讓科學(xué)告訴你，如何成為一名學(xué)霸

趙言昌

我們生活在一個(gè)需要不斷努力學(xué)習(xí)的年代。在學(xué)校要學(xué)習(xí)，不然父母會(huì)不停嘮叨;工作了要學(xué)習(xí)，否則掌握的各種技能會(huì)漸漸落伍;即使退休之后，為減少寂寞、緩解衰老，最好也要學(xué)點(diǎn)什么。

不公平的地方在于，有些人好像天生就擅長(zhǎng)學(xué)習(xí)，而另一些人怎么學(xué)都不得要領(lǐng)。學(xué)霸的大腦有沒(méi)有什么特別的地方？如果有，那又是為什么呢？我們讀書(shū)、做題時(shí)掌握的知識(shí)點(diǎn)，到底存儲(chǔ)在大腦的哪個(gè)位置？

海兔的饋贈(zèng)

大腦是人體最神秘的器官，沒(méi)有之一。以至于很多人想到“大腦”的時(shí)候，腦海里都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)縮小版的自己。那么，那個(gè)縮小版的“我”有沒(méi)有大腦呢？如此追問(wèn)下去，恐怕會(huì)陷入無(wú)限循環(huán)。

再神秘的東西，也要用科學(xué)的方法去研究。

比如，要遵循還原論，不管大腦多么復(fù)雜，都是由神經(jīng)細(xì)胞組成的，學(xué)習(xí)的過(guò)程中肯定存在細(xì)胞層面的變化;又比如，要強(qiáng)調(diào)實(shí)證精神，空口無(wú)憑嘛，張三說(shuō)他數(shù)學(xué)好就一定好？還是讓他做一套卷子看看吧。

將兩條標(biāo)準(zhǔn)擺出來(lái)，一種需求就呼之欲出了：最好有一種足夠簡(jiǎn)單的生物，用它來(lái)進(jìn)行記憶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。有這樣的生物嗎？陸地上沒(méi)有，但海洋里有。

海兔是一種軟體動(dòng)物，長(zhǎng)得像巴掌大的小兔子。它們既沒(méi)有鋒利的爪牙，也沒(méi)有堅(jiān)硬的外殼，為了在殘酷的自然界生存下去，不得不學(xué)會(huì)縮鰓——遇到不良刺激，就把重要器官縮回體內(nèi)。海兔的神經(jīng)細(xì)胞很少，大概只有人類(lèi)的千萬(wàn)分之一，但是海兔神經(jīng)細(xì)胞的體積很大，比貓的神經(jīng)細(xì)胞粗壯50倍，用肉眼就能看到。

70年前，當(dāng)埃里克·坎德?tīng)栐诿绹?guó)西海岸見(jiàn)到海兔的時(shí)候，立刻意識(shí)到它們就是極佳的研究材料。于是在實(shí)驗(yàn)中，他先對(duì)海兔施加一個(gè)無(wú)害的刺激，比如輕觸，而后迅速釋放一個(gè)不良刺激，比如電擊。如此重復(fù)幾次之后，海兔便形成了記憶：“哦，輕觸之后會(huì)有電擊，為了活下去，我應(yīng)該在輕觸之后立刻縮鰓。”

看到這里，你可能覺(jué)得有點(diǎn)眼熟。沒(méi)錯(cuò)，在實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)階段，坎德?tīng)栕隽烁透β宸蛲瑯拥氖?，通過(guò)條件反射，讓動(dòng)物形成記憶。

在實(shí)驗(yàn)的第二個(gè)階段，坎德?tīng)柛M(jìn)一步，深入海兔大腦的內(nèi)部，觀察神經(jīng)細(xì)胞在記憶形成過(guò)程中的改變。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，海兔某些神經(jīng)細(xì)胞之間的聯(lián)系增強(qiáng)了——部分神經(jīng)細(xì)胞會(huì)釋放某些物質(zhì)，加強(qiáng)與其他神經(jīng)細(xì)胞的連接。假如將這些物質(zhì)攔截下來(lái)呢？海兔會(huì)失憶，忘記輕觸與電擊之間的關(guān)系。

衰老的難題

坎德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)說(shuō)明了三件事：第一，記憶是一種客觀的存在，大腦里沒(méi)有什么神秘的小人兒;第二，大腦是一個(gè)分布式系統(tǒng)，一種記憶只存在于特定神經(jīng)細(xì)胞中;第三，在細(xì)胞層面，記憶表現(xiàn)為神經(jīng)細(xì)胞的聯(lián)系增強(qiáng)。

綠化帶里的冬青，你肯定很熟悉吧？神經(jīng)細(xì)胞與冬青有一點(diǎn)像，一頭是枝丫橫生的樹(shù)突，另一頭是樹(shù)干一樣的軸突。神經(jīng)細(xì)胞的軸突末端會(huì)稍稍增大，與鄰近神經(jīng)細(xì)胞的樹(shù)突緊密接觸，只留一道窄窄的縫隙，這種結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為突觸。

遇到強(qiáng)風(fēng)，冬青會(huì)搖擺起來(lái)，而它們的樹(shù)枝又可能擾動(dòng)同伴。對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，一個(gè)陷入興奮狀態(tài)的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)在軸突末端釋放某些物質(zhì)，即神經(jīng)遞質(zhì)。神經(jīng)遞質(zhì)像小船一樣渡過(guò)突觸間隙，到達(dá)下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的樹(shù)突，將信號(hào)傳遞下去。與樹(shù)木不同的是，我們的大腦可塑性更高。如果兩個(gè)神經(jīng)細(xì)胞總在一起被激活，前者的軸突會(huì)生出一些分叉，加強(qiáng)與后者樹(shù)突的連接。

突觸釋放的化學(xué)物質(zhì)，像是高明的園藝師，它們能根據(jù)外界刺激修改大腦，將我們改造成最適合生存的樣子。這個(gè)理論看起來(lái)很完美，不是嗎？照此推理，想成為學(xué)霸，唯一的辦法是多練習(xí)，重復(fù)次數(shù)越多，效果越好。原來(lái)，我成不了學(xué)霸是因?yàn)椴粔蚯趭^，多么令人悲傷啊……

且慢！

突觸增強(qiáng)理論打下了記憶研究的基礎(chǔ)，不過(guò)，科學(xué)嘛，總是層層遞進(jìn)的。之后，科學(xué)家漸漸發(fā)現(xiàn)了一些突觸增強(qiáng)理論不能解釋的現(xiàn)象。

比如，衰老。衰老不僅可以損害一個(gè)人的行動(dòng)能力，而且會(huì)引發(fā)一些腦部病變，像是阿爾茨海默病。阿爾茨海默病主要損害記憶，患者不記得家在哪里、身邊的人是誰(shuí)，甚至忘記穿衣、吃飯，失去獨(dú)立生活的能力。說(shuō)得殘酷一點(diǎn)，像是有什么東西把他們的靈魂抽走了。

科學(xué)家一直希望找到阿爾茨海默病的原因。在研究中，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默病患者的腦白質(zhì)出現(xiàn)了異常。

在“海面”之下

如果我們把大腦比作冰山，那么，神經(jīng)細(xì)胞樹(shù)突只構(gòu)成了海面之上的部分。在解剖學(xué)中，它們被稱(chēng)為大腦灰質(zhì)。腦白質(zhì)正如海面之下的冰山，體積龐大，卻少有人注意。如果突觸增強(qiáng)是記憶的唯一過(guò)程，為什么衰老會(huì)影響到突觸之外的部分呢？

腦白質(zhì)中有什么呢？有神經(jīng)元細(xì)胞的軸突，還有一種圍繞軸突的結(jié)構(gòu)，叫作髓鞘。髓鞘由髓磷脂構(gòu)成，纏繞在軸突外側(cè)，像是給軸突戴了一個(gè)袖套。只不過(guò)，這個(gè)袖套是斷斷續(xù)續(xù)的，時(shí)有時(shí)無(wú)。

讓我們?cè)賮?lái)想想坎德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)。假如有甲、乙兩個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，甲負(fù)責(zé)接受外界刺激，乙負(fù)責(zé)收縮肌肉。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，甲之軸突與乙之樹(shù)突的聯(lián)系肯定會(huì)增加。問(wèn)題是，其他部分呢？在樹(shù)突與軸突之間發(fā)生了什么？神經(jīng)細(xì)胞有粗有細(xì)，有長(zhǎng)有短，依靠軸突連接起了大腦各個(gè)腦區(qū)。神經(jīng)承載的信息怎么渡過(guò)如此漫長(zhǎng)的旅途，總不能靠電話(huà)吧？

還別說(shuō)，真是靠電話(huà)。電話(huà)的工作原理，是先將聲音轉(zhuǎn)化為電流，讓電流以導(dǎo)線(xiàn)為載體，把信息傳遞到對(duì)方的聽(tīng)筒，再轉(zhuǎn)化為聲音?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞接收到神經(jīng)遞質(zhì)的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生一股電流。這股電流沿著其軸突傳遞，直到軸突末端，再次引起神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。

說(shuō)到這里，有一件趣事：我是先接觸到電話(huà)，而后才知道有種東西叫土電話(huà)。兩個(gè)紙杯、一根繩子竟然可以傳遞聲音，還要電話(huà)、互聯(lián)網(wǎng)干什么呢？等我大一些，我才意識(shí)到土電話(huà)的不足：一方面，繩子里的聲音會(huì)不斷衰減，距離一遠(yuǎn)就聽(tīng)不到了;另一方面，聲音的傳播速度太慢了，電流則快得多。

對(duì)于神經(jīng)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，髓鞘既是基站，又是光纜。當(dāng)電流沿著軸突傳遞的時(shí)候，髓鞘起著絕緣層作用，可以約束電流、減少能量消耗。髓鞘與髓鞘之間的縫隙就更有意思了，它們可以再次產(chǎn)生電流。這股電流將繞過(guò)附近被髓鞘纏繞的軸突，直接激活下一個(gè)縫隙?？雌饋?lái)，電流好像是在縫隙與縫隙之間跳著傳遞，即跳躍式傳導(dǎo)。

研究顯示，具有髓鞘的軸突，其電流傳導(dǎo)速度可以超過(guò)100米/秒，失去髓鞘之后，可能降到不足1米/秒。

注意，是“可以超過(guò)”，代表一種可能，而非一定如此。既然髓鞘起著減少損耗、增加速度的作用，那么，髓鞘的厚薄、多寡自然會(huì)影響信息傳播。

你可能以為髓鞘是神經(jīng)細(xì)胞固有的結(jié)構(gòu)，其實(shí)不然，髓鞘是活的——髓磷脂是膠質(zhì)細(xì)胞的一部分。當(dāng)膠質(zhì)細(xì)胞接觸到軸突上傳導(dǎo)的電流時(shí)，它們會(huì)擴(kuò)增。相應(yīng)的，髓鞘變得厚實(shí)、密集，使信息的傳播速度更快。

學(xué)習(xí)的面紗

將這些事實(shí)代入坎德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)結(jié)論，會(huì)發(fā)生什么呢？

當(dāng)我們還是小朋友的時(shí)候，父母會(huì)傳授一些最基本的知識(shí)。比方說(shuō)，渴了要喝水。這種知識(shí)也許只需要一組神經(jīng)細(xì)胞存儲(chǔ)，而父母扮演著坎德?tīng)柕慕巧ㄟ^(guò)反復(fù)刺激，強(qiáng)化它們之間的連接，使我們形成條件反射。

當(dāng)我們大一些，父母也開(kāi)始教導(dǎo)復(fù)雜一些的知識(shí)。自來(lái)水是水，水坑里的水也是水，前者是干凈的，后者是臟的。假如水的來(lái)源、干凈程度分別由一組神經(jīng)細(xì)胞記憶，那么，對(duì)于“臟水”的學(xué)習(xí)，實(shí)質(zhì)上是將信息拆分送入兩組。

所謂的“回憶”，說(shuō)白了，就是再一次同時(shí)激活它們。

還記不記得我們前面是怎么說(shuō)神經(jīng)細(xì)胞的？它們有長(zhǎng)有短。兩組神經(jīng)細(xì)胞極有可能長(zhǎng)度不一樣，如何才能做到同時(shí)調(diào)動(dòng)？那就要改變髓鞘的厚薄、疏密，使信息在不同神經(jīng)細(xì)胞上的傳導(dǎo)同步。

到了學(xué)校里，事情變得更加復(fù)雜。老師說(shuō)：“請(qǐng)同學(xué)們以‘水為題目，寫(xiě)一篇小作文。”一瞬間，我們會(huì)想到各種與水有關(guān)的東西，水的化學(xué)式、重力對(duì)水的影響、誰(shuí)曾經(jīng)買(mǎi)飲料給我喝，我們會(huì)產(chǎn)生情緒——我們要在紙上寫(xiě)字，用肌肉精確地控制筆。到了這一步，已經(jīng)不是幾組神經(jīng)細(xì)胞可以解決的了。水的化學(xué)式由內(nèi)側(cè)顳葉負(fù)責(zé)，它位于大腦兩側(cè);肌肉控制由小腦負(fù)責(zé)，它位于大腦底部;而情感，則是大腦皮層不同區(qū)域廣泛激活的結(jié)果。當(dāng)我們提起筆的時(shí)候，誰(shuí)在調(diào)控信息傳遞速度，誰(shuí)保證了各個(gè)腦區(qū)的準(zhǔn)確激活？還是髓鞘。

當(dāng)然，這些都是猜測(cè)。不過(guò)，近年來(lái)的一些研究證實(shí)了髓鞘的作用。比如，英國(guó)倫敦大學(xué)的學(xué)者發(fā)現(xiàn)，如果用某種方式阻礙髓鞘的形成，小鼠的學(xué)習(xí)能力會(huì)下降;也有學(xué)者反其道而行之，用基因技術(shù)培養(yǎng)出天生沒(méi)有髓鞘的小鼠，然后用某種東西模擬髓鞘的功能，結(jié)果顯示，只要髓鞘的功能還在，就不影響學(xué)習(xí)能力。

轉(zhuǎn)變的希望

行至文末，回到開(kāi)篇提到的問(wèn)題：如何成為一名學(xué)霸？

從突觸的角度說(shuō)，首先，一定程度的重復(fù)必不可少，神經(jīng)細(xì)胞聯(lián)系增加是記憶的基礎(chǔ);其次，我們可以借助大腦的機(jī)制，免費(fèi)強(qiáng)化神經(jīng)連接。

大腦里有一個(gè)叫作海馬的結(jié)構(gòu)，當(dāng)我們睡覺(jué)的時(shí)候，全身各個(gè)器官都進(jìn)入低功耗階段，它卻沒(méi)有閑下來(lái)，而是將白天發(fā)生過(guò)的某些事復(fù)現(xiàn)一遍——再一次激活各個(gè)腦區(qū)。因此，睡眠對(duì)記憶的形成與鞏固十分重要。青少年最好能每天保證8～10小時(shí)的睡眠。另一方面，多給髓鞘一些機(jī)會(huì)。

與其一口氣看半本書(shū)，不如今天看幾頁(yè)、明天看幾頁(yè)，留出髓鞘增厚的時(shí)間。與其要求自己“一遍過(guò)”，不如根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線(xiàn)，定期進(jìn)行復(fù)習(xí)，以免髓鞘因?yàn)槿鄙俅碳ざ儽?。與其老在一個(gè)地方正襟危坐，不如定期更換一下學(xué)習(xí)環(huán)境，動(dòng)口念一念、動(dòng)手寫(xiě)一寫(xiě)。外界刺激越多元，參與其中的腦區(qū)越多，髓鞘能得到的鍛煉就越充分。

你可能覺(jué)得，這些沒(méi)有什么了不起的，都是老生常談的東西。經(jīng)驗(yàn)之談可能具有一定的局限性，而上述種種原則，都得到了實(shí)驗(yàn)的反復(fù)證明。當(dāng)你坐在教室里的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)室里、醫(yī)院里、大學(xué)里，世界的不同角落正在吹響向大腦進(jìn)軍的號(hào)角。如果按照科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的規(guī)律進(jìn)行學(xué)習(xí)，或許有一天，你能加入他們，打贏最后的戰(zhàn)役。