钱能买到更好的大脑吗？

脑机接口社区 2022-04-26

本文转自公众号：脑与心智毕生发展研究中心CLIMB

在成长过程中的经历会影响大脑在我们一生中的发展和工作方式。大脑在学习新技能和形成新记忆的过程中不断变化。当我们处于儿童时期和青少年时期时，大脑就像海绵一样，吸收我们学的、看的、吃的和做的事情的速度比后来快得多。当你还是个孩子的时候，如果你所有的时间什么都不做，那么，在你的成长过程中，大脑对于这个世界将一无所知。所以，给大脑一个机会去体验新的活动很重要，比如体育、艺术和音乐，通过读书或去博物馆学习新东西，以及结交新朋友一起玩和学习。你不需要很多钱来做这些事情，所以从沙发上起来，开始训练你的大脑吧!

想象一下你的家人得到了一百万美元，你们的生活将发生什么改变？你们会住在哪里？你会把时间花在什么事情上？你和你的家人会买什么？再想象一下，如果你的家庭没有很多钱，你的生活会是什么样子？有钱孩子的生活和没钱孩子的生活有什么不同？不仅孩子住的房子类型和吃的食物类型会完全不同，他们每天的习惯和活动也可能是不同的。在世界各地，有些国家有很多钱，有些国家没有。即使是在美国，人们的工作类型和他们能挣多少钱也有很大的差别，这对他们居住的地方和他们每天的经历有很大的影响。研究大脑的科学家们知道，儿童每天经历的事情会影响他们的大脑，然而实际生活中许多促进孩子们大脑工作和成长的经历是完全免费的(见图1)。

图1

左边是一个“大脑银行”的图片，钱代表生活中大脑的各种经验。右边是一张想象中的大脑图片，上面有各种各样的单词和图像，代表了塑造我们大脑发展方式的各种事物。我们无法控制一些能改变大脑的事情，比如青春期影响我们身体的荷尔蒙，男孩和女孩是不同的，还有我们从父母那里继承的基因。然而，有些塑造大脑生长方式的事情是可以控制的，像我们选择吃的各种食物，我们选择做的活动，包括运动、音乐、花时间在学校学习以及与朋友和家人一起共度时光等(原图由Elizabeth Sowell与James Jackson Crowell设计)。

在这篇文章中，我们讨论了最近一个科学研究的结果，研究人员使用一种叫做磁共振成像(MRI)的技术研究了1000多名3到20岁的正常儿童和青少年。
MRI使用一个大的甜甜圈形状的磁铁来绘制身体内部的细节图片，用来观察大脑并测量它的形状和大小。

研究人员还使用了特殊的电脑游戏来测试孩子的思维能力。他们发现平均而言家庭年收入在25,000美元或以下的孩子的大脑表面积比家庭年收入在150,000美元或以上的孩子的大脑表面积小约6%(见图2A中的蓝线)[1]。家庭收入高的孩子在思维和决策能力的测试中得分更高，而他们更大的大脑表面积有助于解释这一现象。另一件重要的事情是，一些家庭收入最低的孩子的大脑表面积大小与一些家庭收入最高的孩子相同。同样，一些来自高收入家庭的孩子的大脑表面积大小与来自低收入家庭的孩子相同。为什么会这样？虽然我们不确定，但似乎有钱并不像你的家人把钱花在什么地方那么重要。也就是说，孩子们的经历，比如他们参加的活动和他们选择吃的食物，可能比他们的家庭财富更重要。在这项研究中没有调查这些家庭如何花钱，但这是未来研究的一个有趣领域。

图2

每个黑点代表研究中的一个人，每个人的大脑都做了磁共振扫描。观察每个图表中所有点的组合模式，可以告诉我们每个人的两条信息之间的关系。A.大约1000名3-20岁的儿童和青少年的家庭年收入(美元/年)与大脑表面积的关系。在这张图上，每个点都告诉你一个人的家庭收入(在图的底部)和他的大脑表面积(在图的左侧)之间的关系。B.大约100名7到60岁被试的年龄和儿童青少年时期快速发育的大脑部分的皮质厚度之间的关系。在这张图上，每个点都告诉你一个人的年龄(在图的底部)和他的皮层厚度(在图的左侧)之间的关系。每个图中的蓝线显示了更快速的变化发生在家庭收入范围的低水平一端(图A)和年小的年龄段(图B)，每个图中的红线显示了较缓慢的变化发生在家庭收入范围的高水平一端(图A)或更大的年龄段(图B)。图A取自Noble [1]，图B取自Sowell [2]。

这项新研究的发现很重要，有助于我们了解儿童的大脑是如何发育的。虽然我们的大脑总是随着时间的推移而变化，但我们学习的每一项新技能或记忆都在改变我们的大脑，不管我们有多老(例如，40或50岁，甚至80岁！)。一些使用磁共振成像的研究表明，成年人在学习新技能比如杂耍后，大脑会发生变化[3]。当研究大鼠甚至猴子这样的动物时，会比研究人类更容易控制它们的环境。这些动物研究表明，在动物成长过程中，如果所处环境里有新鲜有趣的活动，比如有玩具玩，有跑步机运动，或者有其他动物与之互动，那么这些动物的大脑将与未经历有趣活动的动物大脑发展有所区别[4]。在环境中有很多活动要做的动物比在没有玩具、锻炼和社交的“无聊”环境中长大的动物更擅长学习新事物。
为什么这对我们人类很重要？因为它告诉我们，我们成长的环境(以及我们选择做什么和不做什么)对我们大脑的发育有很大的影响。尽管通过学习新事物来改变我们的大脑永远不会太迟，但我们的大脑在儿童和青少年时期的变化和发育比在以后的生活中要快得多(见图2B)。所以，我们在儿童和青少年时期的经历，可能会对我们的大脑如何发育以及成年后的运作方式产生更大的影响。
你可能会想，“当我们有有趣的经历时，大脑会发生什么?”、“组成大脑的特殊类型的细胞之间一定有什么变化”。大脑非常复杂，让我们把它想象成房子里的电通路。家里的电灯和电子设备都需要电力，就像我们从食物中获取能量来维持大脑连接的激活一样。让家里所有的灯和电子设备一直开着是很浪费的，而且毫无意义。当我们需要电子产品的时候，我们可能会想要把它们打开，但是，随着时间的推移，有些电子产品就会变得毫无用处，根本不值得使用，甚至根本不值得保存。想象一下，如果你的家人一直开着一台电动打字机，即使在电脑成为打字和打印文本的最实用工具之后，他们也一直插上电源，情况会怎样？这将非常愚蠢，浪费空间和电力，这些都是宝贵的资源。
你的大脑也是如此：当你4岁时，与你20岁时相比，需要的是不同的技能；在你长大后，您可能需要一些4岁时有的脑细胞和连接帮助你学习，但是继续让大量的脑细胞“插入”那些4岁时已经掌握的简单任务也没有意义，比如说话和走路。当你年幼时，你的大脑通过增长更多的细胞和连接来完成这一切，这远早于你长大后可能产生需要之前。随着时间的推移，正如你所了解到的，大脑会移除或“拔掉”那些没用或不需要的连接，并加强那些你需要的连接。正如你在图2B(蓝线在图上)所看到的，当我们测量大脑皮层的厚度时，可以发现青少年时期到成年期实际上有所下降，因为不使用的连接会减少，而大脑的其他部分填满了我们的头颅，使保留下的连接更好更快地继续工作。因此，根据我们在环境中的经历，帮助训练我们的大脑来决定哪些脑细胞和连接需要“插入”并保留，哪些需要“拔出”并放弃，这是有道理的。如果你想了解更多关于大脑是如何发展的，请阅读本专题下一期科普文章[5]。

所以，有了这些新信息，花点时间问问自己，我正在做什么，或者我没有做什么来建立我的大脑？想想你的日常活动和习惯，它们如何帮助你的大脑成长。例如，像能够在跑步机上运动的动物一样，进行跑步或游泳等运动的儿童和青少年的海马体更大——海马体是大脑中对学习和记忆很重要的部分。身体锻炼和体育活动也被发现能使学习一些计算机任务[5]和其他新信息[6]变得更容易。所以，大部分时间坐在沙发上看卡通片可能不是打造最佳大脑的最明智选择!

社交游戏对我们大脑的发展很重要。也许你和你的朋友喜欢用积木搭房子、玩装扮游戏、做艺术和手工艺，或者互相竞争运动或棋盘游戏，所有这些都是社交游戏。社交游戏不仅仅有趣，它对大脑的健康发展也非常重要。动物研究表明，社交游戏改变了大脑中某些化学物质的含量，使大脑在以后的生活中变得更强壮、更健康[7]。同样，在人类中，社会游戏已被证明可以帮助儿童在一生中更容易地学习新事物。孩子们在与朋友玩耍的过程中学习了许多重要的社交和思维技能，这些技能包括解决问题的能力、清晰表达和理解他人语言的能力，以及提高阅读和数学能力。想想看，你在一边和朋友们一起玩，一边成功建立了你的大脑！但是一个家庭的经济状况是如何影响社会游戏的呢？研究发现，与那些家境富裕的孩子相比，家境贫寒的孩子有更少的自由玩耍时间，更少的户外安全玩耍场所，在学校和家里的创造性活动也更少[8]。因此，在学校和家里进行安全的社交活动对所有孩子和他们正在发育的大脑都很重要，无论他们的家庭环境是否有富裕.

这篇文章告诉我们，大脑需要经历很多不同的事情，才能以最好的方式成长和发展，而且，促进大脑的健康发展并不一定需要花很多钱。虽然我们仍然不知道大脑发育和家庭经济条件之间的联系，但我们知道大脑是随着时间的推移而发展的，在我们学习新事物时，我们的大脑会不断变化，即使到了老年也是如此。在儿童和青少年时期，大脑会发生巨大而迅速的变化，这使得我们的大脑对学习新技能非常容易，因此，当我们有机会的时候，给我们的大脑“喂”良好的体验就更重要了。像锻炼和社交游戏一样，你可能喜欢做很多其他可能有助于大脑发育的事情，比如演奏乐器、画画或学习第二语言。当然，你可能比其他人更喜欢一些日常活动。但是，学习新事物，即使是困难的，也是构建我们大脑所必需的。虽然你的家庭经济条件与大脑表面积的大小有关，但你所做的每件事(无论是否用钱)都会对你大脑的生长发育产生影响。

术语表

皮层厚度(Cortical thickness)：

是反映大脑最外层结构厚度的测量值。大脑皮层是所有脑细胞(神经元)生活和思考的地方，在这里所有的脑细胞都由轴突连接起来。

参考文献

[1] Noble, K. G., Houston, S. M., Brito, N. H., Bartsch, H., Kan, E., Kuperman, J. M., et al. 2015. Family income, parental education and brain structure in children and adolescents. Nat. Neurosci. 18(5):773–8.

[2] Sowell, E. R., Peterson, B. S., Thompson, P. M., Welcome, S. E., Henkenius, A. L., and Toga, A. W. 2003. Mapping cortical change across the human life span. Nat. Neurosci. 6(3):309–15.

[3] Scholz, J., Klein, M. C., Behrens, T. E., and Johansen-Berg, H. 2009. Training induces changes in white-matter architecture. [Research Support, Non-U.S. Gov’t]. Nat. Neurosci. 12(11):1370–1.[4] Diamond, M. C. 2001. Response of the brain to enrichment. An. Acad. Bras. Cienc. 73(2):211–20.[5] Simmonds, D., Goldberg, M., and Luna, B. 2014. Building the roads in the city of your brain. Front. Young Minds 2:17.[6] Herting, M. M., and Nagel, B. J. 2012. Aerobic fitness relates to learning on a virtual Morris Water Task and hippocampal volume in adolescents. [Research Support, N.I.H., Extramural Research Support, Non-U.S. Gov’t]. Behav. Brain Res. 233(2):517–25.[7] Vanderschuren, L. J., Niesink, R. J., and Van Ree, J. M. 1997. The neurobiology of social play behavior in rats. [Research Support, Non-U.S. Gov’t Review]. Neurosci. Biobehav. Rev. 21(3):309–26.[8] Milteer, R. M., Ginsburg, K. R, and Council on Communications and Media; Committee on Psychosocial Aspects of Child and Family Health. 2012. The importance of play in promoting healthy child development and maintaining strong parent-child bond: focus on children in poverty. Pediatrics 129(1):e204–13.

原文

Uban K, Herting M and R. Sowell E (2016) Can Money Buy You a Better Brain? What Do You Think?. Front. Young Minds. 4:13.

翻译版权：脑与心智毕生发展研究中心

翻译：张青；编辑：范雪如；审校：左西年

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