大脑越用越聪明？还真是！

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音乐家、运动员和智力竞赛冠军都有一个共同点：不停练习。学习一种乐器或一项运动需要时间和耐心。这一切都与稳步掌握新技能有关。同样的道理也适用于学习新知识或是为考试复习。也就像世界各地的老师、教练和家长喜欢说的那样：熟能生巧。




重复做一件事并不会让事情变得简单。它实际上改变了大脑。这可能并不令人意外。但这一过程是如何发生的一直是个谜。科学家们已经知道，大脑会在青少年时期继续发育。但这些专家过去认为，一旦大脑成熟，这些变化就会停止。

血流显示了大脑的活动。在图片中，蓝色突出了与注意力相关的区域，当人们第一次学习一项任务时，这些区域有更大的血流量。当他们对任务更加熟悉时，这些区域的血流量就会减少。红色表示当任务被掌握时，走神区域变得更加活跃。

最近的数据显示，大脑在我们的一生中不断发生变化。细胞生长。它们与新细胞形成连接。不仅仅是神经细胞会随着我们的学习而改变。其他的脑细胞也会参与其中。科学家们已经开始解开我们如何学习的秘密，不仅是在大块组织中，甚至在单个细胞中。

▎重新布线

大脑不是一大块组织。人类胚胎发育的六到七周后，大脑就开始形成不同的部分。之后，这些领域将各自扮演不同的角色。前额叶皮层（额头后面的区域）是负责解决问题的地方。大脑皮层的其他部分(大脑的外层)帮助处理视觉和声音。在大脑深处，海马体帮助储存记忆。它还可以帮助你弄清楚你周围的东西在哪里。

科学家们可以通过功能性磁共振成像(fMRI)来观察大脑的哪个部分是活跃状态。在每个功能磁共振成像设备的中心是一个强磁铁，它可以让设备检测血液流动的变化。现在，当科学家要求志愿者执行一项特定任务时，比如玩游戏或学习新东西，这台机器会显示大脑中血液流动最高的区域。血流量的增加强调了哪些细胞在忙着工作。

@ERAXION /ISTOCKPHOTO，被称为神经递质的化学信使——离开一个神经细胞的末端，穿过缝隙刺激下一个神经细胞。

许多大脑科学家使用功能磁共振成像来绘制大脑活动。其他人使用另一种类型的大脑扫描，被称为正电子发射断层扫描，或PET。专家们已经进行了几十项这样的研究。每个人都观察了大脑的特定区域对特定任务的反应。

内森·斯普林（Nathan Spreng）做了一些不同的事情。斯普林是纽约州伊萨卡市康奈尔大学的神经科学家。神经科学家研究大脑和神经系统，斯普林想知道大脑是如何在我们学习的过程中发生变化的。

他与另外两名研究人员合作，一起分析了这些早期研究中的38项。每项研究都使用了功能磁共振成像(fMRI)或PET扫描，以探测当人们学习新任务时，大脑的哪些区域会打开。

当人们开始一项新任务时，允许人们集中注意力的区域变得最活跃。但随着时间的推移，这些注意力区域变得不那么活跃。与此同时，随着人们对一项任务越来越熟悉，大脑中与白日梦和走神相关的区域变得更加活跃。

斯普林表示，一开始，你需要集中注意力，当你第一次尝试击球时，学习挥棒需要很高的专注力。但是你练习得越多，你就越不需要考虑你在做什么。

大量练习甚至可以让一个人在完成一项任务的同时想着其他事情——或者什么都不想。例如，一个专业的钢琴家可以演奏一段复杂的音乐，而不用考虑接下来演奏哪个音符。事实上，停下来思考任务实际上会干扰完美的表现。这就是音乐家、运动员和其他人经常提到的「在区域内」。

这个来自老鼠大脑的神经元显示了有一个轴突突出的球状细胞体。随着大脑不断学习，神经元传递信息的速度更快，效率更高。这只老鼠经过基因改造，可以产生一种发出绿色荧光的荧光蛋白。

▎细胞一起发射，连接在一起

斯普林的发现涉及整个大脑。然而，这些变化实际上反映了在单个细胞水平上发生的事情。

大脑是由数十亿神经细胞组成的，这些神经细胞被称为神经元。这些细胞大多是利用化学信使彼此「交谈」。传入的信号会引起倾听神经元发送自己的信号。当电信号通过细胞时，细胞就会被激活。信号从被称为细胞体的地方移开，向下穿过一个被称为轴突的长结构。当信号到达轴突末端时，就会触发这些化学信使的释放。然后这些化学物质跳过一个微小的缝隙，触发下一个细胞的激活。

当我们学习新东西时，发送和接收任务信息的细胞变得越来越高效。它们向下一个细胞发出信号，告诉它发生了什么事，就不需要花那么多力气。从某种意义上说，神经元连接在一起。

神经元可以同时向几个相邻的神经元发送信号。例如，一个神经元可能会传递一个棒球，球会朝向你飞来的位置信息。与此同时，其他神经元提醒你的肌肉准备挥棒。当这些神经元同时兴奋时，它们之间的联系就会加强。这就提高了你接球的能力。

这里显示的是老鼠的海马体，它是大脑中负责存储记忆的区域。这只老鼠的基因被改变了，这种基因可以产生一种绿色荧光蛋白，使神经元发出绿色的光。

▎睡觉时学习

大脑不会在一夜之间停止工作。事实上，打个盹对学习有很大的帮助。这是因为当我们睡觉时，我们的大脑会储存前一天的记忆和新信息。所以睡眠不好会影响我们记忆新事物的能力。

德国海德堡大学的科学家们发现，老鼠在睡觉时，海马体(负责存储记忆的区域)中的特定细胞会激活。但这些细胞并没有正常放电。相反，电子信号自发地在轴突的中央附近发射，然后返回到细胞体的方向。换句话说，细胞反向发射。

科学家们利用老鼠大脑的组织，用电刺激神经轴突。他们小心翼翼地刺激了处于中间的老鼠，随后电信号反向传播。

专家发现，这种反向信号会使神经元对相邻神经元发出的信号不那么敏感。布卡洛解释说，这使得细胞更难放电，从而给神经元一个充电的机会。然后，当她在细胞体附近施加电刺激时，神经元发出了信号，而且比以前更加强烈。

因此，她表示，参与学习新信息的细胞最有可能在睡眠期间反向激活。第二天，它们之间的联系会更加紧密。虽然科学家们还不确定，但很有可能是重复的反向放电周期创造了一个强大的神经元网络。正如斯普林在他的研究中发现的那样，神经元更快、更有效地传递信息。因此，这些网络反映了理解能力或身体技能的提高。

艺术家对大脑中的神经细胞的描绘。神经胶质细胞像毯子一样包裹着轴突，形成髓鞘。随着人们不断学习，大脑细胞改变的方式提高了信号传递到神经细胞的速度和效率

▎发射速度

神经元是大脑中最著名的细胞。但它们远不是唯一的。另一种类型的神经胶质细胞实际上占了大脑细胞的85%之多。很长一段时间以来，科学家们认为神经胶质只是将神经元连接在一起。(事实上，「胶质」这个名字来源于希腊语中「胶水」的意思。)但布卡洛在美国国家儿童健康与人类发展研究所的同事菲尔兹最近的研究表明，神经胶质细胞在学习过程中也会变得活跃。

有一种胶质细胞包裹在神经轴突周围。(注意:并非所有轴突都有这种包膜。)这些包裹细胞形成了髓鞘。髓磷脂由蛋白质和脂肪物质组成。它使轴突绝热。髓磷脂有点像家中铜线外面的塑料涂层。这种绝缘可以防止电信号不恰当地从一根电线(或轴突)漏到另一根。

在轴突中，髓鞘还有第二个作用：加速电信号的传播。这是因为神经胶质细胞迫使一个信号从轴突的一个点跳到另一个点。当它在神经胶质细胞之间跳跃时，信号移动得更快。这有点像从一个地方飞到另一个地方，而不是坐火车。

中间的绿色章鱼状细胞是一种神经胶质细胞，它能形成髓鞘。这里，触须的尖端处于缠绕几个不同轴突的早期阶段。随着大脑的学习，神经胶质细胞生长、变化并帮助提高轴突传递信号的效率

菲尔兹发现，当学习新技能时，绝缘轴突的髓鞘数量会增加。这是随着单个神经胶质细胞的增大而发生的。新的神经胶质细胞也可能被添加到裸露的轴突上。这些变化提高了神经元发出信号的能力。这就导致了更好的学习。

较厚的髓鞘有助于改善所有类型的脑力活动。这些包括阅读，创造记忆，演奏乐器等等。

神经细胞继续增加髓鞘直到成年，因为我们的大脑继续生长和发展。例如，在一个人20多岁的时候，负责做决定的前额叶皮层会产生髓磷脂。这也许可以解释为什么青少年总是做不出最好的决定。它们还没有完成神经细胞的鞘化。但还是有希望的。充足的睡眠当然会有所帮助。神经胶质细胞，比如神经元，似乎在睡眠的某些阶段变化最大。

究竟是什么导致神经胶质细胞发生变化仍然是个谜。菲尔兹和他的同事们正在努力研究这个问题。他说，开启一个全新的研究领域是令人兴奋的。

这些温哥华青年交响乐团的音乐家可能不知道学习演奏一种乐器会重塑大脑

▎缓慢而稳定

当大脑获得新技能时，大脑中的这些变化使得神经元之间的信号传递更快、更强。但加速这些信号的最好方法是将新信息缓慢地引入我们的大脑。

相反，许多学生试图在考试前一晚记住大量信息。死记硬背虽然能通过考试，但是学生忘记这些信息也很快。每次学一点，保持学习的状态，可以使神经元之间的联系稳步加强，也会让胶质细胞有时间更好地隔离轴突。

「啊哈!」的那一刻，不是凭空而来的。相反，它是信息稳定积累的结果。这是因为添加新信息会打开与任务相关的记忆。一旦这些记忆神经元活跃起来，它们就能形成新的连接。他们还可以在现有的网络中形成更强的联系。随着时间的推移，你的理解水平会不断提高，直到你突然「理解」它。

和菲尔兹和布卡罗一样，伯格斯特罗姆强调了睡眠在形成获得知识所需的新记忆中的重要性。所以下次你准备考试的时候，可以提前几天开始学习新知识。但在前一天晚上，需要大脑休息一下，早点上床睡觉。让你的大脑有机会将新信息固定到细胞中。增加获得成功的机会。