II 青春的梦：可塑性、睡眠和记忆 Youthful Possibilities: Plasticity, Sleep and Memory

婴儿的大脑就像吸水的海绵，啜饮词语，弄清面容，了解哪个东西好吃，哪个难吃。有关这世界的信息涌进年轻的大脑，开始雕刻出我们成长的痕迹，像是激流冲过柔软的石灰石。随着外部世界不断雕刻成长中的大脑，神经元间的重要连接变成了大河，而较小的没用过的支流就默默消失了。

经年累月，这些大脑连接定型，如同在大理石上蚀刻出的图样那般不可磨灭。比如说，可塑性强的大脑系统会让孩子很容易就学会一门语言，而为了让大脑定型，系统放弃了速度和力量，可塑性消失了，刚性出现了。在完全成型的大脑中，信号会毫不费力地到处传播，会很快就做完寻常的工作。成人大脑是效率大师，但却失去了孩童时的勃勃生机。

但成年大脑不必非得保持这种僵硬的状态，用神经炼金术，可让大脑从刚硬的大理石重新变回柔软的石灰岩。这种蜕变的潜能，刺激了科学家的灵感，如今他们在说头脑有重塑自身的能力。近些年来，研究人员已经找到方法来软化石头，重新找回失去的魔力，那是年轻大脑特有的魔力。

“这是非常非常重要的变化，”威斯康星麦迪逊大学的理查德·戴维森（Richard Davidson）说，“我认为其重大意义还没有完全表现出来。”

虽然这项研究仍处在早期阶段，但研究表明，解开束缚住脑细胞的结构、打断分子停止的信号、微调神经细胞活性的技术，都能让大脑重新焕发年轻的光芒。科学家已经尝试去逆转视觉障碍患者的大脑的刚性，增强所谓的“可塑性”，人们曾经认为，那在成人身上是不可逆的。

这些工作并不是在神经系统上进行的徒劳的活动。研究人员希望，具有可塑性的大脑能在中风后复原，能抗争衰老带来的视觉退化，甚至还可能修复断裂的脊索。童年的终结——这是如饥似渴地学习的好时节——不需要消除大脑改变自身的能力。“机会之窗依然在，”纽约罗彻斯特大学的神经科学家达芙妮·巴韦利埃（Daphné Bavelier）说，“虽然需要更多的工作去把窗子打开。”

窥窗而视

旨在恢复大脑可塑性的研究，让人们用一种更为精细的视角来看待20世纪60年代以来的很多研究发现。大卫·休伯尔（David Hubel）和托斯坦·维厄瑟尔（Torsten Wiesel）在其获得诺贝尔生理或医学奖的试验中发现，在小猫幼年的时候，把小猫的一只眼睛闭合上一段时间，会让猫的那只眼不能正常视物。其后科学家发现，如果接下来罩上另一只眼睛，迫使发育不良的眼睛工作，小猫就会恢复。这种眼罩修复法只在年幼的动物身上起效，从而认为大脑只能在一段时限内进行自我重构。

人类也拥有这种机会之窗。在被科学家称为“关键期”的窗口期，大脑里的神经细胞能形成新的连接，长出卷须一样的突，把信息传递给别的细胞。患有弱视的孩子，一只眼比另一只眼视力弱，可以罩住其视力良好的眼睛而治好弱视，这样会迫使大脑重新构架从发育迟缓的眼睛进来的信息。成年后，这种疗法是没用的。研究人员弄清楚了为何这个时期会结束，为何别的形式的可塑性也会丧失，他们认为也许能重新恢复大脑治疗的能力。

有些较为明显的大脑可塑性的终结者，是真真切切地把神经细胞固定在一处使之动弹不得的大脑结构。一种质地柔软、像紧身衣般紧密的网状结构，包裹住神经细胞，限制了大脑里新连接的形成。这些网状物在幼年时候出现，被称为神经元周围网络（perineuronal nets），其固定住了大脑和脊索里的绝大多数神经细胞。

“操控这些神经元周围的网络，可能是使人‘返老还童’的方式之一，如此一来，大脑就能快速学习或复原。”英国剑桥大学的神经科学家詹姆斯·福西特（James Fawcett）说。

福西特和同事发现，神经元周围网络异常或是缺失的小鼠的视觉系统可塑性很强，这不同于休伯尔和维厄瑟尔的猫，它们进入成年期后，视觉缺陷就定格了。这些网络可以通过召集特定的分子来包围神经元，也许是那些阻碍新的神经细胞连接形成的分子，福西特和他剑桥的同事王涤非（Difei Wang）在2012年7月的《细胞和组织研究》上发表了这一研究。

可塑性的另一种阻碍来自被称为髓磷脂的脂质体，其包裹在神经元发送信息的轴突周围，就像包着电线的绝缘套，用来加速信息的传递。加速的代价是可塑性的降低，因为髓磷脂把神经细胞纤维固定住了。而波士顿儿童医院的神经科学家高雄·亨施（Takao Hensch）和同事已经证明，把髓磷脂从神经细胞上剥离，可以恢复小鼠神经的可塑性。

髓磷脂除了能发挥物理约束的作用，还能释放抑制性信号。“有一种名为ephrin-B3的蛋白质，可抑制轴突，”耶鲁医学院（Yale School of Medicine）的斯蒂芬·斯特里马特（Stephen Strittmatter）和同事在2012年3月27日的《美国国家科学院院刊》上发表报告说，“神经损伤后，去除ephrin-B3，小鼠轴突生长会比正常的快很多。”

已知其他髓磷脂相关的蛋白质也会挤压新的神经细胞连接。一种是抑制蛋白NoGo，神经元探测出NoGo蛋白的时候，会启动一系列变化，防止新连接的生成。如果去除NoGo探测蛋白，神经细胞就分外地有活力并蓄势待发，准备生长。

许多研究结果已经使得科学家不再讨论呆板的“关键”期，取而代之开始讨论“敏感”期。大脑会受诱导而发生改变，哪怕是在成年期。

花开二度

一些研究人员在攻克束缚神经细胞阻碍新的细胞生长发育的物理屏障的时候，另一些研究人员找出了一条更容易的道路来获得可塑性：控制神经细胞的行为让细胞更容易或者更难发送信息。“改变结构很难，但改变功能是可能的。”加州大学伯克利分校的视觉科学家丹尼斯·利瓦伊（Dennis Levi）说。

功能性方法可改变水流过管道的速度，而不是把石头管道中的水泥壁迁往他处。管道建筑能承受汹涌的激流，也能支持涓涓细流。

亨施和他的同事开始寻找大脑里的一些物质，这些物质在幼年期非常稀少，但在大脑连线的窗口关闭时很充裕。lynx1蛋白出现了（其分子组成与蛇毒中的活性物质相类）。经过基因工程改造，缺失lynx1蛋白的小鼠幼年的视觉问题会自然痊愈，哪怕进入成年期后，其大脑的可塑性依然存留，亨施和他的团队在2010年《科学》杂志上发表了该研究结果。

通常情况下，lynx1是给某些神经细胞的兴奋性上加了一道闸，这个工作可帮助大脑维持正常的神经细胞活性流率。大脑的平衡就是在活性过多（兴奋性）和过于受限（抑制性）之间取得均衡。lynx1会抑制某些细胞，从而让成年大脑保持一种被称为“兴奋性/抑制性平衡”的状态。但失去lynx1，大脑就会转变成一种更兴奋、更具可塑性的状态。

“你可以研究所有的分子，”亨施说，“令人激动的是，它们汇聚到了兴奋性/抑制性平衡这个问题上。”

意大利神经科学CNR研究所（Institute of Neuroscience CNR in Italy）的神经科学家亚历山德罗·萨莱（Alessandro Sale）认为，这种平衡的行为也许能解释他团队利用成年大鼠所得到的很多结果。过去几年来，萨莱和同事发表文章指出，有越来越多的状况可重新塑造成年大鼠的视觉系统：运动锻炼，生活在刺激性的环境下，饥饿，甚至还有一定剂量的百忧解（这药能让一些神经细胞变得更有活性），这些都会让大脑恢复到更年轻的状态。

“一开始，我很惊讶，有很多无创的策略能让成年大脑拥有强大的可塑性。”萨莱说。但仔细观察之后，他的团队认为这些操作都是在改变神经细胞发送的信息流。

“尽管这些精细的实验都是在动物的视觉系统上展开的，但同样的原理可能也是其他大脑系统的基础，”萨莱说，“当然，这项工作的真正目标不是让盲鼠复明，而是要帮助人们重新训练自己的大脑。”

益人之事

在初步的人体研究中，有线索表明，对健康的大脑而言，兴奋性/抑制性平衡具有多个层面的重要性。研究表明，患有唐氏综合征、阿尔茨海默症，甚至脊索损伤的病人，可能有平衡紊乱的情况。尽管并没有真正的好方法去了解活体人脑中的神经细胞是如何运作的，不过有的训练技巧（就像萨莱用给大鼠的那些）似乎能重塑成人的头脑。

在某种程度上，经验可塑造大脑的观念，对任何曾学习过什么东西的人来说都是显而易见的事实。无论弹奏吉他，或者从容地打高尔夫，还是在伦敦开上几年出租，都能塑造成人的大脑，有些人比另一些人会更引人注目。研究人员在2012年3月22日的《神经元》（Neuron）杂志上发表报告说，玩竞速的电子游戏，仅仅两个小时候就能改变志愿者的大脑结构。类似的进程也正是那些允诺强化认知能力的产品（虽然这些大脑训练法很多都有待验证）的精髓所在。

暴露在黑暗中

吊诡的是，完全处在黑暗中的动物，成年期能恢复部分视力，可能是通过神经细胞行为的改变而恢复的。

环境强化

生活在一个有充分的时间做锻炼、玩玩具、交朋友的地方，可增加大鼠大脑的可塑性。

限制热量摄取

尽管其作用机理尚不明确，但短期的、严格地减少卡路里的供应，似乎能重置大脑的计时，让弱视复原。

网络分解

利用一种被称为软骨霉素ABC的化合物，溶解神经元周围网络的结构，该网络把神经细胞固定了起来，会提高视敏度。

药物

一种用来治疗抑郁症的选择性5-羟色胺在摄取抑制剂（SSRI）、氟西汀（商品名百忧解），能重新活化成年啮齿类动物的大脑的可塑性，从而完全恢复视力。

“我们不断接触各种环境因素，而那些给我们带来冲击的事物，在不断地塑造我们的大脑。”戴维森说。

所以某些事物是否能改变大脑这个问题并不那么重要，关键是人们如何掌控这个过程，从而得到期望的结果。利瓦伊和合作者的研究发现，某些视觉练习确实能让成年人有更好的视力。比如，进行数小时艰难的视觉训练，训练中人们必须去分辨模糊的线条，可改善弱视和正常视觉者的视力，甚至能改善正常情况下与年龄相关的视力衰退。

人们能看到的影像更清晰，能更好地分辨出差异，甚至能更快地读出很小的字母。

利瓦伊和同事在《科学报道》（Scientific Reports）上写道，老年人依然向其大脑发送模糊的信息，但是大脑能更好地处理信息。利瓦伊相信，这种改善是源于训练有助于留意相关信息，并忽视模糊的干扰。

可能还有更有趣的方式。巴韦利埃的数据支持一种反直觉的想法：不需要动脑子的电子游戏实际上会让大脑更敏锐。像《使命召唤2》（ Call of Duty2）这样内容丰富有趣的游戏，似乎能提高人们的洞察力，而不只是得高分。巴韦利埃说：“你会从那种大脑波动中受益。”

沉迷游戏几小时候后，人们会更擅长在两种高要求的任务之间迅速转换，并确定一个数是偶数还是奇数。该结果发表在2012年5月的《计算机与人类行为》杂志上，表明这种脑训练方式重新打开了一扇窗。“真正改变了的，是定位资源并忽略干扰的能力。”巴韦利埃说。

前路漫漫

努力恢复可塑性这类工作大有希望，但只有在对准特定的大脑系统出击的时候才会显示出真正的前景。如果不能，那么会有一些不容忽视的警告随潜在的好处而来。“我对松开闸门身怀恐惧，”亨施说，“它们的存在有着正当的理由。”

比如说，多发性硬化症患者的神经细胞上的髓磷脂绝缘层受损。这种损伤会影响神经脉冲的传导，而这个病的标志性症状，正是由此产生的。在亨施的实验室中，经过基因工程改造缺乏lynx1蛋白的小鼠，其大脑表现出痴呆样的损害要早于正常的同类。“九个月后，你就看到了皮质上的破洞，”亨施说，“一生之中，受损最早的大脑部位是可塑性最强的部位。也许我们要获得可塑性，必须得付出更容易患上神经退行性疾病的代价。”

闸门可能会帮助大脑了解不要学习哪些东西。造诣极高的音乐家报告过一种罕见的状况，演奏音乐让神经通路变得非常敏锐，以至于演奏者的大脑融合了各个手指的调控区，失去了干净利落地拉起一根弦的能力。

同样，可塑性过强可能会促发不适当的恐惧或焦虑。如果人们学着去把强烈的情感反应和日常生活中遇到的每一个负面状况联系起来，可塑性就是件坏事。“如果我们的大脑对一切负面的蛛丝马迹都展示出可塑性，那么有可能会让全人类都患上焦虑症。”戴维森说。

研究人员把这类问题归结到他们称为双刃剑的“可塑性”上。“一个能重构这种可塑性的系统也隐含着风险，可能带来不必要的改变。”哈佛医学院的阿尔瓦罗·帕斯奎尔·利昂（Alvaro Pascual Leone）和同事2005年在《神经科学年鉴》上写道。

现在，科学家正谨慎行事，现在还是发现探索的阶段。但他们的研究最终会让正确的信号冲进大脑，塑造一个柔软随和的大脑。戴维森说：“这是第一次我们能真真正正地承担起更大的责任，来塑造我们自己的大脑。”