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大脑、学习及学习策略(四)

2019-08-03  本文已影响0人  f5c95373ebcf

从大脑的细胞基础(神经元)看学习过程

大脑的神经元是什么样子的呢?想象一下这样的场景:你在厨房里煎鸡蛋,表面刚刚凝固,薄膜下的蛋黄和蛋白还可以流动,你准备把煎锅抬起来给鸡蛋翻一个面,悲剧发生了------鸡蛋掉到了地上。你手忙脚乱,手足无措,混乱中,你一脚踩到了这个刚掉下来的鸡蛋上·······

现在,你脚下的这个煎蛋就有点类似我们神经元的结构了。从中间展开,鸡蛋周围长出来很多的树枝一样的突起·······

大脑、学习及学习策略(四)

目前为止,科学家们认为神经元的基本框架结构是上图这样的。图中象树枝一样伸出的部分科学家称之为“树突”,而另外一端从中间延伸出去的长轴被称为“轴突”。神经元都是这样三个独立的部分组成的:树突,胞体,轴突。

树突从其他神经元处接收刺激转化成电信号,轴突向其他神经元传递电信号,胞体含有细胞核,是合成蛋白质的主要场所,同时负责向轴突传递电信号。分支丰富的树突接收来自其他细胞的化学信号刺激,转而将电位信息传递给胞体;胞体把电信号以电冲动的形式经过轴突传递出去。轴突外面的髓磷脂就如同电线(轴突)外面的绝缘材料,确保电冲动可以沿着轴突快速传递。

两个神经元之间的狭窄空隙,科学家称这个地方为“突触间隙”。电冲动引起的信息传递是通过神经细胞之间的化学物质“神经递质”的流动来实现的。他们从一个神经元到另一个神经元之间来回穿梭,象一个个小信使。负责接收的神经细胞在遇到这些化学物质(神经递质)时,可以消极也可以积极回应。

这个过程就有点象朋友之间的交流了。“嗨,我收到了刺激,现在我有好消息告诉你!”“好啊,是什么呢?”“不听,我就是不听!”神经细胞发起脾气来,它也可以对全世界关上大门。

在颅骨这样的小小空间里,充斥着1000多亿个相互连接的神经元。每个神经元平均有10000个连接与其他神经元联系在一起。接下来,让我们从神经元这样的细胞基础来理解一下学习是怎么发生的吧!

当我们 有所体验时,神经元被激活,电冲动沿着轴突传递,突触间隙的化学物质如果引起下一个神经元激活,下一个神经元继续传递信息------链接产生。化学物质如果不引起激活,信息就无法在这两个神经元细胞之间传递。

大脑也象肌肉一样,你让它做的运动越多,它就越大,越复杂。经常一起放电的神经元就会形成强链接。而不被刺激的神经元,他们之间的链接就会越来越弱,甚至消失。用科学术语表达这种链接增加或者减少的过程就是:神经连接数量增加-----突触发生。神经连接数量减少-------“修剪”。

埃里克·坎德尔是首先发现学习进程中细胞基础的科学家,他曾经说过:“人类哪怕学习一条最简单的信息,也会涉及参与这一学习过程的所有神经元结构的物理改变”。进一步说,这些物理改变可以导致大脑功能的组织和重组。

真惊人!

科学家对音乐家和非音乐家的大脑扫描发现:与非音乐家相比,音乐家大脑中控制左手的区域明显的大得多。此外,音乐家开始演奏的时间越早,这种膨胀就越明显。

伦敦出租车司机的考核号称是世界上最难的测试。为了获得许可,成为一名“全伦敦”的出租车司机,你得对以查令十字街为圆心的约9.6千米的半径范围内的区域有全面的了解。

 

测试包括很多回合,主考官给出伦敦的两个地点,被测试对象必须先说出两个地点的精确位置,描述出它们之间的最佳线路,然后依次说出沿途每一条街道的名字。每一回合测试结束后,都由主考官根据出租车司机答案的准确性进行打分。然后随着分数的累积,测试变得越来越难,因为主考官对终点的描述会越来越模糊,行驶路线也更长,更复杂。到最后,大约一半甚至更多的出租车司机在测试中被淘汰。没被淘汰的那些人,早已将伦敦地图记得烂熟于心,具有深不可测的记忆力和处理能力。

为了掌握那些知识,打算参加测试的出租车司机要花上数年时间,把伦敦的大街小巷全都熟记于心,详细记录哪个地方是怎样的,以及如何从这里去往那里。由此产生的记忆力和导航技能,让人感到震惊。

伦敦大学的神经学家马圭尔曾对出租车司机进行了迄今为止最深入的研究,也向我们揭示了训练如何影响大脑。

她特别观察了出租车司机的海马体,也就是大脑中涉及记忆发展、形状像海马的部位。她发现,在出租车司机的大脑之中,海马体的一个特定部位比其他实验对象更大,这个部位是海马体的后部,而且明显比公共汽车司机海马体的同样部位大得多。这其中的含义很清楚:无论是什么原因导致海马体后部的尺寸产生如此大的差别,都与驾驶汽车本身并没有关系,而是与职业要求的导航技能有特定的关系。

对伦敦出租车司机的后续研究还发现,那些中途退出,不再从事出租车行业的人,他们的海马体和普通人已经不再具有统计学意义上的差别了。


这些研究的含义是明显的:大脑在各个年龄段都具有明显的可塑性。这个可塑性是我们学习的基础。其细胞基础是神经元之间的电信号的传递。神经元是否一起放电受我们的经历和体验的影响。

学习是否发生,怎样发生取决于神经元之间能不能亲密对话以及怎样对话。而高效学习的策略应该是基于这些脑科学基础研究发现之上的策略,应该符合我们人类的认知规律。

—————下一篇(学习与记忆)

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