讓科學告訴你，如何成為一名學霸

趙言昌

我們生活在一個需要不斷努力學習的年代。在學校要學習，不然父母會不停嘮叨;工作了要學習，否則掌握的各種技能會漸漸落伍;即使退休之后，為減少寂寞、緩解衰老，最好也要學點什么。

不公平的地方在于，有些人好像天生就擅長學習，而另一些人怎么學都不得要領。學霸的大腦有沒有什么特別的地方？如果有，那又是為什么呢？我們讀書、做題時掌握的知識點，到底存儲在大腦的哪個位置？

海兔的饋贈

大腦是人體最神秘的器官，沒有之一。以至于很多人想到“大腦”的時候，腦海里都會出現一個縮小版的自己。那么，那個縮小版的“我”有沒有大腦呢？如此追問下去，恐怕會陷入無限循環。

再神秘的東西，也要用科學的方法去研究。

比如，要遵循還原論，不管大腦多么復雜，都是由神經細胞組成的，學習的過程中肯定存在細胞層面的變化;又比如，要強調實證精神，空口無憑嘛，張三說他數學好就一定好？還是讓他做一套卷子看看吧。

將兩條標準擺出來，一種需求就呼之欲出了：最好有一種足夠簡單的生物，用它來進行記憶相關的實驗。有這樣的生物嗎？陸地上沒有，但海洋里有。

海兔是一種軟體動物，長得像巴掌大的小兔子。它們既沒有鋒利的爪牙，也沒有堅硬的外殼，為了在殘酷的自然界生存下去，不得不學會縮鰓——遇到不良刺激，就把重要器官縮回體內。海兔的神經細胞很少，大概只有人類的千萬分之一，但是海兔神經細胞的體積很大，比貓的神經細胞粗壯50倍，用肉眼就能看到。

70年前，當埃里克·坎德爾在美國西海岸見到海兔的時候，立刻意識到它們就是極佳的研究材料。于是在實驗中，他先對海兔施加一個無害的刺激，比如輕觸，而后迅速釋放一個不良刺激，比如電擊。如此重復幾次之后，海兔便形成了記憶：“哦，輕觸之后會有電擊，為了活下去，我應該在輕觸之后立刻縮鰓。”

看到這里，你可能覺得有點眼熟。沒錯，在實驗的第一個階段，坎德爾做了跟巴甫洛夫同樣的事，通過條件反射，讓動物形成記憶。

在實驗的第二個階段，坎德爾更進一步，深入海兔大腦的內部，觀察神經細胞在記憶形成過程中的改變。隨著實驗的進行，海兔某些神經細胞之間的聯系增強了——部分神經細胞會釋放某些物質，加強與其他神經細胞的連接。假如將這些物質攔截下來呢？海兔會失憶，忘記輕觸與電擊之間的關系。

衰老的難題

坎德爾的實驗說明了三件事：第一，記憶是一種客觀的存在，大腦里沒有什么神秘的小人兒;第二，大腦是一個分布式系統，一種記憶只存在于特定神經細胞中;第三，在細胞層面，記憶表現為神經細胞的聯系增強。

綠化帶里的冬青，你肯定很熟悉吧？神經細胞與冬青有一點像，一頭是枝丫橫生的樹突，另一頭是樹干一樣的軸突。神經細胞的軸突末端會稍稍增大，與鄰近神經細胞的樹突緊密接觸，只留一道窄窄的縫隙，這種結構被稱為突觸。

遇到強風，冬青會搖擺起來，而它們的樹枝又可能擾動同伴。對于人類來說，一個陷入興奮狀態的神經細胞會在軸突末端釋放某些物質，即神經遞質。神經遞質像小船一樣渡過突觸間隙，到達下一個神經細胞的樹突，將信號傳遞下去。與樹木不同的是，我們的大腦可塑性更高。如果兩個神經細胞總在一起被激活，前者的軸突會生出一些分叉，加強與后者樹突的連接。

突觸釋放的化學物質，像是高明的園藝師，它們能根據外界刺激修改大腦，將我們改造成最適合生存的樣子。這個理論看起來很完美，不是嗎？照此推理，想成為學霸，唯一的辦法是多練習，重復次數越多，效果越好。原來，我成不了學霸是因為不夠勤奮，多么令人悲傷啊……

且慢！

突觸增強理論打下了記憶研究的基礎，不過，科學嘛，總是層層遞進的。之后，科學家漸漸發現了一些突觸增強理論不能解釋的現象。

比如，衰老。衰老不僅可以損害一個人的行動能力，而且會引發一些腦部病變，像是阿爾茨海默病。阿爾茨海默病主要損害記憶，患者不記得家在哪里、身邊的人是誰，甚至忘記穿衣、吃飯，失去獨立生活的能力。說得殘酷一點，像是有什么東西把他們的靈魂抽走了。

科學家一直希望找到阿爾茨海默病的原因。在研究中，他們驚訝地發現，阿爾茨海默病患者的腦白質出現了異常。

在“海面”之下

如果我們把大腦比作冰山，那么，神經細胞樹突只構成了海面之上的部分。在解剖學中，它們被稱為大腦灰質。腦白質正如海面之下的冰山，體積龐大，卻少有人注意。如果突觸增強是記憶的唯一過程，為什么衰老會影響到突觸之外的部分呢？

腦白質中有什么呢？有神經元細胞的軸突，還有一種圍繞軸突的結構，叫作髓鞘。髓鞘由髓磷脂構成，纏繞在軸突外側，像是給軸突戴了一個袖套。只不過，這個袖套是斷斷續續的，時有時無。

讓我們再來想想坎德爾的實驗。假如有甲、乙兩個神經細胞，甲負責接受外界刺激，乙負責收縮肌肉。隨著實驗的進行，甲之軸突與乙之樹突的聯系肯定會增加。問題是，其他部分呢？在樹突與軸突之間發生了什么？神經細胞有粗有細，有長有短，依靠軸突連接起了大腦各個腦區。神經承載的信息怎么渡過如此漫長的旅途，總不能靠電話吧？

還別說，真是靠電話。電話的工作原理，是先將聲音轉化為電流，讓電流以導線為載體，把信息傳遞到對方的聽筒，再轉化為聲音。科學家發現，當一個神經細胞接收到神經遞質的時候，也會產生一股電流。這股電流沿著其軸突傳遞，直到軸突末端，再次引起神經遞質的釋放。

說到這里，有一件趣事：我是先接觸到電話，而后才知道有種東西叫土電話。兩個紙杯、一根繩子竟然可以傳遞聲音，還要電話、互聯網干什么呢？等我大一些，我才意識到土電話的不足：一方面，繩子里的聲音會不斷衰減，距離一遠就聽不到了;另一方面，聲音的傳播速度太慢了，電流則快得多。

對于神經細胞來說，髓鞘既是基站，又是光纜。當電流沿著軸突傳遞的時候，髓鞘起著絕緣層作用，可以約束電流、減少能量消耗。髓鞘與髓鞘之間的縫隙就更有意思了，它們可以再次產生電流。這股電流將繞過附近被髓鞘纏繞的軸突，直接激活下一個縫隙。看起來，電流好像是在縫隙與縫隙之間跳著傳遞，即跳躍式傳導。

研究顯示，具有髓鞘的軸突，其電流傳導速度可以超過100米/秒，失去髓鞘之后，可能降到不足1米/秒。

注意，是“可以超過”，代表一種可能，而非一定如此。既然髓鞘起著減少損耗、增加速度的作用，那么，髓鞘的厚薄、多寡自然會影響信息傳播。

你可能以為髓鞘是神經細胞固有的結構，其實不然，髓鞘是活的——髓磷脂是膠質細胞的一部分。當膠質細胞接觸到軸突上傳導的電流時，它們會擴增。相應的，髓鞘變得厚實、密集，使信息的傳播速度更快。

學習的面紗

將這些事實代入坎德爾的實驗結論，會發生什么呢？

當我們還是小朋友的時候，父母會傳授一些最基本的知識。比方說，渴了要喝水。這種知識也許只需要一組神經細胞存儲，而父母扮演著坎德爾的角色，通過反復刺激，強化它們之間的連接，使我們形成條件反射。

當我們大一些，父母也開始教導復雜一些的知識。自來水是水，水坑里的水也是水，前者是干凈的，后者是臟的。假如水的來源、干凈程度分別由一組神經細胞記憶，那么，對于“臟水”的學習，實質上是將信息拆分送入兩組。

所謂的“回憶”，說白了，就是再一次同時激活它們。

還記不記得我們前面是怎么說神經細胞的？它們有長有短。兩組神經細胞極有可能長度不一樣，如何才能做到同時調動？那就要改變髓鞘的厚薄、疏密，使信息在不同神經細胞上的傳導同步。

到了學校里，事情變得更加復雜。老師說：“請同學們以‘水為題目，寫一篇小作文。”一瞬間，我們會想到各種與水有關的東西，水的化學式、重力對水的影響、誰曾經買飲料給我喝，我們會產生情緒——我們要在紙上寫字，用肌肉精確地控制筆。到了這一步，已經不是幾組神經細胞可以解決的了。水的化學式由內側顳葉負責，它位于大腦兩側;肌肉控制由小腦負責，它位于大腦底部;而情感，則是大腦皮層不同區域廣泛激活的結果。當我們提起筆的時候，誰在調控信息傳遞速度，誰保證了各個腦區的準確激活？還是髓鞘。

當然，這些都是猜測。不過，近年來的一些研究證實了髓鞘的作用。比如，英國倫敦大學的學者發現，如果用某種方式阻礙髓鞘的形成，小鼠的學習能力會下降;也有學者反其道而行之，用基因技術培養出天生沒有髓鞘的小鼠，然后用某種東西模擬髓鞘的功能，結果顯示，只要髓鞘的功能還在，就不影響學習能力。

轉變的希望

行至文末，回到開篇提到的問題：如何成為一名學霸？

從突觸的角度說，首先，一定程度的重復必不可少，神經細胞聯系增加是記憶的基礎;其次，我們可以借助大腦的機制，免費強化神經連接。

大腦里有一個叫作海馬的結構，當我們睡覺的時候，全身各個器官都進入低功耗階段，它卻沒有閑下來，而是將白天發生過的某些事復現一遍——再一次激活各個腦區。因此，睡眠對記憶的形成與鞏固十分重要。青少年最好能每天保證8～10小時的睡眠。另一方面，多給髓鞘一些機會。

與其一口氣看半本書，不如今天看幾頁、明天看幾頁，留出髓鞘增厚的時間。與其要求自己“一遍過”，不如根據艾賓浩斯遺忘曲線，定期進行復習，以免髓鞘因為缺少刺激而變薄。與其老在一個地方正襟危坐，不如定期更換一下學習環境，動口念一念、動手寫一寫。外界刺激越多元，參與其中的腦區越多，髓鞘能得到的鍛煉就越充分。

你可能覺得，這些沒有什么了不起的，都是老生常談的東西。經驗之談可能具有一定的局限性，而上述種種原則，都得到了實驗的反復證明。當你坐在教室里的時候，實驗室里、醫院里、大學里，世界的不同角落正在吹響向大腦進軍的號角。如果按照科學家發現的規律進行學習，或許有一天，你能加入他們，打贏最后的戰役。