學習有捷徑嗎?──大腦如何從「理解」到「終生難忘」?

學習有捷徑嗎?──大腦如何從「理解」到「終生難忘」?

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教授 — 吳昌衛
臺北醫學大學心智意識與腦科學研究所教授
臺北醫學大學醫學人文研究所副教授
國立中央大學生物醫學工程研究所專案助理教授
美國國家衛生研究院藥物濫用研究所博士後研究
國立臺灣大學電機工程學系博士
國立臺灣大學電機工程學系學士

採訪撰文/蔡政修

你認為學習有捷徑嗎?相信你一定聽過快速記憶法、速效學習法,甚至身體力行地嘗試過,但你曾懷疑過這些方法的有效性嗎?它們背後的理論是什麼?這與我們大腦的神經可塑性息息相關,每一次的學習都可能使我們的腦部的神經細胞產生各種變動與連結。

我們之所以能夠透過不斷學習使自己進步,是因為每一次的學習都會刺激腦神經突觸的形成,突觸互相連結、鞏固後會形成新的思考路徑,改變我們的行為模式。這個神經網絡動態調節的過程,稱之為「神經可塑性(Neuro-plasticity)」。(詳見下方影片)重大的刺激,或僅僅是一場滿足的睡眠,都能夠造成腦部神經網絡的變動。然而,大腦儘管具有可塑性,我們要把一項事物從學會到徹底理解、再到終身難忘,還需要仰賴「記憶」系統的運作。

記憶的倉庫:腦科學家發現了儲存記憶的裝置「海馬迴」

神經的可塑性和腦的記憶系統息息相關,因此我們首先來認識關於「記憶」系統的運作,包含記憶的儲存裝置「海馬迴」,以及它所掌管的記憶類型。

一直以來,人類腦部不像其他人體器官被我們研究得較為透徹,腦部的研究對專家學者來說,充滿著許多待開發與探索的領域。其中在「記憶」這塊的突破性發展,醫學界直到透過亨利.莫萊森(Henry Gustav Molaison)案例,才發現了掌管記憶的腦區──海馬迴。(詳見下方影片)

當時,為了治療亨利的癲癇症,切除了他大腦顳葉內側的部分海馬迴。手術貌似成功了,癲癇症狀幾乎消失,然而他卻開始無法記住任何「近期發生」的事情。嚴重時甚至忘記自己剛剛用過餐而重複進食,也難以記住任何一個新朋友的名字。經過觀察後,醫生發現亨利僅剩數十秒的短期記憶,但仍能回憶起手術前六至七年以上的經歷,因此確認了被切除的海馬迴具有掌管短期記憶的功能。

學習沒有捷徑:專注與複習才是最快的方法

人類的大腦約有五百至一千億個神經元,神經元之間相互連接,形成我們的記憶迴路,而學會一項新的概念在大腦中的活動過程,就是一群神經細胞之間形成許多嶄新的突觸連結。生活中大大小小的感官刺激會形成強弱有別的突觸連結,如果不是很重要的事件,通常只會在海馬迴擺放一段時間,大腦會在睡夢中分辨哪些是重要的、哪些是不重要的資訊連結,不重要的連結就會在睡夢中被修剪掉。不妨想想一週前的今天午餐吃了什麼?不太記得,對吧?經過一週的時間,這段記憶逐漸被淡忘,換句話說,就是神經之間的突觸連結減少了。因此,若要記得某個概念或某件事情,就必須不斷鞏固神經突觸之間的連結,才能牢記你想記得的事物

由於腦容量有限,大腦相當不喜歡有「冗員」存在,能留下來的記憶,必須都是有用的、必要的資訊。因此,遺忘也屬於神經可塑性的一部份。若學習上,想從學會到理解,再到終身難忘,就需要經過以下幾個階段:

一、專注的吸收
專注、完整的讓感官接收到正確、重要的資訊,以利從聽覺區、視覺區等初質皮質往海馬迴輸送資訊。缺少了專注的幫忙,可能會得到有聽沒有懂的結果。

二、當下一定要聽懂
有聽,沒有懂,就不會進入腦中的工作記憶;當下有理解,也就是在腦中有適當的解析、編碼,才有可能形成堅實的突觸連結、形成新的工作記憶,才有辦法從海馬迴中提取出來。

三、事後多次的複習
刻意、重複地溫習所學到的知識,能使神經細胞間的突觸連結日益強韌,進而有較大的機會被儲存到長期記憶之中。

四、找到輔助記憶的機會
透過實踐所學,或與其他同學一起討論,增加記憶被運用的機會,藉以增強神經突觸間的結構,那麼暫存的工作記憶就有更高的可能性被存入長期記憶中。

五、要具有耐心,反覆鞏固記憶的步驟
學習到的事物從工作記憶變為長期記憶的過程,屬於潛意識的自動化歷程,在休息、睡覺的時候工作記憶才有機會從負責工作記憶的海馬迴,進入到掌管長期記憶的大腦皮質之中,形成固化的長期記憶,且這個過程具有「隨機」的成份,並不是人可以自己選擇的。簡言之,從聽到懂,再到複習,從複習到分享與實踐,需歷經以上過程,方有鞏固記憶的效果

神經可塑性與記憶

學習的過程,可能會是快樂的,但絕不會是輕鬆的,因為要生成新的神經突觸必須耗費大量的能量,所以就腦科學的立場而言,並不相信有短期、速成的學習法,最多只能說「提升專注力」有助於形成工作記憶,但若不經常複習,就容易遺忘。因此,專注再加上長期投入,才是最科學的學習法。

無法擴充的記憶體:學習力、記憶力減退的原因

那麼,只要經常複習,就能牢記我們學到的事物,那為什麼還會有失智或是因為年老而記憶力衰退的問題呢?其實,每天只要生活中有一些變化刺激腦部,神經突觸都會有所增減,不管是年輕人或老人都一樣。只不過年長之後,突觸的生成和強化都會隨著年齡增長而越來越慢。就如同老舊的電腦,大腦運行得越來越遲緩,造成學習力下降。所以能夠發現,年長者總是在回憶過往,而較難學習新事物,就像記憶體不足的硬碟,無法再下載新的檔案。

睡眠學習法有幫助嗎?──形成長期記憶必須要有充足的睡眠

大腦需要充足的營養與睡眠,才能維持良好的思考和記憶。以現代人的生活來說,營養補給不成問題,卻普遍缺乏睡眠。依照目前的腦科學研究看來,神經元之間增強連結、修剪突觸都發生在深層睡眠裡,若想提升學習的成效,充足的睡眠必不可少。

通常,深層睡眠會發生在前半夜,非不得已需要熬夜的話,建議是先去睡兩三個小時之後,再把自己叫醒來做事。因為前期的深層睡眠是恢復精神與記憶最重要的時段。若時間允許,最好能睡足至少五個小時,雖然以平均八小時的睡眠來說,五個小時依然不夠,但短時間內仍可以維持大腦的認知運作。

「睡眠不光是為了增強有用的資訊,也為了遺忘沒有用的雜訊。」

熬夜的人難以被叫醒,是因為清醒時間越長、頭腦產生的代謝廢物就越多,需要足夠的深層睡眠,才能夠沖刷掉代謝廢物。熬夜時,精神不易集中、情緒大起大落,便是由於大量代謝物累積在大腦裡,需要立刻進入深層睡眠,清運掉腦內的廢物。

形成長期記憶必須要有充足的睡眠

最後,補充一點,睡眠學習法是不成立的。雖說在睡眠中仍有聽覺,但在聲音中的知識與訊息並不會進到海馬迴之中(即便有聽沒有懂也沒有專注)。所以,建議大家睡覺時,就好好去睡覺,不用再將書本墊在枕頭下、也不用聽著音檔睡覺了。真正要把握的是,在學習過程中專心致志,學習之後反複思維,找機會分享與實踐,並且,持之以恆。

經過以上的分析,能夠發現大腦學習一件新事物的歷程其實是很長的,因此,學習是否有捷徑呢?至少在生成與鞏固突觸連結的過程中是沒有的,唯有專注吸收與不斷複習,才是學習與記憶最快的方法。

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