六种习惯提升大脑能力

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六种习惯提升大脑能力
2009-05-15    《环球科学》2009年第5期     
撰文  埃米莉•安特斯（Emily Anthes）
翻译  冯泽君
    有时，截肢患者会出现幻肢症状（phantom limb）——以为截去的肢体仍然存在，并感到它传来强烈的痛、痒等感觉。美国神经科学家维莱亚努尔•S•拉马钱德兰（Vilayanur S. Ramachandran）曾针对有过幻肢感的患者进行了一项研究，其中一位患者名为汤姆——他失去了一只手臂。

    实验中，拉马钱德兰发现，如果触摸汤姆的脸，他会感到研究人员似乎也在触摸他已经失去的手指。实际上，身体的每一部分，都对应着大脑体感皮层（somatosensory cortex）的一块特定区域，而与手相对应的区域，紧邻脸部对应的区域。于是，拉马钱德兰推断，汤姆的体感皮层已发生了明显改变。

    拉马钱德兰总结说，由于汤姆的那只手已经失去，不可能再向体感皮层输入神经信号，于是负责处理脸部信号的区域，就接管了原来处理手部输入信号的区域。因此，当研究人员触摸汤姆的脸时，会使他觉得有人也在触摸他断肢上的手指。

    上述神经回路的重新连接体现了神经可塑性（neuroplasticity），说明成年人的大脑具有自我改变和重塑的能力（参见《环球科学》2009年第4期《科技重塑大脑》一文）。科学家发现，成年人大脑的可塑性远比预计的强。我们的日常行为和周边环境，都能引起大脑神经回路的重新连接、功能重组和位置的改变。有些人甚至认为，不同的思考方式也足以重塑大脑。

    现在，研究人员已经知道，新神经元的产生（即神经发生，neurogenesis）是成人大脑的一个基本特征。研究显示，与学习和长时记忆高度相关的海马区，是神经发生最活跃的脑区之一。

    参与处理气味信息的嗅球（olfactory bulb），也是神经发生比较活跃的脑区。然而，并非所有的新生神经元都能存活，事实上，它们中大多数都会迅速凋亡（参见《环球科学》2009年第4期《拯救新生脑细胞》一文）。新细胞的存活不仅需要营养，还得和成熟神经元形成突触连接。科学家希望找出影响神经发生速率和新生脑细胞存活率的各种因素——脑力和体力锻炼都能促进神经元的存活。


方法一：运动

    研究表明，小鼠在滚轴上训练一段时间之后，海马区神经元数量显著增加，在学习和记忆测试中表现得更好。针对人类的研究也显示，体育锻炼能提高大脑的执行能力（包括计划、组织、多任务处理能力等）。众所周知，运动能改善情绪，经常运动的人老了以后也不容易患痴呆症（dementia）。常运动的老人的执行力，比久坐不动的老人更强。即使是那些在沙发上窝了一辈子的老人，如果现在就开始运动，也能提高执行力。

    这种现象可能与很多机制有关。运动可以增加大脑的血流量，将更多的氧分、能量和营养物质运送给忙碌的神经细胞。研究表明，运动可以促进大脑分泌神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF），促进神经细胞的生长，改善神经细胞间的联系，提高它们的存活率。

    不过，所有研究都无法解释“四肢发达，头脑简单”又是怎么回事。

前沿研究

    研究表明，边运动边听音乐，运动效果会更好。实验中，自愿者分别进行了两次训练。首次训练时，他们什么也不听，安静地完成训练任务；第二次训练中，他们边听维瓦尔第（Vivaldi）的《四季》（Four Seasons）边运动。每次训练结束后，研究人员都会评估自愿者的情绪和表达能力。

    虽然运动本身就能改善情绪并提高表达能力，但第二次训练后，自愿者在表达能力测试中的得分却是第一次训练后的两倍。也许，你应该让保险公司为你的新iPod埋单。

你知道吗？

•大量研究表明，运动能改善睡眠质量，提高免疫力——还有它办不到的事吗？
•想让大脑从运动中获益，我们并不需要像查克•诺里斯（chuck norris，美国动作电影演员）一样成为世界空手道冠军。针对老人的研究表明，每天步行20分钟，就能保持身心健康。


方法二：饮食

    大脑和身体一样需要营养和能量。那么，哪些食物能提升大脑智力，哪些又会损害智力呢？众所周知的坏家伙是饱和脂肪酸，它对大脑和身体健康都有严重的不良影响。如果给大鼠喂食饱和脂肪酸含量较高的食物，它们在学习和记忆测试中就会表现不佳，常吃这类食物的人患痴呆症的风险也较高。

    然而，并非所有脂肪都不是好东西。脑袋的大部分都是由脂肪酸构成的——细胞膜和髓磷脂鞘（myelin covering）的形成都需要脂肪酸，摄食某些脂肪，尤其是鱼类、坚果和种子中的Ω-3脂肪酸十分重要。阿尔茨海默病、抑郁症、精神分裂症和其他一些大脑功能紊乱病症可能都与Ω-3脂肪酸浓度过低有关。

    水果和蔬菜也有益于大脑健康，因为果蔬中的抗氧化剂（antioxidant）含量很高，这些化学物质能与自由基原子发生还原反应，从而使脑细胞免受伤害。研究人员发现，给老年大鼠喂食富含抗氧化剂的食物，可以使它们保持较强的学习和记忆能力，甚至还可以减少由中风引起的大脑损伤。

前沿研究

    除了食物种类，进食量也会影响大脑智力。研究表明，摄入热量较低（比正常水平低25%～50%）的实验动物，不仅比其他动物寿命更长，而且大脑功能也有所改善，在记忆和协调测试中也表现得更好，它们抵抗阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病的能力同样有所增强。

你知道吗？

•最好的补脑食物：核桃、蓝莓和菠菜等。
•婴儿尤其要摄入足量脂肪。如果婴儿摄入的脂肪量不足，就会影响髓磷脂鞘的形成，不利于神经元传递神经信号。幸运的是，母乳中的脂肪含量高达50%。
•一般说来，经常食用富含Ω-3脂肪酸食物的人患中枢神经系统疾病的几率较低。


方法三：兴奋剂

    兴奋剂能加速神经系统运行，使人心跳加快、血压升高、精力旺盛、呼吸急促。最著名的兴奋剂莫过于咖啡因了（确切地说，咖啡因是全世界使用最广泛的“毒品”）。咖啡因能刺激中枢神经系统，使大脑更清醒，反应更灵敏。不过，过量使用咖啡因，刺激效应就会过强，导致紧张、焦虑和失眠。

    可卡因（cocaine）和安非他明（am-phetamine）就没有咖啡因这么“温和”了。它们以另一种机制影响大脑功能，却会产生类似效果。大脑中，多巴胺、5-羟色胺等神经递质的释放，会使人产生愉悦的感觉，而摄入可卡因或安非他明会促使大脑释放这些神经递质，使人心情愉快，反应灵敏、精力充沛。

    虽然听起来不错，但可卡因和安非他明都极易让人上瘾，如果摄入过多，就会引起精神疾病或戒断症（withdrawal）。当然，如果摄取剂量过高，还会导致使用者死亡。

前沿研究

    毫无疑问，大量摄入咖啡因后果将不堪设想（轻则易怒，重则死亡），但是小剂量或中剂量却能提升智力，尽管作用机制尚未知晓。

    有研究表明，喝两杯咖啡能增强短时记忆，缩短反应时间。功能性磁共振成像（functional MRI，fMRI）结果也显示，在服用咖啡因的自愿者的大脑中，与注意力相对应的脑区明显更为活跃。有研究表明，咖啡因还能延缓老年妇女记忆力衰退。

你知道吗？

    我们摄入的咖啡因有3/4来自咖啡，因此每天不要喝太多咖啡。100杯咖啡中就含有约10克咖啡因，这样的剂量足以引发致命的并发症。
    文学作品中最著名的一位兴奋剂服用者，当数大名鼎鼎的神探福尔摩斯。小说中很多地方都提到，他通过注射可卡因来放松心情。看来，伸张正义确实很辛苦。
  

方法四：电子游戏

    电子游戏能拯救生命。如果外科医生每周至少玩几小时的电子游戏，相比不玩游戏的医生，他们在手术室出错的几率要减少1/3。研究表明，电子游戏的确能提高思维灵敏度、手眼协调性、深度知觉和模式识别能力。玩游戏的人能在更长时间内集中注意力，信息处理能力也更强。当不玩游戏的人玩一个星期的游戏（当然是以科学的名义)，他们的视觉技能的确有所提高。有趣的是，大家通常认为，玩游戏是不务正业，然而研究发现，玩游戏的白领其实更自信，更善于处理社会关系。

    当然，说到电子游戏的不良影响，我们不能不提到一个著名理论：在现实世界中，玩电子游戏会增加暴力事件的发生几率。许多研究都证实，两者确实存在关联性。常玩暴力游戏的年轻人对图像图形的反应变慢，说明他们对这类信息逐渐适应，已没有以前那么敏感。另一项研究表明，玩家在玩第一人称射击游戏时，大脑的活动状态与做出攻击行为时类似。

    当然，这并不能说明上述玩家在现实生活中真的有暴力倾向。虽然两者之间的联系值得探究，但是直到目前为止还没有数据证明，电子游戏的盛行确实与年轻人的暴力行为有关。

前沿研究

    一项最新研究表明，电子游戏会激活大脑中与奖赏有关的神经回路，而且对男性的作用远甚于女性。研究人员专门设计了一套电子游戏，让不同性别的人来玩，同时用fMRI观察他们的大脑反应。游戏中，两种性别的人表现得都很好，但fMRI显示，男性的边缘系统（limbic system，参与处理奖赏信息）更加活跃。对于男性玩家而言，组成奖赏回路的各个结构联系得更为紧密，而且这种联系越紧密，玩家在游戏中的表现也会越出色。但在女性玩家中，似乎就没有这种关联。通常来讲，男性迷恋上电子游戏的几率是女性的两倍。

你知道吗？

•在美国，电子游戏产业的产值高达100亿美元。
•2003年，美国一名16岁男孩开枪打死了两名警察和一名警察调度员。两年后，受害者家属起诉了游戏公司——这家公司制作发行的电子游戏《侠盗车手》（Grand Theft Auto）广受大众喜爱。起诉书称，该男孩是因为沉溺于暴力电子游戏才走向犯罪道路的。


方法五：音乐

    当你在听皇后乐队的精选集时，听觉皮层正在处理音乐的各个组成元素：音量、音调、音色、旋律和节奏。不过，音乐作用于大脑后，不仅能让你听到声音，还能激活奖赏中心，抑制杏仁核的活性，缓解恐惧等消极情绪。

    一项广为人知的研究认为，听莫扎特的音乐能提高认知能力，结果世界各地的父母都跑去为孩子购买古典乐CD。直到现在，仍有很多人认可“莫扎特效应”，但当初的研究结果已经不那么令人信服了。音乐对智力水平的提升其实很有限，作用时间也很短。然而，音乐确实能使人产生某种共鸣，从而缓解焦虑和失眠、降低血压、减轻痴呆症患者的痛苦，并且有利于新生儿生长。

    音乐训练能改变大脑结构。音乐家的运动皮层、小脑 （cerebellum）和胼胝体 （corpus callosum，连接左右大脑半球的组织）比普通人更发达。弦乐器演奏家的大脑中，控制手指的那部分感觉皮层比其他人更多。音乐训练究竟能否令人更聪明？目前仍无定论。然而一些研究证实，音乐课能够提高小孩子的空间能力（spatial ability）。

前沿研究

    上音乐课，接受音乐训练，能让小孩的脑干对人声更敏感。最近一项研究显示，脑干与最基本的声音编码有关，就算没有音乐天赋，多听音乐也能改善脑干结构。

    全世界的小孩都振作起来吧，“音盲”也没有关系！就像要多吃蔬菜一样，多听音乐对你们有好处。

你知道吗？

•不用听，仅在脑海中想象一首歌的旋律，就能激活听觉皮层；不用看，仅仅想象一段乐谱，就能激活视觉皮层。
•“对牛弹琴”的意外收获：古典、舒缓的音乐可以提高奶牛的产奶量。


方法六：冥想

    别再揪住苹果不放了。如果你相信科学研究，那么每天练习一次瑜伽也能让你远离医生。冥想（即沉思并放松）似乎有助于缓解焦虑症、高血压、哮喘、失眠、糖尿病、抑郁症等各种病症，还能减轻疼痛，甚至改善皮肤状况。长期冥想的人称，他们感觉更加轻松自在，更具创造力。

    研究人员通过观察大脑成像图，发现冥想确实能改变大脑结构。一般说来，脑细胞会在不同的时间放电，但在冥想时，它们似乎会同步放电。在经常冥想的人的大脑中，与积极情绪有关的左侧前额叶显得非常活跃。而且该脑区越活跃，免疫功能就越强。

    冥想能使大脑皮层变厚，尤其与注意力和感觉相关的区域。不过，皮层厚度的增加似乎并非因为大脑生成了新的神经元，而是神经元间的联系更紧密，支持性神经元增多，这一区域的血管也增粗了。

前沿研究

    冥想有助于人们集中注意力，提高处理认知任务的能力。研究人员历时三个月，训练自愿者练习内观禅修（Vipassana meditation），使他们更容易集中精神。

    实验中，自愿者需要在一系列字母中挑出随机跳入的数字。经过冥想训练的人，能更轻松而准确地找出屏幕上一闪而过的数字。

你知道吗？

•自愿者中也包括一些僧人，他们的冥想时间都超过了10,000小时，也就是一年多。