运动平衡大脑

所有一切都与交流有关。大脑由1000亿个类型各异的神经元组成，而神经元间通过数百种不同类型的化学物质传递信息，以此控制我们的思想和行为。每个神经元从其他10万个神经元那里接收信息输入后，才会传递出自身的信号。神经元分支间的连接点是突触（synapse），好比是轮胎接触到公路的地面。突触并不是真正地触碰在一起，这里的概念会让人有点混淆。因为当神经学家描述突触“连接在一起”时，指的是建立一种联系。神经元的工作机制是：一种电信号沿着一个神经元向外伸展的分支——轴突（axon），一直传导到达突触。在那里，一种神经递质携带化学信号穿过突触间隙。另一端，在下一个神经元的树突（dendrite）或接收分支上，神经递质与那里的特异性受体相结合，就像一把钥匙插进一把锁，由此打开了这个神经元细胞膜上的通道，并将这种信号转化为电流。如果这个神经元接收的电流负荷累计超过一定的阈值，那么它会发射出一束神经冲动信号，并沿着自己的轴突传导出去，重复上述整个过程。

大脑中约80%的信号是由两种神经递质传送出去的，两者相互平衡彼此间的效应：谷氨酸盐（glutamate）刺激神经冲动，开始一连串的信号传导；γ氨基丁酸（GABA）则抑制冲动。当谷氨酸盐在两个之前没有建立过联系的神经元之间传递信号时，这个过程叫激活启动泵（primes the pump）。当神经学家谈到绑定机制（binding）时，意思就是神经元间的联系越是活跃，相互间的吸引力就变得越强烈。正如常说的那样神经元同步触发，同步连接这使谷氨酸盐成为学习过程中一个至关重要的因素。谷氨酸盐像一台可承载负荷的机器，不过精神病学更关注的是一组对大脑传递信号过程或其他举动起到调节作用的神经递质，它们是血清素（Serotonin）、去甲肾上腺素和多巴胺。尽管产生它们的神经细胞只占到大脑千亿细胞的1%，但这些调节器却发挥着强大的影响力。它们可以指示一个神经元产生更多的谷氨酸盐，还可以提高这个神经元的效应或者改变其受体的敏感度。它们可以让进入到突触内的其他信号失活，因此降低大脑内的“杂音”；或者正相反，它们会增强那些信号。它们也可以像谷氨酸盐和γ氨基丁酸（GABA）一样直接传递信号，但它们的根本作用是通过调节信息流，把神经化学物质微调至整体平衡。

在后面几章中，你会看到更多血清素的身影。由于血清素有效地掌控着大脑活动，所以它经常被叫成大脑警察。血清素可控制坏情绪、冲动、愤怒以及攻击行为。比如我们利用氟西汀（Fluoxetine商品名为百忧解[Prozac]）这类血清素药物来帮助人们改善失控的大脑活动，而失控的大脑活动会引发抑郁症、焦虑症和强迫症。

去甲肾上腺素是科学家为了解情绪而研究的第一种神经递质。科学家认为它会增强那些影响注意力、认知力、动机以及觉醒状态的信号。

多巴胺被视为是影响学习能力、奖励系统（满足感）、注意力和运动的神经递质，有时候它在大脑的不同部位会起到截然相反的作用。哌甲酯（Methylphenidate）（又叫利他林[Ritalin]）通过增加有镇静作用的多巴胺，来减轻注意力缺陷多动障碍（ADHD）。

我们使用的大多数改善精神状态的药物通常以这三种神经递质中的一个或多个为目标。但我想充分表明，仅仅增加或降低神经递质的水平并不能直接得出一对一的结果，因为大脑系统非常复杂。在不同的大脑中，即使影响的只是一个神经递质，也会产生不同效果的连锁反应。

我告诉大家，长跑1?600米与服用极小剂量的百忧解和极小剂量的利他林一样，因为与这些药物一样，运动提高了神经递质的水平。这个比喻言简意赅，通俗易懂；而更深层的解释是，运动使大脑中的神经递质和其他化学物质之间达到平衡。你将会发现，保持大脑功能的平衡可以改变你的生活。

学习是为了成长

如同神经递质是基础一样，过去15年左右的时间里，还有一类重要的分子极大地改变了人们对大脑中神经细胞相互联系的看法，特别是对这些联系如何产生和发展的认识。我所说这个分子是被泛称为因子的蛋白质家族，而其中最有名的是脑源性神经营养因子（brainderived neurotrophic factor，简称BDNF）。神经递质执行信息传递，而像BDNF这样的神经营养物质则建立和保养神经细胞回路，即大脑自身的基本结构。

20世纪90年代，在神经学家开始证实记忆细胞机理后，BDNF成为一个全新研究领域的焦点。1990年之前公开发表的关于BDNF的论文只有十几篇，1990年，科学家发现了BDNF，它就像是营养神经元的肥料一样存在于大脑中。参加过瑞典卡罗林斯卡医学院（Karolinska Institute）BDNF早期研究工作的神经学家艾罗·卡斯特伦（Eero Castrén）说：“那之后，一场由实验室和制药公司引发的海啸也加入到争论中。”如今，关于BDNF的研究文献超过5400篇。海马体（hippocampus）是大脑中与记忆和学习有关的区域，经证实BDNF存在于该区域，研究人员开始测试BDNF是否是这一过程中的必要因素。学习需要通过一个被称为“长时程增强效应”（longterm potentiation, LTP）的动态机制来强化神经元之间的关系。当大脑需要接收信息时，这种需求自然就引发神经元之间的活动。神经元之间的活动越频繁，这种相互间的吸引力就变得越强烈，而信号的发出和传导就变得越容易。最初的活动是将现存于轴突中的谷氨酸盐输送并穿过突触间隙，与接收端的受体重新结合在一起。突触上信号接收端的电压在静止状态中变得越来越强，像磁铁一样吸引谷氨酸盐信号。如果连续不断地发送信号，就会激活神经元细胞核内的基因产生更多制造突触的原材料，而且正是有了这种“根基”的支撑，才使新信息有机会成为记忆。

比如，你在学一个法语单词。当你第一次听到单词时，很多神经细胞被召集起来，相互之间传递着一个谷氨酸盐信号以形成一个新神经回路。假如你从此再也不使用这个单词，那么与之有关的突触间的吸引力自然会降低，信号也随之减弱。结果，你忘记了那个单词！一个令记忆研究者感到震惊的研究发现，让哥伦比亚大学的神经学家埃里克·坎德尔（Eric Kandel）赢得了2000年诺贝尔奖。这个发现就是，不断重复激活或者练习，会让突触自发肿胀，建立更强的联系。一个神经细胞就像一棵树，突触就是生长的分支，而最终树干会长出新的分支，即会有更多的突触进一步巩固相互间的联系。这些变化是突触可塑性（synaptic plasticity）这一细胞适应机制的一种表现形式，而BDNF则在其中起到重要作用。

很早以前，研究者发现往皮氏培养皿内的神经细胞上撒些BDNF，细胞就会自发生成新的分支，学习需要相同的构造性成长，这也促使我们把BDNF视为“大脑的优质营养肥料”。

BDNF还与突触上的受体结合，释放离子流，增加电压后迅速扩大信号强度。另外，BDNF可以激活神经细胞内的基因，制造更多的BDNF以及建立突触所需的血清素和蛋白质。BDNF不但是交通指挥员，还是公路设计师。总之，BDNF可以提高神经细胞的功能，促使它们生长，同时巩固和抵御其细胞死亡的自然进程。另外，正如我想在本书中解释清楚的：BDNF是思想、情感和运动之间至关重要的生物学纽带。

心与身的连结

纽约大学神经生理学家鲁道夫·利纳斯（Rodolfo Llinás）在其2002年出版的著作《漩涡中的我：从神经元到自我》（I of the Vortex: From Neurons to Self）中提到，只有移动的生物才需要一个大脑。他以海鞘（一种类似水母的微小生物）为例阐明观点：刚出生时，海鞘有一条简单的脊髓和300个神经元组成的“脑”。海鞘幼虫在浅海附近游来游去，直至找到一块满意的珊瑚，便会在上面安家。它只有12个小时寻找一块礁石，否则就会死去。事实上，在安全附着后，海鞘就会吃掉自己的脑。海鞘一生的大部分时间看上去更像是植物而不是动物。因为既然它不再运动了，那么脑也就没有什么用处了。利纳斯解释道：“所以我们称思考是由进化产生的内化运动。”

人类在进化时，从生理技能发展出许多抽象能力：预测、排序、评估、计划、复述、观察自我、判断、纠错、转变策略以及记住我们为生存而做的每件事。我们的古代祖先钻木取火的大脑回路，和我们今天学习英语的大脑回路并没有两样。

小脑（cerebellum）能够协调运动，使我们做到从网球接发球到抵抗重力作用的任何事。有证据表明，连接人类小脑和前额叶皮层的神经细胞主干要比猴子更粗。现在看来，这种运动中枢神经对思维、注意力、情感，甚至是社交技能同等重要。我称小脑是节奏蓝调（R&B）中心。当我们在做运动特别是复杂的运动时，我们同时也在锻炼与一整套认知功能密切相关的大脑区域；我们能促使大脑发出的信号沿着相同的神经细胞网络传导，巩固神经细胞之间的联系。

当我们学习时，一系列相互关联的脑部区域都被调动起来。如果没有前额叶皮层的监督，海马体就不会积极参与。总之，前额叶皮层既组织心理活动，也组织生理活动，其接收输入并向大脑中最庞大的神经连接网络发出指令。前额叶皮层就是大脑中的老板，就其本身而言，除了负责其他事情之外，它还通过所谓的工作记忆来监控我们当前的情况，抑制刺激和发起行动，以及判断、计划、预测等所有的执行功能。前额叶皮层如同大脑的首席执行官（CEO），不但必须与首席运营官（COO）——运动皮层——保持密切联系，还要与其他各个区域紧密联系。

海马体则有点像绘图师，它从工作记忆区域接收信号输入后，与现有记忆相互比对，在形成新的关联之后，再向老板汇报。科学家认为，记忆就是分散在大脑各处信息片段的集合。海马体担任中转站的角色，从皮层接收信息片段，接着把它们捆扎在一起，然后再把它们汇集成一幅独一无二的、新颖的连接地图。

比如，当我们学习一个新单词时，大脑扫描图显示前额叶皮层会因活跃而发亮（就像海马体和诸如听觉皮层等相关区域所做的那样）。一旦通过谷氨酸盐的释放来建立神经回路，我们就学会了这个单词，前额叶皮层就会逐渐变暗。在完成对这个计划开始阶段的监管后，前额叶皮层会放松对这组优秀“雇员”的监督，继而转向新挑战。

我们就是这样逐渐认识事物，就是这样让骑自行车这类活动成为一种习惯。思考和运动的模式被自动储存于基底核、小脑和脑干这些原始区域。就在不久之前，科学家还认为它们只和运动有关。把基础知识和技能交给这些潜意识区域来处理，让大脑的其他区域有时间继续调整适应，这是一个相当重要的安排。想象一下，如果我们不得不停下来，尝试处理每一个思考过程，记住每一个动作，那么，恐怕我们在倒早晨第一杯咖啡前，就已经因精疲力尽而瘫倒了。这就是晨跑如此重要的原因。