Scientific Ways to Improve Learning Ability

大腦物質影響學習能力和動機

大腦是由1,000億個神經細胞(神經元) (Neuron)所組成,其數量相當於我們銀河系所有星星的總和。

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每一個神經細胞由三個部分組成:細胞體(Soma)、一或二個軸突(Axon)-負責傳送、近萬個樹突(Dendrites)-負責接收。軸突末端細分多個發送端(神經末梢),與另一個神經細胞的樹突間有個稱為突觸 (Synapse) 的小空隙。

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每個神經在嬰孩出生時已經生長出2,500個突觸(Synapse),發展到兩、三歲時更可達致15,000個突觸,然後開始進行所謂「神經元修剪」(Pruning)的過程。所謂修剪是將單獨的神經元或神經元間沒有用的突觸(雖有突觸,但不進行訊息的傳遞)刪掉,修剪的原則是「用則留不用則棄」,如果這個神經元無法成為持續作用神經迴路中的一份子,它很容易就被剪掉。

每個家長最不想見到的是自己孩子每天在上學時總是無法全神貫專注,一大早返學就覺得腦子遲鈍,不易集中精神,上完整天課都好像學不到甚麼。如何助他們振作,提升專注力,提高學習效率,是每家長最渴望能有效解決的問題。近年,隨著腦科學深入的研究,逐漸揭開各種腦內物質的功效。科學家已發現影響學習和工作表現的腦內物質,如果能在正確的場合激發大腦分泌適當的物質,就能在合適的時間把學習和工作效率發揮到極致!

 

七種大腦分泌物

一、多巴胺 (Dopamine)

多巴胺流經通道投射於海馬體相鄰的中腦邊緣系統(是一個造成快樂的系統)和額葉和顳葉的中腦皮質系統。

  • 對學習和工作的影響

許多小孩子嘗到自己喜歡的食物,都會自然洋溢出一種幸福感,時時刻刻都好想再回味此經驗,這是由於大腦分泌的多巴胺所致。同樣,愉快學習的滋味也可以是如此。多巴胺可提升學習動機,對情報的處理能力、注意力、專注力和工作記憶力等。

  • 增加分泌及活化方法

以稱讚建立的報酬系統
多巴胺會在兩種情況下分泌:一是「目標設定」、二是「目標達成」。例如,當孩子腦中想像學業績達成,接受師長讚賞的情景,會先分泌第一次多巴胺,促使他努力達成目標;而在目標終於完成時,得到真實讚賞,大腦會第二次分泌多巴胺。重複這個機制,可助孩子達到更多的快感及更高的成就。多巴胺帶來的滿足感有助於人自我激勵,透過持續努力,以再次獲得滿足。

難度適中的目標
但需要注意的是當所定的目標太高太難,使人打從心底認為不可能達成時,就無法刺激大腦分泌多巴胺;相反,太簡單的目標亦然,會使人感到無趣。因此,設定難度適中的目標,才能激發大量的多巴胺,達到有效激勵。更可嘗試新的方法、加增難度和給予時間限制以確保多巴胺不斷分泌。另外,調整觀念都可以令大腦分泌多巴胺,例如: 把「甲同學不聽的我意見」此觀念轉化為「我要先聆聽甲同學的意見」。

運動
運動可令大腦分泌多巴胺、安多酚(或稱腦內啡)和乙醯膽鹼、血清素及生長激素(生長激素是調節身體健康發育與代謝的重要物質)等多種腦內物質。

食物
每天食用含酪氨酸的食物有助分泌多巴胺 (多巴胺由酪氨酸合成)。香蕉、奶制品,芝麻,南瓜子、花生、杏仁都是富含酪氨酸的食物。

  • 分泌失衡

多巴胺不足或失調會令人失去控制肌肉的能力,或是導致無法集中注意力。失去控制肌肉能力,嚴重時會導致手腳不自主地顫動,以至罹患帕金森氏症。相反,多巴胺分泌過多會導至上癮,例如購物癮、賭博癮和酒精癮等。

 

二、去甲腎上腺素 (舊稱「正腎上腺素」) (Noradrenaline)

人會在「極端」情況下,能突然搬起一直未能搬動的重物;或者被老師或上司點名發言時,說話突然有條理,這是由於大腦意識到危機和壓力,因而分泌去甲腎上腺素以「迴避危險」,讓人的專注力、思考速度都大幅提升。

  • 對學習和工作的影響

去甲腎上腺素直接影響心跳數、活躍交感神經及肌肉力量。遇到不快或危險時右顳葉內側的扁桃體會作出應對並且立即分泌出「去甲腎上腺素」。適度的緊張、不快感、恐懼感會讓大腦分泌出去甲腎上腺素。去甲腎上腺素可大幅度提升專注力和學習效率,尤其是工作記憶力。

在學習中,施予適度的急迫感、製造恐懼,也可以刺激學習效率,例如班主任要求「必須在一周內完成作業」,同學就會產生緊張感,大腦分泌去甲腎上腺素,讓行動速度突飛猛進。善用甲腎上腺素恐懼能有效能提升學習和工作效率。

  • 增加分泌及活化方法

給予適當的壓力
去甲腎上腺素為了逃避恐懼不快感(為了不讓父母或師長責罵)而作出出努力;多巴安為要尋求快樂或讚美或收到褒揚而作出努力;同時善加利用讚美和責斥可以令身體分泌多巴安胺和去甲腎上腺素以致令孩子的學習達到最佳的效果。

雖然去甲腎上腺素與多巴胺都有助於促進工作效率,但兩者用法截然不同。去甲腎上腺素的刺激源是壓力,並不適用於長時間、持續性的工作誘因。因此,短期目標可以設定期限,激發去甲腎上腺素;長期目標則可善用報酬獎勵,讓多巴胺發揮功效,都可激發工作者的行動力。

食物
進食肉類、魚貝類、大豆、南瓜、蛋、堅果和含豐富維他命C的食物包括檸檬、柑橘、西洋菜、青椒、奇異果等有助甲腎上腺素分泌。

  • 分泌失衡

去甲腎上腺素過多會令人疲乏、緊張和減低專注力,另人記憶力降低;相反,去甲腎上腺素分泌過少會令人憂鬱,情緒低下;身體持續受壓會令去甲腎上腺素不足。

 

三、腎上腺素 (Adrenaline)

腎上腺素是迴避恐懼或危險時所分泌出的「逃跑荷爾蒙」,其作用是化解危機也是成功的先兆,它能化「憤怒」和「興奮」為力量,發揮驚人和超水準的表現。最好的例子是奧運選手比賽時,因腎上腺素提升而發揮最佳的水準。

  •  對學習和工作的影響

去甲腎上腺素主要是活躍於腦部或神經,而腎上腺素卻會影響及腦部以外的身體各臟器,尤其是心臟和肌肉。一旦腎上腺素流入血液中心跳數或血壓會增高並隨血液流傳至肌肉,進而令血糖飆高、瞳孔張開、清醒度提升、專注力增加,身體與腦部間會進入「備戰狀態」,大大提升學習和工作效率。

  •  增加分泌及活化方法

大聲喊叫
運動員大聲喊叫能刺激腎上腺素分泌。同樣,高聲唱歌、看刺激電影也可提升腎上腺素分泌。 

遇到刺激
遇到危險或緊急關頭,如追趕最後一班航機離境,或面對重大挑戰如公開比賽等。

  • 分泌失衡

腎上腺素分泌過盛時會令心跳加快及手心出汗,肌肉崩緊,頭腦一片空白。由於腎上腺素會分泌皮質醇(Cortisol),皮質醇入夜後仍處於偏高狀態,以致抑制免疫系統,以及抑制胰島素,令人容易肥胖及罹患糖尿病。可以說腎上腺素在白天時是天使,入夜時是魔鬼。白天交感神經使全身臟腑積極運作;入夜時副交感神經使全身臟腑進入休息狀態。

 

四、血清素 (又稱「幸福荷爾蒙」) (Serotonin)

血清素(Serotonin)是和多巴胺(Dopamine)、去甲基腎上腺素(Noradrenaline)齊名的三大神經傳導物質之一,在大腦的中縫核(Raphe Nuclei)部位合成,具有安定精神的作用。適量的血清素會讓人感到放鬆,心情愉快,因此又名「幸福荷爾蒙」。

  • 對學習和工作的影響

在進入工作或上學之前,腦袋也像機械儀器一樣,需要「暖機」,進入狀態。除了透過多巴胺、去甲腎上腺素提升幹勁,大腦也需要為整個「大腦運作過程」準備好,血清素就扮演這樣的角色。由於情緒掌控我們處事,血清素在工作和學習上的用途是「情緒轉換」,讓大腦逐漸覺醒,意識到今天該做甚麼;也有助於心情平靜,在不同工作的轉換之間,調整腳步重新出發。

  • 增加分泌及活化方法

早起曬太陽
清晨讓太陽光進入視網膜能刺激血清素神經,大腦才會逐漸開始分泌血清素。血清素從太陽下山後會直線下降,睡著時更是幾乎完全不分泌。讓陽光進入視網膜,但絕對不要直視太陽,只要能感受到光就夠了。通常室內燈光的照明度大約只有200 lux,相對的太陽光有2500-10000 lux。要刺激血清素分泌,大概需要2500~3000 lux的光,並不是點燈照明便足夠,因為只有太陽光才能刺激調控血清素的神經。太陽光刺激會從視網膜傳遞到縫核(Raphe Nucleus)並開啟血清素的合成。要有十足的效果,需讓太陽光進入視網膜至少五分鐘。 

吃早餐
血清素是在縫核內合成,需要的原料是色胺酸 (tryptophan-是人體8種必需胺基酸的一種) 和維他命B6。合成血清素的過程需要碳水化合物和鐵質去輔助。 (色胺酸亦是大腦製造褪黑激素的重要原料)

含豐富色胺酸的食物包括:大豆、納豆、芝麻、 腰果、開心果、花生、杏仁、海膽、鰹魚、鮭魚、秋刀魚、鮪魚、雞胸肉、雞腿、牛奶、豆奶、香蕉;含豐富B6的食物包括:牛、雞、魚肉,植物中的全穀類、豆類、堅果、菠菜、白花椰菜、蒜頭,還有香蕉、芒果、奇異果和番茄。

咀嚼
反覆咀嚼的節奏可活化血清素神經,令心情放鬆,專注力提升。吃飯時刻意細嚼慢嚥,盡量選擇很有咬勁的食物和嚼口香糖約10至30分鐘。運動員也常常在比賽前嚼口香糖,我們長途駕駛時昏昏欲睡或對塞車感到不耐煩的時候,想減緩症狀經常嚼口香糖也正是這個原因。

做有節奏運動
稍快的節奏走路,跑步,上落樓梯等可以活化血清素。運動可令大腦分泌多巴胺、安多酚(或稱腦內啡)和乙醯膽鹼、血清素及生長激素(生長激素是調節身體健康發育與代謝的重要物質)等多種腦內物質。另外,腹式呼吸、唱歌、朗誦、誦讀也可以活化血清素 。

親密接觸
親密接觸的對象不論是寵物、所愛的親人還是男女朋友,都會促進「愛情荷爾蒙─催產素」的分泌。同時也可活化血清素以及增強抗壓能力。

感動的眼淚
觀看感動人心的電影、音樂劇、卡通、小說等均可令前額葉皮質區的血流增加,而活化血清素神經。

  • 分泌失衡

血清素不足會導致睡眠障礙、憂鬱症、強迫症、恐慌症、厭食症和暴食症等。

注意: 腸道內製造的血清素過不了大腦路上的「腦血管障蔽」所以進不去大腦。因此大腦要用的血清素必需得在大腦內部合成。

 

多巴胺是學習腦 ; 去甲腎上腺素是工作腦 ; 血清素是共感腦。

 

五、褪黑激素 (Melatonin)

「褪黑激素」是腦部「松果體」(Pineal Body)所分泌的一種特殊的荷爾蒙,是影響深度睡眠的腦部物質。它可增強記憶力及防止老化。

睡眠是最有效的工作術,因為在夜晚達到良好的睡眠,整日的疲倦就能完全消除,在白天精神奕奕。誘發睡眠的腦內物質包括褪黑激素和GABA (可可含豐富的GABA)。褪黑激素緩和腦部的神經讓脈搏、體溫和血壓下降,使身體進入睡眠狀態。

  • 對學習和工作的影響

褪黑激素可以讓孩子有良好的睡眠,進而讓大腦可把白天所學的知識轉化為長期記憶力並增強白天的學習能力。另外,褪黑激素是長生不老的妙藥,它能令細胞修復腦部物質、和DNA的修復、防止老化、抗腫瘤。還有,它的抗氧化作用他比維生素E高出兩倍。

  • 增加分泌及活化方法

多曬太陽
早晨多曬太陽可活化血清素,讓身體重設生理時鐘 (人體生理時鐘是25小時)。

睡眠前2小時
睡眠前2小時房間要全暗和避免安裝日光燈 (光燈避免用藍色系而要用紅色系),並且精神要放鬆,故不宜睇恐怖片或打遊戲機。 

食物
幾乎沒有任何研究證明褪黑激素可由營養補充劑中獲得,而吃巧克力 (含豐富的可可其內有豐的GABA) 有助分泌褪黑激素。

  • 分泌失衡

褪黑激素分泌失衡會導致因睡眠障礙所引起的症狀如缺乏記憶力、過早衰老及抑鬱症等。

 

六、乙醯膽鹼 (Acetylcholine)

一般人都知道的是大腦會思考,而未必知道思考是由神經的交換傳導,而神經傳導是由乙醯膽鹼分泌來協助訊號交換以完成思考。大腦也利用乙醯膽鹼經由感官神經獲得感覺訊號,再用乙醯膽鹼下達命令給小腦,小腦接到命令後,利用乙醯膽鹼指揮肢體運動,再由感官神經將運動結果回饋給大腦,大腦再利用乙醯膽鹼在腦細胞群裡作出分析和結論,再傳回小腦下達運動指令,這就是人體動作思考的基本流程。乙醯膽鹼可提升幹勁和召喚靈感。

  • 對學習和工作的影響

乙醯膽鹼高就會增加神經傳導速度,也就會提高記憶、驚人的創意 (θ波)、分析、思考反應以及行動反應的速度。乙醯膽鹼從基底前腦(梅納德氏基底核、內側隔核等)投射至大腦皮質、大腦邊緣系統、視丘等等。它會在體內轉變成卵磷脂(Lecithin)及抱合髓磷脂 (Sphingomyelin) ,有助於活化腦細胞及增強記憶力,可強化小孩學習能力,並預防老人癡呆(阿茲海默症)。總括來說乙醯膽鹼負責支援認知功能(思考、記憶、學習、注意力、專注力)、覺醒與睡眠(尤其是REM睡眠)、θ波的產生、情緒記憶等功能。以工作和學習的層面來說,是與認知功能、靈感、學習效率或創造力、想像力等等相關的腦內物質。

  •  增加分泌及活化方法

別要拖延工作
只要動手做,就會漸漸湧起幹勁,著名德國心理學家克雷普林(Emil Kraepelin)將此心理作用稱為「勞動興奮」。所謂的「做上癮了」、「燃起幹勁」、「進入忘我」等狀態。感覺像是腦部的幹勁開關被開啟似的。缺乏幹勁時,許多人的作法是「等待」,然而那並不正確。以腦科學的理論來說,「即使沒了幹勁,也姑且動手開始吧!」這才是激發動力的正確方法。只要硬著頭皮開始動手,即能刺激到伏隔核。伏隔核受到興奮,分泌出「乙醯膽鹼」,漸漸也愈能進入工作狀況。因此,「即使沒了幹勁,也姑且動手開始」才是正道。

作適量午睡
良好睡眠 (睡眠時會釋放出乙醯膽鹼,再由海馬釋放θ波),作30分鐘午睡 (不可多於60分鐘,會有反效果)。19世紀的德國化學家凱庫勒(Friedrich August Kekulé von Stradoniz)發夢時夢見首尾相銜的蛇,因此悟出苯的六角形環狀結構,這個發現讓他獲得諾貝爾化學獎。接著在西元1869年時,俄國化學教授門得列夫(Dmitri Mendeleyev)有天在疲倦中進入了夢鄉。他在夢裡看到一張表格,各種化學元素們紛紛落在所屬的體系格中。醒來後他立刻記下了這個表的設計,使其成為著名的「元素週期表」。西元1921年,奧地利生物學家奧托‧洛伊維(Otto Loewi),他連續兩個晚上做了兩個夢,夢中他設計了一個生物實驗來證明自己的理論。他隨即將其付諸實施,實驗結果證明,神經並不直接作用於肌肉,而是通過釋放化學物質來起作用。這個科學發現開啟了一個全新的研究領域,也使他獲得1936年諾貝爾醫學獎。

食物
吃含豐富乙醯膽鹼的食物,包括:牛肝、雞肝、雞蛋,大豆有助分泌乙醯膽鹼。

激發好奇心
作激發好奇心的活動,例如到處走走、去新的地方可提升乙醯膽鹼。

運動
運動可令大腦分泌多巴胺、安多酚(或稱腦內啡)和乙醯膽鹼、血清素及生長激素(生長激素是調節身體健康發育與代謝的重要物質)等多種腦內物質

吸收資訊和經驗
平時大量吸收大量資訊和經驗能刺激大腦分泌乙醯膽鹼。

  • 分泌失衡

缺乏乙醯膽鹼,就可能造成植物人、漸凍人、血栓性中風、柏金遜症、小腦萎縮症、躁鬱症以及憂鬱症等。

自律神經系統由延腦和下視丘發動,傳達到人體各個臟器進行調節,即使在睡眠或無意識狀態,器官運作仍然持續而不會停擺。自律神經分為「交感神經」與「副交感神經」。

神經平衡

 

七、腦內啡 (又名「安多酚」) (Endorphine)

腦內啡,是具有強力止痛作用的腦內物質,擁有超越「嗎啡」五至六倍的止痛作用。「嗎啡」屬於麻醉藥的一種,在醫療上,是引發劇烈疼痛的癌症末期患者等所需的鎮痛劑。

興奮狀態下會分泌腎上腺素。腎上腺素也具有鎮痛的作用,但還是無法抑制例如骨折等的劇痛。縱使難以忍受的劇痛,依舊能不露痛苦持續戰鬥,其實是依靠「腦內啡」,這就是在「極端環境況」下所獲得能量。 

  • 對學習和工作的影響

1977年諾貝爾醫學獎得主羅傑.吉爾曼(Roger Guillemin)發現,人體產生腦內啡最多的區域以及腦內啡受體最集中的區域,居然就是學習和記憶的相關區域,因此腦內啡可以提高學習成績,加深記憶。  

腦內啡分泌時專注力、想像力、記憶力都會提升。在「快感」刺激下,可能同時分泌腦內啡和多巴胺,會加強快感和幸福感,而腦內啡是多巴胺的10到20倍,是「快感增強劑」。另外,腦內啡是終極的療愈物質,可以消除精神上的壓力、修復生理機能、提高免疫力。

  •  增加分泌及活化方法

運動
運動有會分泌腦內啡尤其是持續從事中度至高度負擔的運動。有研究指出,15分鐘的帶氧運動例如踩腳踏車,不僅血液中的腦內啡濃度增加,α波的出現率也相對提高。運動可令大腦分泌多巴胺、安多酚(或稱腦內啡)和乙醯膽鹼、血清素及生長激素(生長激素是調節身體健康發育與代謝的重要物質)等多種腦內物質。

食物
辛辣食物 (青椒) 中辣椒素(capsaicin)、有益的深海魚(Omega-3)中的油脂,以及巧克力內的可可也含有豐富的GABA,能幫助腦內啡的分泌。

泡熱水澡
因熱對肌膚有刺激感,就會分泌出止痛作用的腦內啡。

常懷有感謝之心
擁有感謝之心就是對人充滿感謝時,腦部會分泌出腦內啡。即使失敗也要感謝。經歷失敗、累積經驗,才能化為日後努力的動力。

目標細化
行動清單化,將所有該做的事明確化,是為了幫助進入心流狀態。

養成歡喜心
接受任何工作委託的習慣。若心生厭惡,會分泌出去甲腎上腺素;唯有欣然接受,才能分泌出腦內啡或多巴胺。另外,聆聽古典音樂、欣賞自己喜歡的樂曲、傾聽河流的流水聲、觀看大自然美麗景觀、品嚐自己最喜歡的食物、聞到桂花等宜人芳香氣味時。

夫婦間的性愛
夫婦間的性愛有助分泌出腦內啡。

放鬆
身心不只在面對壓力時分泌腦內啡,就是在處於放鬆狀態,會產生α波,就會刺激腦內啡,如安靜閉目養神、黙觀或黙想時。

  • 分泌失衡

如果多巴胺分泌過少就會產生柏金遜症。精神分裂症和憂鬱症也與多巴胺功能失常有關係。

 

七種大腦分泌物的總結

 brain substance

 

擅用腦物質特性,選擇工作良辰

由於大腦在不同的時間點,會分泌不同的物質,因此,將不同類型的工作,安排不同時段處理,將有助於提高效率。從早上起床到中午之前,血清素和多巴胺分泌旺盛,較適合處理語言翻譯、數學計算、決策等,需要邏輯性、精密性、高專注力的工作項目;反之,下午腦部已經出現疲態,較為昏沉,但此時,乙醯膽鹼的活化,則有助於拼湊記憶、產生靈感,適合創造性的工作。

 

參考
《超神奇!腦內物質工作術》,麥田文化出版; 作者: 樺澤紫苑 精神科醫師

http://www.u2beyoung.com/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=804 
http://app4.rthk.hk/elearning/healthpedia/article.php?tag=&cid=0&id=10
https://ogate.org/show.aspx?name=c896654_1_1&line=1
http://paladinprogram.blogspot.com/2014/03/blog-post.html
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2927892/
https://kknews.cc/zh-hk/news/683x3kv.html
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=12&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiWzKL86OfeAhUB5bwKHeWGBQoQFjALegQICRAC&url=https%3A%2F%2Fpdfs.semanticscholar.org%2Fd9d6%2Fa77f113bb866ea1588edf646a60e25ca1755.pdf&usg=AOvVaw1NVHAdsNulZhW63KeAEDrs