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大脑的奥秘

2014-03-19高峰

第二课堂(小学版) 2014年1期
关键词:神经细胞脑细胞大脑

高峰

记忆之谜

人的记忆靠大脑,而大脑的记忆分为两类,一类是短时记忆,如记得今早吃了什么早餐、当天的电视新闻内容等,这种记忆犹如飞鸿踏雪泥,偶然留爪痕,第二天常忘得一干二净。也正因为忘得快,大脑才有足够的空间去接收更新的事物。但是,如果大脑完全没有办法让记忆长存,人类就没有办法进步、学习。幸运的是,大脑具有留住信息的功能,即第二类记忆——长时记忆。它让我们记住了美好时光、温馨快乐的童年、美好珍贵的友情、让人感动的瞬间……

到底大脑是如何将这些记忆写入脑海中的呢?

科学家发现,一种非常重要的脑中蛋白质——克列伯蛋白对大脑的记忆有重要的影响。当大脑设法记住一件事时,会“叫醒”这种蛋白质,让它进入细胞核中唤醒相关基因,并引起一连串反应,产生更多的与记忆有关的特定物质。大脑就利用这些物质来建立新的神经网络,重组大脑某部位的神经细胞,使它们之间的联系更加快速有效,最后形成一条强有力的神经传导路线。借着这条新的路线,一段我们想要留住的记忆就永远被烙印在脑海中,随时可以拿出来重温。

科学家进一步发现,脑中克列伯蛋白越多,记忆力越好。动物实验发现,如果给予克列伯蛋白增强物质,则动物的记忆和学习能力会增强许多。相反,给予克列伯蛋白抑制物质,则会降低其记忆和学习能力。至于多吃克列伯蛋白或其增强剂,是否可使人一目十行、过目不忘,则有待进一步探索。

那么记忆被贮藏在大脑的哪一部分呢?研究发现,大脑记忆的黑盒子位于脑部深层一种被称为海马回的组织中,但是要将短时记忆转成长时记忆,让一次罗曼蒂克的晚餐长留脑中,还需要记忆黑盒子周围的神经网络及时将这些信息进行转换。一旦这些周围组织受伤,神经网络错乱了,记忆的黑盒子就再也不能“芝麻开门”,大脑就会失去记忆能力,甚至过去的事物也会被全部忘掉(如车祸受伤后产生的失忆症)。

脑的特殊性

骨骼、肝脏、肌肉等器官或组织损伤后,可因细胞分裂增殖很快得以恢复,唯独脑神经细胞不可再生。一旦发育完全后,脑神经细胞就再也不会增殖,所以,人的一生中就只有出生时那个数目的脑神经细胞可供使用。而随着年龄的增长,到20岁左右脑神经细胞会逐年减少,从那时起,每时每刻都会有脑神经细胞“告别”大脑。但是,脑神经细胞的死亡数和勤于动脑无关,有时候,不动脑筋,脑细胞甚至会死亡得更快。所以,为了不浪费,平时大家还是尽量多动动脑筋,不要让脑神经细胞白白牺牲哟!

学习与记忆

人和动物的脑都有可塑性,能以其功能变化来对个体所经历的事件作出反应,其中最奇异的可塑性就是学习和记忆。在记忆方面,经科学家长期探索,虽仍未完全揭谜,但他们注意到三种与记忆有关的现象。

一、一只啄木鸟每年秋天会搜集许多松子,分别储藏在六七千个地点,它几乎能准确记住这些“小粮库”的位置,无忧无虑地度过严冬。

二、鸽子、百灵鸟或某些其他鸟类,经过训练,能够辨认照片中的不同形象。例如,经常在一只鸽子面前展示各种照片,当给它看其中一张老妇人的照片时,就喂一些饲料,不久后,将许多照片散乱地放在它眼前,它会很快地衔出那张老妇人的照片,并露出期望得到赏赐的表情。

三、询问任何一个60岁左右的美国人,1963年11月22日下午1时左右他(她)在什么地方或正在干什么,通常情况下,他(她)会回答因为时间太长无法回忆了。但是如果指出前总统肯尼迪就是在那天被刺殒命的,他(她)就会立刻想起来,当时自己正在什么地方和干什么。

啄木鸟的例子证明记忆是人类和其他动物头脑的本能;鸽子的行为证明经过训练可使脑的记忆力增强;肯尼迪被刺这个事件曾震动全美国,几乎当时的每一个人在感情上都受到冲击,印象深刻,所以容易联想起来,而一般人都容易忽略事件发生的日期和时间。

大脑中究竟哪些细胞是主管记忆的?这个问题目前还没有准确答案。但19世纪以来,医学家发现人脑左半部第三区是掌管说话的中枢,脑枕骨叶片是视觉记忆的“基地”。最近通过对老年痴呆患者的检查,医生们发现这些失去记忆的人的后脑底层、神经床、海马趾等部位都有与正常人不同的变化,这就说明人类记忆不是某特定部位的作用,整个大脑皮层的细胞都有记忆的功能。

脑对信息的加工和储存

人和动物的脑是世界上最复杂的“零部件”,更是最有效的信息加工系统,它接收由视、听、嗅、味和触等感官发来的环境变化信息,通过复杂的加工实现模式识别,从而指导身体作出适当的反应。研究脑功能的专家说:人脑每十秒钟可接受1000万个信息,其中400万个来自眼睛,500万个来自皮肤,100万个来自听觉、嗅觉和味觉。人类的大脑对不断涌入的大量信息进行分析,并压缩成1000万亿个能够记忆的单位,这种记忆力是当今世界上最大存储功率的电子计算机也无法达到的。人脑细胞运转的复杂过程至今尚不完全清楚,美国麻省理工学院的科学家根据实验估计,就算只是辨别三角形、正方形或圆形这些简单的图案,人脑就会调动2000~3000万个脑细胞来“工作”。

认识到大脑有这么强大的功能后,你是不是很希望它的价值能够得到体现呢?那么,就从电脑、电视机、游戏机的面前走开吧,呼吸呼吸新鲜空气,然后让大脑动起来吧!

生命在于运动,大脑在于多用

由于人脑神经细胞以树枝状突起相互联系,互通信息,所以,从本质上说人的智力与突起有关:婴儿出生,大脑细胞数量已初具规模,通过学习用脑,会使突起数目和长度大大增加,形成纵横交错的信息网络。因此生命在于运动,大脑在于多用。现代科学证明大脑重量同人的智力毫不相干,例如大科学家爱因斯坦的大脑就不大。只要充分有效地利用自己已有的大脑,就足以成为最具创造性的天才。那种认为“聪明”与“愚笨”是由大脑的大小差别造成的说法是不科学的,应该说“聪明”与“愚笨”与脑的使用率有关。思想懒散的人,不善于动脑的人,因脑细胞不能发挥功能,会发生废用性萎缩,从而导致脑细胞快速减少。

大脑是很娇嫩的,成年人大脑仅占体重的2%,但它却“养尊处优”,要用全身14%的血液来滋养,消耗的氧气占身体总耗氧量的18%。

因此平日要注意用脑卫生,勿忘劳逸结合,不要长时间单调使用脑子,而要交替学习不同的内容;常到户外活动、呼吸新鲜空气;注意锻炼身体,同时要保证睡眠,使自己的大脑充分发挥应有的效率。

你知道吗

听听舒缓的音乐,对大脑神经细胞代谢十分有利;与朋友聊天也会促进大脑的发育,并锻炼大脑的功能;多读书多看报,能让大脑储藏的信息愈加丰富;观察周围的事物,并注意及时往大脑中储存信息,然后加以记忆,也能锻炼大脑。

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