神经学家:大脑可像肌肉一样通过“训练—恢复”模式增强

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如果把大脑比作肌肉,其运作逻辑在许多方面相似:需要适度挑战,需要恢复时间,也需要“营养”支持。神经学研究表明,大脑功能并非在成年后固定不变,而是在使用方式的驱动下持续重塑。

大脑对“挑战”的反应类似肌肉

在力量训练中,只有不断增加负荷,肌肉才会继续生长;长期维持同样的重量和动作,训练效果会逐渐减弱。文章指出,大脑在面对认知任务时呈现出类似规律。

清晰思考、专注力、创造力和判断力等能力,往往在大脑被迫“跳出自动驾驶模式”时得到强化。当人们尝试超出惯常经验的新任务,感到轻微的心理不适或吃力感时,往往意味着大脑正在进行适应性调整,类似肌肉训练时的酸胀感。

作者以日常散步为例说明这一点:刚开始在公园走一条新路线时,人们会留意地形、树木和光线变化;但多次重复同一路线后,大脑逐渐转入“后台运行”,开始思考晚餐、邮件或待办事项。此时身体仍在活动,但大脑已不再受到实质挑战。文章指出,惯例带来舒适,却难以促成新的神经连接。

神经可塑性贯穿一生

文章援引神经学研究称,早期科学界曾普遍认为,大脑的可塑性主要存在于儿童期,成年后神经连接基本固定。但后续大量研究推翻了这一观点。

动物实验显示,生活在“丰富环境”中的老鼠——例如笼内有玩具、跑轮并伴随更多社交互动——其大脑体积更大、结构更复杂,相比之下,生活在标准笼子中的老鼠大脑发育相对简单。这被认为与前者更频繁接触新奇刺激和挑战有关。

在人类研究中,成年人在学习全新的技能时,如掌握一门语言、学习舞蹈或练习乐器,磁共振成像(MRI)结果显示其大脑体积和连接性出现明显增加。文章据此指出,重复有助于维持大脑运转,而真正的新奇体验则迫使大脑以新的方式注意、学习和解决问题,在轻度“走出舒适区”时,神经可塑性最为活跃。

作者提到,自己通过脑电图(EEG)记录大脑电活动时观察到,人们在学习新技能过程中,脑电节律往往变得更有序、更协调,反映出大脑正在强化完成该技能所需的神经通路。

神经疲劳与“过度训练”风险

文章强调,大脑同样存在“极限”,持续高压并不会无限制提升表现。类似肌肉训练,如果缺乏恢复时间,过度负荷会导致功能下降。

当个体长时间在缺乏休息的情况下持续用脑——例如长时间工作、长时间专注同一任务或在压力下不断做决策——注意力会减弱,错误率上升。脑成像研究显示,在这种状态下,负责注意力和决策的网络活动减慢,而与休息和寻求奖励相关的区域开始占主导地位。

文章指出,这一变化有助解释精神疲惫时人们更容易渴望含糖零食、安慰性食物或无意识刷屏等“快速奖励”。随之而来的表现包括思维迟缓、错误增多、易怒和精神模糊。

作者将此与肌肉训练进行类比:人们不会连续六小时做深蹲,因为肌肉在持续收缩过程中会积累代谢副产物,导致收缩效率下降,最终被迫停止。大脑在同一认知回路被反复使用时,也会出现化学信号积累、信息传递减慢和学习停滞等现象。

文章指出,适当休息有助于这些紧张的神经回路“重置”,从而在之后运转得更顺畅。休息并不会中断学习过程,相反是高效学习的重要组成部分。

睡眠是最关键的“恢复”机制

在各种形式的休息中,文章认为睡眠对大脑尤为关键。

睡眠期间,大脑通过被称为“胶淋巴系统”的机制清除代谢废物和有害蛋白,同时恢复脑细胞的重要能量储备——糖原。深度睡眠阶段,生长激素分泌增加,支持组织修复,免疫细胞也在此阶段重新集结并增强活性。

在与做梦相关的快速眼动(REM)睡眠阶段,大脑会重播白天的活动模式,以巩固记忆。这一过程不仅与学习乐器等认知技能相关,也与掌握体育动作等运动技能密切相关。

文章指出,长期睡眠不足会损害注意力,干扰决策过程,并改变调节食欲和代谢的激素水平,这与疲劳状态下更容易渴望糖分和夜间进食行为有关。作者强调,睡眠不是可有可无的健康选项,而是维持大脑表现的生物学必需条件。

运动对大脑的“营养”作用

文章同时提到,身体运动不仅强化肌肉和心肺功能,也对大脑产生直接影响。

体育活动可以提高脑源性神经营养因子(BDNF)的水平。这种蛋白质被形容为神经元的“肥料”,有助于神经元生长新连接、增加脑部血流、减少炎症,并支持大脑在整个生命过程中保持适应性。文章称,这也是运动被视为保护认知健康的重要生活方式工具之一的原因。

“训练—恢复—重复”的长期过程

综合上述研究,文章给出的核心结论是:大脑不会随着年龄被动退化,而是根据使用方式不断重塑。每一次尝试新技能、每一次真正的休息以及每一个高质量睡眠夜晚,都会向大脑发出“仍需持续适应和成长”的信号。

文章指出,人们并不需要昂贵的大脑训练项目或剧烈的生活方式调整,小而持续的改变即可发挥作用,例如在日常生活中尝试新事物、适度打破惯例、在明显疲劳前安排休息、保持规律运动,并将睡眠视为不可随意压缩的安排。

作者以散步为例作结:当人们准备沿着熟悉路线行走时,若刻意选择一条不同路径,即便风景变化不大,大脑也会察觉到这种新奇刺激,这种小幅度的改变就足以将单纯的惯例转化为一次训练。

文章最后强调,大脑的适应性贯穿一生。所谓“认知韧性”并非在出生或成年早期就被固定,而是可以通过日常选择逐步塑造。

文末信息显示,作者乔安娜·方-伊萨里亚翁塞(Joanna Fong-Isariyawongse)为匹兹堡大学神经学副教授。本文转载自《对话》(The Conversation)网站,依据知识共享许可协议发布,并附有原文链接。


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