每个父母都有望子成龙望女成凤的期许,也透过许多方法去增强孩子的学习能力,于是补习班,课后加强班如雨后春笋的成立,压的孩子几乎喘不过气来,只为了能挤上高考的窄门,但是真的如此努力就能得偿所愿呢?如果从脑神经科学的角度出发,或许可以事半功倍,我们一起来聊聊如何增强孩子的学习能力与记忆能力.

BDNF(脑源性神经滋养因子):

20世纪之前,大部分的脑神经科学家认为,人类的大脑在青春期结束之后的容量就已成形,终身不会发生改变,所以当时对于BDNF的相关论文只有数十篇,并没有太多人注意,也不清楚它的作用.1990年后期一群科学家发现BDNF大量存在我们的大脑神经元周围,他们就像滋养神经细胞的肥料,掌管着神经轴突的活性与生长.此后大量的研究室与制药公司投入相关研究,在科学论坛上也引发一系列的讨论,如今在搜索引擎上打入BDNF相关文章已经超过5400篇以上,海马体是如今獲得证实与记忆和学习相关的区域,经证实BDNF也大量在这裡被发现,于是大批的科学家开始着手去研究海马体与BDNF之间的关係.

达尔文告诉我们:学习是为了让我们去适应瞬息万变的环境,而在大脑的微环境中意味着,大脑之间的神经元会依据环境的不同而更改其联繫的方式,透过记忆的存取有利于我们生存下去,所以学习能力就像是肌肉一样可以接受锻炼的,肌肉接受感觉与阻力的同时刺激,可以在围度上与能力上获得增加,而大脑神经源也是同样的道理,比如你在背一个英文单字的时候感觉困难,但是透过方法与不断练习,你会发现会的单字越来越多,这就表示你的神经突触之间的连结越来越强了.

很早以前就有科学家,将有神经元细胞的培养皿中,放入BDNF之后,神经突触开始发出新的分支,学习能力的增强,需要同样的结构性成长,这也让科学家相信,BDNF就是促使神经成长的最佳肥料.此外BDNF还与神经突触上的受体相结合,释放离子流(人体的信息交流透过的是谷氨酸盐Glutamate & GABA神经递质的交换)增加其电压,加速电流速度,并使神经轴突上的髓鞘增厚,以保证电联信号的传输更快更不易流失,这也就是为什么桌球选手,每天不断重複一个推球的动作达到数千万遍的原因,神经轴突因为练习而变得更快更稳且不容易出错.此外BDNF可以激活神经细胞内的基因,制作出更多的BDNF以及建立新突触所需要的血清素与蛋白质,因此由于BDNF的存在,让我们的神经轴突有更多的可能性,透过激活BDNF的出现,对于学习是一大帮手.

运动是如何增加BDNF的出现?1995年加州大学欧文分校的教授卡尔-科特曼在"自然"杂志上发表了 一篇关于老鼠与BDNF的论文,他说:我们一直认为运动与大脑运动皮质层,小脑,基底核等关联性较强,但是当脑成像照片出来时发现,老鼠的海马体发生了极大的改变,而海马体是我们认为与巴金森氏症等神经细胞退行性病变的主角,于是大大的改变了科学家在海马体上的投入,甚至大胆的假设,透过改变海马体,是否能有效预防阿兹海默症或巴金森氏症出现的机率呢?

科特曼的研究如下:与人类不同的是,齧齿类的生物似乎天生就喜欢跑,一个晚上可以跑上几公里,于是将老鼠分成四组,一组跑两个晚上,两组分别跑四个晚上与七个晚上,另外一组不参与跑步.实验中分别注入一种可以与BDNF结合的分子,在实验结束之后对其做扫描.结果发现,所有跑步的老鼠BDNF的浓度皆高于不跑步的老鼠,而跑步的数量越多,其BDNF的浓度则越高,科特曼看到这样的现象之后--海马体的BDNF上升--感到非常不可思议,大大的颠覆了过去我们对运动产生影响的认知,之后科特曼教授不相信这样的结果,又重复做了几次这项的实验,得到的结果并没有改变,最终接受了海马体与BDNF之间有强列连结的事实,这对于后来的科学家是一个非常重要的发现.

透过以上的实验与分析能够发现,我们希望能够增加学习与记忆的能力,BDNF起到非常重要的作用,但是我们发现现代的孩子生活中活动的机会实在太少了,甚至将仅有的体育课也拿来做课业复习写考卷,放学后继续参加课后补习班,透过以上数据与研究分析,孩子大脑内的BDNF严重不足,于是只好透过死记硬背来获得较好的成绩,只是我们的大脑是透过不断的改变才能生存下去,如果只是利用大量输入的方式强迫学习,那麽将丧失对环境的适应力,创造力,以及人与人之间的沟通表达能力,我们必须知道一个事实,21世纪最重要的资产是脑力与沟通表达能力,其中的脑力即是创造力与思考能力,许多的知识只要在手机上轻轻一点就可以出现数十个答案,我们在学校中死记硬背的知识,只是为了应付考试,对未来的生活帮助很小,所以透过科学研究的佐证,我们必须透过运动来增加海马体中BDNF的水平,一方面可以增强人格的建立,对世界的好奇心,提升记忆能力,透过学习来获得书本中不能提供的知识,也就是对环境的适应力.

LTP(长时程增强效应):

大脑中的记忆形成,并不是只单靠海马体,记忆是一个系统的结合,其中另外一个重要的机制是学习的过程中,如果能够激活LTP的出现,将使得学习的效果加倍,所谓的LTP是用来强化神经元之间连结的一个动态机制,当大脑需要接收信息时,这种需求就会引发神经元之间的活跃程度,神经元之间的活动越频繁,相互之间的吸引力就越强,突触之间的神经递质就不会流失,保证信息传递过程中的浓度水平,我们信号的发送依靠的是突触中谷氨酸盐浓度,透过间隙中的接收器将电信号往下一个突触传递,如果出现LTP,将使得突触与突触之间形成一个如磁铁般的强吸引力,透过一个接一个的强信息传递,方能激活神经元细胞核中出现更多制作突触的材料,而且正是因为这样的机制,才使新信息有机会成为记忆.

人类大脑设计的时候并不擅长记忆,而且非常容易遗忘,所以当你记不住一些事情的时候千万别沮丧,因为对于大脑而言筛选信息是一个非常大的工作量,常常一些与生死无关的信息,很快就会被大脑丢弃,所以单字背不住,方程式记不清也就是理所当然的,但是相反的是,我们对于疼痛的记忆很擅长,因为疼的记忆与生死存亡相关,尤其是慢性疼痛,当慢性疼痛超过一个月依然没有被解除之后,我们的海马体就会将这样的信息编码储存到大脑皮质层中形成记忆,因此很多时候不是膝关节疼,或者是腰疼,大部分都是大脑内掌管这些记忆的区域在发射疼痛信号,所以慢性疼痛不仅是身体上的疼痛,更多的是大脑中的疼.

运动的过程中,会产生许多的正能量神经递质,比如多巴胺,去甲肾上腺素,血清素等,这些神经递质会刺激伏核上的愉悦中枢接受器,并传送一系列愉悦的感受给大脑前额叶皮质层,于是大脑就会解释在这一段期间是开心的感觉,对于神经元的连结与LTP动态机制的出现起到关键的效果,尤其是能威胁到生命的运动方式,比如格斗,滑雪,攀岩,激流独木舟,跆拳道等需要高度专注力的运动,如果不慎就会被打死或者跌落摔死,这些需要高度专注力的运动都会加强LTP的出现,有助于增强学习能力与记忆力,所以希望增加学习的能力不是坐在书桌前一直学习,而应该是了解大脑的运作机制,才能达到事半功倍的效果.

总结:

黄教授之前在学生时代是足球选手,我们的训练时间是早上六点到七点半的晨操训练,内容有长跑,柔软操,肌力无氧训练,间歇跑等,虽然很累,但是经过洗漱之后回到课堂上,我发现自己对于需要背的单字或方程式,很快就可记住了,以前没有刻意去了解背后的机制,但是现在经过脑科学的解释之后,终于知道这其中的奥秘了,运动让我在严格的训练之外也保持不错的学习成绩,也造就了现在擅于思考的我.从事康复医学研究与临床工作这麽多年,对于运动的益处一直没有怀疑过,自己透过身体力行也获得许多帮助,可惜的是,环境的变迁让整个社会一下子进入了非常安逸与方便的时代,运动不再是一个随手可得的方式,反而是种渴求,希望透过黄教授分享科学的证据,让更多人明白运动才可能是增加学习与记忆力的捷径,尤其是每天安排孩子补习的家长们,也该好好想想,孩子在学习的过程中,他们快乐吗?

黄教授码字不易,如果你喜欢我的文章,请点赞或转发出去给更多的人知道,我们下次文章更新再见@康復医学黄教授