劉寧寧

活到老學(xué)到老不僅是一種生活態(tài)度，而且被越來越多的研究證明是一種維護(hù)大腦學(xué)習(xí)和記憶機(jī)能的重要方式。過去的一些研究已經(jīng)證明，盡管隨著年齡的增長記憶力會(huì)衰退，但是，通過學(xué)習(xí)和運(yùn)動(dòng)，成年人不僅會(huì)保持較好的記憶力，而且認(rèn)知能力也會(huì)提高。因?yàn)椋ㄟ^學(xué)習(xí)和運(yùn)動(dòng)，成年人的大腦細(xì)胞有了更新和生長，而且大腦執(zhí)行特殊任務(wù)的功能部位也在擴(kuò)大，這也為預(yù)防老年性癡呆指明了方向。

音樂家和出租車司機(jī)的大腦

人的大腦皮質(zhì)在完成各種工作和任務(wù)時(shí)有不同的分工，因此，具有不同專業(yè)技能的人在大腦結(jié)構(gòu)和形狀上具有不同的特點(diǎn)。這既是認(rèn)知的特點(diǎn)，也是記憶的基礎(chǔ)。

人們都知道，音樂家的大腦對(duì)聲音特別敏銳，能迅速了解不同聲音的音高和特質(zhì)。音樂家的這種與一般人有區(qū)別的鑒賞音樂的本領(lǐng)與大腦的聽覺區(qū)有關(guān)。解剖發(fā)現(xiàn)，音樂家大腦的顳平面(聽覺區(qū)的組成部分)比一般人的大。

人類的聽覺中樞主要位于大腦的顳上回、頹橫回和顳平面，這些部位共同稱為聽覺區(qū)。但是，在欣賞音樂時(shí)，除了聽覺區(qū)要發(fā)揮主要作用外，也需要大腦皮質(zhì)聯(lián)合區(qū)(額葉皮質(zhì)的大部，頂、枕和顳葉皮質(zhì)的其他部分)共同發(fā)揮作用。音樂或聲音在進(jìn)入耳朵后100毫秒內(nèi)，腦干、丘腦、初級(jí)聽覺區(qū)、次級(jí)聽覺區(qū)和皮質(zhì)聯(lián)合區(qū)會(huì)共同作用來辨識(shí)聲音的音高、音色與音量。但是，在100～200毫秒后，聲音信號(hào)會(huì)進(jìn)入大腦音樂回路的聽覺區(qū)，由右側(cè)顳上回處理旋律，由顳平面處理音程，由情感中樞頂葉激發(fā)從音樂產(chǎn)生的情緒。

但是，音樂家的大腦在處理音樂時(shí)，掌管語言的左側(cè)聽覺區(qū)與掌管理性思考的額頁也會(huì)參與進(jìn)來。對(duì)音高非常敏感的音樂家的左側(cè)顳平面與掌控左右腦協(xié)調(diào)的胼胝體都比普通人發(fā)達(dá)。這是音樂家大腦的特別之處。

研究也發(fā)現(xiàn)，出租車司機(jī)的大腦也有特別之處，由于他們要記憶很多道路、行走方向、路標(biāo)、交通管制情況和街道地名與地址，他們大腦的海馬體部分比普通人的大。早在2000年，英國倫敦大學(xué)學(xué)院的埃莉諾·馬奎爾等人就發(fā)現(xiàn)，倫敦的出租車司機(jī)從白金漢宮到大本鐘(威斯敏斯特宮報(bào)時(shí)鐘)只要5分鐘就能趕到，原因是他們對(duì)道路的記憶非常清晰，知道怎么抄近路和避免擁堵。他們大腦中與導(dǎo)航相關(guān)的海馬體要比一般人的大，而且，最有經(jīng)驗(yàn)的出租車司機(jī)的大腦的這一部分體積是最大的。

馬奎爾等人通過電視游戲《逃亡》對(duì)160名32歲～52歲的倫敦出租車司機(jī)和150名普通人的大腦進(jìn)行了測試。在這個(gè)游戲中，出租車司機(jī)使用模擬仿真電視游戲機(jī)對(duì)倫敦街道導(dǎo)航，這時(shí)，研究人員通過功能性核磁共振成像技術(shù)對(duì)其進(jìn)行腦部掃描。當(dāng)出租車司機(jī)首次對(duì)前方行進(jìn)路線思考的時(shí)候，他們的海馬體最為活躍。而當(dāng)出租車司機(jī)遇到路障、發(fā)現(xiàn)熟識(shí)地標(biāo)、觀賞沿途景色或是考慮顧客的想法時(shí)，他們大腦中其他區(qū)域的活動(dòng)有了顯著的增加。此外，馬奎爾等人還對(duì)一名因大腦海馬體嚴(yán)重受損而失憶的出租車司機(jī)做了研究，結(jié)果證明這名司機(jī)只可以對(duì)主要街道進(jìn)行導(dǎo)航，而對(duì)蜿蜒復(fù)雜和次要的街道則無法辨認(rèn)方向。

大腦的可塑性

對(duì)于音樂家大腦的顳平面比較大以及他們特殊的鑒賞音樂和創(chuàng)作音樂作品的能力，相當(dāng)多的研究大員認(rèn)為是天生和后天因素結(jié)合而形成的，即先天的音樂基礎(chǔ)和后天的訓(xùn)練共同鑄就的。而后天的訓(xùn)練幫助音樂家的顳平面變大實(shí)際上就是增加了這一區(qū)域的神經(jīng)元數(shù)量，從而讓聽覺神經(jīng)活動(dòng)更加強(qiáng)化。這是后天活動(dòng)增強(qiáng)大腦特殊能力的證明。

研究人員發(fā)現(xiàn)，音樂家左側(cè)顳平面N-乙酰天冬氨酸(NAA)濃度明顯比未經(jīng)過音樂訓(xùn)練者高。而N-乙酰天冬氨酸是神經(jīng)元的標(biāo)記物，它的濃度升高表明局部神經(jīng)元密度增加。相反，N-乙酰天冬氨酸減少，則意味著神經(jīng)元數(shù)量較少和神經(jīng)功能障礙。這也說明，長期的專業(yè)音樂訓(xùn)練可導(dǎo)致專門管理聽覺和音樂鑒識(shí)的神經(jīng)細(xì)胞的顯著增多。因此，大腦中的這個(gè)區(qū)域通過訓(xùn)練不僅體積增大，也意睞著它的功能在增強(qiáng)。這就是音樂家明顯比一般人更善于鑒賞音樂和從事音樂創(chuàng)作的生物學(xué)原因。

那么，出租車司機(jī)的特別的記憶力和形成這種記憶力的基礎(chǔ)——較大的海馬體——是如何形成的呢?

為了弄清這個(gè)問題，馬查爾等人又進(jìn)行了一項(xiàng)相關(guān)的后續(xù)研究。這個(gè)研究是，讓出租車司機(jī)和對(duì)照組參與一項(xiàng)對(duì)2萬多條街道和地方進(jìn)行導(dǎo)航與記憶的訓(xùn)練，并通過對(duì)這些參與者訓(xùn)練結(jié)果的比較，來探明人們是否是經(jīng)過訓(xùn)練才形成了大腦中更大的海馬體，抑或是有些人的海馬體天生就比其他人大。

受試者分為兩個(gè)組，一組是具有出租車從業(yè)資格的出租司機(jī)，共79人；第二組是沒有取得出租車從業(yè)資格的人和普通司機(jī)，共31人。馬奎爾等人對(duì)這兩組人群進(jìn)彳亍訓(xùn)練，并在訓(xùn)練之前、訓(xùn)練之中以及結(jié)束后對(duì)他們的大腦進(jìn)行掃描，以及對(duì)他們進(jìn)行記憶測試。具體任務(wù)是，要求這些人記憶25000條街道和20000個(gè)路標(biāo)。

在開始訓(xùn)練之前，具有從業(yè)資格的出租車司機(jī)的大腦與那些沒有取得從業(yè)資格的司機(jī)和普通司機(jī)的大腦并沒有差別。但是，經(jīng)過3～4年的訓(xùn)練后，有從業(yè)資格的出租車司機(jī)中有39人的大腦灰質(zhì)中后海馬體部分體積增大，但是，沒有取得從業(yè)資格的司機(jī)和普通司機(jī)的大腦海馬區(qū)自始至終都一樣大，沒有變化。

研究人員認(rèn)為，出租車司機(jī)的大腦比別人具有更大的可塑性。這實(shí)際上提出了一個(gè)問題，一些人的大腦的特殊性是后天塑造的，但是，前提是他們具有某種遺傳素質(zhì)。這就如同音樂家與普通人大腦的差異一樣。

終生學(xué)習(xí)抗御癡呆

出租車司機(jī)大腦的海馬體在導(dǎo)航中起著至關(guān)重要的作用，這似乎與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有著異曲同工之妙。這也說明，盡管地圖、指南針和經(jīng)緯線等都是人類的導(dǎo)航工具，但是，在人的大腦中有一種心理導(dǎo)航圖，主要是靠學(xué)習(xí)而獲得。

由于倫敦的出租車司機(jī)需要在成千上萬蜿蜒曲折的街道中尋找最佳行進(jìn)路線，以便盡快到達(dá)目的地，他們的大腦形成了精確而有效的導(dǎo)航體系，并且在不斷的經(jīng)驗(yàn)積累中日漸強(qiáng)大。這就是他們大腦中海馬體比普通人大數(shù)倍的原因。

然而，海馬體不只是與記憶有關(guān)，也與學(xué)習(xí)有關(guān)，因?yàn)槿魏螌W(xué)習(xí)都涉及記憶。海馬體是記憶形成的主要場所，在記憶過程中，海馬體充當(dāng)轉(zhuǎn)換站。當(dāng)大腦皮質(zhì)中的神經(jīng)元接收到各種感官或知覺信息時(shí)，它們會(huì)把信息傳遞給海馬體。如果海馬體有反應(yīng)，神經(jīng)元就會(huì)開始形成持久的網(wǎng)絡(luò)，從而形成記憶；但如果海馬體沒有反應(yīng)，那么腦部接收到的信息就會(huì)自動(dòng)消失。這也是人的認(rèn)知的基礎(chǔ)。

研究也發(fā)現(xiàn)，海馬體內(nèi)部及鄰近大腦區(qū)域有三種神經(jīng)細(xì)胞，它們與記憶和學(xué)習(xí)都有關(guān)系。這三種細(xì)胞是，位置細(xì)胞(Dlace cell)、頭朝向細(xì)胞(head direction cel])和格子細(xì)胞(grid cell)，這三種細(xì)胞組成了大腦中的導(dǎo)航體系。人的大腦中有成千上萬的位置細(xì)胞，分布在眾多細(xì)小的角落。位置細(xì)胞接收各種來源的空間信息后，可對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，在海馬體內(nèi)形成認(rèn)知地圖，或加強(qiáng)聯(lián)合皮質(zhì)內(nèi)細(xì)胞集群的突觸聯(lián)系，以形成對(duì)空間位置的永久記憶。

頭朝向細(xì)胞是一種頭朝向依賴性神經(jīng)元，它如同指南針一般，可以告訴人面對(duì)的是哪一條路，而且頭朝向細(xì)胞受環(huán)境、方向、暗示等因素的影響，是指導(dǎo)生物運(yùn)動(dòng)的重要神經(jīng)元。挪威科技大學(xué)的愛德華·奠塞爾研究團(tuán)隊(duì)于2005年發(fā)現(xiàn)的格子細(xì)胞則可以通過類似經(jīng)緯線的網(wǎng)格模型告知人們已經(jīng)行進(jìn)了多遠(yuǎn)。

通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，出租車司機(jī)大腦中的這三種細(xì)胞增多，不僅使海馬體的體積增大，也增強(qiáng)了出租車司機(jī)的記憶力。這如同音樂活動(dòng)增加了音樂家顳平面的神經(jīng)細(xì)胞，從而不僅使這一區(qū)域擴(kuò)大，并增強(qiáng)了音樂家的音樂鑒賞和音樂創(chuàng)作能力一樣。

這些研究也對(duì)大腦的學(xué)習(xí)和健康提供了一種線索，對(duì)于正常入，可以通過終生學(xué)習(xí)來刺激大腦神經(jīng)細(xì)胞生長，并保持大腦的敏銳性、記憶力和學(xué)習(xí)能力，從而防止癡呆。對(duì)于大腦受損的人，也可以通過學(xué)習(xí)來修復(fù)他們的大腦，恢復(fù)記憶力和認(rèn)知功能。

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