腦智終身發(fā)展與教育

/ 中國科學院心理研究所磁共振成像研究中心主任

李作林 / 中國人民大學附屬中學特級教師

人類心理和行為，在整個生命周期里面都是變化的，并且它的變化是連續(xù)的過程。每一個人雖然圍繞著一個基本的規(guī)律在變化，但是每個人變化的模式又是不一樣的，這就是終生發(fā)展。一個人從20歲到90歲，女士的幸福感要比男生稍微差一點。什么年齡最幸福呢？男士大概在60歲，女士大概在70歲。因為其他時段大多數(shù)人是上有老下有小，有生存壓力，這些造成了各種的不幸福。但到了這兩個年齡，這些不幸福的因素都不再存在。為什么往后又不幸福了呢？因為你要面臨死亡的痛苦、疾病的困擾，所有這些會讓你幸福感下降。

我們無法測量兒童的幸福感，但不代表兒童沒有這個感覺，只是你的工具無法測量到。腦是所有認知行為的物質(zhì)基礎，腦科學是現(xiàn)代心理學的重要組成部分，它可以為傳統(tǒng)心理學提供神經(jīng)科學實證研究方法，可以研究人的先天基因和后天的發(fā)展。人腦里有三個關鍵的結構，其中一個叫做“杏仁核”，它負責我們的情感、情緒。這個水滴一樣大小的結構，在腦的最深處。人的情緒發(fā)展成熟是非常晚的，它要到將近30歲的時候才發(fā)展成熟，到60歲又開始老化。也就是說，一個人一生里面，最晚開始老化的功能是情緒管理。而中間的額葉即我們的腦門區(qū)域，在青少年時期、中學時期就成熟了，所以在這個階段學習是非常重要的。而負責記憶的海馬，記憶功能兩三歲的時候就已經(jīng)成熟了，所以我們才有長時記憶。但也正因為這樣，它在30歲就開始退化了。

我們來認識一下我們的腦。人腦有兩個基本對稱的半球。如圖（見下頁），這上面七種顏色分別對應著人腦的七種功能。紫色的人的后腦勺這一塊，是人的視覺功能；最靠近頂上的藍色這一塊，是人的體感運動功能；最底下有點發(fā)白的地方是邊緣網(wǎng)絡，負責人的嗅覺和情感；綠色部分負責人從上到下的注意（如我去講課，我要注意下面講什么，要注意你們的反應，這是從上到下的注意）；而淡粉色的部分是輔側網(wǎng)絡，是負責自下而上的注意（比如我講著課，門外突然進來一個人，我的注意力立刻就過去了，這是自下而上的注意）；還有一塊橘黃色區(qū)域，負責我們的認知控制；紅色的，負責自我認知功能，就是靜默網(wǎng)絡。

這里還要搞清一個概念——成像。拿著鏡子照自己，這就叫成像。腦的成像技術一共有三類：第一類叫形態(tài)成像，能夠測量出腦子形狀、厚薄大小、彎曲程度；第二類叫結構連接成像，就是腦子里白質(zhì)纖維的連接，不用打開，只要把腦子放機器上一照，就能照出這個像；第三類是功能成像，各種網(wǎng)絡、各種功能就是靠功能成像照出來的。

人的一生不同的階段，各種腦結構功能尤其是腦功能，它們的變化是不同的，因此要因材施教，因時段施教。胎兒和嬰幼兒時期，主要以初級感覺運動皮層為主。這個時期，孩子的腦最重要的發(fā)展區(qū)域是關于觸及、感覺、運動的部分，這跟此時孩子的天性是密切吻合的。而青少年時期，也就是學齡期，是一生中智商發(fā)展的關鍵期，是情商發(fā)展的敏感期。

那么，到底是人腦的什么性質(zhì)決定了一個人的智商高低呢？概括來講，人和人之間的智力差別，在于腦的可塑性程度的差別。超高智商的孩子，他們皮層中變化的時間可以一直延續(xù)到十幾歲；而普通孩子在九歲的時候，基本就探測不到這個變化了。所以它取決于腦的可塑性到底有多長的周期。

青年和中年時期，其可塑性不像前面那么強，但并不代表它沒有可塑性。一個人練雜耍，扔兩個球是可以的，扔三個球就不行了，但讓你去練上三個月，普通人也能做到了。這時，再來看你的腦，就會發(fā)現(xiàn)腦發(fā)生了變化；過三個月再來看，腦還會有變化。可見，練雜耍能改變成年人的腦，并且改變的是負責復雜的運動空間、認知區(qū)域。當老師的腦是這樣的，開出租車的是另外的樣子，你的學習、經(jīng)驗、職業(yè)、飲食習慣，都跟腦的個體化有關。

到了老年期，從器質(zhì)學上來講人腦都有一個衰退的過程，但有的人雖然年紀很大，還是耳不聾，眼不花。為什么有這種差別呢？一是跟前期遺傳有關，二是跟后期的保護有關。

隨著年齡的增加，人的不同功能形態(tài)學上的變化是有不同變化路線的。纖維的連接整個呈倒U形，這個線就是我們常說的返老還童現(xiàn)象。都說人老了跟小孩似的，腦子確實是這樣，只不過一個是新長出來，一個是萎縮回去。小的時候有些功能還沒有發(fā)育出來，這時候它的功能需求要分工，所以兩個腦子的同步性是弱的。到了50多歲以后，腦子又衰退了，一個半球不夠用了，必須兩個半球合作，這時同步性又變高了。這是非常簡單的影像學的實證。

這里還有男女差別問題。在一生的發(fā)展變化上，在外側額葉的區(qū)域，兩個半球的連接，男性是越來越強，女性是越來越弱。但是負責情緒管理的“杏仁核”，兩個杏仁核之間的功能連接，隨著年齡的增加，女性是越來越強，男性是越來越弱的。

長期以來，大家認為，智力是恒定不變的。越來越多的證據(jù)表明，這個觀點是不對的。人從10歲到50歲，腦一直在變化，并且可塑性窗口的長短決定了人的智商高低。人的智力的變化也是取決于腦子的可塑性窗口的變化。老了以后打個太極拳，再學習第二門語言，是有助于整個腦子的變化、認知的發(fā)展改善的。

總而言之，年輕時靠得近的腦區(qū)先連；而年紀大了以后，就很自由了，比較遠的腦區(qū)的點也可以相連。這就是腦連接的基本規(guī)律。

我們研究發(fā)現(xiàn)，腦子里的網(wǎng)絡主要分布在控制網(wǎng)絡和靜默網(wǎng)絡上，隨著一生的變化，額頂控制網(wǎng)絡尤其是在頂葉的區(qū)域變化更劇烈，可塑性更強；而右側的靜默網(wǎng)絡則相對比較穩(wěn)定。那么，默認網(wǎng)絡和頂葉的記憶網(wǎng)絡跟學習到底有什么關系呢？大家知道，任何一個人的清醒狀態(tài)有兩種情況。一種是就像現(xiàn)在大家在學習、聽我講課，我把它叫做“姚明狀態(tài)”。這時候的認知網(wǎng)絡是高度活躍的，尤其是頂葉的記憶網(wǎng)絡在高度活動。還有一種是休息狀態(tài)、靜息狀態(tài)，我把它叫做“葛優(yōu)狀態(tài)”。就是下課了，大家休息，這時候靜默網(wǎng)絡活躍。人腦就是在這兩個網(wǎng)絡之間不停切換。

默認網(wǎng)絡主要負責人的自我認知功能。什么是自我呢？我知道我是我，我跟別人不一樣，這就是自我。默認網(wǎng)絡里有三個子系統(tǒng)分別負責現(xiàn)在的“我”、過去的“我”和將來的“我”。這個東西跟教育有什么關系呢？我們上課時非常討厭孩子出現(xiàn)走神的狀況，但腦科學告訴我們，你可以走神，不走神就比較累，老是一根筋繃著，不好。在教育過程中，應該提倡學習網(wǎng)絡和靜默網(wǎng)絡平衡切換。所以在美國，很多學校開設了“走神課”，比如花15分鐘休息，但是不到處跑，就坐在那兒，你可以想別的。一堂課45分鐘，30分鐘講課，15分鐘用來休息，甚至不停地進行自我認知的訓練，讓你對自我認知控制更自由，調(diào)控起來更自如，通過靜思和冥想訓練默認網(wǎng)絡。研究發(fā)現(xiàn)，訓練完的學生，考試成績會提高，尤其考GRE的時候會提高。

默認網(wǎng)絡相對于頂葉的記憶網(wǎng)絡還有什么功能呢？頂葉記憶網(wǎng)絡的核心功能是學習和記憶的處理，這時候教育的根本目標是嵌入。當我們接近新概念和新事物的時候，它們會被壓制，而一旦面對比較熟悉的東西，它就會活躍起來。所以它是不停地在學習和記憶之間切換。而跟智力密切相關的有兩個網(wǎng)絡，一個是默認網(wǎng)絡，一個是頂葉網(wǎng)絡。我們的智力一共有兩類：一類是晶體智力，要解決的是既有問題；一類是流體智力，要解決的是全新的問題。研究發(fā)現(xiàn)，默認網(wǎng)絡跟個體的晶體智力密切相關，而頂葉記憶網(wǎng)絡跟流體智力密切相關。

基于以上的考慮，我們啟動了“彩巢計劃”，其目標就是為兒童青少年，尤其是學齡兒童提供一個正常參考的工具。就像測量身高、體重，就像去醫(yī)院做心腦發(fā)育檢測，為腦子提供一個測量工具。通過這個工具可以測量孩子的腦發(fā)展到什么水平，同時為偏離了這個水平提前做預警，給學齡兒童提供一個保護的工具。

我們專門成立了“兒童腦與認知發(fā)育體驗中心”，專門做了一個給腦子照相的設備——卡通照相機。孩子不需要做磁共振掃描，只要爬進去玩會兒，一般是半個小時，之后再進行實際腦子的掃描成像。目前我們試著開展以下工作：

下大力氣在中小學教師中間進行腦科學普及培訓，讓廣大中小學教師了解腦科學，認識到腦科學的重要性，科學管理，合理開發(fā)；教師是和兒童最直接的接觸者和影響者，廣大教師有正確的腦科學的概念，將會直接影響到他們的教育決策。

參與中小學校的科研、管理，與校長、教師共同進行課題研究，在學校課程建設、學生選拔與分層管理等方面，給出科學的、指導性建議。

為學校開設腦科學的相關課程，吸引更多學生了解腦科學，學習腦科學相關知識。