让科学告诉你，如何成为一名学霸

赵言昌

我们生活在一个需要不断努力学习的年代。在学校要学习，不然父母会不停唠叨;工作了要学习，否则掌握的各种技能会渐渐落伍;即使退休之后，为减少寂寞、缓解衰老，最好也要学点什么。

不公平的地方在于，有些人好像天生就擅长学习，而另一些人怎么学都不得要领。学霸的大脑有没有什么特别的地方？如果有，那又是为什么呢？我们读书、做题时掌握的知识点，到底存储在大脑的哪个位置？

海兔的馈赠

大脑是人体最神秘的器官，没有之一。以至于很多人想到“大脑”的时候，脑海里都会出现一个缩小版的自己。那么，那个缩小版的“我”有没有大脑呢？如此追问下去，恐怕会陷入无限循环。

再神秘的东西，也要用科学的方法去研究。

比如，要遵循还原论，不管大脑多么复杂，都是由神经细胞组成的，学习的过程中肯定存在细胞层面的变化;又比如，要强调实证精神，空口无凭嘛，张三说他数学好就一定好？还是让他做一套卷子看看吧。

将两条标准摆出来，一种需求就呼之欲出了：最好有一种足够简单的生物，用它来进行记忆相关的实验。有这样的生物吗？陆地上没有，但海洋里有。

海兔是一种软体动物，长得像巴掌大的小兔子。它们既没有锋利的爪牙，也没有坚硬的外壳，为了在残酷的自然界生存下去，不得不学会缩鳃——遇到不良刺激，就把重要器官缩回体内。海兔的神经细胞很少，大概只有人类的千万分之一，但是海兔神经细胞的体积很大，比猫的神经细胞粗壮50倍，用肉眼就能看到。

70年前，当埃里克·坎德尔在美国西海岸见到海兔的时候，立刻意识到它们就是极佳的研究材料。于是在实验中，他先对海兔施加一个无害的刺激，比如轻触，而后迅速释放一个不良刺激，比如电击。如此重复几次之后，海兔便形成了记忆：“哦，轻触之后会有电击，为了活下去，我应该在轻触之后立刻缩鳃。”

看到这里，你可能觉得有点眼熟。没错，在实验的第一个阶段，坎德尔做了跟巴甫洛夫同样的事，通过条件反射，让动物形成记忆。

在实验的第二个阶段，坎德尔更进一步，深入海兔大脑的内部，观察神经细胞在记忆形成过程中的改变。随着实验的进行，海兔某些神经细胞之间的联系增强了——部分神经细胞会释放某些物质，加强与其他神经细胞的连接。假如将这些物质拦截下来呢？海兔会失忆，忘记轻触与电击之间的关系。

衰老的难题

坎德尔的实验说明了三件事：第一，记忆是一种客观的存在，大脑里没有什么神秘的小人儿;第二，大脑是一个分布式系统，一种记忆只存在于特定神经细胞中;第三，在细胞层面，记忆表现为神经细胞的联系增强。

绿化带里的冬青，你肯定很熟悉吧？神经细胞与冬青有一点像，一头是枝丫横生的树突，另一头是树干一样的轴突。神经细胞的轴突末端会稍稍增大，与邻近神经细胞的树突紧密接触，只留一道窄窄的缝隙，这种结构被称为突触。

遇到强风，冬青会摇摆起来，而它们的树枝又可能扰动同伴。对于人类来说，一个陷入兴奋状态的神经细胞会在轴突末端释放某些物质，即神经递质。神经递质像小船一样渡过突触间隙，到达下一个神经细胞的树突，将信号传递下去。与树木不同的是，我们的大脑可塑性更高。如果两个神经细胞总在一起被激活，前者的轴突会生出一些分叉，加强与后者树突的连接。

突触释放的化学物质，像是高明的园艺师，它们能根据外界刺激修改大脑，将我们改造成最适合生存的样子。这个理论看起来很完美，不是吗？照此推理，想成为学霸，唯一的办法是多练习，重复次数越多，效果越好。原来，我成不了学霸是因为不够勤奋，多么令人悲伤啊……

且慢！

突触增强理论打下了记忆研究的基础，不过，科学嘛，总是层层递进的。之后，科学家渐渐发现了一些突触增强理论不能解释的现象。

比如，衰老。衰老不仅可以损害一个人的行动能力，而且会引发一些脑部病变，像是阿尔茨海默病。阿尔茨海默病主要损害记忆，患者不记得家在哪里、身边的人是谁，甚至忘记穿衣、吃饭，失去独立生活的能力。说得残酷一点，像是有什么东西把他们的灵魂抽走了。

科学家一直希望找到阿尔茨海默病的原因。在研究中，他们惊讶地发现，阿尔茨海默病患者的脑白质出现了异常。

在“海面”之下

如果我们把大脑比作冰山，那么，神经细胞树突只构成了海面之上的部分。在解剖学中，它们被称为大脑灰质。脑白质正如海面之下的冰山，体积庞大，却少有人注意。如果突触增强是记忆的唯一过程，为什么衰老会影响到突触之外的部分呢？

脑白质中有什么呢？有神经元细胞的轴突，还有一种围绕轴突的结构，叫作髓鞘。髓鞘由髓磷脂构成，缠绕在轴突外侧，像是给轴突戴了一个袖套。只不过，这个袖套是断断续续的，时有时无。

让我们再来想想坎德尔的实验。假如有甲、乙两个神经细胞，甲负责接受外界刺激，乙负责收缩肌肉。随着实验的进行，甲之轴突与乙之树突的联系肯定会增加。问题是，其他部分呢？在树突与轴突之间发生了什么？神经细胞有粗有细，有长有短，依靠轴突连接起了大脑各个脑区。神经承载的信息怎么渡过如此漫长的旅途，总不能靠電话吧？

还别说，真是靠电话。电话的工作原理，是先将声音转化为电流，让电流以导线为载体，把信息传递到对方的听筒，再转化为声音。科学家发现，当一个神经细胞接收到神经递质的时候，也会产生一股电流。这股电流沿着其轴突传递，直到轴突末端，再次引起神经递质的释放。

说到这里，有一件趣事：我是先接触到电话，而后才知道有种东西叫土电话。两个纸杯、一根绳子竟然可以传递声音，还要电话、互联网干什么呢？等我大一些，我才意识到土电话的不足：一方面，绳子里的声音会不断衰减，距离一远就听不到了;另一方面，声音的传播速度太慢了，电流则快得多。

对于神经细胞来说，髓鞘既是基站，又是光缆。当电流沿着轴突传递的时候，髓鞘起着绝缘层作用，可以约束电流、减少能量消耗。髓鞘与髓鞘之间的缝隙就更有意思了，它们可以再次产生电流。这股电流将绕过附近被髓鞘缠绕的轴突，直接激活下一个缝隙。看起来，电流好像是在缝隙与缝隙之间跳着传递，即跳跃式传导。

研究显示，具有髓鞘的轴突，其电流传导速度可以超过100米/秒，失去髓鞘之后，可能降到不足1米/秒。

注意，是“可以超过”，代表一种可能，而非一定如此。既然髓鞘起着减少损耗、增加速度的作用，那么，髓鞘的厚薄、多寡自然会影响信息传播。

你可能以为髓鞘是神经细胞固有的结构，其实不然，髓鞘是活的——髓磷脂是胶质细胞的一部分。当胶质细胞接触到轴突上传导的电流时，它们会扩增。相应的，髓鞘变得厚实、密集，使信息的传播速度更快。

学习的面纱

将这些事实代入坎德尔的实验结论，会发生什么呢？

当我们还是小朋友的时候，父母会传授一些最基本的知识。比方说，渴了要喝水。这种知识也许只需要一组神经细胞存储，而父母扮演着坎德尔的角色，通过反复刺激，强化它们之间的连接，使我们形成条件反射。

当我们大一些，父母也开始教导复杂一些的知识。自来水是水，水坑里的水也是水，前者是干净的，后者是脏的。假如水的来源、干净程度分别由一组神经细胞记忆，那么，对于“脏水”的学习，实质上是将信息拆分送入两组。

所谓的“回忆”，说白了，就是再一次同时激活它们。

还记不记得我们前面是怎么说神经细胞的？它们有长有短。两组神经细胞极有可能长度不一样，如何才能做到同时调动？那就要改变髓鞘的厚薄、疏密，使信息在不同神经细胞上的传导同步。

到了学校里，事情变得更加复杂。老师说：“请同学们以‘水为题目，写一篇小作文。”一瞬间，我们会想到各种与水有关的东西，水的化学式、重力对水的影响、谁曾经买饮料给我喝，我们会产生情绪——我们要在纸上写字，用肌肉精确地控制笔。到了这一步，已经不是几组神经细胞可以解决的了。水的化学式由内侧颞叶负责，它位于大脑两侧;肌肉控制由小脑负责，它位于大脑底部;而情感，则是大脑皮层不同区域广泛激活的结果。当我们提起笔的时候，谁在调控信息传递速度，谁保证了各个脑区的准确激活？还是髓鞘。

当然，这些都是猜测。不过，近年来的一些研究证实了髓鞘的作用。比如，英国伦敦大学的学者发现，如果用某种方式阻碍髓鞘的形成，小鼠的学习能力会下降;也有学者反其道而行之，用基因技术培养出天生没有髓鞘的小鼠，然后用某种东西模拟髓鞘的功能，结果显示，只要髓鞘的功能还在，就不影响学习能力。

转变的希望

行至文末，回到开篇提到的问题：如何成为一名学霸？

从突触的角度说，首先，一定程度的重复必不可少，神经细胞联系增加是记忆的基础;其次，我们可以借助大脑的机制，免费强化神经连接。

大脑里有一个叫作海马的结构，当我们睡觉的时候，全身各个器官都进入低功耗阶段，它却没有闲下来，而是将白天发生过的某些事复现一遍——再一次激活各个脑区。因此，睡眠对记忆的形成与巩固十分重要。青少年最好能每天保证8～10小时的睡眠。另一方面，多给髓鞘一些机会。

与其一口气看半本书，不如今天看几页、明天看几页，留出髓鞘增厚的时间。与其要求自己“一遍过”，不如根據艾宾浩斯遗忘曲线，定期进行复习，以免髓鞘因为缺少刺激而变薄。与其老在一个地方正襟危坐，不如定期更换一下学习环境，动口念一念、动手写一写。外界刺激越多元，参与其中的脑区越多，髓鞘能得到的锻炼就越充分。

你可能觉得，这些没有什么了不起的，都是老生常谈的东西。经验之谈可能具有一定的局限性，而上述种种原则，都得到了实验的反复证明。当你坐在教室里的时候，实验室里、医院里、大学里，世界的不同角落正在吹响向大脑进军的号角。如果按照科学家发现的规律进行学习，或许有一天，你能加入他们，打赢最后的战役。