文|节律科技 沉默的阿基米德

1969年，《自然》（Nature）杂志刊登了一篇颇具科幻意味的论文。文中介绍了一种神奇的仪器——能让盲人“看”得见。

仪器的椅背上有400个（20x20）触觉刺激点。当摄像机将视觉图像传送到计算机，计算机再把信号传送到这些可直接接触背部皮肤的刺激点时，盲人可以确定视觉对象的位置、相对大小、形状、数量，甚至能“跟踪”移动的目标。

当时参加实验的有6位盲人，他们都学会了如何分辨电话，即使电话有一半被花瓶挡住；甚至学会了辨识当时的超模Twiggy。

没错，就是这台仪器

这台仪器是由神经可塑性的先驱保罗·巴赫－利塔（Paul Bach-y-Rita）和同事共同研制的，采用的是“触觉－视觉转换系统”。

为什么保罗被称为神经可塑性的先驱呢？当时他质疑“铁板钉钉”的定论（成年后，大脑不会发生变化），却认为大脑的神经具有可塑性，“任何可以被测知的事物都能被送到大脑。只要我们能把信息送到，大脑就能学会如何使用它。”

后来，保罗有了更多同盟军，神经可塑性也成为神经科学的热门研究领域。

一、什么是神经可塑性

我们的大脑真的很神奇。一些病人在经历中风或其他脑损伤后，却能意外恢复。其中一些故事唯一的解释似乎就是魔法。

尽管这看起来确实令人费解，但科学家们在过去几十年里一直在努力研究这些案例，并找到了魔法背后的解释：神经可塑性。

神经可塑性被发现之前，科学家认为我们的大脑结构经过千百万年的狩猎演化固定下来了。而神经可塑性的研究告诉我们大脑可以改变。其改变的方法有两种：模块之间神经回路的精致改变，以及原始打猎-采集大脑模块的改变。（可塑性中的常识是：一个区域或大脑功能的改变会流动到整个大脑，改变跟它联结的模块。）

一位68岁老人脑组织的年轻神经元发出红光｜图源：LLORENSLAB

说了这么多，到底什么是神经可塑性？它指的是大脑神经元在我们一生中不断改变其结构和功能的内在和动态能力。或者，如神经心理学家Celeste Campbell博士所说：

“它指的是由于我们与环境的相互影响而在大脑中发生的生理变化。从大脑开始在子宫里发育到我们离世的那一天，大脑神经元之间的连接会根据我们不断变化的需求而重组。这一动态过程使我们能够学习和适应不同的经验。”

大脑与计算机截然不同。计算机是按照一定的规格制造的，并定期进行软件更新，而大脑除了可以进行“软件”更新外，还可以进行“硬件”更新。

早期的研究人员认为，神经元的新生在出生后不久就停止了。但今天，人们已经认识到，大脑能重组通路、建立新连接，在某些情况下，甚至可以再生新的神经元。

二、年龄是神经可塑性的关键

在我们一生中，除了学习、经验、遗传、大脑受损等因素外，年龄可能是大脑改变的最重要因素。

1. 5岁前是大脑的高度可塑期，重复是学习和熟练掌握的关键

神经可塑性在我们生命的前5年是最强的。在这个关键时期，神经元会以惊人的速度形成连接。有研究表明，出生时，婴儿大脑中的每个神经元有约7500个连接；到2岁时，儿童大脑神经元的连接数量是成人的两倍多。

在这个高度可塑性的时期，儿童能极其轻松地学习，并可以通过在社会环境中的观察、沉浸和互动来获得新技能。

不过需要注意的是，在这个关键时期，儿童需要接受基本的社会经验和多感官刺激，否则可能会在以后的生活中无法获得更高级的技能和能力。

图源：Center on the Developing Child at Harvard University

此外，大脑的可塑性程度会在人生的前5年呈指数下降，之后又稳步下降，这既反映了神经连接形成率的下降，也反映了未使用的神经连接消失率的上升。

这些神经变化的速度和时间跨度在大脑的不同区域有所不同，大脑的感觉和语言区域成熟得更早，在以后的生活中改变的可能性也就更小。

5岁前是关键期，也是敏感期。神经连接通过反复使用可以变得更牢、更持久，反之则会减弱或消失。因此，重复是学习和熟练掌握的关键。

2. 儿童早期和青少年时期，大脑执行功能将有明显发展

在儿童、青少年和成年早期，大脑前额皮层（prefrontal cortex，PFC）有显著的可塑性，它会与其他脑区形成广泛的联系，以发展更高的认知功能和技能。这些认知功能和技能统称为执行功能。

在儿童早期和青少年时期，大脑执行功能技能的高级区域将经历明显的可塑性时期。

反映这种可塑性的基本过程被心理学家唐纳德·赫布（Donald Hebb）恰当地描述为：“一起放电的神经元会互相连接；反之连接消失。”

3. 成年后，学习将变得比童年时吃力；摆脱坏习惯也越难

在整个生命周期中，形成新的神经连接所需的努力随着时间的推移而增加。

童年时的大脑就像还没沾水的海绵，能更快“吸收”新的东西；而成年后，大脑就像在水里泡过的海绵，想“吸收”更多新的东西就变得困难起来。

这就是说，成人必须付出比童年时更大的努力去学习新的东西。而且成年后，改掉坏习惯也会变得越来越难。因此，如果我们想学习一项新的技能或摆脱一个不好的习惯，最好尽早开始。

图源：Center on the Developing Child at Harvard University

关于新技能的学习，有必要补充一下：要想掌握一门新技能，是要花费一定时间的。美国科学家帕斯科-里昂用盲人读点字的实验向我们揭示到：想要掌握一门技能，要持续6个月才会有效果。短暂的突击，只是暂时强化现有的神经突触联结，很快又会消散。若想形成新的神经回路联结，保持学习效果，产生永久性的全新结果，需要日日月月，至少持续6个月。因此，不要相信市面上各种21天速成法的宣传。持续积累、不断学习才是正事。

回到大脑和年龄的话题：

在我们成年的中后期，大脑在结构和功能上会继续变化。大多数正常的、与年龄相关的神经变化表现为认知能力下降，这会影响诸如注意力、学习、记忆和思维等能力。

4. 童年时的社会心理压力造成的不利影响，可能会伴随一生

压力也会改变我们的大脑。

在长时间的压力下，杏仁核（情绪处理中心）就会异常活跃。“战斗或逃跑”的应激反应会激活较低水平的神经通路，引导我们大脑的可塑性，有利于适应生存模式下的生活。应激反应指各种紧张性刺激物引起的个体非特异性反应，包括生理反应和心理反应。

童年时期的社会心理压力，如贫穷（关于贫穷和大脑关系，请阅读《贫穷会限制人的想象力？很遗憾，是的》）、父母离异、情感疏忽、身体虐待或性虐待等，都会对前额皮层的发展产生不利影响。

另外，处于慢性压力（人们长期处在一种高负荷状态下出现的压力）下的我们会变得焦虑，可能会长期挣扎，也可能会在学校、工作和人际关系中遭遇困难和失败。

成年后再想让心理健康可能是一个挑战，甚至被认为是无法实现的。因此，一定要关注儿童的心理健康。

三、如何利用神经可塑性重塑大脑

既然大脑具有可塑性，那有没有什么办法能帮助重塑大脑？

近年来，对神经可塑性的研究有很多令人惊喜的发现。这些发现为我们提供了一些如何更好地重塑大脑的方法：

间歇性禁食：能增加突触适应性，促进神经元生长，改善整体认知功能，降低阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的风险。

旅行：丰富的环境（充满新鲜感和挑战、能让人集中注意力）对促进神经可塑性至关重要，并且可以在幼儿和年轻成人的“关键学习期”结束很久之后促进神经元再生和提高大脑对环境的适应性。

旅行可以让大脑接触到新的刺激和新的环境，这有助于开启新的神经通路、提高大脑活跃度。

使用记忆训练设备：记忆训练可以增强额-顶网络（Prefrontal Parietal Network）的连通性，帮助减少一些因年龄造成的记忆丧失。

学习乐器：可以增加各脑区之间的连接，帮助形成新的神经回路的连接。

阅读小说：增加和增强不同脑区之间的连通。

扩大词汇量：激活视觉和听觉过程，增强记忆提取能力。

创作艺术作品：增强大脑处于清醒的休息状态（例如在做白日梦和心智游移的时候）的连通性，可以促进内省、记忆、移情、注意力和专注。

跳舞：降低老年痴呆症的风险，增强神经连接。

睡眠：促进新突触的形成，增强记忆。

在技术飞速发展的当今，每天都有新的发现挑战我们对大脑的认识。希望这些新发现能帮我们更好地了解大脑、重塑大脑，生活得更美好。

最后，欢迎把这篇文章分享出去，让更多人了解：大脑可以重塑。

参考资料：

1. Vision Substitution by Tactile ImageProjection, Published:08 March 1969, Nature.

2. Intermittent fasting attenuates lipopolysaccharide-induced neuroinflammation and memory impairment.

Journal of Neuroinflammationvolume11, Articlenumber:85(2014)

3. Nguyen, T. (2016). 10 proven ways togrow your brain: Neurogenesis and neuroplasticity.HuffPost Blog.

4.Bergland, C. (2017). How doneuroplasticity and neurogenesis rewire your brain?PsychologyToday.

5.Campbell, C. (2009). What isneuroplasticity?BrainLine.

6. Mundkur, N. (2005). Neuroplasticity inchildren.

Indian Journal of Pediatrics, 72,855-857. doi:10.1007/BF02731115

7. Center on the Developing Child at Harvard University

8. Neimann, C., Godde, B.,&Voelcker-Rehage, C. (2014). Not only cardiovascular, but also coordinative exercise increases hippocampal volume in older adults.

Frontiers in Aging Neuroscience, 6, 170. doi:10.3389/fnagi.2014.00170