深度学习:如何训练成一个很厉害的人
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2.1  吃出健康大脑

2.1.1  为什么很多人忽略了饮食对学习的影响

当我们学习效果不理想的时候,更多情况下会归因到状态不好,同时把状态不好归罪于心情。确实,心情严重影响学习的效果。但是,仍然还有相当的影响因素与我们的身体相关。我们之所以不把身体的问题与学习的效果联系,是因为我们很难从直观上看到两者之间的联系。如果我们没有体力,不能举起更重的东西,很自然想到身体原因,但是脑子想不出问题的解决方案,我们不容易联想到身体问题。

在20世纪60年代的一项研究中,两位研究者做了一个关于身体和情绪的相关性试验。他们选择两组被试,分别注射同样剂量的肾上腺素。研究者对其中一组说注射的是维生素,有一些副作用,比如心跳加快、双手颤抖等,但是对身体有好处。对第二组则什么都没说。我们知道,肾上腺素是让人兴奋的物质。通过干预,研究者让这两组人都进入兴奋或愤怒的情境中。事后询问感受的时候,被告知有副作用的一组认为自己的情绪跟注射有关,而另一组则认为兴奋和愤怒是自然的心理反应。

由此可见,我们对于自己身体状态的感受,更多是趋向于从心理上找原因,很少考虑身体是否增加或者缺少了什么东西。所以,即使我们的身体真的出了问题,我们往往想到的也只是要调节一下心情而不是选择改善身体状态。

2.1.2  营养对深度学习的影响

脑神经科学家、神经营养学家约翰·雅顿(John Arden)在他的《大脑圣经》中为我们的饮食自检设计了9道题:

● 你是否经常吃糖果?

● 你是否经常不吃早餐?

● 你的日常饮食中是否包含油炸食品?

● 你是否很少吃全麦食品,更多地吃米饭和面包?

● 你是否很少吃水果、蔬菜?

● 你是否经常饮酒,每天超过2次?

● 你是否经常饿了才吃饭?

● 你是否进餐毫无规律?

● 你是否不管饿不饿都经常吃零食?

如果你对这些问题的答案是肯定的,约翰·雅顿博士认为,这些习惯会改变你的脑化学状态,进而损伤你的大脑。

我们都知道,人体如果要正常活动,就需要消耗能量。脑科学家、神经科学家丹尼尔·亚蒙(Daniel Amen)在他的《大脑勇士》中说:“虽然双耳之间的灰色物质(大脑)仅重1.4千克左右,但它会消耗人体所摄入的20%~30%的能量。”所以,大脑是一个能量消耗的“大户”。也是因为这个原因,人类不断进化出节省大脑能量的方法,比如学会一些自动完成的行为。人类的行为都是由大脑控制完成的。通过自动化行为,大脑就不需要或者需要消耗很少的能量就能够完成很多日常的活动,比如吃饭穿衣,以及工作中那些我们已经熟练掌握到可以自动完成的项目。

人类主要的营养来源包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、各种矿物质、维生素类和水。这些物质不仅能保持我们身体的正常生理活动,更重要的是能够保证我们大脑运行需要的能量。是否能够获得足够的营养,对于深度学习的能力有着不可估量的影响。大脑的能量不足或者得到低质量的能量会导致:

● 无法长时间思考和解决问题。

● 容易产生疲劳感。

● 无法进入专注状态。

● 记忆力变差,容易忘记事情。

● 容易产生疼痛感。

约翰·雅顿博士在他的《大脑整理术》中指出,不吃早餐会导致难以集中注意力、疲惫乏力、应激反应加剧、情绪波动大、焦虑抑郁加重。我们可以想想我们平时的状态,有时候莫名其妙地感到烦躁,或者容易生气,感到焦虑,但是很少有人认为可能与早餐有关。一份早餐的价值远远超过了我们的想象。约翰·雅顿博士认为,不吃早餐会导致皮质醇增高,而皮质醇的增高就会导致应激反应加剧。应激反应加剧导致情绪的不稳定,从而产生焦虑和抑郁。所以,那些看上去好像与饮食无关的因素在悄悄影响我们的大脑和情绪,导致我们无法进入深度学习的状态。

2.1.3  吃优质碳水化合物

碳水化合物就是我们日常生活中摄入的“主食”。包括米、面、各种杂粮,当然也包括糖、淀粉等。这些食物通过消化转化成血糖,为我们的大脑供应必需的能量。我们知道,大脑占身体比重的5%,而消耗的能量可达到身体摄入能量的25%。

很多人习惯于在思考问题的时候吃糖。比如,我们在电影中经常看到这样的桥段,某一位赌神会在需要高度用脑的关键时刻拿出一块巧克力吃。然后大脑就能飞快运转,赌赢一场赌局。可见糖也就是碳水化合物对大脑的作用。

什么是优质碳水化合物?能够给大脑提供持续稳定能量供应的碳水化合物,就是优质碳水化合物。碳水化合物能够给人提供能量,但是并非所有的碳水化合物都能够给大脑持续供应稳定的能量。提供能量跟持续提供能量的区别是什么?脑神经科学家丹尼尔·亚蒙在他的著作《健康脑》中说:“高血糖碳水化合物会导致血糖水平急剧攀升后迅速崩溃。这种过山车效应在开始时会使你的能量剧增,但随之而来的是感觉呆滞和迟缓。保持大脑健康的关键是确保你所消耗的大部分碳水化合物是低血糖型的。”所以,尽管所有的碳水化合物都能够为大脑提供能量,但是只有优质碳水化合物才能持续稳定地提供能量,才是真正能够让你进入深度学习状态的食物。

碳水化合物有两类,一类是复杂碳水化合物,也叫低血糖指数碳水化合物;另一类是简单碳水化合物,也叫高血糖指数碳水化合物。这两种碳水化合物被人吸收以后的表现不同。复杂碳水化合物在被人体摄入以后,会持续稳定地为身体供应血糖,保证血糖浓度的一致性,我们把这种碳水化合物定义为优质碳水化合物;而简单碳水化合物会在人体内快速形成一个血糖峰值,然后在很短时间内立刻掉下来。丹尼尔·亚蒙称这种现象为让血糖忽高忽低的血糖“过山车”。食糖是简单碳水化合物的一种,它的特点是容易快速吸收。同时也是因为吸收的速度太快,会导致瞬间的血糖值很高,然后又很快跌落下去。

血糖过高和血糖过低都会削弱大脑的思考能力。当血糖过高的时候,会发生一种叫作糖化的现象。我们知道,大脑的信息传递依靠神经元之间的蛋白质。糖化现象会阻碍蛋白质的移动,也就是阻碍神经元之间的信息传递,导致认知的问题甚至认知障碍。糖化现象产生的晚期糖基化终产物还会缩短神经元的寿命。而另一种情况,就是血糖偏低的时候,大脑因为能量不足会造成感觉呆滞迟缓,反应迟钝,影响思考。

吃优质碳水化合物的意义还在于通过保持一整天的血糖的稳定供应状态,保证大脑的血糖供应稳定,进而提高大脑的各种活动能力,比如调整自我控制能力,降低压力水平,控制注意力、思维、情感,减少欲望与冲动。

耶鲁大学对儿童的实验发现,喝葡萄糖软饮料的儿童,血糖在5小时的上升数值超过正常水平5倍多。多数儿童难以集中注意力,并感到焦虑急躁。这种现象也发生在很多上课的孩子身上,他们在课堂上坐立不安。通常这种现象往往被误诊为多动症,然而真正的原因只是摄入了过多的糖。

芬兰研究人员也发现,如果一个孩子摄入的冰激凌、软饮料中的含糖量超过30%,产生焦虑、抑郁甚至违法犯罪的概率就比别的孩子高出一倍多。

麻省理工学院的研究人员发现,简单碳水化合物比如糖和面粉,对智商有影响。通过对吃大量简单碳水化合物的孩子和吃得少的孩子进行比较发现,吃得多的孩子要比吃得少的孩子的智商低多达25%。

下面这些食物都是简单碳水化合物:

● 薯片。

● 曲奇饼干。

● 糖果。

● 蛋糕。

● 面包。

● 甜甜圈。

● 米饭。

所以,我们不应该通过直接吃糖或者其他简单碳水化合物的方式来提高大脑中的血糖供应,而是应该通过摄入复杂碳水化合物,也就是低血糖指数的碳水化合物来持续稳定供应大脑能量。

那么,哪些食物是低血糖指数碳水化合物呢?全麦、糙米、燕麦等粗加工的食品,也包括大部分水果。低血糖指数碳水化合物不会在人体内形成糖的峰值,能够持续稳定地为身体供应能量。这种持续稳定的供应,会持续保证大脑思考、学习所用的能量。丹尼尔·亚蒙认为,保持我们大脑健康的最好方法就是为大脑提供低血糖指数的碳水化合物。血糖指数(GI)在70以上是高,56~69是中等,55及以下是低。下面的表格给出了不同食物的血糖指数。

不同食物的血糖指数

(资料来源:《全新葡萄糖革命》GlycemicIndex.com)

所以,要让你的大脑稳定持续地获得能量,保证进入深度学习状态,你需要吃优质的碳水化合物。

2.1.4  吃优质蛋白质

约翰·雅顿在他的《大脑整理术》中告诉我们,如果想要在白天有良好的短时记忆和灵敏的头脑,就需要在早餐和午餐摄入更多的优质蛋白质。

为什么要摄入更多优质蛋白质呢?神经化学家发现,记忆是由多肽组成的化学物质实现的。肽就是蛋白质水解的产物。所以蛋白质在传递信息、记忆信息的过程中扮演着重要角色。如果没有足够的蛋白质,就会阻碍信息的传递,导致记忆力下降。

大脑的记忆就是信息的传递过程,而信息的传递需要蛋白质来完成。大脑的思维过程就是神经元传递信息的过程。神经元传递信息的时候,有一种负责传递信息的物质叫作乙酰胆碱。这种物质通过人体摄入胆碱来合成。乙酰胆碱需要激活才能传递信息,激活乙酰胆碱需要氨基酸,也就是蛋白质。所以,丰富的蛋白质可以让神经元的信息传递更快、更有效。

下表是氨基酸的功能以及来源。表格中的食物中就含有优质的蛋白质。本表格来自约翰·雅顿的《大脑整理术》。

氨基酸的作用及食物来源

从表中我们可以发现,如果想要提高记忆力,食用蛋黄的效果很好。约翰·雅顿博士建议每天早晨吃一个鸡蛋,这样对一天的大脑记忆工作很有帮助。因为蛋黄含有胆碱,可以帮助合成大脑需要的乙酰胆碱,提高记忆力。麻省理工学院的研究者发现,如果缺少胆碱,会导致大脑“自残”神经膜,以获得胆碱合成乙酰胆碱。如果乙酰胆碱不足会导致阿尔茨海默症,也就是痴呆症。

如果学习的过程中体会到焦躁不安,很可能是缺少了L-色氨酸。这时候需要通过牛奶、全麦粉、南瓜子、杏仁等食物来补充。如果心情愉快,就更容易进入深度学习的状态。想要心情愉悦,可以多吃鱼类、燕麦、大豆等食物。这些食物含有酪氨酸,能够帮助大脑产生更多的多巴胺,增加快感。

丹尼尔·亚蒙建议每天吃肉类的数量以用你的手掌能够握住为标准。约翰·雅顿博士建议每天早晨要吃一个鸡蛋,最好是有机的。

2.1.5  吃优质脂肪,保证大脑的高效运行

约翰·雅顿博士曾经遇到一个叫南希的患者。南希找到雅顿博士的时候,状态特别不好。经常表现出记忆力差、焦躁不安,经常感觉特别累。通过了解发现,南希的饮食存在很大问题。她早晨吃一份墨西哥卷饼;上午会吃一点面包圈,喝一杯咖啡;中午吃炸鸡;下午吃薯条、奶酪面包;晚上吃炸鸡、薯条或其他油炸食品。这份食谱的问题在哪里呢?南希的这份食谱中含有大量的“坏脂肪”。这份食谱中大部分是油炸食品。油炸食品中含有大量的反式脂肪,反式脂肪就是破坏大脑的“坏脂肪”。南希表现的各种症状恰恰与她的食谱高度相关。

英国阿斯顿大学的心理研究员迈克尔·格林博士研究发现,人脑组织有60%由脂肪构成,这就意味着大脑的大部分功能是由脂肪来完成的。脑神经科学家丹尼尔·亚蒙指出,脂肪中有“好脂肪”也就是优质脂肪,也有“坏脂肪”。好的脂肪能够帮助大脑完成各项工作,而坏的脂肪会妨害大脑完成各项工作。那么,食物中,哪些是好的脂肪,哪些是坏的脂肪呢?

2.1.5.1 反式脂肪

反式脂肪是典型的“坏脂肪”。这些脂肪之所以存在,是为了延长食品的保质期,保证食物的口感。“坏脂肪”在人体中会产生很多不良的影响。比如:

● 在血管中产生斑块,并可能导致血栓形成。

● 产生甘油三酯,导致血流缓慢,降低流向大脑的营养供应,导致大脑缺乏营养。

● 阻止身体制造对大脑来讲必要的脂肪酸。

● 导致多余脂肪堆积,破坏大脑的正常功能。

反式脂肪在哪里存在呢?通常,油炸食品都含有反式脂肪,所以应该尽量避免吃油炸食品。另外,在甜甜圈、蛋糕、曲奇饼干、膨化食物如薯片、起酥油等食物中,都含有反式脂肪酸。美国食品药品监督管理局(FDA)要求所有的食品生产商要在标签上标明反式脂肪成分。

2.1.5.2 不饱和脂肪和饱和脂肪

不饱和脂肪是好的脂肪,它有助于增加高密度脂蛋白,有利于平衡大脑的血糖。饱和脂肪作用比较复杂,可能与胆固醇升高有关系。不过专家倾向于摄入更多的不饱和脂肪,减少饱和脂肪的摄入。

不饱和脂肪存在于牛油果、橄榄油、菜籽油、花生油和各种坚果中,也存在于各种鱼类如鲑鱼、鲭鱼、三文鱼中。

2.1.5.3 Ω-3脂肪酸和Ω-6脂肪酸

Ω-3脂肪酸是“好脂肪”。大脑的思考是通过神经元之间传递信息,而神经元传递信息的物质就依赖于Ω-3脂肪酸。这种物质广泛存在于神经元的能量工厂——线粒体中,还有神经元通信的突触体,以及支持视网膜感光的光感受器中。另外,Ω-3脂肪酸还关系到多巴胺的活动,因此对人的情绪的调节也有很重要的作用。Ω-3脂肪酸大量存在于三文鱼、马鲛鱼、亚麻籽、青鱼、凤尾鱼、沙丁鱼中,另外,在牛油果、坚果、橄榄、可可脂、椰肉等食物中也富含优质脂肪。丹尼尔·亚蒙建议每周至少要吃2~3次的鱼,来补充优质脂肪。

Ω-6脂肪酸也是人体必需的脂肪,是“好脂肪”,但是不能过量使用。Ω-6脂肪酸和Ω-3脂肪酸摄入比例不能超过4∶1,否则会导致健康问题。Ω-6脂肪酸大量存在于植物油中。

由于现代有很多鱼类是人工饲养,所以营养成分可能不足。而Ω-3这种人体必需的脂肪酸又不能靠人体自行生产,所以丹尼尔·亚蒙建议可以适当摄入鱼油补充。成人每天可以服用2000~4000毫克高品质鱼油,儿童每天可以服用500~2000毫克的鱼油。

2.1.6  水果蔬菜是大脑必需的维生素和矿物质来源

马萨诸塞大学洛厄尔分校的艾米·陈(Amy Chan)发现,在有遗传缺陷的老鼠饮食中增加苹果和苹果汁,那么在记忆测试中,它们与饮食丰富的正常老鼠具有相同的水平。2008年,克莱尔·威廉姆斯(Claire Williams)与他英国的同事做实验发现,在饮食中增加了蓝莓仅3周,被试就表现出空间记忆能力的改善。在随后的3个月中,被试的记忆得到持续改善。这些实验说明了水果对大脑记忆的影响作用。

水果蔬菜这些植物类食物,可以为大脑提供各种维生素和必需的矿物质。

2.1.6.1 维生素B1

维生素B1的最大作用是帮助人体把葡萄糖转化成大脑需要的能源,而葡萄糖是大脑时刻需要的物质。如果维生素B1的含量低,会导致人的反应迟钝、注意力无法集中等问题。

酒类对维生素B1的吸收有很大的削弱作用,酒精会分解维生素B1,严重时会导致抑郁和注意力分散。同时,简单碳水化合物比如糖类等也会影响维生素B1的吸收。

富含维生素B1的食物包括糙米、芦笋、蘑菇、洋白菜、西兰花、李子、葡萄干等。

2.1.6.2 维生素B3(烟酸)

维生素B3(烟酸)对血红细胞有重要作用。我们知道,血红细胞是输送氧气的载体。所以如果维生素B3缺乏,也会导致大脑获得的氧气不足。富含维生素B3的食物有羽衣甘蓝、豆类、菠菜、荠菜,也包括鸡蛋、土豆等。

2.1.6.3 维生素B5(泛酸)

维生素B5(泛酸)最大的作用是把脂肪和葡萄糖转化成能量供大脑使用,还可以帮助肾上腺分泌肾上腺素。如果维生素B5缺乏,会导致心神不安。维生素B5还参与大脑记忆相关的乙酰胆碱的代谢。

富含维生素B5的食物有牛肉、鸡肉、鳕鱼、肾脏、蛋黄、玉米、羽衣甘蓝、菜花、西红柿、西兰花和豆类。

2.1.6.4 维生素B6(吡哆醇)

维生素B6(吡哆醇)帮助合成肾上腺素、血清素和褪黑素。我们知道,褪黑素关系到大脑的睡眠休息,可以改善睡眠质量,减少睡眠过程中的醒来次数。

维生素B6不容易保存,在冷冻的状态下,蔬菜中的维生素B6会损失70%左右。

维生素B6存在于肉类中,包括猪肉、鸡肉、鳕鱼、鲑鱼等,还存在于各种蔬菜中,包括柿子椒、菠菜、甘薯、西兰花、芦笋、豆类、花生、瓜子、腰果等,也存在于全麦食物中。

2.1.6.5 维生素B7

维生素B7参与体内的糖代谢和脂肪酸的形成。如果缺乏维生素B7,可能会导致失眠、焦虑等症状。

富含维生素B7的食物有蘑菇、蛋黄、花生、菜花和动物肝脏等。

2.1.6.6 维生素B9(叶酸)

维生素B9(叶酸)跟蛋白质和糖的相关代谢有重要关系。如果维生素B9不足,与大脑的衰老有相关性。富含维生素B9的食物有芦笋、甜菜、芥菜、球芽甘蓝、大豆、四季豆、绿豆、鳄梨、麦片。

2.1.6.7 维生素B12

特别值得指出的是,维生素B12通常只在动物性食物中存在,所以对于那些喜欢素食的人,需要维生素B12的补充剂。如果大脑缺乏维生素B12,可能导致抽象思维能力下降以及记忆力的下降。富含维生素B12的食物包括豆类、蛤类、螃蟹、贝类、鲑鱼、蛋类、牛奶。

2.1.6.8 维生素C和维生素E

维生素C和维生素E是抗氧化剂。我们大脑中的代谢会产生各种废物,这些废物中含有自由基。如果自由基多了,就会引发应激反应,破坏细胞。而维生素C和维生素E能够清除自由基,保护血管和细胞不被氧化。

富含维生素C的食物有柿子椒、西红柿、西兰花、菠菜、番石榴、葡萄、橙子等。

富含维生素E的食物有豆类、核桃、杏仁、葵花籽、麦片等。

2.1.6.9 矿物质

大脑中有两类矿物质,一类含量比较多,叫宏量元素,包括镁、钙、钾、钠等。另一类含量比较少,叫微量元素,包括铁、铜、锌、碘、铝、镍、硼、锰等。宏量元素中的镁与神经传导有关系。如果缺乏镁会导致易怒、抑郁等症状。富含镁的食物有小麦、糙米、大麦、蔬菜、坚果等。微量元素在人体中的含量不能过多或过少。多了或少了都会出现问题。比如,铁如果太多,就会导致疲乏、关节疼等。如果铁太少,则导致贫血等症状。人体的矿物质通过蔬菜、水果、坚果以及其他各种食物获得。所以如果想要获得足够的矿物质,需要吃更多种类的食物,不能偏食。

2.1.7  水,生命之源

约翰·雅顿博士在治疗过程中发现,很多患者抱怨焦虑、抑郁、嗜睡。他鼓励这些患者多喝水以后,症状居然缓解很多。

人们之所以会忽略补充水,是因为我们对水实在太熟悉了,熟悉到了熟视无睹的程度。当我们身体产生一些不良反应的时候,根本不会想到与水有关系。约翰·雅顿博士列了一个清单,描述了缺水可能导致的一些现象。

如果是轻微缺水可能导致:

● 感觉头很疼、头晕等症状。

● 口渴,口干舌燥。

● 有困意,感到疲劳。

● 尿量减少。

● 哭的时候没有眼泪。

● 皮肤很干。

● 大便干燥。

如果是严重缺水,可能引发的症状有:

● 容易生气,无法控制自己的情绪。

● 不出汗。

● 尿量极少,颜色很深。

● 血压低,心跳变快。

● 发烧,呼吸急促。

当我们觉得头疼的时候,谁会想到可能是因为缺水呢?当我们发现自己的血压很低时,也不一定能想到是缺水造成的。

通常我们喜欢用渴不渴来判断是否需要喝水,这种方法之所以不靠谱,是因为当你觉得渴的时候,已经处于过度缺水的状态。雅顿博士告诉我们,可以通过观察尿液的颜色确认是否缺水。如果尿液很浅,就像柠檬水,说明体内的水含量正常。当然,如果服用了让尿产生颜色的药不在此列,比如服用维生素B类补充剂,可能本身会导致尿液颜色变化。喝多少水合适呢?根据《2016年中国膳食指南》,成人每天喝水量应为1500~1700毫升。美国国家医学院研究推荐(Institute of Medicine, 2005),成年男性每天要喝3700毫升水,女性要喝2700毫升水,孕妇要喝3000毫升水,哺乳期妇女要喝3800毫升水。这种东西方的差别,主要在于是否考虑到一日三餐中的水的摄入。饮水量要根据具体的情况来进行区别对待,比如性别、体重、身体状况等。

2.1.8  一日三餐

早餐

从头一天晚上到第二天早上,是人在一天中间隔最长的两次进餐。所以早餐必须吃好,才能保证从上午开始精力充沛的工作和学习。那么,早餐应该吃什么对大脑最好呢?

约翰·雅顿认为,早餐应该由必不可少的三种食物构成:复杂优质碳水化合物、蛋白质,最好是鸡蛋,因为鸡蛋里面含有对记忆力有帮助的胆碱,加上蔬菜、水果补充矿物质。

而对于不吃早餐的危害,约翰·雅顿告诉我们:

“就吃早餐的重要性而言,情绪和能量是两个至关重要的指标。”这一点我们需要记在心上。也就是说,不吃早餐不仅影响大脑的能量供应,还会影响早晨的情绪。不吃早餐所造成的与情绪和能量有关的影响包括以下几个方面:

● 难以集中注意力。

● 疲惫乏力。

● 应激反应加剧,特别容易在小的刺激下就产生很大的情绪反应。

● 情绪波动大。

● 焦虑和抑郁加重。

● 因为能量不足导致思维质量变差。

大多数人大脑效率最高的时间段是上午。如果从早晨开始就处在情绪不好的状态,那么这一天都将会是糟糕的。

午餐

约翰·雅顿认为,午餐需要高蛋白质,但是一定要低碳水化合物。也就是说可以有肉类,但是主食要少。这对于减轻疲劳感有帮助。如果中午吃高碳水化合物,会影响集中力和专注力,导致下午容易发困。除了蛋白质和碳水化合物,当然也需要补充水果和蔬菜。

晚餐

晚饭恰好相反,要低蛋白质、高碳水化合物。这样有助于睡眠。

膳食平衡

但是,关于什么是高,什么是低,什么是多,什么是少,在中国营养学会编辑出版的《中国居民膳食指南》上有一个中国居民膳食平衡宝塔,给我们提供了具体的进餐数量。

成年人每天的食物摄入量

续表