神经科学|那些走过的路、遇到的人、经历的事……都在塑造你的大脑科技

网上曾经流行这样一句话——那些你走过的路，遇到的人，经历的事，都会塑造你的人生。其实科学来讲，它们塑造的可不止你的人生，它们还能塑造你的大脑。
大脑的生理结构和功能竟然会因为日常生活经历而发生改变？这听起来很不可思议，但确实有越来越多的科学家开始从神经科学的角度来研究环境如何塑造大脑了。

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丰富环境让老鼠更聪明
首先我们要了解一个概念——丰富环境（Enriched environment），它不仅仅指居住环境，更包括生活经历、社会交往等与生活有关的方方面面，简单理解就是日子过得充实、热闹、多姿多彩。与“丰富环境”相对应的概念叫做“贫瘠环境” ，简单理解就是闭塞、单调、无聊。
第一个关于环境如何影响大脑的研究，是由意大利科学家马尔卡雷（Malacarne）在 19 世纪初展开的。马尔卡雷发现，丰富环境中哺育的幼鸟，它们的大脑比同窝出生但处于隔离状态的幼鸟更大。
随后，查尔斯·达尔文也发现家兔的大脑比野兔的要小，并推测这可能是因为家兔的生长环境太过单调、局限。
1913 年，神经元学说的创始人卡哈尔（Cajal ）提出，环境可以刺激大脑，使得神经元之间建立新的、更多的连接。
【神经科学|那些走过的路、遇到的人、经历的事……都在塑造你的大脑】

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唐纳德-赫布 | thedementiaqueen.com
1947 年，被誉为“神经心理学和神经网络之父”的加拿大科学家唐纳德-赫布（Donald Hebb ）第一次对这个问题进行了针对性的研究。
赫布和女儿在家里养宠物鼠，并为这些老鼠提供了丰富的生活环境（老鼠们拥有各式各样的小玩具，就像生活在迪斯尼乐园）。随后，赫布通过水迷宫去评估老鼠们的学习和记忆能力，发现自家老鼠的表现比那些在实验室单调环境中长大的老鼠要好得多。由此，赫布提出，丰富环境可以使动物的大脑发展出更加复杂的神经回路，提升认知能力。

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丰富环境对大脑的影响 | 参考文献[1] ，汉化：作者
1960 年代，罗茨威格（Rosenzweig）在赫布的基础上进行了更加深入、系统的研究。结果发现，相比于生活在贫瘠环境中的老鼠，丰富环境会使老鼠的大脑发生如下变化：
（1）皮层更重、更厚——也就是认知、行动、感受能力都更强；
（2）乙酰胆碱酶活性更高——也就是神经传导更快、更高效；
（2）神经元和神经突出都变得更大——也就是大脑整体活动水平更高。
罗茨威格总结道：“虽然由环境引起的大脑变化并不很大，但这种变化是千真万确的……大脑构造及其化学成分的很多方面都可以被经验改变。 ”

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02
多跟孩子聊天就是最好的早期教育
如果生活在丰富环境的老鼠可以变得更聪明，那么人类小孩的智力表现是否也会受到环境的影响呢？
对此，两位儿童心理学家贝蒂·哈特（Betty Hart）和托德·里斯利（Todd Risley）做了一项著名的研究。
他们选取了42 个美国家庭，跟踪录音了从孩子 9 个月到 3 岁期间，家庭内部发生的所有语言交流，并且等到孩子们 9 岁时再次检验他们的语言和学习能力。结果发现，相对于低收入家庭的孩子，家境殷实的孩子在3 岁时拥有更大的词汇量，而到了 3 年级时则拥有更强的阅读能力，以及更好的考试成绩。
这种学习能力的差距是家庭收入造成的吗？深入分析后，哈特他们发现，真正的原因其实在于父母为孩子提供的语言环境是否足够丰富——对婴幼儿来说，父母与他面对面的讲话聊天，就是对他的听觉、视觉、语言、认知、情绪、社交等等各方面能力的综合刺激。

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父母与婴幼儿面对面讲话聊天就是对他各方面能力的综合刺激 | Pixabay
以词汇量为例，研究者发现，高收入家庭的父母通常也有较高的文化水平，因此他们平均每小时会使用 2153 个单词；低收入家庭中的父母平均每小时使用 1251 个单词；而贫困家庭的父母平均每小时使用 616 个。
此外，在与孩子的交流上，高收入家庭的父母会花更多时间与孩子闲聊，话题也多种多样，比如“你还记得……吗？” “如果……会更好吗？”而贫困家庭的父母对孩子说的话大多只是简单的指令，如“该吃饭了” ， “去刷牙”之类。分页标题
这些不同的亲子交流形式积年累月的结果是，高收入家庭的孩子 3 岁时平均能掌握 1116个单词；而低收入家庭的孩子平均掌握 759 个；贫困家庭的孩子仅为 525 个。随着孩子长大，词汇量的差距也就造成了理解能力的差距，和学习水平的差距。

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03
充实活跃的生活让大脑减缓衰退
如果丰富环境能够促进儿童的大脑发育，那么对于成年人、甚至老年人来说，环境还能改变他们的大脑吗？
有科学家从这个角度切入，研究能否通过改善生活环境来预防老年人的认知功能衰退。
研究者们选择了 6000 名 65 岁以上的老人，其中一些人的日常生活十分活跃，经常听广播、看书、和朋友们玩扑克牌，逛博物馆等。 4 年后随访发现，这些把日子过得多姿多彩的老人患阿尔兹海默症的风险明显较低。由此可见，适量的外界环境因素刺激，可以让成年人的大脑更加活跃，减缓认知功能衰退的过程。

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把日子过得多姿多彩的老人患阿尔兹海默症的风险较低 | 图虫创意
丰富环境甚至对受损的大脑也能产生积极的修复作用。
以脑中风患者为例。有报告指出，患者在中风后的 14 天内， 50%的时间卧床， 60%的时间独处， 88.5%的时间待在卧室。简单来说就是没有娱乐，没有社交，基本属于“贫瘠环境” 。

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中风患者独自待在病房 | 图虫创意
于是研究人员对部分中风患者的病房进行了改造，增加了一些生活娱乐设施，让患者可以随时读书、看报、听歌、打游戏，同时也鼓励患者多下床活动，多在用餐的时候与周围人聊天。结果发现，相对于那些孤零零的在病房长期卧床的病人，拥有更多社交互动和休闲娱乐的患者，不仅康复速度更快，而且跌倒等临床不良事件的发生率也大幅度降低。
澳大利亚的科学家也进行了一项类似的试验，探究环境如何影响脑部疾病（脑肿瘤、帕金森、脑外伤等）患者的康复效果。研究人员在病房设置了一个“活动走廊” ，在这个区域里提供了多媒体设备、棋牌类游戏、绘画和木制品培训班、图书室等。患者可以选择自己喜欢的活动项目，每天参与两个小时，同时他们也被邀请多体验一些不同的项目。之后，研究者发现，和那些长时间宅在病房的人相比，这些经常来活动走廊的患者们肢体活动能力变得更强，情绪也有了明显改善，不那么容易感到紧张、消沉了，而且这种精神状态的好转一直持续到出院 3 个月以后。
我们每个人都是由基因决定的，同时又会受到环境的强烈影响。遗传性因素，我们无法掌控，但生活环境却是可控、可以改善的。
善用环境，并构建丰富的环境氛围，不仅能改善认知功能，促进大脑健康发育，还对神经系统疾病的治疗和康复有着重要的临床意义。
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作者：蔡梦飞
编辑：袁玥
排版：凝音
题图来源：图虫创意
参考文献：
[1] Nithianantharajah et al. (2006). Enriched environments, experience-dependent plasticity and disorders of the nervous system. Nature Reviews Neuroscience, 7(9), 697-709.
[2] Sale et al. (2009). Enrich the environment to empower the brain. Trends in neurosciences, 32(4), 233-239.
[3] McDonald et al. (2018). Is environmental enrichment ready for clinical application in human post-stroke rehabilitation?. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 12, 135
[4] Khan, et al. (2016). An enriched environmental program during inpatient neuro-rehabilitation: A randomized controlled trial. Journal of rehabilitation medicine , 48 (5), 417-425.
[5] Sampedro-Piquero et al. (2017). Environmental enrichment as a positive behavioral intervention across the lifespan. Current neuropharmacology , 15 (4), 459-470.
[6] Brown, R. E. (2006). The life and work of Donald Olding Hebb. Acta Neurologica Taiwanica, 15(2), 127.
[7] Wilson et al. (2002). Cognitive activity and incident AD in a population-based sample of older persons. Neurology , 59 (12), 1910-1914.
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来源：我是科学家iScientist
编辑：他和猫