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有哪些专业知识和普通人的认知不符?

图片:Yestone 邑石网正版图库

知乎用户,公众号“酷炫脑” ,耶鲁大学精神病学博士后

大脑能力不是固定不变的,大脑终身具有神经可塑性。

曾经人们以为大脑发育到青春期后期和成年早期就结束了,大脑在成年之后就基本定型,然后就开始走下坡路了。现在科学家知道,大脑在成年之后依旧保留着巨大的变化潜力。这种能力叫做“神经可塑性”,指的是神经连接生成和修改的能力。我们的大脑终身都保有神经可塑性。

神经可塑性体现在大脑被外界刺激影响而随时修改上。当你长期练习某一种大脑功能,就可以让负责这个功能的脑区的神经连接生成和巩固。当你每天坚持练习弹钢琴,你的大脑中负责手指活动的脑区就会长出更多的神经纤连接,手指在大脑中的“地盘”也会随之变得更大;当你每天学英语,你的大脑语言皮层中负责英语读写的区域也会越来越大。

但是如果你偶尔偷懒,几天没练钢琴,或者几天不学英语,大脑中刚刚建立起来的“钢琴神经网络“或”英语神经网络“的巩固过程就会罢工,变得日渐虚弱,一些微弱的神经连接甚至会被修剪掉,几天后当你重拾钢琴和英语的时候,就会觉得生疏许多。总而言之,我们的大脑在一生中都是可以改变的,而且对环境有着积极的适应。

你在出生时就拥有了你一生中能拥有的几乎所有神经元。神经元会长出很多“小手”和别的神经元连接在一起,这些小手叫做“神经突触”。在你生命的头 15 个月左右,大脑神经元之间的神经突触连接数量就已经达到最大了。在这个过程中,会有大量的神经元因为没事可做“郁郁而终”——大约有一半的胚胎神经元最终将因为没有能够和其他的神经元建立有效连接而最终凋亡了。

另外那些因为有用武之地而幸存下来的神经元,它们的轴突(比较长的神经突触)外面会被胶质细胞包裹上,这个过程叫做髓鞘化。为什么神经元轴突外面要包裹上髓鞘呢?因为大脑的神经元需要远距离传输信息,比如从位于额头后方的前额叶传到位于大脑正中间的内侧颞叶,或者从位于后脑勺的枕叶传递到耳朵边上的颞叶。神经纤维的髓鞘化就像是电线周围包了一层橡胶绝缘层一样,可以让神经信号在大脑中的传输速度和质量都大大提高。

在这之后,大脑又会大幅修剪发育得错综复杂的神经连接,就像修建新长出的小树苗一样,把用得很少的神经连接修剪掉,只留下重要的、反复使用的神经连接,让大脑的能量和物质得到高效使用。对神经纤维“分叉”的大幅修剪过程会一直持续到青春期结束。

距离遥远的神经元是怎么样互相连接在一起的呢?这看起来是一个非常不可思议的现象,科学家其实到现在为止也说不出个所以然来。到目前为止一个流行的理论认为,距离遥远的神经元通过共同产生同步的放电活动来了解到对方的存在,向对方伸出友谊的小手——神经突触,最终连接在一起。不过,科学家至今为止还没能够理解神经连接形成具体的过程是怎么样的。

不仅大脑网络终身都可以被修改,积极地适应环境,大脑中还有一个重要的区域终身可以产生新的神经元。这个神奇的区域就是海马体。

海马体是人类大脑中终身会产生新的神经元的区域。这个区域也是空间记忆形成的中心。比如当你在一个新的环境中学习认路的时候,大脑中的海马体就会被激发而产生新的神经元。新的海马体神经元和突触一旦整合到大脑原有的神经网络中去,就可以提高大脑的空间记忆能力,甚至促进海马体之后的进一步成长。英国曾经有个研究测量了伦敦的士司机的大脑,研究结果发现他们的海马体平均来看比一般人的海马体明显更大——这都得益于伦敦复杂道路的训练。

虽然大脑终身都有可塑性,都可以根据环境变化随时作出修改,但是很多人还是会觉得学习新技能、新知识是件有点痛苦的事。这是为什么呢?

我们的大脑在做任何一件事的时候,几乎都不是单个神经元可以完成的,而是需要成群结队的神经元群落表现出周期性的活动来完成。这个效果类似于足球场观众席上波浪形传播的人潮。而记忆的形成过程在微观上也是不同区域的神经元群周期性地同步激活形成的。

具体来说,大脑里距离遥远的神经元之间同步激活,这种同步性因为一些科学家还没弄懂的原因使得两个地方的神经元向着对方长出新的神经突触,最终彼此神奇地连接在一起,完成记忆的编码和巩固。记忆巩固的这个过程通常需要反复的激活才能达成。比如说学习英语单词,我们通常都做不到过目不忘,而是需要反复地去背一个单词,背上十遍八遍才可能记住。

如果你觉得学习某个知识技能对你来说毫无吸引力,甚至有点痛苦,很可能是因为你尝试学习的知识和你的实际能力,或者你对知识的期望相距甚远。比如当你一开始学习英语的时候,每一个单词和语法都是从无到有的过程,需要在大脑中建立全新的回路。新回路的建立是一个艰难的过程,并且学了之后还经常会忘。每次忘了单词或者语法你就很容易觉得沮丧,所以学英语的时候很容易三天打鱼两天晒网,比较难以坚持下去。但是当你英语学到比较不错的时候,大脑的英语回路变得比较稳固,再往上添砖加瓦就会变得相对简单。这时学英语的难度就降低了,感觉就没那么痛苦了。

大脑可塑性的确会随年龄增长而有所下降,不过直到老年,大脑仍然保有一部分可塑性。随着年纪变大,虽然我们学习新知识、适应新环境的能力在一定程度上会有所下降,但是因为大脑可塑性会一直存在,所以学习能力也会一直存在,活到老学到老是完全可行的。

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