起作用的神经可塑性

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有哪些影响神经可塑性的因素呢？这是一个引人入胜的问题，也是一项科学挑战。一旦我们知道如何控制并利用神经可塑性，那么它就有可能成为治疗的方法。在众多因素中，影响神经可塑性的环境因素尤其具有吸引力。人们一生中运用大脑的方式与他们大脑衰老程度之间有着密切联系。

偶然的观察和正式的研究都表明，教育可以减轻痴呆症对人的影响。受教育水平高的人更不容易受痴呆症影响。罗伯特·卡兹曼率先发现，受过高等教育的人群罹患痴呆症（包括阿尔茨海默病）的比例更低。麦克阿瑟基金会健康老龄化研究网络赞助了一项有关老年人认知变化预测指标的研究。教育是老年人认知活力最有效的预测指标。这种关系的基础还没有得到充分的理解。与教育有关的生活方式让人免受痴呆症的影响，还是某些人生来具有极为强健的神经生物特性，使他们更适合接受高等教育，并且免受痴呆症的影响？有理由认为，与高等教育有关的活动的性质而不是高等教育本身能使人们不受痴呆症的影响。与受教育水平低的人相比，受教育水平高的人更可能一生中都在从事脑力劳动，这仅仅是由其工作性质决定的。

假设两组人罹患引发痴呆症的神经疾病的频率相同，同等严重程度的神经疾病对处于良好状态的大脑的影响要小于对状况不佳大脑的影响，因为状态良好的大脑有额外的神经连接和血管储备。同等程度的结构性损伤也会产生较少的功能中断。我们再一次想到了认知状况与身体状况之间的类比。玛丽修女的例子清楚地说明了这一点。她活了101岁，直到去世时所做的认知测试的结果都很好，但在她去世之后对其大脑的研究表明，其大脑神经元纤维多处打结、结块，是患有阿尔茨海默病的表现。虽然玛丽修女患有阿尔茨海默病，但她的思维却完好无损。玛丽修女是圣母学校修女会的一名修女，明尼苏达州曼卡多市的圣母学校修女会的修女以长寿而闻名，有大量关于她们的研究和报道。她们也因未遭受痴呆症的严重影响而闻名。人们一直认为，该现象得益于她们终生保有的认知活跃的习惯。这些修女不断地用谜语、纸牌游戏和对当前政策问题的辩论等思维活动来挑战自己的思维。此外，那些拥有大学学位，教授并从事其他具有思维挑战性的活动的修女比受教育水平不如她们的修女的平均寿命更长。对这些修女的认知状况的观察结果如此引人入胜，以至于研究人员设计了专门的大脑解剖研究来研究认知刺激与树突发育之间的关系。

对这些修女来说，认知训练对大脑的保护作用似乎是逐步累积而成的，持续了一生。人们找到的古老的修道院记录包括修女在20多岁时写下的自传。研究人员在研究修女早年的记述与晚年痴呆症的发病率之间关系时，发现了一个令人震惊的情况。那些在年轻时期用更复杂的语法和更丰富的概念进行写作的修女，比那些用简单语法平铺直叙的修女能够更长久地保有思维的活力。

这些研究促使大众媒体推测，痴呆症是一个伴随人一生的过程，在某些人的早年时期就开始产生临床症状不明显的影响，这是她们写简单文章的原因。另一种具有同等程度可能性的猜测是，大脑组织让某些人比其他人“更聪明”的特点抵消了晚年痴呆症的影响。因此，也有可能是在早年养成了大脑使用习惯的修女会不断地锻炼大脑，因而对大脑产生了保护效果，这种效果被证明在其晚年起了关键的作用。

迅速积累的数据表明，经历的影响可能会改变大脑的形态，这种改变甚至是宏观层面的，能够通过fMRI技术观察到。首个证据是关于伦敦的出租车司机的，他们的海马体要比同时代的其他人大。英国的神经科学家公布了一个发现，这个发现在几年前还会被当作神经科学上不可能发生的事情。他们对16名伦敦出租车司机的大脑进行了扫描，并将其与对照组的50个大脑进行比较。出租车司机在工作的过程中形成了关于伦敦的复杂心理地图，他们的海马体后区更大。此外，资历越深的出租车司机，其海马体也越大。当然，海马体被认为对学习和记忆（包括空间记忆）具有关键作用，因此，任何需要记忆伦敦这样的大都市的复杂路线的人都必须充分地利用海马体。虽然我一直居住在大城市，但伦敦的巨大规模和毫无规则仍然让我很头疼。这个发现是否能在纽约复制还说不准。在伦敦，出租车司机如果无法辨认几乎伦敦全部的街道，就无法获得驾驶执照。纽约当然没有这样的要求，甚至对基本的英语水平都没有要求。关于伦敦出租车司机的研究可能首次证明了大脑宏观结构与有助于大脑使用的环境因素之间的关系。

与其他相关研究一样，海马体的大小与出租车司机这个职业之间的因果关系尚不确定。不同于纽约的出租车司机，伦敦的出租车司机必须经过严格的测试，而且是真正的职业司机。有人可能认为，只有那些海马体较大的人才适合这个职业。但另一种关联又削弱了这个观点，即海马体的大小与工作年限的关联。换句话说，一个人当出租车司机的时间越长，其海马体就越大。这似乎能明确某种因果关系：海马体的大小与在伦敦当出租车司机的年限成正比。如果再想想工作年限越长往往意味着年纪越大，而年纪越大往往意味着大脑结构会在衰老的作用下变小，这项研究就非常惊人了。看上去，工作需要对海马体的刺激超过了衰老的影响。很快还会有其他类似的发现。其中之一与角回有关，角回是顶叶、颞叶和枕叶交界处的一个皮质区域。右利手者的左角回是最重要的语言基础之一，与处理复杂关系的能力密切相关。伦敦大学神经科学研究所威尔康姆认知神经学系证明，会使用两种语言的人的左角回的灰质含量多于只会使用一种语言的人，而且白质的浓度更高。这意味着，能够使用不止一种语言的人的大脑拥有更多的神经元和连接。学会第二语言的时间无论早晚，都是如此。有人可能会说，仍然可能存在因果关系倒置的问题，会使用两种语言往往是个人情况（如从一个国家移居到另外一个国家）或出生偶然性（出生在一个多语言的环境中）的函数，而不是基于天赋的选择的函数。有关角回的发现的确反映了由经历驱动的可塑性，而且看起来上述影响不限于年轻人，也体现在老年人身上。另一项研究与颞横回有关，这是位于颞叶中的一个处理听觉刺激的重要部位。研究人员发现，职业音乐家的颞横回要比未受过训练的普通人的颞横回大，前者是后者的两倍。和伦敦的出租车司机一样，颞横回的大小与练习乐器的时间成正比。这种联系有力地支持了训练是颞横回变大的原因这一观点。

因此，似乎认知活动能够促进神经组织的生长，这种神经可塑性效应可以是非常明确、具体的：某些种类的思维活动与大脑中负责支持这些思维活动的部位的形态变化有关。在伦敦出租车司机、使用两种语言的人和职业音乐家三个例子中，形态测定方面的发现反映了某种长期认知活动的效果，这种认知活动往往要持续几年甚至几十年。但是，神经可塑性效应本身可以在更短的时间内显现出来，戏法研究证实了这一点。一组没有任何戏法经验的志愿者接受了为期三个月的变戏法训练，即在空中抛接三个球，直到达到某种熟练程度。对训练前后的fMRI扫描进行的对比发现，左右半脑颞叶和左顶叶灰质的量显著增加了。在训练中断了三个月后又进行了一次fMRI扫描，结果显示，虽然上述三个区域在训练的作用下灰质增加，但现在灰质有所减少。

这是一个让人叹为观止的发现，它表明，即使是相对简单但持久的认知活动，也能够影响大脑的形态，而且呈现出可观测到的特定神经解剖学特征。随着类似发现的不断积累，人们将不再怀疑终身神经可塑性的存在及其对认知活动的依赖。