人的大腦是由神經(jīng)細(xì)胞組成的。神經(jīng)細(xì)胞也稱神經(jīng)元,能夠感受刺激和傳導(dǎo)興奮,具有接受、傳遞、加工、儲(chǔ)存或發(fā)放信息的功能。神經(jīng)細(xì)胞主要由細(xì)胞體和突起兩個(gè)部分組成。
神經(jīng)細(xì)胞之間相互接觸的部位叫突觸。一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞大約擁有3萬個(gè)突觸,并與另外上千個(gè)神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生聯(lián)系,從而構(gòu)成龐大復(fù)雜的“神經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)”。眾多的神經(jīng)細(xì)胞,以最復(fù)雜的連接方式集中在大腦這么一塊小小的地方,其精密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前集成度最高的大規(guī)模集成電路。神經(jīng)細(xì)胞之間的聯(lián)系并不是生來就自然暢通的,而是通過學(xué)習(xí)、工作、思維、記憶等智力活動(dòng)“接通”的。積極的大腦活動(dòng)可使神經(jīng)細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使其樹突增多、軸突變粗、突觸聯(lián)系增加,從而促成大腦的復(fù)雜聯(lián)系,增強(qiáng)大腦的工作能力。懶于學(xué)習(xí)和思考會(huì)使大腦出現(xiàn)廢用性萎縮。
突觸對(duì)人的學(xué)習(xí)活動(dòng)有很大影響。 研究表明,學(xué)習(xí)和記憶與突觸的傳遞機(jī)能密切相關(guān)??茖W(xué)家艾克爾斯對(duì)突觸和單個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)研究以后認(rèn)為,記憶就是在神經(jīng)元之間形成了新的突觸聯(lián)系。例如我們記憶一個(gè)英文單詞,每重讀一次,與之相對(duì)應(yīng)的神經(jīng)元系統(tǒng)就按順序興奮一次。如果這種刺激反復(fù)進(jìn)行,則沿通路傳遞的刺激就會(huì)使突觸生長(zhǎng),聯(lián)系變得更加緊密和鞏固,傳輸效率大大提高,這就形成了良好的記憶。
大腦和人的高級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)的主要活動(dòng)規(guī)律是興奮過程和抑制過程。興奮過程是人的神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的開始和加強(qiáng),表現(xiàn)為人有充沛的精力進(jìn)行學(xué)習(xí)、工作;抑制是與興奮相反的過程,是人的神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的減弱和停止,表現(xiàn)為人需要休息。另外,興奮與抑制的過程是有節(jié)奏、有規(guī)則地交替進(jìn)行的,學(xué)習(xí)工作一定時(shí)間后,必須有適當(dāng)?shù)男菹ⅲ拍苁勾竽X得到放松,有利于保持興奮水平,提高學(xué)習(xí)或工作效率。我們應(yīng)該使大腦有節(jié)奏地工作,穿插安排不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容,學(xué)習(xí)時(shí)專心致志,休息時(shí)多參加文體活動(dòng),還要保證有充足的睡眠。
人腦神經(jīng)細(xì)胞復(fù)雜聯(lián)系構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)就是大腦皮層。腦科學(xué)的研究表明,大腦皮層是學(xué)習(xí)和解決問題的高級(jí)部位。大腦皮層的不同部位具有不同的學(xué)習(xí)機(jī)能。
額葉:與思維、判斷、記憶、性格、行為有關(guān)。額葉在大腦半球的前半部、中央溝之前,面積約占大腦皮層的30%,是高度發(fā)展的區(qū)域,具有高級(jí)的功能,在形成人的意向、運(yùn)籌規(guī)劃等有意識(shí)活動(dòng)中,起決定性作用。額葉受傷的人,低級(jí)行為的方式變化不大,但高級(jí)行為方式卻發(fā)生明顯的變化。哈勞的報(bào)告第一次使人們注意到前額葉損傷對(duì)人的精神活動(dòng)會(huì)造成如此巨大的影響。
枕葉:是視覺高級(jí)中樞,位于大腦半球的后部,
頂葉:與軀體感覺有關(guān),在大腦半球的頂部,中央溝的后面,是管理皮膚、肌肉運(yùn)動(dòng)、軀體感覺的中樞。
顳葉:是記憶倉(cāng)庫(kù)和聽覺的高級(jí)中樞,位于大腦半球外側(cè)。與人的長(zhǎng)時(shí)記憶密切相關(guān),特別是人們通過視、聽覺形象記憶保存的內(nèi)容,甚至連人們自己認(rèn)為已經(jīng)完全忘記的事物,刺激顳葉都會(huì)使之重新被鮮明地喚起。加拿大蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所潘菲爾德在一個(gè)報(bào)告中說,用電刺激患者大腦皮層右側(cè)顳葉時(shí),會(huì)引起他對(duì)往事的回憶。有個(gè)患者受到電刺激后說:“我聽到了管弦樂隊(duì)的音樂聲?!敝貜?fù)刺激同一個(gè)部位,他會(huì)重復(fù)聽到這些音樂并情不自禁地跟著唱起來。有的科學(xué)家用電刺激一個(gè)11歲小孩的左側(cè)顳葉,他突然說:“我聽到了幾個(gè)小孩的呼喚聲,喊我到街上去玩,非常清楚,象錄音帶重新播放一樣。
顳葉還是聽覺高級(jí)中樞所在部位,主要對(duì)聽覺刺激進(jìn)行加工。聽覺語言中樞在左半球顳上回后部,雖然只占很小一片面積,但這卻是人類最早發(fā)展起來的語言區(qū)。如果此處受到損傷,就會(huì)產(chǎn)生感覺失語癥,聽不懂別人的談話,有時(shí)甚至自己說了什么自己也不懂,同樣無法順利地進(jìn)行學(xué)習(xí)。
大腦皮層的各個(gè)部位在功能上有所分工,但又是相互聯(lián)系,互相補(bǔ)充,互相影響的。在學(xué)習(xí)過程中僅僅使用大腦皮層的某一部分是不可能取得良好的學(xué)習(xí)效果的。心理學(xué)研究表明,人們只靠聽覺獲得的知識(shí)信息,能夠記憶15%,只靠視覺獲得的知識(shí)信息,能夠記憶25%,但如果把視聽結(jié)合起來,能夠記憶的信息量就不僅僅是15%+25%=40%,而是65%!可見在學(xué)習(xí)中應(yīng)該盡可能地充分運(yùn)用眼、耳、口、鼻、手等多種感官,最大限度地發(fā)揮大腦的整體功能,以提高學(xué)習(xí)的效率,取得更好的學(xué)習(xí)效果。
腦科學(xué)還為學(xué)習(xí)研究提供了一些新的研究方法論啟示。如并行分布式處理研究把學(xué)習(xí)看作是所有參與的神經(jīng)元間通過連接的適應(yīng)而發(fā)生的。這個(gè)研究被用來設(shè)計(jì)明確的計(jì)算模型,并通過行為實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬、功能性的大腦成像和數(shù)學(xué)分析,將這個(gè)模型應(yīng)用于大量復(fù)雜問題的研究過程。
人們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí),常常伴隨著以神經(jīng)、肌肉、感官活動(dòng)為主要形式的生物電變化。研究人類的學(xué)習(xí)機(jī)制,尤其是電生理機(jī)制的主要手段是腦電圖、腦電波。正常的腦電波分為四種波形。
1.波:頻率14—30次/秒,完全清醒時(shí)的大腦在這個(gè)波段上工作,在思考時(shí)或受到外界較強(qiáng)刺激時(shí)最為明顯;
2.α波:頻率7—13次/秒,此時(shí)大腦皮層處于微弱的興奮狀態(tài),“放松性警覺”,松弛而清醒,這是理想的學(xué)習(xí)狀態(tài);
3.θ波:頻率4—7次/秒,在睡眠的初期階段出現(xiàn),在成人困倦時(shí)常出現(xiàn);
4.δ波:0.5—3次/秒,深度睡眠狀態(tài)時(shí)出現(xiàn),缺氧時(shí)也容易出現(xiàn)。
其中α腦電波是誘發(fā)大腦潛能的重要武器,α腦電波最適宜潛意識(shí)學(xué)習(xí)??茖W(xué)家研究天才者的大腦思維活動(dòng)時(shí)(如速算神童或有驚人記憶力的人)發(fā)現(xiàn),當(dāng)他們做一些復(fù)雜的思考工作時(shí)(如計(jì)算、記憶等),腦電波都是比較緩慢的,處于α波狀態(tài),而且他們不會(huì)緊張、很輕松、很容易便能完成任務(wù)。一般的人若要進(jìn)行復(fù)雜的思考時(shí),身體必定會(huì)變得緊張,諸如脈搏上升、心跳加速、血壓增加,腦電波也會(huì)加速至狀態(tài)。
聽巴羅克音樂(Baroque Music)、做靜坐、學(xué)習(xí)一些松弛技巧、腦海形象化練習(xí)、借助雙向反饋儀等輔助儀器,可使大腦處于α波狀態(tài),左右腦產(chǎn)生同步協(xié)調(diào),精神松弛,增強(qiáng)注意力,提高直覺和創(chuàng)造力。
大腦是人體生命活動(dòng)的司令部,被譽(yù)為“智慧之宮”;
大腦分左、右兩個(gè)半球,是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的最高級(jí)部分。
大腦兩半球由胼胝體相連接。胼胝體是連接大腦兩半球皮質(zhì)的神經(jīng)纖維束板,位于半球間裂的縱溝底部。人類的胼胝體由2億條神經(jīng)纖維組成,以每秒40億個(gè)神經(jīng)脈沖的頻率和速度在左、右兩個(gè)半球之間傳遞信息。胼胝體在兩半球的協(xié)同活動(dòng)中起著重要作用。
人的感覺和運(yùn)動(dòng),在兩半球和軀體之間,一般呈交叉支配的關(guān)系。左半球掌管右側(cè)身體的感覺和運(yùn)動(dòng),右半球掌管左側(cè)身體的感覺和運(yùn)動(dòng)。
對(duì)大腦左右兩半球的功能的認(rèn)識(shí)大致經(jīng)歷了三個(gè)階段:
整體——分工——協(xié)同
在整體階段,人們對(duì)大腦的認(rèn)識(shí)較少,認(rèn)為大腦無論在結(jié)構(gòu)上還是功能上都是一個(gè)統(tǒng)一的整體,并沒有代表特定功能的腦區(qū)分化。在1861年法國(guó)外科醫(yī)生布洛卡發(fā)表“人是用左半球講話”的研究成果之前,人們對(duì)大腦的認(rèn)識(shí)始終處于這種整體論階段。
在分工階段,人們想出許多方法對(duì)一些腦病患者進(jìn)行了研究和總結(jié),發(fā)現(xiàn)大腦左右兩半球的功能是不同的,它們存在一定的分工。這段認(rèn)識(shí)時(shí)間從1861年到20世紀(jì)50年代,即美國(guó)心理生物學(xué)家斯佩里對(duì)“裂腦人”的研究成果問世以前。
在協(xié)同階段,人們創(chuàng)造出腦科學(xué)所特有的一系列更先進(jìn)的研究方法,對(duì)腦傷殘患者和正常人的大腦結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行了研究和比較,發(fā)現(xiàn)大腦左右半球功能的分化并不是絕對(duì)的,二者在分工的基礎(chǔ)上,還通過復(fù)雜的協(xié)同活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)大腦左右半球的整體功能。
目前腦科學(xué)在這方面的研究成果,向?qū)W習(xí)者提供了以下信息和啟示:
大腦兩半球功能具有不對(duì)稱性:每個(gè)大腦半球可分別行使功能,但它的功能主要是對(duì)來自對(duì)側(cè)身體之訊號(hào)起反應(yīng)。在正常情況下,當(dāng)然胼胝體是相連的,且此兩半球是共同行使功能。左腦,像一個(gè)雄辯家,善用語言和邏輯分析;同時(shí),又像一個(gè)科學(xué)家,擅于進(jìn)行抽象思維和計(jì)算。它雄心勃勃,經(jīng)常想控制一切,甚至干預(yù)本屬于右腦的功能。它很刻板,缺乏幽默和豐富的情感;右腦,則像一個(gè)藝術(shù)家。它擅長(zhǎng)非語言的形象思維和直覺思維,平日沉默寡言,不擅言辭,但卻在音樂、美術(shù)等藝術(shù)活動(dòng)上很有天分,充滿創(chuàng)造性。它還有很好的空間感。同時(shí),它又感情豐富,很有人情味。它的缺點(diǎn)是比較消極被動(dòng),在與左腦的競(jìng)爭(zhēng)中,經(jīng)常甘拜下風(fēng),致使自己的才能經(jīng)常受到壓抑,難以充分發(fā)揮。
人在嬰幼兒期,大腦左右半球功能的差異表現(xiàn)并不明顯。隨著年齡的增長(zhǎng),隨著言語的發(fā)展,尤其是書寫技能的獲得,左右半球在功能上日趨分化,到10多歲這種分化過程才基本結(jié)束。左右腦功能分化的程度因人而異,多數(shù)人左右半球發(fā)展的水平處于平衡、協(xié)調(diào)狀態(tài),但也有少數(shù)人左右半球發(fā)展很不平衡,這種人往往在某些方面極富創(chuàng)造性,但在其他方面則可能十分薄弱。
應(yīng)該指出,大腦左右兩半球功能的劃分并不是絕對(duì)的。例如有少數(shù)人大腦兩半球的功能與常人正好相反,他們的語言中樞存在于左半球,分析性思維由右腦控制,而整體性、形象性思維則由左腦控制。據(jù)統(tǒng)計(jì),左利手者中有15%的人是這樣的。
此外,一些研究發(fā)現(xiàn),大腦兩半球在成熟與發(fā)展過程中具有很大的靈活性甚至替代性。兩半球中任何一個(gè)受到損傷,另一個(gè)即可代償。不過,這種代償受個(gè)體年齡限制,兒童的腦損傷發(fā)生得越早,越有機(jī)會(huì)被另一系統(tǒng)所代償。但是隨著年齡的增長(zhǎng),尤其是當(dāng)個(gè)體言語機(jī)能發(fā)達(dá)、成熟以后,代償就比較困難了。
大腦兩半球既有分工,各司其職,又密切配合,協(xié)調(diào)發(fā)展。左、右腦合作威力驚人。奧恩思坦教授認(rèn)為,如果對(duì)大腦兩半球中的“未開墾處”給予刺激,激發(fā)它積極配合另一腦半球的工作,大腦的總能力和效率會(huì)激增。當(dāng)一個(gè)腦半球被激發(fā),與正在發(fā)揮優(yōu)勢(shì)工作的另一個(gè)腦半球配合工作時(shí),整個(gè)大腦的工作能力是一個(gè)腦半球單獨(dú)工作時(shí)的5—10倍。
有偉大成就的人,都不單用左腦或右腦,而是左右腦皆能靈活運(yùn)用的人。愛因斯坦左腦的數(shù)字、分析、邏輯能力相當(dāng)出色;但他右腦的音樂、想象、直覺等功能也相當(dāng)了不起。他除了是一位科學(xué)家外,還是一位出色的小提琴家,經(jīng)常作公開表演;他抽象的科學(xué)理論“相對(duì)論”也是靠右腦的直覺功能,才獲得“靈感”的。意大利的達(dá).芬奇既是一位著名的科學(xué)家,又是一位偉大的藝術(shù)家、建筑師、雕朔家和畫家。那些集科學(xué)與藝術(shù)才能于一身的“能人”,則是左腳踏著藝術(shù)世界,右腳踏著科學(xué)世界前進(jìn)的奇才。
開發(fā)右腦潛能可通過以下一些方法:
多從事一些和右腦功能有關(guān)的活動(dòng),如多使用左手、左腳,多進(jìn)行想象力訓(xùn)練、圖形識(shí)別練習(xí),讀書時(shí)要善于隨時(shí)歸納大意,欣賞音樂、繪畫、電影等都是鍛煉與發(fā)展右腦功能簡(jiǎn)便易行的方法。
進(jìn)行漢字教學(xué)、心腦速算,調(diào)節(jié)腦電波、開展各種肢體運(yùn)動(dòng)、精神放松等方法都有助于開發(fā)右腦功能,使左右腦協(xié)同工作、協(xié)調(diào)發(fā)展。
運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)(幻燈、錄音、唱片、電影、電視、錄像、多媒體計(jì)算等)開發(fā)左右腦的潛力大有可為。
計(jì)算機(jī)時(shí)代的協(xié)同作用是一種三向的合作關(guān)系(見圖3-8)[1]。右腦具有填補(bǔ)空白和產(chǎn)生直覺突破的創(chuàng)造性,但它不能對(duì)直覺進(jìn)行檢驗(yàn),或是把直覺傳達(dá)給其他人或計(jì)算機(jī)。左腦則可接近右腦的直覺,并且能檢驗(yàn)這些直覺,并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)或其他人的邏輯語言。計(jì)算機(jī)則以完備的準(zhǔn)確性和比人腦快過上百萬倍的速度,使左腦的能力得以延伸和擴(kuò)展。
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