如何重裝大腦系統(tǒng)？

顧承

電腦的操作系統(tǒng)是電腦的“神經(jīng)中樞”，我們發(fā)出的指令都需要操作系統(tǒng)的翻譯才能被電腦理解，電腦的處理結(jié)果也同樣需要系統(tǒng)翻譯我們才能理解，如果操作系統(tǒng)更新速度趕不上電腦軟硬件的更新速度，翻譯就會出錯(cuò)，電腦會越來越“卡”。這種時(shí)候，通常我們重裝一下操作系統(tǒng)就行了。

人的大腦也是如此，接受的信息過多，處理速度趕不上，又或者大腦系統(tǒng)與所學(xué)知識“不適配”，工程師的大腦欣賞不了藝術(shù)，藝術(shù)家也學(xué)不進(jìn)理工科的知識，這些時(shí)候大腦就會“卡殼”，學(xué)習(xí)就會變得很痛苦。為了解決這些問題，我們的大腦能不能也像電腦一樣“重裝系統(tǒng)”呢？

重裝第一步：增加“芯片”

與電腦重裝系統(tǒng)不同，人腦系統(tǒng)不能只靠插入光盤安裝，因?yàn)槿四X的“先進(jìn)”程度并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，我們在“重裝系統(tǒng)”時(shí)也是因人而異的，因此要逐步從“硬件”上重裝系統(tǒng)。

人腦的芯片是什么呢？芯片是記錄和處理數(shù)據(jù)的最小單元，想必你很快能猜到，人腦的芯片就是腦細(xì)胞，因此我們重裝大腦系統(tǒng)的第一步就是增加腦細(xì)胞的數(shù)量。

增加腦細(xì)胞數(shù)量，說起來很簡單，但要怎么做呢？難不成是把一堆腦細(xì)胞直接注射到大腦中嗎？不，并不需要這么復(fù)雜。科學(xué)家已經(jīng)證明，日常生活中的幾種常規(guī)活動就能顯著增加腦細(xì)胞數(shù)量，比如跑步、睡覺和吃魚。

腦細(xì)胞通過突觸聯(lián)結(jié)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

成人的大腦中會不斷產(chǎn)生腦細(xì)胞，但與嬰幼兒相比，成人所產(chǎn)生的腦細(xì)胞要少得多。成人的腦細(xì)胞的產(chǎn)生和分化受一種叫做Btg1的抗增殖基因的調(diào)控，如果它發(fā)生損傷或突變，產(chǎn)生的腦細(xì)胞會更少。意大利國家研究委員會的細(xì)胞生物學(xué)家菲利斯·蒂羅內(nèi)培養(yǎng)了一批Btg1基因缺陷的小鼠，并用它們進(jìn)行了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他將正常小鼠和缺陷小鼠分為兩組，在相同條件下培養(yǎng)了兩個(gè)月，之后讓它們每日“晨跑”——將小鼠們放在跑步機(jī)上強(qiáng)制跑步。12天后，兩組小鼠分別跑了79.6千米和80千米。之后，蒂羅內(nèi)通過計(jì)數(shù)腦細(xì)胞數(shù)檢測了小鼠晨跑的結(jié)果。

晨跑效果很顯著，晨跑之后的正常小鼠腦細(xì)胞比不晨跑的小鼠數(shù)量增多了30%。蒂羅內(nèi)認(rèn)為，這是因?yàn)榕懿娇s短了神經(jīng)干細(xì)胞的細(xì)胞分裂的時(shí)間，所以細(xì)胞的數(shù)量增加了。而在Btg1基因缺陷小鼠中，跑步的作用更加顯著，其腦細(xì)胞數(shù)增加了36%，甚至能一直持續(xù)下去。

睡眠為什么也被認(rèn)為有助于增加腦細(xì)胞？其實(shí)這個(gè)猜想的由來也與嬰幼兒有關(guān)。因?yàn)閶胗變簳r(shí)期，腦細(xì)胞增殖最多最快，此時(shí)的睡眠質(zhì)量和睡眠時(shí)長也較高，所以科學(xué)家猜想，睡眠應(yīng)該有助于腦細(xì)胞增長。用小鼠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這個(gè)猜想。小鼠缺少睡眠時(shí)，許多激素和神經(jīng)遞質(zhì)的分泌會受到影響，比如血清素和胰島素樣生長因子等，這些物質(zhì)對腦細(xì)胞的產(chǎn)生是必不可少的，所以睡眠不足會使腦細(xì)胞數(shù)量減少，人類睡眠不足時(shí)思考能力下降也是這個(gè)原因。

建立新突觸后反復(fù)強(qiáng)化，舊突觸被逐漸棄用

吃魚能增加腦細(xì)胞則是因?yàn)檠a(bǔ)充了營養(yǎng)物質(zhì)ω-3脂肪酸。ω-3脂肪酸是一種不飽和脂肪酸，它在大腦的發(fā)育過程中起著至關(guān)重要的作用。除了吃魚外，核桃和藍(lán)莓等食物也能補(bǔ)充大量的ω-3脂肪酸。

重裝第二步：重新接線

補(bǔ)充腦細(xì)胞只是第一步，就像芯片上記錄的數(shù)據(jù)需要光纖傳輸一樣，腦細(xì)胞吸收的知識想要融會貫通還需要形成神經(jīng)突觸網(wǎng)。

要學(xué)會知識首先要記住知識，而記憶的過程就是形成神經(jīng)突觸的過程，也就是兩個(gè)神經(jīng)元間建立溝通和聯(lián)系的過程。所謂溝通，包含了兩個(gè)過程：說和聽。這兩個(gè)過程都要完成才能實(shí)現(xiàn)溝通，突觸的形成也包含了這兩個(gè)過程。突觸前神經(jīng)元要會“說”，它釋放神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸，突觸后神經(jīng)元要會“聽”，它通過接收谷氨酸傳遞的信息與突觸前神經(jīng)元建立聯(lián)系，這樣一個(gè)完整的突觸就形成了。

但實(shí)際上，突觸的形成并沒有這么簡單，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大腦中有一大群突觸是“空有其表”的，它們有突觸的結(jié)構(gòu)，但并沒有突觸的記憶功能，我們把它們叫做“沉默突觸”。中科院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)家段樹民用3年多時(shí)間觀察了1000對突觸的神經(jīng)活動，他發(fā)現(xiàn)“沉默突觸”之所以沉默，是因?yàn)橥挥|前神經(jīng)元是個(gè)“啞巴”，它不能釋放谷氨酸。也正是因此，我們在學(xué)習(xí)的時(shí)候總是事倍功半，花了很多時(shí)間去學(xué)習(xí)，也記不住知識。

這怎么辦呢？第一個(gè)方法是補(bǔ)充谷氨酸。我們常用的食品增鮮劑味精的主要成分是谷氨酸鈉鹽，它就是我們體內(nèi)的谷氨酸的重要來源之一。此外，處方藥谷氨酸片也用于補(bǔ)充人體的谷氨酸，適量服用有助于改善兒童智力發(fā)育。

另一個(gè)方法就是開辟新路，棄用“沉默突觸”去建立新的突觸。當(dāng)我們學(xué)習(xí)新的知識時(shí)，大腦會建立新的突觸，新知識越多，突觸也就越多。美國索爾克生物研究所的神經(jīng)學(xué)家格爾德·肯佩曼曾做過這樣的實(shí)驗(yàn)，他讓一批老鼠每天參加內(nèi)容豐富又具有刺激性的活動，比如鉆管道、跑轉(zhuǎn)輪和玩小球。10個(gè)月后，他發(fā)現(xiàn)這些老鼠的海馬體中神經(jīng)元的數(shù)量是一般老鼠的五倍，而且它們在隨后的走迷宮實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)得也比那些“生活平淡”的老鼠強(qiáng)。

其實(shí)人類也是如此，如果我們的生活保持新鮮感，我們的突觸數(shù)量就會更多。想象一下，每天走相同路線上班的人與經(jīng)常進(jìn)行野外探險(xiǎn)的人相比，誰的認(rèn)路本領(lǐng)更強(qiáng)呢？答案應(yīng)該是顯而易見的。我們在學(xué)習(xí)時(shí)，閱讀一篇新文章、聽一首與以往風(fēng)格不同的音樂或者另辟蹊徑嘗試一些新的解題方法等，都能保持生活的新鮮感，幫助大腦建立新突觸。

重裝第三步：強(qiáng)化連線

神經(jīng)突觸網(wǎng)建好后，還需要不斷地強(qiáng)化它，這樣網(wǎng)絡(luò)連接才會更結(jié)實(shí)。那么除了我們都知道的反復(fù)復(fù)習(xí)，強(qiáng)化記憶外，還有什么方法可以增強(qiáng)突觸的強(qiáng)度呢？

美國勒納研究所生物醫(yī)學(xué)家蘭加納坦的研究表明，做一些肌肉拉伸運(yùn)動，有助于提高神經(jīng)活動的活躍程度和強(qiáng)度。他招募了30名健康的志愿者參與了這項(xiàng)研究，第一組8名志愿者進(jìn)行小指向外彎曲的伸展活動，第二組8名志愿者進(jìn)行肘關(guān)節(jié)屈曲鍛煉，第三組6名志愿者進(jìn)行最長手指外展訓(xùn)練，第四組8名志愿者作為對照組不進(jìn)行任何訓(xùn)練。研究持續(xù)了12周，志愿者們進(jìn)行了每周5天，每天15分鐘的訓(xùn)練。

腦電圖分析結(jié)果表明，進(jìn)行了鍛煉的志愿者的大腦皮層的動作電位有顯著的增加，其中第三組的變化最顯著，而對照組的腦電圖沒有變化。

此外，增加突觸后神經(jīng)元的“聽力”，讓它能接收更多的神經(jīng)遞質(zhì)也是一個(gè)增加突觸強(qiáng)度的好方法。突觸后神經(jīng)元上有一個(gè)接受神經(jīng)遞質(zhì)的受體，叫做N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA受體），如果增加了這個(gè)受體的數(shù)量，突觸后神經(jīng)元就能接收更多的神經(jīng)遞質(zhì)?，F(xiàn)在市面上售賣的一類宣稱可以提高考生成績的藥物——利他林、阿得拉爾和莫達(dá)非尼等就是通過增加NMDA受體的數(shù)量來增加突觸強(qiáng)度，從而讓考生的記憶得到強(qiáng)化的。

增加芯片、重新布線和強(qiáng)化連線是重裝大腦系統(tǒng)不可或缺的三大步驟，而重裝大腦的方法其實(shí)并不深奧，掌握了這些方法，擁有一個(gè)更快更強(qiáng)的大腦將不再是幻想。