大脑:活到老学到老的奥秘

刘宁宁

活到老学到老不仅是一种生活态度，而且被越来越多的研究证明是一种维护大脑学习和记忆机能的重要方式。过去的一些研究已经证明，尽管随着年龄的增长记忆力会衰退，但是，通过学习和运动，成年人不仅会保持较好的记忆力，而且认知能力也会提高。因为，通过学习和运动，成年人的大脑细胞有了更新和生长，而且大脑执行特殊任务的功能部位也在扩大，这也为预防老年性痴呆指明了方向。

音乐家和出租车司机的大脑

人的大脑皮质在完成各种工作和任务时有不同的分工，因此，具有不同专业技能的人在大脑结构和形状上具有不同的特点。这既是认知的特点，也是记忆的基础。

人们都知道，音乐家的大脑对声音特别敏锐，能迅速了解不同声音的音高和特质。音乐家的这种与一般人有区别的鉴赏音乐的本领与大脑的听觉区有关。解剖发现，音乐家大脑的颞平面(听觉区的组成部分)比一般人的大。

人类的听觉中枢主要位于大脑的颞上回、颓横回和颞平面，这些部位共同称为听觉区。但是，在欣赏音乐时，除了听觉区要发挥主要作用外，也需要大脑皮质联合区(额叶皮质的大部，顶、枕和颞叶皮质的其他部分)共同发挥作用。音乐或声音在进入耳朵后100毫秒内，脑干、丘脑、初级听觉区、次级听觉区和皮质联合区会共同作用来辨识声音的音高、音色与音量。但是，在100～200毫秒后，声音信号会进入大脑音乐回路的听觉区，由右侧颞上回处理旋律，由颞平面处理音程，由情感中枢顶叶激发从音乐产生的情绪。

但是，音乐家的大脑在处理音乐时，掌管语言的左侧听觉区与掌管理性思考的额页也会参与进来。对音高非常敏感的音乐家的左侧颞平面与掌控左右脑协调的胼胝体都比普通人发达。这是音乐家大脑的特别之处。

研究也发现，出租车司机的大脑也有特别之处，由于他们要记忆很多道路、行走方向、路标、交通管制情况和街道地名与地址，他们大脑的海马体部分比普通人的大。早在2000年，英国伦敦大学学院的埃莉诺·马奎尔等人就发现，伦敦的出租车司机从白金汉宫到大本钟(威斯敏斯特宫报时钟)只要5分钟就能赶到，原因是他们对道路的记忆非常清晰，知道怎么抄近路和避免拥堵。他们大脑中与导航相关的海马体要比一般人的大，而且，最有经验的出租车司机的大脑的这一部分体积是最大的。

马奎尔等人通过电视游戏《逃亡》对160名32岁～52岁的伦敦出租车司机和150名普通人的大脑进行了测试。在这个游戏中，出租车司机使用模拟仿真电视游戏机对伦敦街道导航，这时，研究人员通过功能性核磁共振成像技术对其进行脑部扫描。当出租车司机首次对前方行进路线思考的时候，他们的海马体最为活跃。而当出租车司机遇到路障、发现熟识地标、观赏沿途景色或是考虑顾客的想法时，他们大脑中其他区域的活动有了显著的增加。此外，马奎尔等人还对一名因大脑海马体严重受损而失忆的出租车司机做了研究，结果证明这名司机只可以对主要街道进行导航，而对蜿蜒复杂和次要的街道则无法辨认方向。

大脑的可塑性

对于音乐家大脑的颞平面比较大以及他们特殊的鉴赏音乐和创作音乐作品的能力，相当多的研究大员认为是天生和后天因素结合而形成的，即先天的音乐基础和后天的训练共同铸就的。而后天的训练帮助音乐家的颞平面变大实际上就是增加了这一区域的神经元数量，从而让听觉神经活动更加强化。这是后天活动增强大脑特殊能力的证明。

研究人员发现，音乐家左侧颞平面N-乙酰天冬氨酸(NAA)浓度明显比未经过音乐训练者高。而N-乙酰天冬氨酸是神经元的标记物，它的浓度升高表明局部神经元密度增加。相反，N-乙酰天冬氨酸减少，则意味着神经元数量较少和神经功能障碍。这也说明，长期的专业音乐训练可导致专门管理听觉和音乐鉴识的神经细胞的显著增多。因此，大脑中的这个区域通过训练不仅体积增大，也意睐着它的功能在增强。这就是音乐家明显比一般人更善于鉴赏音乐和从事音乐创作的生物学原因。

那么，出租车司机的特别的记忆力和形成这种记忆力的基础——较大的海马体——是如何形成的呢?

为了弄清这个问题，马查尔等人又进行了一项相关的后续研究。这个研究是，让出租车司机和对照组参与一项对2万多条街道和地方进行导航与记忆的训练，并通过对这些参与者训练结果的比较，来探明人们是否是经过训练才形成了大脑中更大的海马体，抑或是有些人的海马体天生就比其他人大。

受试者分为两个组，一组是具有出租车从业资格的出租司机，共79人；第二组是没有取得出租车从业资格的人和普通司机，共31人。马奎尔等人对这两组人群进彳亍训练，并在训练之前、训练之中以及结束后对他们的大脑进行扫描，以及对他们进行记忆测试。具体任务是，要求这些人记忆25000条街道和20000个路标。

在开始训练之前，具有从业资格的出租车司机的大脑与那些没有取得从业资格的司机和普通司机的大脑并没有差别。但是，经过3～4年的训练后，有从业资格的出租车司机中有39人的大脑灰质中后海马体部分体积增大，但是，没有取得从业资格的司机和普通司机的大脑海马区自始至终都一样大，没有变化。

研究人员认为，出租车司机的大脑比别人具有更大的可塑性。这实际上提出了一个问题，一些人的大脑的特殊性是后天塑造的，但是，前提是他们具有某种遗传素质。这就如同音乐家与普通人大脑的差异一样。

终生学习抗御痴呆

出租车司机大脑的海马体在导航中起着至关重要的作用，这似乎与卫星导航系统有着异曲同工之妙。这也说明，尽管地图、指南针和经纬线等都是人类的导航工具，但是，在人的大脑中有一种心理导航图，主要是靠学习而获得。

由于伦敦的出租车司机需要在成千上万蜿蜒曲折的街道中寻找最佳行进路线，以便尽快到达目的地，他们的大脑形成了精确而有效的导航体系，并且在不断的经验积累中日渐强大。这就是他们大脑中海马体比普通人大数倍的原因。

然而，海马体不只是与记忆有关，也与学习有关，因为任何学习都涉及记忆。海马体是记忆形成的主要场所，在记忆过程中，海马体充当转换站。当大脑皮质中的神经元接收到各种感官或知觉信息时，它们会把信息传递给海马体。如果海马体有反应，神经元就会开始形成持久的网络，从而形成记忆；但如果海马体没有反应，那么脑部接收到的信息就会自动消失。这也是人的认知的基础。

研究也发现，海马体内部及邻近大脑区域有三种神经细胞，它们与记忆和学习都有关系。这三种细胞是，位置细胞(Dlace cell)、头朝向细胞(head direction cel])和格子细胞(grid cell)，这三种细胞组成了大脑中的导航体系。人的大脑中有成千上万的位置细胞，分布在众多细小的角落。位置细胞接收各种来源的空间信息后，可对这些信息进行加工处理，在海马体内形成认知地图，或加强联合皮质内细胞集群的突触联系，以形成对空间位置的永久记忆。

头朝向细胞是一种头朝向依赖性神经元，它如同指南针一般，可以告诉人面对的是哪一条路，而且头朝向细胞受环境、方向、暗示等因素的影响，是指导生物运动的重要神经元。挪威科技大学的爱德华·奠塞尔研究团队于2005年发现的格子细胞则可以通过类似经纬线的网格模型告知人们已经行进了多远。

通过学习和训练，出租车司机大脑中的这三种细胞增多，不仅使海马体的体积增大，也增强了出租车司机的记忆力。这如同音乐活动增加了音乐家颞平面的神经细胞，从而不仅使这一区域扩大，并增强了音乐家的音乐鉴赏和音乐创作能力一样。

这些研究也对大脑的学习和健康提供了一种线索，对于正常入，可以通过终生学习来刺激大脑神经细胞生长，并保持大脑的敏锐性、记忆力和学习能力，从而防止痴呆。对于大脑受损的人，也可以通过学习来修复他们的大脑，恢复记忆力和认知功能。

【责任编辑】张田勘