曾經人們以為大腦發育到青春期后期和成年早期就結束了,大腦在成年之后就基本定型,然后就開始走下坡路了。現在科學家知道,大腦在成年之后依舊保留著巨大變化的潛力。
這種能力叫做“神經可塑性”,指的是神經連接生成和修改的能力。我們的大腦終身都保有神經可塑性。
神經可塑性體現在大腦被外界刺激影響而隨時可以產生變化。當你長期練習某一種大腦功能,就可以讓負責這個功能腦區的神經連接生成和鞏固。
當你每天堅持練習彈鋼琴,大腦中負責手指活動的腦區就會長出更多的神經纖連接,手指在大腦中的“地盤”也會隨之變大;當你每天學英語,你的大腦語言皮層中負責英語讀寫的區域也會越來越大。
但是如果你偶爾偷懶,幾天沒練鋼琴,或者幾天不學英語,大腦中剛剛建立起來的“鋼琴神經網絡“或”英語神經網絡“的鞏固過程就會罷工,變得日漸虛弱,一些微弱的神經連接甚至會被修剪掉,幾天后當你重拾鋼琴和英語的時候,就會覺得生疏許多。
總而言之,我們的大腦在一生中都是可以改變的,而且對環境有著積極的適應。
你在出生時就擁有了你一生中能擁有的幾乎所有神經元。神經元會長出很多“小手”和別的神經元連接在一起,這些小手叫做“神經突觸”。
在你生命的頭15個月左右,大腦神經元之間的神經突觸連接數量就已經達到最大了。在這個過程中,會有大量的神經元因為沒事可做“郁郁而終”——大約有一半的胚胎神經元最終將因為沒有能夠和其他的神經元建立有效連接而最終凋亡了。
另外那些因為有用武之地而幸存下來的神經元,它們的軸突(比較長的神經突觸)外面會被膠質細胞包裹上,這個過程叫做髓鞘化。
為什么神經元軸突外面要包裹上髓鞘呢?因為大腦的神經元需要遠距離傳輸信息,比如從位于額頭后方的前額葉傳到位于大腦正中間的內側顳葉,或者從位于后腦勺的枕葉傳遞到耳朵邊上的顳葉。
神經纖維的髓鞘化就像是電線周圍包了一層橡膠絕緣層一樣,可以讓神經信號在大腦中的傳輸速度和質量都大大提高。
在這之后,大腦又會大幅修剪發育得錯綜復雜的神經連接,就像修建新長出的小樹苗一樣,把用得很少的神經連接修剪掉,只留下重要的、反復使用的神經連接,讓大腦的能量和物質得到高效使用。
對神經纖維“分叉”的大幅修剪過程會一直持續到青春期結束。
距離遙遠的神經元是怎么樣互相連接在一起的呢?這看起來是一個非常不可思議的現象,科學家其實到現在為止也說不出個所以然來。
到目前為止一個流行的理論認為,距離遙遠的神經元通過共同產生同步的放電活動來了解到對方的存在,向對方伸出友誼的小手——神經突觸,最終連接在一起。
不過,科學家至今為止還沒能夠理解神經連接形成具體的過程是怎么樣的。
不僅大腦網絡終生都可以被修改,積極地適應環境,大腦中還有一個重要的區域終身可以產生新的神經元。這個神奇的區域就是海馬體。
海馬體是人類大腦中終身會產生新的神經元的區域。這個區域也是空間記憶形成的中心。比如當你在一個新的環境中學習認路的時候,大腦中的海馬體就會被激發而產生新的神經元。
新的海馬體神經元和突觸一旦整合到大腦原有的神經網絡中去,就可以提高大腦的空間記憶能力,甚至促進海馬體之后的進一步成長。
英國曾經有個研究測量了倫敦的士司機的大腦,研究結果發現他們的海馬體平均來看比一般人的海馬體明顯更大——這都得益于倫敦復雜道路的訓練。
雖然大腦終身都有可塑性,都可以根據環境變化隨時作出修改,但是很多人還是會覺得學習新技能、新知識是件有點痛苦的事。這是為什么呢?
我們的大腦在做任何一件事的時候,幾乎都不是單個神經元可以完成的,而是需要成群結隊的神經元群落表現出周期性的活動來完成。這個效果類似于足球場觀眾席上波浪形傳播的人潮。
而記憶的形成過程在微觀上也是不同區域的神經元群周期性地同步激活形成的。
具體來說,大腦里距離遙遠的神經元之間同步激活,這種同步性因為一些科學家還沒弄懂的原因使得兩個地方的神經元向著對方長出新的神經突觸,最終彼此神奇地連接在一起,完成記憶的編碼和鞏固。記憶鞏固的這個過程通常需要反復的激活才能達成。
比如說學習英語單詞,我們通常都做不到過目不忘,而是需要反復地去背一個單詞,背上十遍八遍才可能記住。
如果你覺得學習某個知識技能對你來說毫無吸引力,甚至有點痛苦,很可能是因為你嘗試學習的知識和你的實際能力,或者你對知識的期望相距甚遠。
就像學英語,當你一開始學習英語的時候,每一個單詞和語法都是從無到有的過程,需要在大腦中建立全新的回路。
新回路的建立是一個艱難的過程,并且學了之后還經常會忘。每次忘了單詞或者語法你就很容易覺得沮喪,所以學英語的時候很容易三天打魚兩天曬網,比較難以堅持下去。
但是當你英語學到比較不錯的時候,大腦的英語回路變得比較穩固,再往上添磚加瓦就會變得相對簡單。這時學英語的難度就降低了,感覺就沒那么痛苦了。
大腦可塑性的確會隨年齡增長而有所下降,不過直到老年,大腦仍然保有一部分可塑性。隨著年紀變大,雖然我們學習新知識、適應新環境的能力會有所下降,但是因為大腦可塑性會一直存在,所以學習能力也會一直存在,活到老學到老是完全可行的。
神經可塑性表明大腦在生命的過程中可以不斷改變,比如,完成某一特定任務的神經回路可以從一個地方移到另一個地方;灰質的厚度可以變厚或變薄;神經突觸連接可以變強或變弱。
神經可塑性是大腦原生的能力,目的是適應個體的發育成長過程,或者是在大腦損傷之后通過可塑性重建連接。發育中的大腦比成年人的大腦具有更好的可塑性。即使是成年人的大腦,也是有可塑性的。
長時間不積極參與任務的神經回路(神經連接)會退化。這樣的例子數不勝數。有些音樂家在一段時間停止練習后,負責音樂的神經回路會因為缺乏使用而退化。當再次彈奏音樂時,他們會有生疏的感覺,需要額外的時間和嘗試來重新強化神經回路。
增強特定大腦功能的訓練可以提高這種功能。例如一個中風的病人身體一側的功能被削弱以后,他很可能會減少對這一側身體的使用。這里所說的身體功能的障礙來源于人腦中控制這一側的神經元損傷的結果,而不是這一側的肌肉,韌帶或骨骼造成的結果。
為了恢復這一側的身體功能,常常使用一種稱為約束誘導運動療法(Cimt)。這種方法通過限制健康的手臂,迫使患者盡可能地使用癱瘓的手臂。這種訓練可以幫助恢復因為中風受傷的一側人腦的功能。
神經可塑性和大腦接受的訓練性質直接相關。從治療的角度來看,有針對性的特定的活動或運動模式對于形成特定神經回路非常重要。例如,加強吞咽的練習也可能與產生語言的腦區和神經回路有關,但是加強吞咽的練習不一定能產生語言。
通過訓練達到神經網絡的整形需要足夠多的重復。在康復環境中,治療師面臨的挑戰往往是量化患者需要多少時間或多少療程才能恢復某些技能。不論是病人自己,親人,還是保險公司,都想知道,“病人要練多久才能好起來?”醫生雖然不知道確切的時間,但是他們知道,要產生這些變化,需要成千上萬次重復的訓練。
誘發可塑性需要足夠的強度。有時候,強度和重復是同一個概念。有研究還表明,治療計劃越密集,一個人越有可能取得成果,而且隨著時間的推移,這些改善也就越有可能延續下去。
以康復為例,在恢復的過程中,不同的時間點有不同的可塑性。這里的假設是,在大腦受到創傷的初期,大腦自己要求恢復的欲望最強。所以越早通過訓練引發神經性改變,康復的機會就越好。
相反,如果錯過早期恢復的機會,大腦會用它自己的方法來適應創傷。而這種適應可能不是我們想要的茍且的辦法。
7, 顯著性 — “Salience Matters”
訓練最好有足夠顯著的可見的效果,可以加強可塑性。病人從訓練中得到了什么?對他意味著什么?這些問題的答案會影響他們的訓練效果。
對治療師來說,要知道什么對病人很重要,因為情緒可以改變訓練的實際強度,也會鞏固記憶。如果訓練效果對病人很明顯也很重要,他們更容易堅持,也更容易記住學習的技能。
訓練引發的可塑性更容易發生在年輕的大腦中。年輕的大腦已經比衰老的大腦更具可塑性和適應性。
雖然說訓練在一般情況下是有針對性的,但是針對一種任務的訓練產生的神經網絡的塑性可以提高完成類似任務的能力。在培訓過程中,治療師需要關注一項特定的技能或活動如何被推廣或轉移到現實世界的活動中。
例如,短期記憶和導航尋路處于同一個腦區。對短期記憶的訓練也可能會影響到導航的能力。
大腦補償所形成的可塑性,會阻礙訓練想要達到的效果。例如,當病人能夠進行神經治療,而沒有進行治療時,他們會對一些缺陷的機能采取補償。補償也是一種大腦可塑性的反應。
一旦他們學會一種不同的補償方式,就很難更改。即使補償方法不是最好的方法。補償本身也是神經可塑性的一種表現。只是新的變化不一定是我們想得到的。
“神經可塑性打破了人們固有的觀念,在康復,學習和成長等各個方面帶給人新的啟發,過去科學家往往認為在嬰兒關鍵期后,大腦結構往往不發生變化。事實上,大腦由神經元細胞和神經膠質細胞構成,這些細胞互相連接,通過加強或削弱這些連接,大腦的結構因此發生改變。”
神經元會一直生長變化,也說明我們的人生有無限的可能性。
所以“改變”顯得至關重要了,只有改變自己,神經元才會煥發新生,長出新的神經元,加以鞏固后就是不一樣的自己了。
如果不去改變,就只能一遍一遍地重復舊有的神經回路,過著重復的人生,而且隨著一次次重復而因循守舊。
只要不斷增進對人的一生中大腦可塑性機制和自我修復能力的理解,我們就能不斷增加擴大和豐富人類的心智生活。
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愿你在探索智慧的路上走的更遠!