如何重裝大腦系統？

顧承

電腦的操作系統是電腦的“神經中樞”，我們發出的指令都需要操作系統的翻譯才能被電腦理解，電腦的處理結果也同樣需要系統翻譯我們才能理解，如果操作系統更新速度趕不上電腦軟硬件的更新速度，翻譯就會出錯，電腦會越來越“卡”。這種時候，通常我們重裝一下操作系統就行了。

人的大腦也是如此，接受的信息過多，處理速度趕不上，又或者大腦系統與所學知識“不適配”，工程師的大腦欣賞不了藝術，藝術家也學不進理工科的知識，這些時候大腦就會“卡殼”，學習就會變得很痛苦。為了解決這些問題，我們的大腦能不能也像電腦一樣“重裝系統”呢？

重裝第一步：增加“芯片”

與電腦重裝系統不同，人腦系統不能只靠插入光盤安裝，因為人腦的“先進”程度并沒有統一的標準，我們在“重裝系統”時也是因人而異的，因此要逐步從“硬件”上重裝系統。

人腦的芯片是什么呢？芯片是記錄和處理數據的最小單元，想必你很快能猜到，人腦的芯片就是腦細胞，因此我們重裝大腦系統的第一步就是增加腦細胞的數量。

增加腦細胞數量，說起來很簡單，但要怎么做呢？難不成是把一堆腦細胞直接注射到大腦中嗎？不，并不需要這么復雜。科學家已經證明，日常生活中的幾種常規活動就能顯著增加腦細胞數量，比如跑步、睡覺和吃魚。

腦細胞通過突觸聯結成神經網絡

成人的大腦中會不斷產生腦細胞，但與嬰幼兒相比，成人所產生的腦細胞要少得多。成人的腦細胞的產生和分化受一種叫做Btg1的抗增殖基因的調控，如果它發生損傷或突變，產生的腦細胞會更少。意大利國家研究委員會的細胞生物學家菲利斯·蒂羅內培養了一批Btg1基因缺陷的小鼠，并用它們進行了一個實驗。他將正常小鼠和缺陷小鼠分為兩組，在相同條件下培養了兩個月，之后讓它們每日“晨跑”——將小鼠們放在跑步機上強制跑步。12天后，兩組小鼠分別跑了79.6千米和80千米。之后，蒂羅內通過計數腦細胞數檢測了小鼠晨跑的結果。

晨跑效果很顯著，晨跑之后的正常小鼠腦細胞比不晨跑的小鼠數量增多了30%。蒂羅內認為，這是因為跑步縮短了神經干細胞的細胞分裂的時間，所以細胞的數量增加了。而在Btg1基因缺陷小鼠中，跑步的作用更加顯著，其腦細胞數增加了36%，甚至能一直持續下去。

睡眠為什么也被認為有助于增加腦細胞？其實這個猜想的由來也與嬰幼兒有關。因為嬰幼兒時期，腦細胞增殖最多最快，此時的睡眠質量和睡眠時長也較高，所以科學家猜想，睡眠應該有助于腦細胞增長。用小鼠進行的實驗結果驗證了這個猜想。小鼠缺少睡眠時，許多激素和神經遞質的分泌會受到影響，比如血清素和胰島素樣生長因子等，這些物質對腦細胞的產生是必不可少的，所以睡眠不足會使腦細胞數量減少，人類睡眠不足時思考能力下降也是這個原因。

建立新突觸后反復強化，舊突觸被逐漸棄用

吃魚能增加腦細胞則是因為補充了營養物質ω-3脂肪酸。ω-3脂肪酸是一種不飽和脂肪酸，它在大腦的發育過程中起著至關重要的作用。除了吃魚外，核桃和藍莓等食物也能補充大量的ω-3脂肪酸。

重裝第二步：重新接線

補充腦細胞只是第一步，就像芯片上記錄的數據需要光纖傳輸一樣，腦細胞吸收的知識想要融會貫通還需要形成神經突觸網。

要學會知識首先要記住知識，而記憶的過程就是形成神經突觸的過程，也就是兩個神經元間建立溝通和聯系的過程。所謂溝通，包含了兩個過程：說和聽。這兩個過程都要完成才能實現溝通，突觸的形成也包含了這兩個過程。突觸前神經元要會“說”，它釋放神經遞質谷氨酸，突觸后神經元要會“聽”，它通過接收谷氨酸傳遞的信息與突觸前神經元建立聯系，這樣一個完整的突觸就形成了。

但實際上，突觸的形成并沒有這么簡單，科學家發現，大腦中有一大群突觸是“空有其表”的，它們有突觸的結構，但并沒有突觸的記憶功能，我們把它們叫做“沉默突觸”。中科院上海生命科學研究院神經科學家段樹民用3年多時間觀察了1000對突觸的神經活動，他發現“沉默突觸”之所以沉默，是因為突觸前神經元是個“啞巴”，它不能釋放谷氨酸。也正是因此，我們在學習的時候總是事倍功半，花了很多時間去學習，也記不住知識。

這怎么辦呢？第一個方法是補充谷氨酸。我們常用的食品增鮮劑味精的主要成分是谷氨酸鈉鹽，它就是我們體內的谷氨酸的重要來源之一。此外，處方藥谷氨酸片也用于補充人體的谷氨酸，適量服用有助于改善兒童智力發育。

另一個方法就是開辟新路，棄用“沉默突觸”去建立新的突觸。當我們學習新的知識時，大腦會建立新的突觸，新知識越多，突觸也就越多。美國索爾克生物研究所的神經學家格爾德·肯佩曼曾做過這樣的實驗，他讓一批老鼠每天參加內容豐富又具有刺激性的活動，比如鉆管道、跑轉輪和玩小球。10個月后，他發現這些老鼠的海馬體中神經元的數量是一般老鼠的五倍，而且它們在隨后的走迷宮實驗中表現得也比那些“生活平淡”的老鼠強。

其實人類也是如此，如果我們的生活保持新鮮感，我們的突觸數量就會更多。想象一下，每天走相同路線上班的人與經常進行野外探險的人相比，誰的認路本領更強呢？答案應該是顯而易見的。我們在學習時，閱讀一篇新文章、聽一首與以往風格不同的音樂或者另辟蹊徑嘗試一些新的解題方法等，都能保持生活的新鮮感，幫助大腦建立新突觸。

重裝第三步：強化連線

神經突觸網建好后，還需要不斷地強化它，這樣網絡連接才會更結實。那么除了我們都知道的反復復習，強化記憶外，還有什么方法可以增強突觸的強度呢？

美國勒納研究所生物醫學家蘭加納坦的研究表明，做一些肌肉拉伸運動，有助于提高神經活動的活躍程度和強度。他招募了30名健康的志愿者參與了這項研究，第一組8名志愿者進行小指向外彎曲的伸展活動，第二組8名志愿者進行肘關節屈曲鍛煉，第三組6名志愿者進行最長手指外展訓練，第四組8名志愿者作為對照組不進行任何訓練。研究持續了12周，志愿者們進行了每周5天，每天15分鐘的訓練。

腦電圖分析結果表明，進行了鍛煉的志愿者的大腦皮層的動作電位有顯著的增加，其中第三組的變化最顯著，而對照組的腦電圖沒有變化。

此外，增加突觸后神經元的“聽力”，讓它能接收更多的神經遞質也是一個增加突觸強度的好方法。突觸后神經元上有一個接受神經遞質的受體，叫做N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA受體），如果增加了這個受體的數量，突觸后神經元就能接收更多的神經遞質。現在市面上售賣的一類宣稱可以提高考生成績的藥物——利他林、阿得拉爾和莫達非尼等就是通過增加NMDA受體的數量來增加突觸強度，從而讓考生的記憶得到強化的。

增加芯片、重新布線和強化連線是重裝大腦系統不可或缺的三大步驟，而重裝大腦的方法其實并不深奧，掌握了這些方法，擁有一個更快更強的大腦將不再是幻想。