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大腦的可塑性-《不是青春惹的禍》

「近側發展區」內的經驗會改變大腦

之前我把大腦中的迴路比喻成家裡的電路,這多少可以幫助我們了解大腦的構造,但大腦迴路和電路這兩者之間有一個重大的差異。家中的電路使用的次數愈多,就愈容易耗損,需要替換,但你的大腦裡的迴路卻正好相反,你愈常啟動你腦內的某個迴路,它就會變得愈強固。這是因為在受到同樣經驗的反覆刺激之後,迴路中的神經元彼此之間的連結會大量的增加。

最著名的例子是研究人員對倫敦的計程車司機所做的一項調查。這些司機必須通過倫敦街道的詳細測試之後才能拿到執照。研究人員在反覆掃描他們的大腦之後,發現他們在受訓期間腦部負責地理資訊記憶的部位中的灰質變多了,也就是說那裡的神經元之間的連結增加了。

換句話說,我們每次做了一件事情(例如有了某個特定的想法、產生了某種感覺、從事某個舉動或記住市區街道的地圖),那些使得我們可以做這件事的神經元之間的連結就被強化一次。所以我們練習得愈勤,事情就會變得愈容易;我們看到某些物體的次數愈多,就愈能夠認出它們來。這也是為什麼我們研究某件事物會有助我們記住相關的資訊,並且在需要用到的時候能夠想起來。大腦掌管這些行為的迴路會因為我們一次又一次的使用到它而逐漸增強。

大腦的可塑性不僅會增強我們使用到的迴路,也會淘汰我們沒有用到的迴路。當一個大腦迴路未被使用時,它的神經元之間的連結就會愈來愈弱。軸突會收縮,細小的分枝會相繼凋亡,結果突觸便會逐漸消失,往往到最後整個迴路都不再存在。這個過程叫做「突觸修剪」(synaptic pruning)不妨想像兩座村莊之間有一座丘陵起伏的草原,上面有幾百條小路連結這兩座村莊。但後來人們發現其中一條路最直,於是大家便愈來愈常使用這條路,結果它就變得愈來愈寬,也被踩得愈來愈深(就像是一個被經驗增強的大腦迴路),而其他小路則因為再也無人行走而雜草叢生,結果最後就消失不見了(這就像是一個突觸已經被修剪掉的大腦迴路)。

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大腦中的神經連結。(Credit: Radu Jianu/Brown University)

被修剪過的大腦部位如何不同於沒有被修剪過的大腦部位? 沒有被修剪過的大腦部位像是許許多多狹窄的泥土路所組成的公路系統,被修剪過的大腦部位則像由少數高速公路所形成的高效率路網。

經驗也會影響髓鞘的形成,使得迴路不僅更有效率,也更持久。當我們練習某件事、學習某種新技能,或增強某種認知能力的訓練時,這個活動就會刺激大腦內的相關部位(對職業鋼琴家而言,指的是負責手指動作的部位;對雜耍表演者而言,則是負責手眼協調的部位),使它的白質增生。在這方面的研究當中,最著名的幾項乃是針對肢體動作(如表演雜耍拋接和彈鋼琴等)所進行的。研究結果都顯示:練習會導致髓鞘的形成。但近期針對認知能力(如記憶和冥想)所做的研究也證實:一再重複同樣的動作或行為會刺激髓鞘的生長。

大腦在經驗的刺激下表現出的高度可塑性使得我們能夠學習並增強各種能力,包括最基本的能力(如記憶)以及非常高階的能力(如自我管理)。

這是大腦可塑性的核心。不僅是「不用則會荒廢」,同時也是「用了就會增強」,無論在哪個年齡都如此,但在成年期之前更容易確實達成。

不過,關於「用了就會增強」,其實有一個很重要的條件。光是重複某種動作或行為並不能有效的刺激腦部產生改變。為了要充分利用大腦的可塑性,我們對大腦所做的要求必須超出大腦原先所具有的能力。唯有在「我們能做到的事」和「我們要求自己做到的事」之間有一點點差距,才能刺激腦部的發展。如果兩者之間沒有距離或距離過大,這樣的發展就不可能發生。

優秀的父母和教師都知道該如何在所謂的「近側發展區」,最有可能促進孩童或青少年的腦部成長的區域施力,採用「鷹架支持」(scaffolding)的過程逐漸增強青少年的技能。我將會在之後的章節說明「鷹架支持」理論。

強化腦部的過程就像去健身房做重量訓練一樣。你可以日復一日用同樣重量的啞鈴來練習,維持一定的強度,但如果你想變得更強壯,你就需要增加啞鈴的重量或舉重的次數。同樣的道理也適用於我們的神經迴路。

我們經常聽到一句話:人要花一萬個小時才能專精某件事情。但很少人提到這一萬個小時必須用在刻意的練習上,而且這樣的練習必須要逐步提高難度,讓相關大腦系統面臨更大的挑戰。光是一再重複同樣的活動而沒有增強它的難度,這樣的做法不會有多大的效果。

但要記住:大腦中具有可塑性的部位會隨著年齡而不同。即便在「近側發展區」,經驗對大腦所造成的改變也並非在各個年齡都一樣。因此,最有可能在青少年期發展、增強或減弱的能力和那些會在其他年齡發展、增強或減弱的能力並不相同。青少年期之所以重要,不僅是因為此時的大腦具有可塑性,也是因為此時具有可塑性的部位與其他年齡不同。

 為大腦奠定日後改變的基礎

大腦受經驗的影響而改變的能力固然令人刮目相看,但它還有更令人矚目的地方。近年來,科學家們發現有些經驗不僅會在當下造成大腦的變化,還會提高日後大腦發生改變的可能性。這個現象被稱為「超可塑性」。換句話說,可塑性實際上會招致更多的可塑性,而且這種現象不只發生在直接受到經驗影響的那些迴路而已。事實上,一個大腦迴路改變後,會造成一些化學反應,使得附近的另外一些大腦迴路也會具有可塑性,就像你在熟記歐洲各國的首都之後,不僅能更快記住其他幾洲國家的首都,也會更容易記住那些和地理毫不相干的事物,例如美國歷屆總統的姓名或乘法表等等。

科學家們已經發現一項非常令人振奮的事實:在大腦可塑性較高的期間,學習某種新的事物可以使得後續的學習變得較為容易,似乎最初的學習會幫大腦打下基礎,使得之後的學習變得容易一些。這意味著:在大腦可塑性較高的期間(例如青少年期),人們如果能夠持續接觸新奇而具挑戰性事物,他們的大腦可塑性或許就可以維持比較久的時間。換句話說,在大腦具有可塑性的期間,我們之所以需要接觸新奇而具挑戰性的事物,不僅是因為我們要藉此獲得並增強一些技能,也是因為這樣才能使得大腦繼續保有能夠從未來的有利經驗中獲益的能力。這是為何聰明人的敏感期(大腦可塑性特別高的時期)比那些不聰明的人更長的緣故。

 

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本文摘自泛科學2015七月選書《不是青春惹的禍:了解10~25歲孩子的大腦潛能,成功從教養開始》,天下雜誌出版。

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