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大朋友小朋友都開學啦!在我們學習時,大腦發生了什么變化?

更新時間:2020-09-04 16:22:09點擊次數:476次字號:T|T

本文來源于公眾號:腦與心智畢生發展研究中心

大腦主要由850億個神經元組成,這比你用肉眼在夜空中看到的星星還要多。神經元是一個充當信使的細胞,以神經沖動(類似電信號)的形式發送信息到其他神經元。例如,當你寫字的時候,一些大腦神經元將“動手指”的信息發送給其他神經元,這個信息穿過神經(類似電纜)到達手指。因此一個神經元傳遞到另一個神經元的電信號可以讓你做任何你想做的事情:寫、想、看、跳、說、計算等等。每個神經元可以連接多達1萬個神經元,在大腦中形成大量的連接,看起來像一個非常密集的蜘蛛網。

神經元之間的大量連接

當你學習的時候,大腦會發生重要變化,包括在神經元之間建立新連接——這種現象被稱為神經可塑性。練習得越多,這些連接就會變得越牢固。當連接加強時,信息(神經沖動)的傳輸速度越來越快,也更有效率[3]。這樣你就能在學習的任何事情上變得更好,如踢足球、閱讀、畫畫等等。我們可以將神經元之間的連接比作森林中的小路(見圖3)。在沒有小徑的森林中行走是很困難的,因為你必須踩踏并推倒植被和樹枝,才能開辟出一條道路。但是越頻繁地走同一條路,這條路就會變得越容易和實用。相反,當你停止使用一條路時,植被會重新生長,道路會慢慢消失。這與大腦中發生的情況非常相似——當你停止練習某件事時,神經元之間的連接就會減弱,最終會被拆除或修剪。這就是為什么如果你整個夏天都沒有閱讀,開學后再開始閱讀會顯得很困難。然而,某些神經網絡可能會非常強大,以至于痕跡或連接永遠不會完全消失。


森林中的小路

學習改變了神經元,這一事實表明大腦是動態的(可塑的)。大腦是變化的,而不是保持不變的。這些變化早在嬰兒還在母親子宮里的時候就發生了,并且會持續一生。問題是:如何幫助神經元創建并增強連接?這里,我們提出了兩種似乎更適合大腦工作方式的策略,可以幫助你更好地學習。

策略1:反復激活神經元 

因為神經元之間的連接需要被多次激活才能變得更強、更有效,所以第一個也是最重要的策略就是反復激活它們。以學習算術表為例,你必須反復練習,在神經元之間建立“小路”。嬰兒不可能在一天之內學會說話和走路,這需要大量的練習。但是,重要的是要注意,僅僅閱讀或瀏覽算術表對神經元連接沒有幫助。你可能也會發現這很無聊。為了建立神經元之間的聯系,你需要從記憶中檢索算術表。換句話說,你必須嘗試自己回憶答案來激活你的連接。這并不容易做到!然而,科學家認為這種“掙扎”改善了學習,因為挑戰表明你正在建立新的連接。記住,學習新東西就像在沒有指定路線的灌木叢中徒步旅行,一開始你可能會走得很慢,但是如果一直堅持,小路會逐漸形成,最終你會走在形成的小路上。此外,當你試著回憶所學到的知識并犯錯時,可以幫助你找出學習中的差距,并告訴你哪條路還需要改進。

科學家們還注意到:與僅僅只是學習相比,進行測驗或考試能幫助你更好地記住信息[4]。例如,如果學習的算術表中穿插了周期性的測試,你在期末考試中的表現可能比僅僅只是學習要好。為什么?這些測試要求你從存儲信息的神經元中檢索信息,從而激活并增強了連接。因此,學習的關鍵是用一種引人入勝的方法來練習檢索。你可以在家里嘗試不同的策略,例如做練習題或使用抽認卡。這些比不斷閱讀或聽講座更能改善學習(只要你在回憶答案之前不要把抽記卡翻過來!)。其他策略包括準備問題向同學或家長提問,以及重做測試或練習。運用你的想象力!你需要記住的是,首先,為了增強神經元的連接,你需要檢索信息,避免只是閱讀或聽答案。其次,你應該找到一種獲得反饋的方法,以知道你得到的反饋是否正確。面對挑戰時不要氣餒,這是你大腦中學習過程的一個自然步驟!

策略2:間隔激活神經元

既然你知道學習需要反復激活神經元(這意味著檢索信息),你可能想知道應該多久練習一次。研究學習大腦的科學家們觀察到,在學習期間的休息和睡眠可以增強學習,減少遺忘[5]。因此,相對于大量的練習(不休息地連續練習一項任務),似乎更好的方法是經常在間隔的練習時間內進行檢索。例如,學習或做3小時的作業,你可能會感到筋疲力盡,你可以把這段學習時間分成3個1小時的時間段,甚至可以分成6個半小時的時間段。簡而言之,當你分割檢索練習時,你在練習過程中增強的大腦連接會更加有效。

當你從練習中休息一下,比如20分鐘,你可以維持或替換神經元表面的受體。這些受體就像一個插座,接收來自其他神經元的神經沖動(電信號)。休息一下有助于它們更好地工作:神經元可以更容易地將神經沖動傳遞給其他神經元。最后,當你在練習期間睡了一晚,實際上會從一次免費的檢索練習中受益,因為當你睡覺時,大腦會重新激活白天激活的神經元之間的連接。你也可以從一次小睡中獲得類似的好處。下次當你發現自己在課堂上犯困時,你可以告訴老師,你實際上是在做檢索練習!簡而言之,當你間隔學習,尤其是檢索練習時,你的大腦比長時間大量學習時更活躍。


你可能會問自己如何在日常生活中留出學習的時間。好消息是,有很多方法可以做到這一點,而且可以很容易地適應不同的技能,比如解決數學問題或記憶定義。你可以對學習計劃做出的最明顯的改變就是把課程分成更小的課程。你也可以讓老師設置每日或每周的復習測驗和其他作業。最后,間隔可以通過交叉練習來實現。這由一組問題組成,這些問題的排列使得連續的問題不能用相同的策略來解決。例如,你可以混合數學問題,使幾何問題、代數問題或不等式問題隨機排序。交叉學習的另外一個好處是:你可以在兩個課程之間進行不同的活動,充分利用你的時間。簡而言之,需要記住的一件事是,之前學習過的信息在重新學習時需要更少的努力,因為間隔給了你的大腦一段時間來鞏固——也就是說,你的大腦會為神經元之間的連接制造所需的建筑模塊。



文中術語表

神經可塑性(Neuroplasticity):大腦改變的能力,即創造、增強、削弱或拆除神經元之間的連接。

反復激活神經元(Repeatedly Activating Your Neurons):大量練習,試圖從記憶中檢索信息,例如向朋友解釋一個概念或回答測驗問題。

間隔激活神經元(Spacing the Activation of Neurons):增加練習次數,但一次練習很短時間。例如,不要連續學習2小時,而要在幾天內學習4個時間段,每次30分鐘,這可以讓你的大腦休息和睡眠,從而幫助你在長期內記得更好


參考文獻

[1] Blanchette Sarrasin, J., Nenciovici, L., Brault Foisy, L.-M., Allaire-Duquette, G., Riopel, M., and Masson, S. 2018. Effects of inducing a growth mindset in students by teaching the concept of neuroplasticity on motivation, achievement, and brain activity: a meta-analysis. Trends Neurosci. Educ. 12:22–[2] Rossi, S., Lano?, C., Poirel, N., Pineau, A., Houdé, O., and Lubin, A. 2015. When i met my brain: participating in a neuroimaging study influences children’s naive mind-brain conceptions. Trends Neurosci. Educ. 4:92–7.

[3] Kania, B. F., Wronska, D., and Zieba, D. 2017. Introduction to neural plasticity mechanism. J. Behav. Brain Sci. 7:41–8.

[4] Zaromb, F. M., and Roediger, H. L. 2010. The testing effect in free recall is associated with enhanced organizational processes. Mem. Cogn. 38:995–1008.[5] Callan, D. E., and Schweighofer, N. 2010. Neural correlates of the spacing effect in explicit verbal semantic encoding support the deficient-processing theory. Hum. Brain Mapp. 31:645–59.



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