警觉：脑的觉醒

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第一个注意系统也许是进化过程中最古老的系统，它告诉我们应该在何时注意观察。必需时，它会给我们发出警报信号以调动整个身体。当捕食者正在靠近，或者当一种强烈的情绪把我们淹没时，整个皮层下的所有神经核团立即提升了大脑皮层的觉醒和警觉水平。该系统控制着神经递质，如血清素、乙酰胆碱和多巴胺（见彩图16）的大规模和分散性释放。通过带有许多分支的长轴突，这些警报信息到达了整个大脑皮层，从而极大地调节了大脑皮层的神经活动和学习过程。一些研究者称之为“现在打印”（now print）信号，就好像这些信息在直接告诉大脑皮层去将当前神经活动的内容存入记忆中。

彩图16

警觉的讯号会大幅调整学习，神经传导物质如血清素、乙酰胆碱、多巴胺的讯号可以传播到脑的各个区域，告诉我们什么时候应该警觉，并强迫人脑学习。在下面的实验中，当老鼠听到一个9 000赫兹的音频时，这个音频跟基底核的电刺激联结在一起，大脑皮层就会分泌乙酰胆碱，几天以后，老鼠的听皮层就会被这个9 000赫兹的声音及它周边频率的声音所侵占（蓝色区域）。

相关的动物研究实验表明，这一警觉系统的激活确实从根本上改变了大脑皮层地图（见彩图16）。美国神经生理学家迈克尔·梅尔泽尼奇（Michael Merzenich）开展了一系列实验，通过对小鼠大脑皮层下的多巴胺或乙酰胆碱回路进行电刺激，激活它们的警觉系统，结果发现小鼠的大脑皮层地图发生了巨大变化。所有在那一刻恰好被激活的神经元，即使它们本来并不重要，其活动强度也会被极度放大。例如，当一个高频音调刺激与多巴胺或乙酰胆碱系统性地联结在一起时，小鼠的脑就会对该刺激产生强烈的偏好。因此，整个听觉地图都会被这个随心所欲的音调侵占，小鼠区分类似音调的能力会越来越好，但它也会在一定程度上丧失对其他频率音调的辨识能力。7

值得注意的是，通过干预警觉系统也可以使成年动物产生大脑皮层可塑性现象。对相关脑回路的分析表明，血清素和乙酰胆碱等神经递质能够调节大脑皮层抑制性神经元的激活，从而打破兴奋与抑制间的平衡。这一调节过程在通过烟碱性受体（对尼古丁敏感，是觉醒和警觉性的另一个主要因子）来完成时尤其有效。8我们还记得，脑的抑制功能在关闭突触可塑性中起着关键作用，而此时脑回路被警觉信号解除了抑制，因此似乎可以恢复一些青少年时期的可塑性，从而重新开启对小鼠的脑发育至关重要的关键期。

那么人也可以这样吗？这是个非常诱人的想法，倘若每当一位作曲家或数学家满怀激情地钻研他们喜欢的领域时，尤其是当他们的热情萌生于生命早期时，他们的大脑皮层地图就会发生类似的重组，那该多好啊！像音乐家莫扎特或数学家拉马努扬（Ramanujan）这样的人或许是被狂热的情绪所感染，他们的脑地图就像被音乐或数学的思维模式入侵了一样。而且，这种重组可能不只发生在天才身上，还可能发生在任何对自己的工作充满热情的人身上，无论是一名体力劳动者还是火箭科学家。可以说，是热情通过让脑地图大规模地自我重组从而孕育了人才。

尽管并非所有人都能成为莫扎特，但所有人的脑中都存在着同样的警觉和动机回路。那么，日常生活中的哪些情况会调动这些回路呢？是不是只有在应对创伤或强烈的情绪时它们才会被激活呢？也许不是。一些研究表明，电子游戏是一种能调动我们注意力机制参与其中的有效方式，尤其是那些涉及角色生死的动作类电子游戏。通过调动我们的警觉和奖励系统，电子游戏极大地促进了学习。例如，当我们玩动作类电子游戏时，多巴胺回路就会被激活。9心理学家达芙妮·巴韦利埃（Daphné Bavelier）研究发现，多巴胺回路的激活与快速学习相关。10最具对抗性暴力的动作类电子游戏似乎有最强的效果，这也许是因为它们对脑中警觉回路的调动作用最强。10小时的游戏时间就足以改进我们的视觉检测功能，提高我们对屏幕上的物体数量的快速估计能力，加强对目标的注意集中度且不被其他刺激分散注意力。通过练习，电子游戏玩家最终可以在不影响其表现的情况下迅速做出决定。

家长和老师经常抱怨说，现在的孩子沉迷于手机、平板电脑、游戏机和其他电子设备，孩子们可以乐此不疲地从一项活动切换到另一项活动，但是失去了集中注意的能力，可是，这并不是真的。电子游戏非但不会降低我们集中注意的能力，反而会逐渐提升这种专注力。电子产品将来能否帮助我们重新激活大人和孩子的突触的可塑性呢？毫无疑问，电子产品是一种强大的注意刺激物，这就是为什么我的实验室开发了一系列平板电脑游戏，它们是基于认知科学原理而开发的与数学和阅读相关的教育类游戏。11

诚然，电子游戏也有黑暗的一面。众所周知，它们会导致社交孤立、浪费大量时间以及成瘾。幸运的是，还有许多其他的方法可以帮助我们激活警觉系统的功能，同时也调动脑的社会感知功能。那些能抓住学生注意力的教师、引人入胜的书籍以及让观众沉浸其中的电影和戏剧，可能都为刺激脑的可塑性提供了同样强大的警觉信号。

第7章　注意定向：脑的过滤器