马克·罗兹维格
最重要的大脑心理生理研究
许多刚当上爸爸妈妈的夫妇都会这样布置婴儿床:在婴儿伸手可及的上方悬挂着许多小动物玩具和各种各样的彩色玩具,这些玩具可能会发光、会活动、会演奏音乐,或者兼有上述三种功能。这是因为绝大部分父母都相信,他们的孩子需要一个令人兴奋的环境,以促进智力和大脑最大限度地发展。
事实上,几个世纪以来,哲学家和科学家一直在研究某种经历是否会引起大脑形态变化的问题,但是由于研究手段有限,一直没有得出什么令人信服的结果。直到20世纪60年代,新技术的发展使科学家们具备更精确地检测大脑变化的能力,并对大脑内各种酶和神经递质水平进行评估。
加利福尼亚大学的马克·罗兹维格(Mark Rosenzweig)和他的同事爱德华·本奈特(Edward Bennett)以及玛丽安·戴蒙德(Mar4an Diamond)采用这些技术,历时十余年,进行了由16项实验组成的系列研究,力图揭示经验对大脑的影响。
罗兹维格选取了12组老鼠,每组都由取自同一胎的3只雄鼠组成,它们被随机分配到3种不同的实验条件中。1只老鼠仍旧与其他同伴待在实验室的笼子里,另一只被分派到罗兹维格称为“丰富环境”的笼子里,第三只被分派到“贫乏环境”的笼子里。
在标准的实验室笼子中,有几只老鼠生活在足够大的空间里,笼子里总有适量的水和食物。而贫乏的环境是一个略微小一些的笼子,老鼠被放置在单独隔离的空间里,笼子里总有适量的水和食物。丰富的环境几乎是一个老鼠的乐园,6到8只老鼠生活在一个带有各种可供玩耍的物品的大笼子里。
实验人员让老鼠在这些不同环境里生活的时间从4到10周不等。经过这样不同阶段的实验处理之后,实验人员通过对它们进行解剖以确定脑部是否有不同的发展。为了避免实验者偏见的影响,解剖按照编号的随机顺序进行,这就可以避免进行解剖和测量的人知道老鼠是在哪种环境下成长的。
研究者关注的是生活在丰富环境下的与生活在贫乏环境下的老鼠的大脑所出现的不同。解剖老鼠的大脑后,对各个部分进行测量、称重和分析,以确定细胞生长的总和与神经递质活动的水平。在对后者的测量中,有一种叫做“乙酰胆碱”的酶引起了研究者特别的兴趣。这种化学物质十分重要,因为它能使脑细胞中神经冲动传递得更快、更高效。
结果证实,在丰富环境中生活的老鼠的大脑和在贫乏环境中生活的老鼠的大脑在很多方面都有区别,在丰富环境中生活的老鼠其大脑皮层更重、更厚,并且这种差别具有显著意义。皮层是大脑对经验做出反应的部分,它负责行动、记忆、学习和所有感觉的输入。而神经系统中存在的乙酰胆碱,在身处丰富环境的老鼠的大脑组织中,这种酶更具活性。
两组老鼠的脑细胞在数量上并没有显著性差别,但丰富的环境使老鼠的大脑神经元更大。与此相关,研究还发现两种对神经元生长起最重要作用的化学成分——RNA和DNA,其比率对于在丰富环境中长大的老鼠来说,也相对更高。这意味着在丰富环境里长大的老鼠,其大脑中有更高水平的化学活动。
在实验室中进行的任何研究都存在人为性问题。罗兹维格和他的同事很想知道在自然的生长环境中,各种水平的刺激是如何影响动物的大脑发展的。他们指出,实验室中的老鼠常在人工环境中繁殖,且已经繁衍了100代,它们和野生鼠几乎没有相似的遗传基因。为了探索这种有趣的可能性,他们开始研究野生老鼠,把抓到的这种野生鼠随机地放在户外自然环境中或是实验室的丰富环境笼子里。4周后,他们发现户外老鼠的大脑比实验室老鼠的大脑发展得更好。这就表明,实验室中的丰富环境与自然环境相比,仍是相当贫乏的。
心灵智慧点滴
大脑像一部机器,不用或用得少了,反而容易生锈、老化。现代人的大脑就这样学会了偷懒。其实锻炼大脑的方法很简单,比如从字典里挑出陌生的字词,然后在与别人交谈时使用;上班时走不同的路线;或者用你平时不用的手拿着牙刷刷牙。“大脑锻炼”的效果对人很有诱惑力,但这项活动说起来容易做起来难。一是人们的工作太紧张,没有更多的时间参加这样的锻炼,而更多的人宁愿享受夜生活,陷入疲劳、睡眠不足的怪圈。