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大脑可以永葆青春
http://www.100md.com 2011年8月15日 百科知识 2011年第16期
     如同所有的人体器官一样,大脑也会随着人的衰老而变老。因为,大脑的神经元会丢失、损耗和变性,如同一部机器的齿轮和螺丝一样会磨损、脱落。大脑衰老的最典型的表现是人的健忘、丢三落四,甚至痴呆。今天,越来越多的人患老年性痴呆就是证明。

    但是,不断公布的一些新的研究却证明,人可以老,但大脑可以不老,或者说大脑比身体所有的器官衰老得更慢,能永葆青春。大脑是如何青春永存的呢?

    大脑的季节

    美国纽约大学医学院临床神经学教授埃尔克诺恩·哥尔德伯格在其著作《智慧之矛盾》中指出,如同自然气候一样,大脑也分季节。但是,大脑的四季并非气候上的春夏秋冬,而是分为三个季节:发育期、成熟期和老龄期。

    如果从共性来看,所有人的大脑在出生之前到30岁左右都属于大脑的发育期。在这个时期大脑慢慢形成了重要的认知能力。大脑的发育是一个复杂的过程,这首先体现在大脑最重要的细胞—神经元的生成。过去的研究认为,大脑中的神经元在胎儿至出生后的几年内就停止了,因此,大脑的所有结构都是在生命发育的前几年形成的。但是,新的研究证明,神经细胞的生成是贯穿终生的。这实际上已经证明,大脑的自我生长能力是其永不衰老的一种基础。
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    但是,大脑神经元的发育和成长有一个过程。首先是神经元产生后会移行到各自的部位,然后神经元会产生树状的分支突起,称为轴突。而神经细胞之间通过轴突与轴突的接触进行联系,这种神经细胞的交界处便称为突触。大脑中有无数的突触,这也是神经网络形成和信息多元传递的基础,正如今天的互联网一样。

    当然,大脑的神经元只占大脑细胞的1/3,大脑中的2/3是神经胶质细胞,主要有两种类型。一种是胶质细胞,另一种是少突细胞。它们发育形成环绕和包围神经元轴突的髓鞘,也就是一层称为髓磷脂的脂肪保护膜。髓磷脂呈白色,积聚在一起形成脑白质,是由所有由髓磷脂包裹的神经路径组成,与它相对应的是脑灰质,由所有神经元和较短的非髓磷脂神经路径构成。因此,髓磷脂就像一层绝缘膜,能使神经信号沿着轴突传递,既可以让信息传递更快,又能防止信息的短路和混淆。

    大脑的不同部位并非同步生长发育,大脑中成熟最迟的是额叶,在成人早期甚至是20~30岁才会发育成熟。这与人的行为能力相吻合。实际上,一个人的成熟至少是在20岁以后,有的要到30岁以后,这与个人的经历有关,更与大脑额叶的成熟有联系。驾驶、投票、结婚、饮酒、服兵役等行为被社会法律体系认定为一个成人的标志和权利,但是,很多人并没有意识到这是由大脑的额叶成熟所决定的。所以,额叶的成熟和髓鞘的形成是大脑发育和成熟期的分水岭。
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    大脑的第二个季节是大脑的成熟期。尽管这种成熟期在不同的个体中有差异,而且时间段也不确定,但可以大致确认为是30岁以后到60~70岁(老年期)。毫无疑问,这一阶段是大脑认知的黄金季节。然后,到了老年,则是大脑的老龄或高龄期,大脑的认知会慢慢退化,各种神经性疾病会产生。但是,大脑的衰老并非一日形成,而是在大脑的第二个季节就开始了。随着年龄的增长,大脑的重量和体积在成年以后每10年会萎缩2%,而脑室(大脑内部含有脑髓的腔体)在体积上则有所增加。一部分大脑组织会缩小,神经细胞之间的连接(触突)也会变得稀疏,脑槽(大脑皮质中的核桃状脑回之间的空间)也会变得明显,流入大脑的血液有所减少,大脑的供氧量也会降低。所有这些构成了大脑功能衰退的基础。

    结构与功能的分离

    大脑体积的萎缩和神经细胞联系的减少只是大脑结构的衰变,尽管它们构成了大脑衰退的生理基础,但是,人的大脑的功能有时是可以与结构相分离的。也就是说,尽管大脑的结构随年龄增长有所退化,但大脑的功能,主要是认知和智慧的功能并不会衰退,反而会长时间维持,有的人还会有所增长。
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    在生活中,有些人直到晚年才达到思维的顶峰并取得许多创造性的成就,因此可以称这些人为大器晚成者,例如,控制论之父诺伯特·维纳(1894~1964)。维纳不仅是数学家,也是哲学家。他曾说过,“数学在很大程度上来说是年轻人的游戏”。但是,他自己的思维和创新却推翻了自己的论断。通过论证所有生物和人工系统中复杂组织具有同一性的假设,他在45岁时出版了《控制论》一书。他的第二部重要著作《上帝与有生命的假人》是在其70岁时问世的。

    另一些大器晚成的例子在政治领域。以色列的前总理果尔达·梅厄(1898~1974)是在71岁时才担任总理(任期1969-1974),她带领以色列化解了诸多重大危机。梅厄任总理时的年龄比丘吉尔65岁时担任英国首相还要晚。与梅厄相似的是南非第一位民选总统纳尔逊·曼德拉,他担任总统(1994~1999)之时已经是76岁高龄,在其任上仍然以清晰的思维和明确的方式领导着南非。

    很多人在老年时会失去部分思维能力,但这并不意味着认知能力的消亡。尽管人们会有认知能力的下降,而且一部分人还会患上老年性痴呆,但是一个人仍然可以以多种方式来保持认知能力,可以称为“流失但依旧有力的思维”。
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    美国抽象表现主义的创始人威廉姆·德·库宁(1904 ~1997)是荷兰人,1926年到美国定居。他开创的绘画的全新方向是以他的一句名言开始的:“大树之下无法生长新的东西。”他没有师从什么大师,自己却成为了大师。他在81岁高龄时说过,“一件完工的作品可以提醒我明天不必做什么”。他的很多成就是在其患了健忘症和老年性痴呆后做出的。这也意味着,他的记忆衰退了,但是他多年来形成的智慧却没有凋谢。

    另一个例子是美国前总统罗纳德·里根,他在第二个总统任期的后期已经是在痴呆中度日,但这并没有影响到他作为政治人物的许多正确决策,尽管总统有一个团队,有很多工作班子。

    为何智慧伴随一生?

    为什么人老了其智慧仍然存在,认知能力仍不减当年,并且能胜任工作和创造出优秀的产品出来?

    这首先要归结于大脑的特点和功能。大脑的特点和功能之一是会产生和拥有智慧,以及能力和技能。那么,什么是智慧?尽管对于智慧有很多争论,但是可以认同的定义是,将新旧事物联系起来,并将先前的经验拿来解决新问题的能力。与此同时,大脑可能还有另一种特点,即拥有天赋,指的是将新事物以最纯粹的形式进行再现和领会的能力。如果说智慧是后天获得的,天赋则是先天的。与此对应的是,天赋是才能的一种最高级形式,而智慧则是技能或能力的一种最高级形式。
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    智慧、能力和技能可以抵御衰老或大脑神经疾病带来的认知功能的衰退。那么,大脑神经机制中的什么东西可以让智慧来抵御大脑的衰老呢?这就是大脑的模式识别功能。模式识别是指有机体将新的对象或问题识别为已熟知的对象或问题的能力。其实,人们在生活中的种种行为都体现了大脑的模式识别功能,即人的行动首先是由大脑的模式识别来认知事物和物体,然后用以前的经验来完成特定的动作和任务。

    例如,清晨起来,你会走进浴室看到熟悉的牙刷、牙膏、剃须刀等。你当然知道这是一些什么东西了,但是,如果没有视觉联合皮质(位于左脑,大致位于枕骨和顶叶之间),你就不会识别它们是什么东西。视觉联合皮质受损的人会产生视觉物体失认症。不过,你是幸运的,接着会去拿牙刷刷牙。你把牙刷柄拿在手上,而不是相反,这就拿对了。但是,这也有赖于复杂的神经系统的运作,因为仅仅知道是什么物体是不够的,还要知道怎么用它。负责对一般物体进行使用的运动程序储存在大脑的颞叶中,主要位于左脑半球。如果大脑的这部分受到损害,就会导致观念运动性失用,不知道常用物体的使用方法,例如不会穿衣戴帽,患穿戴失能症。
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    诺贝尔奖获得者赫伯特·西蒙在与他人合著的著作中提出,人的模式识别是成功解决问题的最有力也是最重要的机制。如果没有模式识别,我们就不得不重新认识每个对象、每件事物和每个问题,也无法用先前的经验来解决问题。所以,贮存于人的大脑中的模式识别是一个开关,可以通过它来获取人通过个体经验、集体经验和遗传所得到的所有智慧,并用这些智慧来解决问题。

    研究表明,人特定的模式识别能力在生命的早期就能够显现出来,而对其他模式的识别能力则会出现较晚。同时,即使是最基本的模式识别机制,也需要周围环境提供的刺激才能发挥出来。在大脑的模式识别机制发挥作用后,才能提取在大脑中通过种种途径所获得的智慧来解决问题。那么人类的无数智慧通过哪些渠道获得呢?

    文化智慧(包括科学知识和技术)是人类最大的智慧,是通过语言系统和知识、信息代代相传的智慧。其次是物种的智慧(以一系列文化编码和转换的方式表现出来,使特定生物能以物种适应的方式来解析世界)。再其次是集体的智慧,然后是个人的智慧,最后是个体从事某一专业或行业多年后所积累的智慧,这是决定一个人在年老时是否还有生存竞争力的重要智慧。

    所有这些智慧都需要大脑的模式识别来开启并取出来使用。所以,当一个人随着年龄增长,他/她的大脑也随之而衰老,并且神经细胞减少,甚至患上老年性痴呆,但是,经年累月的生活和工作使许多智慧积累贮存在大脑中,并且可以通过模式识别来调取和使用,这就有可能使人完成正常的工作,甚至创造出优异的成果来。

    因此,人虽衰老了,但大脑未必会衰老。

    【责任编辑】张田勘, 百拇医药(冬雪)