脑智终身发展与教育

/ 中国科学院心理研究所磁共振成像研究中心主任

李作林 / 中国人民大学附属中学特级教师

人类心理和行为，在整个生命周期里面都是变化的，并且它的变化是连续的过程。每一个人虽然围绕着一个基本的规律在变化，但是每个人变化的模式又是不一样的，这就是终生发展。一个人从20岁到90岁，女士的幸福感要比男生稍微差一点。什么年龄最幸福呢？男士大概在60岁，女士大概在70岁。因为其他时段大多数人是上有老下有小，有生存压力，这些造成了各种的不幸福。但到了这两个年龄，这些不幸福的因素都不再存在。为什么往后又不幸福了呢？因为你要面临死亡的痛苦、疾病的困扰，所有这些会让你幸福感下降。

我们无法测量儿童的幸福感，但不代表儿童没有这个感觉，只是你的工具无法测量到。脑是所有认知行为的物质基础，脑科学是现代心理学的重要组成部分，它可以为传统心理学提供神经科学实证研究方法，可以研究人的先天基因和后天的发展。人脑里有三个关键的结构，其中一个叫做“杏仁核”，它负责我们的情感、情绪。这个水滴一样大小的结构，在脑的最深处。人的情绪发展成熟是非常晚的，它要到将近30岁的时候才发展成熟，到60岁又开始老化。也就是说，一个人一生里面，最晚开始老化的功能是情绪管理。而中间的额叶即我们的脑门区域，在青少年时期、中学时期就成熟了，所以在这个阶段学习是非常重要的。而负责记忆的海马，记忆功能两三岁的时候就已经成熟了，所以我们才有长时记忆。但也正因为这样，它在30岁就开始退化了。

我们来认识一下我们的脑。人脑有两个基本对称的半球。如图（见下页），这上面七种颜色分别对应着人脑的七种功能。紫色的人的后脑勺这一块，是人的视觉功能；最靠近顶上的蓝色这一块，是人的体感运动功能；最底下有点发白的地方是边缘网络，负责人的嗅觉和情感；绿色部分负责人从上到下的注意（如我去讲课，我要注意下面讲什么，要注意你们的反应，这是从上到下的注意）；而淡粉色的部分是辅侧网络，是负责自下而上的注意（比如我讲着课，门外突然进来一个人，我的注意力立刻就过去了，这是自下而上的注意）；还有一块橘黄色区域，负责我们的认知控制；红色的，负责自我认知功能，就是静默网络。

这里还要搞清一个概念——成像。拿着镜子照自己，这就叫成像。脑的成像技术一共有三类：第一类叫形态成像，能够测量出脑子形状、厚薄大小、弯曲程度；第二类叫结构连接成像，就是脑子里白质纤维的连接，不用打开，只要把脑子放机器上一照，就能照出这个像；第三类是功能成像，各种网络、各种功能就是靠功能成像照出来的。

人的一生不同的阶段，各种脑结构功能尤其是脑功能，它们的变化是不同的，因此要因材施教，因时段施教。胎儿和婴幼儿时期，主要以初级感觉运动皮层为主。这个时期，孩子的脑最重要的发展区域是关于触及、感觉、运动的部分，这跟此时孩子的天性是密切吻合的。而青少年时期，也就是学龄期，是一生中智商发展的关键期，是情商发展的敏感期。

那么，到底是人脑的什么性质决定了一个人的智商高低呢？概括来讲，人和人之间的智力差别，在于脑的可塑性程度的差别。超高智商的孩子，他们皮层中变化的时间可以一直延续到十几岁；而普通孩子在九岁的时候，基本就探测不到这个变化了。所以它取决于脑的可塑性到底有多长的周期。

青年和中年时期，其可塑性不像前面那么强，但并不代表它没有可塑性。一个人练杂耍，扔两个球是可以的，扔三个球就不行了，但让你去练上三个月，普通人也能做到了。这时，再来看你的脑，就会发现脑发生了变化；过三个月再来看，脑还会有变化。可见，练杂耍能改变成年人的脑，并且改变的是负责复杂的运动空间、认知区域。当老师的脑是这样的，开出租车的是另外的样子，你的学习、经验、职业、饮食习惯，都跟脑的个体化有关。

到了老年期，从器质学上来讲人脑都有一个衰退的过程，但有的人虽然年纪很大，还是耳不聋，眼不花。为什么有这种差别呢？一是跟前期遗传有关，二是跟后期的保护有关。

随着年龄的增加，人的不同功能形态学上的变化是有不同变化路线的。纤维的连接整个呈倒U形，这个线就是我们常说的返老还童现象。都说人老了跟小孩似的，脑子确实是这样，只不过一个是新长出来，一个是萎缩回去。小的时候有些功能还没有发育出来，这时候它的功能需求要分工，所以两个脑子的同步性是弱的。到了50多岁以后，脑子又衰退了，一个半球不够用了，必须两个半球合作，这时同步性又变高了。这是非常简单的影像学的实证。

这里还有男女差别问题。在一生的发展变化上，在外侧额叶的区域，两个半球的连接，男性是越来越强，女性是越来越弱。但是负责情绪管理的“杏仁核”，两个杏仁核之间的功能连接，随着年龄的增加，女性是越来越强，男性是越来越弱的。

长期以来，大家认为，智力是恒定不变的。越来越多的证据表明，这个观点是不对的。人从10岁到50岁，脑一直在变化，并且可塑性窗口的长短决定了人的智商高低。人的智力的变化也是取决于脑子的可塑性窗口的变化。老了以后打个太极拳，再学习第二门语言，是有助于整个脑子的变化、认知的发展改善的。

总而言之，年轻时靠得近的脑区先连；而年纪大了以后，就很自由了，比较远的脑区的点也可以相连。这就是脑连接的基本规律。

我们研究发现，脑子里的网络主要分布在控制网络和静默网络上，随着一生的变化，额顶控制网络尤其是在顶叶的区域变化更剧烈，可塑性更强；而右侧的静默网络则相对比较稳定。那么，默认网络和顶叶的记忆网络跟学习到底有什么关系呢？大家知道，任何一个人的清醒状态有两种情况。一种是就像现在大家在学习、听我讲课，我把它叫做“姚明状态”。这时候的认知网络是高度活跃的，尤其是顶叶的记忆网络在高度活动。还有一种是休息状态、静息状态，我把它叫做“葛优状态”。就是下课了，大家休息，这时候静默网络活跃。人脑就是在这两个网络之间不停切换。

默认网络主要负责人的自我认知功能。什么是自我呢？我知道我是我，我跟别人不一样，这就是自我。默认网络里有三个子系统分别负责现在的“我”、过去的“我”和将来的“我”。这个东西跟教育有什么关系呢？我们上课时非常讨厌孩子出现走神的状况，但脑科学告诉我们，你可以走神，不走神就比较累，老是一根筋绷着，不好。在教育过程中，应该提倡学习网络和静默网络平衡切换。所以在美国，很多学校开设了“走神课”，比如花15分钟休息，但是不到处跑，就坐在那儿，你可以想别的。一堂课45分钟，30分钟讲课，15分钟用来休息，甚至不停地进行自我认知的训练，让你对自我认知控制更自由，调控起来更自如，通过静思和冥想训练默认网络。研究发现，训练完的学生，考试成绩会提高，尤其考GRE的时候会提高。

默认网络相对于顶叶的记忆网络还有什么功能呢？顶叶记忆网络的核心功能是学习和记忆的处理，这时候教育的根本目标是嵌入。当我们接近新概念和新事物的时候，它们会被压制，而一旦面对比较熟悉的东西，它就会活跃起来。所以它是不停地在学习和记忆之间切换。而跟智力密切相关的有两个网络，一个是默认网络，一个是顶叶网络。我们的智力一共有两类：一类是晶体智力，要解决的是既有问题；一类是流体智力，要解决的是全新的问题。研究发现，默认网络跟个体的晶体智力密切相关，而顶叶记忆网络跟流体智力密切相关。

基于以上的考虑，我们启动了“彩巢计划”，其目标就是为儿童青少年，尤其是学龄儿童提供一个正常参考的工具。就像测量身高、体重，就像去医院做心脑发育检测，为脑子提供一个测量工具。通过这个工具可以测量孩子的脑发展到什么水平，同时为偏离了这个水平提前做预警，给学龄儿童提供一个保护的工具。

我们专门成立了“儿童脑与认知发育体验中心”，专门做了一个给脑子照相的设备——卡通照相机。孩子不需要做磁共振扫描，只要爬进去玩会儿，一般是半个小时，之后再进行实际脑子的扫描成像。目前我们试着开展以下工作：

下大力气在中小学教师中间进行脑科学普及培训，让广大中小学教师了解脑科学，认识到脑科学的重要性，科学管理，合理开发；教师是和儿童最直接的接触者和影响者，广大教师有正确的脑科学的概念，将会直接影响到他们的教育决策。

参与中小学校的科研、管理，与校长、教师共同进行课题研究，在学校课程建设、学生选拔与分层管理等方面，给出科学的、指导性建议。

为学校开设脑科学的相关课程，吸引更多学生了解脑科学，学习脑科学相关知识。