大脑是越思考越灵活,还是过度用脑会加速耗损?

大脑是越思考越灵活,还是过度用脑会加速耗损?

黄河边儿,科学和教育领域答主

大脑——用则进,过则损,关键在张弛有度

这个问题其实就像锻炼身体,适量运动会增强肌肉和心肺功能,但过度训练可能导致损伤。同样的道理也适用于大脑。很多研究都支持这样的说法(后文会提到),所以,大脑的使用不是简单的越用越灵活,也不是越用越损耗,而是张弛有度,用则进,过则损。

先看这第一篇文章,《PNAS》2000 的《Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers》,OA 的,链接在注释里[1]。这篇文章很有意思。大家都知道伦敦的交通特别复杂,而作为一名伦敦出租车司机需要通过复杂的“The Knowledge”地图记忆训练,这也被一些媒体称做“世界上最难的考试”(居然不是高考)。

司机们需要背下市中心 25000 条街道的名称位置,以及这些街道上的旅店、医院、剧场等等。他们不仅要知道每一条街道和建筑物的位置,还得牢记近 500 条行车路线”。考试要求当乘客说出目的地后,司机必须立即决定最佳路线,且不能看地图不能依靠导航。

所以,这些伦敦的出租车司机就成了科学家眼中分析记忆对人脑影响的重要样本。

伦敦地图

这篇文章用核磁共振成像发现:出租车司机的后海马(posterior hippocampus)灰质体积显著高于对照组,而这后海马这部分组织是进化上专门处理空间导航的关键区域,那里有更多的位置细胞(place cells),专门对特定空间位置敏感。而且,根据对样本的统计发现,司机的从业时间与右后海马体积正相关,统计如下图。

司机的从业时间与右后海马(posterior hippocampus)体积正相关

这是大脑在应对长期高强度空间导航训练时的一种适应性重塑,说明了大脑多用,的确会使得相关区域越用越灵活,即”用则进“。

在看第二个例子,牛津大学 2009 在 Nature Neuroscience 上发表了一个有趣的实验[2]。实验让成年人在 6 周内学习杂耍,结果发现:

右顶内沟下方白质的分数各向异性显著增加,提示髓鞘化增强或纤维结构更有序。同时,覆盖该区域的枕顶皮层灰质密度也增加。

这说明不仅灰质(神经元和突触),连白质(连接神经通路)也会因训练变得更高效,所以复杂的视觉 - 运动技能的学习训练会让大脑的神经通路变得更顺畅,信号传递效率提升,这是”大脑用则进“的第二个例子。

学习杂耍后,右顶内沟下方的白质束 FA 值显著上升(左图),灰质密度增加(右图)

类似的研究还有很多,比如长期从事学术研究的,会鲜有或延缓老年痴呆[3];经常玩电子游戏的人,会有更强的视觉和空间感知[4];长期钢琴、小提琴等训练的人,运动皮层、听觉皮层与胼胝体部分区域体积更大[5],等等。

所以,大脑的确会越用越灵活——即用则进。

但是,如果长期过劳、失眠与慢性应激,则会损坏大脑。

我想有过长期熬夜经历的人,多多少少都会有一些记忆力下降吧。这是因为用脑时,神经元之间的突触连接会普遍增强;但是如果没有睡眠来修复这些突触,海马就会失去长时程增强(LTP)的能力,具体表现就是记忆力显著下降[6]。这也是为什么熬夜复习常常背了等于没背。

所以,结论就是大脑——用则进,过则损,关键在张弛有度