,如果觸摸湯姆的臉,他會(huì )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,都對應著(zhù)大腦體感皮層(somatosensory cortex)的一塊特定區域,而與手相對應的區域,緊鄰臉部對應的區域.于是,拉馬錢(qián)德蘭推斷,湯姆的體感皮層已發(fā)生了明顯改變.
拉馬錢(qián)德蘭總結說(shuō),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,于是負責處理臉部信號的區域,就接管了原來(lái)處理手部輸入信號的區域.因此,當研究人員觸摸湯姆的臉時(shí),會(huì )使他覺(jué)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了神經(jīng)可塑性(neuroplasticity),說(shuō)明成年人的大腦具有自我改變和重塑的能力(參見(jiàn)《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,成年人大腦的可塑性遠比預計的強.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.有些人甚至認為,不同的思考方式也足以重塑大腦.
現在,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)習和長(cháng)時(shí)記憶高度相關(guān)的海馬區,是神經(jīng)發(fā)生最活躍的腦區之一.
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.然而,并非所有的新生神經(jīng)元都能存活,事實(shí)上,它們中大多數都會(huì )迅速凋亡(參見(jiàn)《環(huán)球科學(xué)》2009年第4期《拯救新生腦細胞》一文).新細胞的存活不僅需要營(yíng)養,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:運動(dòng)
研究表明,小鼠在滾軸上訓練一段時(shí)間之后,海馬區神經(jīng)元數量顯著(zhù)增加,在學(xué)習和記憶測試中表現得更好.針對人類(lèi)的研究也顯示,體育鍛煉能提高大腦的執行能力(包括計劃,組織,多任務(wù)處理能力等).眾所周知,運動(dòng)能改善情緒,經(jīng)常運動(dòng)的人老了以后也不容易患癡呆癥(dementia).常運動(dòng)的老人的執行力,比久坐不動(dòng)的老人更強.即使是那些在沙發(fā)上窩了一輩子的老人,如果現在就開(kāi)始運動(dòng),也能提高執行力.
這種現象可能與很多機制有關(guān).運動(dòng)可以增加大腦的血流量,將更多的氧分,能量和營(yíng)養物質(zhì)運送給忙碌的神經(jīng)細胞.研究表明,運動(dòng)可以促進(jìn)大腦分泌神經(jīng)營(yíng)養因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF),促進(jìn)神經(jīng)細胞的生長(cháng),改善神經(jīng)細胞間的聯(lián)系,提高它們的存活率.
不過(guò),所有研究都無(wú)法解釋"四肢發(fā)達,頭腦簡(jiǎn)單"又是怎么回事.
前沿研究
研究表明,邊運動(dòng)邊聽(tīng)音樂(lè ),運動(dòng)效果會(huì )更好.實(shí)驗中,自愿者分別進(jìn)行了兩次訓練.首次訓練時(shí),他們什么也不聽(tīng),安靜地完成訓練任務(wù);第二次訓練中,他們邊聽(tīng)維瓦爾第(Vivaldi)的《四季》(Four Seasons)邊運動(dòng).每次訓練結束后,研究人員都會(huì )評估自愿者的情緒和表達能力.
雖然運動(dòng)本身就能改善情緒并提高表達能力,但第二次訓練后,自愿者在表達能力測試中的得分卻是第一次訓練后的兩倍.也許,你應該讓保險公司為你的新iPod埋單.
你知道嗎?
大量研究表明,運動(dòng)能改善睡眠質(zhì)量,提高免疫力——還有它辦不到的事嗎?
想讓大腦從運動(dòng)中獲益,我們并不需要像查克·諾里斯(chuck norris,美國動(dòng)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(yíng)養和能量.
那么,哪些食物能提升大腦智力,哪些又會(huì )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)習和記憶測試中就會(huì )表現不佳,常吃這類(lèi)食物的人患癡呆癥的風(fēng)險也較高.
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成的——細胞膜和髓磷脂鞘(myelincovering)的形成都需要脂肪酸,攝食某些脂肪,尤其是魚(yú)類(lèi),堅果和種子中的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(guò)低有關(guān).
水果和蔬菜也有益于大腦健康,因為果蔬中的抗氧化劑(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,從而使腦細胞免受傷害.研究人員發(fā)現,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的學(xué)習和記憶能力,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(lèi),進(jìn)食量也會(huì )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)驗動(dòng)物,不僅比其他動(dòng)物壽命更長(cháng),而且大腦功能也有所改善,在記憶和協(xié)調測試中也表現得更好,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.
你知道嗎?
最好的補腦食物:核桃,藍莓和菠菜等.
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(huì )影響髓磷脂鞘的形成,不利于神經(jīng)元傳遞神經(jīng)信號.幸運的是,母乳中的脂肪含量高達50%.
一般說(shuō)來(lái),經(jīng)常食用富含Ω-3脂肪酸食物的人患中樞神經(jīng)系統疾病的幾率較低.
方法三:興奮劑
興奮劑能加速神經(jīng)系統運行,使人心跳加快,血壓升高,精力旺盛,呼吸急促.最著(zhù)名的興奮劑莫過(guò)于咖啡因了(確切地說(shuō),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,使大腦更清醒,反應更靈敏.不過(guò),過(guò)量使用咖啡因,刺激效應就會(huì )過(guò)強,導致緊張,焦慮和失眠.
可卡因(cocaine)和安非他明(am-phetamine)就沒(méi)有咖啡因這么"溫和"了.它們以另一種機制影響大腦功能,卻會(huì )產(chǎn)生類(lèi)似效果.大腦中,多巴胺,5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,會(huì )使人產(chǎn)生愉悅的感覺(jué),而攝入可卡因或安非他明會(huì )促使大腦釋放這些神經(jīng)遞質(zhì),使人心情愉快,反應靈敏,精力充沛.
雖然聽(tīng)起來(lái)不錯,但可卡因和安非他明都極易讓人上癮,如果攝入過(guò)多,就會(huì )引起精神疾病或戒斷癥(withdrawal).當然,如果攝取劑量過(guò)高,還會(huì )導致使用者死亡.
前沿研究
毫無(wú)疑問(wèn),大量攝入咖啡因后果將不堪設想(輕則易怒,重則死亡),但是小劑量或中劑量卻能提升智力,盡管作用機制尚未知曉.
有研究表明,喝兩杯咖啡能增強短時(shí)記憶,縮短反應時(shí)間.功能性磁共振成像(nalMRI,fMRI)結果也顯示,在服用咖啡因的自愿者的大腦中,與注意力相對應的腦區明顯更為活躍.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(lái)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(zhù)名的一位興奮劑服用者,當數大名鼎鼎的神探福爾摩斯.小說(shuō)中很多地方都提到,他通過(guò)注射可卡因來(lái)放松心情.看來(lái),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.
如果外科醫生每周至少玩幾小時(shí)的電子游戲,相比不玩游戲的醫生,他們在手術(shù)室出錯的幾率要減少1/3.研究表明,電子游戲的確能提高思維靈敏度,手眼協(xié)調性,深度知覺(jué)和模式識別能力.玩游戲的人能在更長(cháng)時(shí)間內集中注意力,信息處理能力也更強.當不玩游戲的人玩一個(gè)星期的游戲(當然是以科學(xué)的名義),他們的視覺(jué)技能的確有所提高.有趣的是,大家通常認為,玩游戲是不務(wù)正業(yè),然而研究發(fā)現,玩游戲的白領(lǐng)其實(shí)更自信,更善于處理社會(huì )關(guān)系.
當然,說(shuō)到電子游戲的不良影響,我們不能不提到一個(gè)著(zhù)名理論:在現實(shí)世界中,玩電子游戲會(huì )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變慢,說(shuō)明他們對這類(lèi)信息逐漸適應,已沒(méi)有以前那么敏感.另一項研究表明,玩家在玩第一人稱(chēng)射擊游戲時(shí),大腦的活動(dòng)狀態(tài)與做出攻擊行為時(shí)類(lèi)似.
當然,這并不能說(shuō)明上述玩家在現實(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(méi)有數據證明,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
一項最新研究表明,電子游戲會(huì )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甚于女性.研究人員專(zhuān)門(mén)設計了一套電子游戲,讓不同性別的人來(lái)玩,同時(shí)用fMRI觀(guān)察他們的大腦反應.游戲中,兩種性別的人表現得都很好,但fMRI顯示,男性的邊緣系統(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)結構聯(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也會(huì )越出色.但在女性玩家中,似乎就沒(méi)有這種關(guān)聯(lián).通常來(lái)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100億美元.
2003年,美國一名16歲男孩開(kāi)槍打死了兩名警察和一名警察調度員.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(chē)手》(GrandTheftAuto)廣受大眾喜愛(ài).起訴書(shū)稱(chēng),該男孩是因為沉溺于暴力電子游戲才走向犯罪道路的.
方法五:音樂(lè )
當你在聽(tīng)皇后樂(lè )隊的精選集時(shí),聽(tīng)覺(jué)皮層正在處理音樂(lè )的各個(gè)組成元素:音量,音調,音色,旋律和節奏.不過(guò),音樂(lè )作用于大腦后,不僅能讓你聽(tīng)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.
一項廣為人知的研究認為,聽(tīng)莫扎特的音樂(lè )能提高認知能力,結果世界各地的父母都跑去為孩子購買(mǎi)古典樂(lè )CD.直到現在,仍有很多人認可"莫扎特效應",但當初的研究結果已經(jīng)不那么令人信服了.音樂(lè )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(lè )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(cháng).
音樂(lè )訓練能改變大腦結構.音樂(lè )家的運動(dòng)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.弦樂(lè )器演奏家的大腦中,控制手指的那部分感覺(jué)皮層比其他人更多.音樂(lè )訓練究竟能否令人更聰明?目前仍無(wú)定論.然而一些研究證實(shí),音樂(lè )課能夠提高小孩子的空間能力(spatialability).
前沿研究
上音樂(lè )課,接受音樂(lè )訓練,能讓小孩的腦干對人聲更敏感.最近一項研究顯示,腦干與最基本的聲音編碼有關(guān),就算沒(méi)有音樂(lè )天賦,多聽(tīng)音樂(lè )也能改善腦干結構.
全世界的小孩都振作起來(lái)吧,"音盲"也沒(méi)有關(guān)系!就像要多吃蔬菜一樣,多聽(tīng)音樂(lè )對你們有好處.
你知道嗎?
不用聽(tīng),僅在腦海中想象一首歌的旋律,就能激活聽(tīng)覺(jué)皮層;不用看,僅僅想象一段樂(lè )譜,就能激活視覺(jué)皮層.
"對牛彈琴"的意外收獲:古典,舒緩的音樂(lè )可以提高奶牛的產(chǎn)奶量.
方法六:冥想
別再揪住蘋(píng)果不放了.如果你相信科學(xué)研究,那么每天練習一次瑜伽也能讓你遠離醫生.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(cháng)期冥想的人稱(chēng),他們感覺(jué)更加輕松自在,更具創(chuàng )造力.
研究人員通過(guò)觀(guān)察大腦成像圖,發(fā)現冥想確實(shí)能改變大腦結構.一般說(shuō)來(lái),腦細胞會(huì )在不同的時(shí)間放電,但在冥想時(shí),它們似乎會(huì )同步放電.在經(jīng)常冥想的人的大腦中,與積極情緒有關(guān)的左側前額葉顯得非?；钴S.而且該腦區越活躍,免疫功能就越強.
冥想能使大腦皮層變厚,尤其與注意力和感覺(jué)相關(guān)的區域.不過(guò),皮層厚度的增加似乎并非因為大腦生成了新的神經(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,提高處理認知任務(wù)的能力.研究人員歷時(shí)三個(gè)月,訓練自愿者練習內觀(guān)禪修(Vipassanameditation),使他們更容易集中精神.
實(shí)驗中,自愿者需要在一系列字母中挑出隨機跳入的數字.經(jīng)過(guò)冥想訓練的人,能更輕松而準確地找出屏幕上一閃而過(guò)的數字.
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(guò)了10,000小時(shí),也就是一年多.
相關(guān) 九大不良習慣使大腦遲鈍
長(cháng)期飽食
現代營(yíng)養學(xué)研究發(fā)現,進(jìn)食過(guò)飽后,大腦中被稱(chēng)為"纖維芽細胞生長(cháng)因子"的物質(zhì)會(huì )明顯增多.這些纖維芽細胞生長(cháng)因子能使毛細血管內皮細胞和脂肪增多,促使動(dòng)脈粥樣硬化,出現大腦早衰和智力減退等現象.
輕視早餐
不吃早餐會(huì )使人的血糖低于正常供給,對大腦的營(yíng)養供應不足,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(cháng),而吃素的兒童情緒和精力下降相對較快.
甜食過(guò)量
甜食過(guò)量的兒童往往智商較低.這是因為兒童腦部的發(fā)育離不開(kāi)食物中充足的蛋白質(zhì)和維生素,而甜食會(huì )損害胃口,降低食欲,減少對高蛋白和多種維生素的攝入,導致機能營(yíng)養不良,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(cháng)期睡眠不足或質(zhì)量太差只會(huì )加速腦細胞的衰退,聰明人也會(huì )變得糊涂起來(lái).
長(cháng)期吸煙
德國醫學(xué)家的研究表明,長(cháng)年吸煙使腦組織呈現不同程度萎縮,易患老年癡呆.因為長(cháng)期吸煙可引起腦動(dòng)脈
少言寡語(yǔ)
大腦中有專(zhuān)司語(yǔ)言的葉區,經(jīng)常說(shuō)話(huà)也會(huì )促進(jìn)大腦的發(fā)育,并能起到鍛煉大腦的功能.平常應該多說(shuō)一些內容豐富,有較強哲理性或邏輯性的話(huà).整日沉默寡言,不茍言笑的人不一定聰明.
蒙頭睡覺(jué)
人在蒙頭睡覺(jué)時(shí),隨著(zhù)被子里二氧化碳濃度升高,氧氣濃度不斷下降,長(cháng)期吸進(jìn)潮濕污濁的空氣,對大腦危害極大.
不愿動(dòng)腦
思考是鍛煉大腦的最佳方法.只有多動(dòng)腦筋,勤于思考,人才能變得更聰明.反之,不愿意動(dòng)腦筋只能加速大腦的退化,聰明人也會(huì )變得愚笨.
帶病用腦
在身體不適或患病時(shí),勉強堅持學(xué)習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才能提高大腦的工作效率.因此,在工作學(xué)習的時(shí)候,一定要講究周?chē)h(huán)境的空氣衛生.
