教学之源从脑的了解开始

教學之源從腦的了解開始壹、前言5歲到11歲是大腦活化高峰期(洪蘭，民95)教育投資效益最佳時機在5到11歲美國國家科學院院士也是史丹佛大學醫學院神經科教授EricKnudsen與諾貝爾經濟學得主JamesHeckman等四人共同寫一篇論文，討論國家投資教育時，投在哪個階段報酬率最高，經濟學者所畫的曲線到小學三年級就達到收支平衡點(break-evenpoint)，三年級以後的投資就是最高回收點，等到了出社會，就業訓練的回收點，那幾乎是谷底，很低了。二、人格與IQ受教育環境影響神經學家解釋：人是動物界中嬰兒期最長的動物，別的動物如果像人類一樣，生下來不會跑、不會跳，早就成為別的動物的食物了。那麼為什麼人類會演化成需要父母這麼高的投資(parentalinvestment)的動物呢？神經學家發現人的腦(人格與IQ)是一個基因和環境交互作用的產物，大腦晚成熟，因為它必須給環境時間和機會去作用。因此，現在已知，環境會影響神經的連接、神經傳導物質的分泌及基因的表現。三、嬰兒發展需要天時地利人和嬰兒在三個月以後，頸子開始變硬，可以把頭抬起來，環顧四周的環境，而正好在這期間，嬰兒的大腦開始出現梭狀細胞(spindlecell’s兩頭尖像紡織的梭子)，梭狀細胞的軸突很長，將視覺、聽覺、觸覺等訊息送往前額葉。梭狀細胞只有人類才有，大猩猩、紅猩猩都沒有，連跟人類基因有99.4%相同的黑猩猩也只有一點點。（楊玉齡，民98）神經學家認為梭狀細胞的出現，與嬰兒可以抬起頭看環境的時間相同並非巧合，他們認為這是造物者特意的安排，當嬰兒可以主動接受外界訊息時，大腦就有相對應的神經元來配合他，以便他們能很快的學習新事物，幫助他們隨著身體的成長來適應不斷變化的新生態，所以小時候的經驗影響成年後的工作效益。而這些經驗又是大腦成長和學習的結果，如果大腦出了問題，不但我們成長會受到限制，我們的學習和適應能力都會受到影響，生存也同時受到嚴重的威脅！四、家長信任老師能幫小孩發展大腦的學習能力，但你真的能嗎？既然大腦的成長與運作是這麼的重要，而且每一年都有數以百萬計的家長將他們的孩子送到學校，請老師教育他們、指導他們、照顧他們；他們相信他們的孩子的老師了解大腦的運作與學習歷程。但你真的了解腦的構作以及它們如何學習嗎？不管你將來照顧或教育的是一般小孩或有特殊需求兒童，如果你想改進你的教學工作，有效的分配你的教學資源，幫助孩子獲得成功的經驗，你都得從了解人類的大腦，以及它如何運作開始入手！貳、人類的大腦大腦的重量與身體本身的重量有關。人類的大腦約有1300到1400公克。和其他動物比較，抹香鯨的大腦約有7800公克，海豚的大腦約有1600公克，黑猩猩的大腦約有454公克，而一般家犬的大腦僅約有72公克而已。基本上大腦是由水（78%），脂肪（10%）和蛋白脂（8%）所構成，就像一顆大型葡萄柚，最外層有皺摺的皮叫大腦皮層（cerebralcortex），他的皺摺使得它能夠蓋住更大的表面範圍（每一平方厘米更多的細胞）。如果把它展開來，大腦皮質約有一張報紙那麼大。他在神經系統中扮演非常關鍵性的角色；他的神經細胞以神經纖維相互連結，期長度長達百萬英里（梁雲霞，民92）。大腦皮質可分原始皮質（發育較早，與人類本能性功能有關；職司味絕、嗅覺、升值、內分泌調整和維持生命等重要功能。）和新皮質（自胚胎後期開始，逐漸發育進化而成；職司知覺、思考和創造等方面之功能。）。人類的大腦的新皮質部分是所有物種中站位最大且多的，且保留有許多尚未確定功能的區域，擁有異於其他物種的獨特彈性與可塑性，以供未來成長、學習與創造之用（洪祖培與邱浩彰，民67）。大腦皮質分成左、右兩個大腦半球（cerebralhemisphere），兩者功能互補。（參見圖2.1）圖2.1圖2.1大腦下視圖和右側視圖額葉額葉縱裂溝縱裂溝中央前迴中央前迴頂葉中央溝迴頂葉中央溝迴中央後迴溝中央後迴溝大腦皮質枕葉大腦皮質枕葉大腦白質大腦白質裂溝裂溝中央溝中央後迴中央溝中央後迴中央前迴頂葉中央前迴頂葉額葉頂枕溝額葉頂枕溝中腦島的投影圖枕葉中腦島的投影圖枕葉側中央溝橫裂溝側中央溝橫裂溝小腦顳葉顳葉引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork.這兩個半球由大約兩億五千萬株神經纖維互相連結著，即中間的胼胝體（corpuscallosum）。它是兩大半腦間互換訊息的高速公路，如果它被切斷人可能還可以正常的生活，但反應能力將會非常慢。（參見圖2.2）圖2.2圖2.2中腦區域剖面圖視丘中央軸切面視丘中央軸切面下下視丘胼胝體胼胝體扣帶迴（在額葉扣帶迴（在額葉，專注力）前接合神經穹窿觀測點前接合神經穹窿觀測點海馬迴的乳突體細溝隨質海馬迴的乳突體細溝隨質中隔神經細溝中隔神經細溝末端海馬迴（在顳葉）味覺球海馬迴（在顳葉）味覺球杏仁核（恐懼與憤怒）杏仁核（恐懼與憤怒）齒狀迴側海馬迴（在顳葉側海馬迴（在顳葉，學習與記憶）引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork.科學家對於人類大腦皮質之功能左右不對稱的研究，已經不只兩百年了。兩百多年來關於左右半腦在處理資訊和學習新事務方面的異同，有許多不同的結論。直到１９７０年代由於諾貝爾醫學獎得主RogerW.Sperry博士對那些嚴重癲癇病患做切開胼胝體纖維的外科手術，進行分腦實驗，「在聯合沏數的情況下，背景因素相等，而且可以就近比較左右大腦，受測者解決同一問題時，即使是輕微的橫向差異都會造成重大影響。可以觀察到，同依個人不斷輪流採用兩種截然不同的思考方式或策略，就好像兩個不同的個體似的，端看當時使用的是左腦還是右腦而定。」（Sperry,1981）「經過早期這些分腦病患的相關研究神經科學家得知，這兩半腦連在一起時的表現，和他們經由外科手術分開後的表現，是非常不一樣的。在正常相連下，兩個半腦能互補，並強化另一半腦的能力。」（Sperry，GazzanigaandBogen，1969）當它們經外科手術分開時兩個半腦的運作，彷彿是擁有自己性格的兩個獨立的腦。由於左右兩個半腦的神經元（neuron）透過胼胝體整合得非常好，我們展現的每一項認知行為都牽涉到兩個半腦──只是它們做的事不同而已。因此，左右半腦比較適合看成一個完整腦裡互補的兩半，而非兩個單獨的實體或本體。（楊玉齡，民98）因為，我們擁有兩個能用不同方式來處理資訊的大腦半球，所以，我們體驗周遭世界的能力能加快，使我們的生存機會比其他物種來得高。它們合作編織出完整的認知世界，使我們幾乎不可能意識到自己左腦和右腦分別在做什麼事。我們的右腦（它控制我們左半邊身體）運作方式猶如一台平行處理器。平行的資訊流經過我們的感官系統，同時湧入我們的腦袋。時時刻刻，我們的右腦都會依照彼此相關性來創造出一大幅拼貼畫，和記憶一堆事務。內容是某特定時刻看起來、聽起來、聞起來、嚐起來、摸起來所感覺的模樣。這些時時刻刻並不會來去匆匆，而是饒富感官、想法與情緒，而且經常有生理反應的。以這種方式來處理資訊，讓我們可以取得一份此時、此刻、此景的當下清單。瞭解我們所處的空間，以及我們與該空間的關係。使我們能夠把一些獨立的時刻記憶得異常清楚與正確。對右腦來說，現在即是永恆，時間就只有當下才算數，而且每一刻都充滿了生氣與情感。它沒有任何「怎麼作才是正確」的既定法則和限制，可以隨心所欲跟著直覺去思考，不受任何拘束，而且會變換花樣去探索每個時刻所帶來的可能性。它是天真、安祥、平和、自然和充滿想像力與創造力的感性腦。相反的，我們的左腦處理資訊的方式可就完全不同了，他把右腦創造出來的每一個既豐富又複雜的景象，依照時間順序排列起來。然後他再依序將每個時刻裡的細節拿來與上一個時刻的細節作比較，將所有的細節組合成條理分明的線性順序，展現過去、現在和未來的時間概念。使我們可以清楚的知道哪一件事必須發生在另一件事之前。例如當我們看見鞋子和襪子時，我們的左腦馬上會告訴我們：「要先穿襪子，然後才穿鞋子。」圖2.3大腦重要的功能區域額葉布洛卡（BRO-CA）語言區威尼奇（WERNICKE）區主要視覺區視覺聯合區18、19主要感覺皮質區（中央後迴）中央溝聽覺聯合區主要聽覺區側中央溝主要味覺區運動前區圖2.3大腦重要的功能區域額葉布洛卡（BRO-CA）語言區威尼奇（WERNICKE）區主要視覺區視覺聯合區18、19主要感覺皮質區（中央後迴）中央溝聽覺聯合區主要聽覺區側中央溝主要味覺區運動前區前額視野區主要運動控制區（中央前迴）引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork.枕葉顳葉頂葉感覺、視覺和聽覺聯合區5、7、39、40感覺聯合區引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork.科學家將大腦分成四區，分別稱為枕葉、額葉、頂葉和顳葉。（參見圖2.3）枕葉位於大腦後面中間的位置，主要負責視覺。額葉位於前額投周圍區域，和判斷力、創造力、問題解決與規劃等能力息息相關。頂葉位於頭頂後部，負責處理高層次的知覺作用以及語言運作。顳葉則分別位於兩耳的上方及其周圍部位，負責聽覺記憶、意義和語言。不過四葉之間的功能也有相互重疊的情況。大腦中間區域有海馬迴（hippocampus）、視丘（thalamus）、下視丘（hypothalamus）、和杏仁核（amygdala）（參見圖2.2）。這個中腦區域有人稱為邊緣系統（limbicsystem）大約是全腦總重量的20%，負責情緒、睡眠、注意力、身體控制、荷爾蒙、性慾、味覺、並且負責產生許多大腦化學物質（MacLean，1990）。大腦各功能區域的分佈，讓我們了解到人類的「意識狀態」是分布於各處的。它可能分散在皮質各處中、在視丘或在腦幹（brainstem）頂端的網狀結構（reticularformation）中。大腦中仍然還有許多區域──大約75%──尚未確認出其負責的功能，這些我們尚未瞭解的部位，通稱為「聯結皮質」（associationcortex）。腦中的灰質──灰色的神經元（neuron）或細胞體──形成大腦皮質與其他的神經核（nuclei）白色部分則是髓鞘（myelinsheath），包裹在連結神經系統的纖維（軸突【axons】）外層上。感覺皮質（sensorycortex，監督皮膚上的感受體）和運動皮質（motorcortex，負責肢體動作）是兩條橫跨大腦中間部位的狹長帶狀區域。在大腦的後側底部連結著小腦（cerebellum）它主要負責的是平衡、姿勢、動作，還有一些認知工作，如動作學習方面的長期記憶（long-termmemory）（Thompson,1993）（參見圖2.4）。圖2.4腦右側面圖圖2.4腦右側面圖大腦間腦：間腦：下視丘上視丘視丘下視丘上視丘視丘腦幹：松果腺腦幹：松果腺中腦中腦橋腦橋腦延腦延腦小腦小腦腦下垂體腦下垂體頸頸髓引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork.事實上大腦只佔成人全身體重的2%，但是，他每天要消耗身體能量的20%。大腦因為要不斷的學習，改變自己的神經網路，所以需要這麼多的能量。大腦能量的主要來源是由兩大半球分別所有之前動脈、中大腦動脈及後大腦動脈，所供應之血液裡的葡萄糖、蛋白質、微量元素（traceelement）和氧氣等養分的化學變化所產生。大腦每小時可獲得8加侖（1加侖約3.785公升）左右的血液，每天大約是198加侖。另外，水分讓大腦維持電解質的平衡，以供其適當的運作。因此大腦每天需要2400~3600CC的水，才能維持最佳的運作狀態。如長期的缺水，會使大腦休刻，或處於昏昏沉沉的狀態，對學習非常不利（Hannaford,1995）。氧氣對大腦非常重要，大腦使用了人體中五分之ㄧ的氧氣量，如果大腦中血液供輸中斷，我們就會在瞬間失去知覺。很幸運的，大腦通常會得到足夠的氧氣以供基本運作，這是由於頸部的大動脈足以確保血液離開心肺區域後，輸送給大腦飽含氧氣的血液。因此，空氣品質（二氧化碳和氧的比例）與注意力集中、心智運作和健康等息息相關。有氧運動能使大腦清醒，提昇學習效果與工作效率的原因即在此！參、學習的發源地大腦含有神經元（neuron）和神經膠質（glia）兩種細胞，其中90%是神經膠質，10%是神經元。我們人類大約有1000億個神經元，每1立方厘米的大腦組之中，大約有100萬個神經元。每個神經元直徑約為50微米。我們體內各種不同類型的細胞，大多只能夠存活幾個星期或幾個月，然後就會死亡，由新細胞取代。然而神經系統的主細胞──神經元，在我們出生後卻（大部分）都不會增生，即你現在腦袋裡絕大部分的神經元都和你一樣老。而且你每天會因為消耗、退化和不使用等因素，而失去1~10萬個腦細胞（Howard,1994）。但，理論上，即使如此，你仍然擁有足夠的腦細胞以供運用。如此長壽的神經元，使得我們的經驗得以累積，內心的感覺從小到老不會有很大的差異，因為它們都是同一批細胞。但，這批細胞會隨著時間及個人經驗的不同，而改變它們的連結狀態。使我們產生不同的智慧，和因應事物的態度、方法與行為。圖2.5神經膠質細胞的常見類型在大腦中，約有一兆個神經膠質，這些神經膠質的角色包括：形成血液和大腦之間的屏障、輸送養分、以及管理免疫系統等等。神經膠質中有兩種細胞，一種稱為巨噬細胞，它們也會分解、掃除死亡的腦細胞；一種稱為星狀細胞，它會將分解後有用的養分，輸送給勤勞的神經元，以增加神經元的強度，使其軸突得以增生出新的樹狀突，以架構新的神經連結（參見圖2.5）。所以我們需要每天將消弱、退化和不使用的神經元淘汰圖2.5神經膠質細胞的常見類型神經膠質是大腦中最常見的細胞，和神經元數量的比例約為10:1神經膠質是大腦中最常見的細胞，和神經元數量的比例約為10:1引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork.雖然大腦裡的神經元數量較少，但他卻是大腦訊息處理與運作的主要角色。神經元由小型細胞體（cellbody）、樹狀突（dendrite）和軸突（axon）三部分構成（參見圖2.6），它門負責訊息處理，並且來回不斷圖2.6運動神經元剖面圖圖2.6運動神經元剖面圖的轉換化學能和電能的訊號。如果&Sons,Inc.NewYork.引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley樹狀突&Sons,Inc.NewYork.引自：GerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley樹狀突軸突主軸比較，會發現有兩大不同：第一、軸突主軸大腦只有嗅球（olfactorybulb）和細胞體軸突Nissl體細胞體軸突Nissl體海馬齒狀迴（hipppocampusdentate原始環結神經核原始環結神經核Ranvier氏結髓鞘的Schwann細胞線粒體gyrus）區有再生能力。（Kemper-神經纖維軸突丘神經核髓鞘的Schwann細胞線粒體神經纖維軸突丘神經核仁Schwann細胞的神經膜神經核mann,Kuhn,andGage,1997）第二、正Schwann細胞的神經膜神經核隨鞘細胞質細胞質常運作神經元會不斷的啟動，整理隨鞘細胞質細胞質Ranvier氏結Schwann細胞神經纖維Ranvier氏結Schwann細胞神經纖維神經膜的神經核軸突：種活動源源不絕的源頭。雖然神經的神經核軸突：元具有移動能力，但大部分神經膠質軸突原生質細胞體成熟的神經膠質軸突原生質細胞體神經元是靜止不動的軸突膜膜，它們只是將軸突膜膜軸突伸Schwann細胞展出去。雖然Schwann細胞樹狀突的細胞質或纖維，但每突一個神經元只的細胞質突有一個軸突。軸突是軸突的末端一根細長、足軸突的末端狀的分枝，和其它神經元的樹狀突相連結。大部分的軸運動神經突觸球突只和樹狀突運動神經突觸球相連結，一般情況下樹狀突並不互相連結。為了和其它數以千計的神經元細胞連結，軸突末端會形成分枝，而且各分枝會不斷的再分枝。神經元擔任傳送訊息的角色，每一神經元都不只是訊息的接受者而已，也會向外傳遞訊息。就神經元的層次而言，訊息只能單向的流動，它的方向永遠是從細胞體下傳至軸突，然後到突觸（synapse）；他不能從軸突的末端回傳到細胞體。軸突有兩個主要功能：一是以電能刺激的形式傳遞訊息，二是傳輸化學物質。最長的軸突（從大腦穿過脊髓向下延伸）可能有1公尺長，但大多數的軸突都大約只有1公分左右。軸突越粗厚，傳送電能和化學物質的速度就越快。髓磷脂（myelin）是一種脂肪性物質，覆蓋在經常使用的軸突外層上，每一個大型的軸突都有髓磷脂包裹著，稱為髓鞘（myelinsheath）。這不僅能加快電流的傳輸（可提高12倍），更可減低週遭神經反應電流的干擾。在軸突上的髓磷脂包裹的結節（node），更可以加速電流的速度到每秒120公尺或每小時200哩，然而，短的軸突不會因為有髓磷脂包裹而加快速度，就像高速公路至少得半哩以上才合乎成本效益一樣。神經元負責的是資訊傳遞的工作，而非訊息的終站，一個神經元可以接收來自上千個細胞傳來的訊息，有時候甚至遠自1公尺之外來的訊息，而且每一神經元的軸突可以向外伸展，將訊息送達到數千以上的細胞。但是、通常神經元還是與週遭神經元互相連結為常態，連結得愈緊密則溝通的效能就愈高。在一段特定時間內，所有的樹狀突所收到的突觸反應總量，送達細胞體後，將決定細胞是否啟動。如果有足夠的輸入訊息刺激神經元，則細胞體就會啟動。樹狀枝是由細胞體向外延伸，像樹枝狀的分支。訊息是以電流的方式由神經元傳送，藉由被稱為神經傳導物質的化學物質，跨越神經元之間的突觸區，送至另一個神經元（參見圖2.7）。學習雖是神經元的重要功能，但他卻無法獨立完成，它必須靠一群相關的神經元互相合作才能達成。圖2.8圖2.8圖2.7學習發生時突觸的傳導反應神經元如何互相連結學習發生時突觸的傳導反應神經元如何互相連結引自：梁雲霞譯（民92）。大腦知識與教學。台北：遠流。引自：梁雲霞譯（民92）。大腦知識與教學。台北：遠流。肆、我們如何學習前面說過，大腦皮質的深層是由邊緣系統的細胞所組成，這些原始皮質細胞是我們與其他哺乳動物共通的。邊緣系統的功能在於幫感官所蒐集來的資訊，安排一種感情或是情緒反應。在我們還是嬰兒時，這些細胞就開始聚集，以回應外界的感官刺激。值得注意的是，雖然我們的邊緣系統終生都在執行功能，但卻並沒有愈來愈成熟。結果，不管你已多少歲，每當我們的「情緒」按鈕被觸動，我們就會對接收進來的刺激，產生猶如兩歲小孩一樣的反應。等到我們比較高層次的皮質細胞生長成熟，而且也和其它神經元合成為複雜的神經網路之後，我們才變得有能力看出當下情況的「新畫面」。當我們把「思想腦」中的新訊息拿來和「邊緣腦」中的自動反應做比較之後，我們就能重新評估當下的情勢，然後再特意去選擇一個更成熟的反應。這就是學習的成果，也是我們大腦最傑出的作為。學習改變了大腦，因為大腦藉由新刺激、新經驗和新行為而自我重組。當大腦接收到來自內在，或來自外在之新經驗的某些刺激後，這些刺激被加以分類，並且在不同的層次中處理；最後形成一些可供記憶的東西儲存這相關的腦細胞中。刺激對我們的大腦而言，我們若不是在做我們已經知道的事，就是在做新事情。如果我們重複做先前學過的事情，則神經通路就會因此而愈來愈有效率。因為它產生一層一層的髓磷脂包裹著原來的軸突，增加髓鞘的厚度，加速他傳導的速度；使其特定化，以減少能量的損耗。當刺激是從事一種新的事情時，只要有連貫性，心智或動作上的新刺激，將會比舊刺激產生更多有用的電能。這種電能也將轉化為神經脈衝（nervousimpulses），傳送到腦中的接收站，例如視丘。如果是有目的性的行為，則多種知覺會聚集在一起，並很快的在海馬迴形成訊息的傳送地圖（Freeman,1995）。然後訊息很快的從海馬迴傳到大腦中的特定區域，尋找適當的反應。一旦腦細胞收到傳來的訊息，他就會像一個微小電池一樣的運作，它的電力則由細胞膜內外的納和鉀離子濃度的差異來決定。電力的改變強化了訊息傳送。神經傳導物質儲存在細胞軸突的末端，非常靠近另一個細胞的樹狀突，樹狀突上有刺，這個刺稱為棘狀突（spine），棘狀突的末端稱為神經鍵，與旁邊的神經元的末端接觸交接資訊，可說是資訊的轉播站。基本上這些神經傳導物質有的具有興奮作用，例如麩胺酸鹽（glutamate）；有的有抑制作用，例如迦瑪胺酸鹽（GABA,gama-aminobutyricacid）。當細胞是出電流到軸突時，便會刺激軸突將原先儲存的化學物質釋放到突觸區中，這個突觸區位於軸突的尾端和樹狀突頂端刺狀突的神經件很接近。（參見圖2.8）當神經鍵的感受體（receptor）接收到上面的突觸傳來的化學物質所產生的化學反應後即產生（或是抑制）新的電流。因此，整個過程中，它由電流轉化為化學物質，再由化學物質改變為電流。這個歷程不斷的在下一個細胞中出現。最後，隨著營養物質的輸入，這種不斷重複產生的電能刺激促進了細胞的成長，樹狀突不斷向外生長、分支。這些分支讓神經元之間的連結更密集。在某些情況下，整個綿密相連的神經系統網路，幫我們產生更高層次的理解力。但要注意的是，我們上述的細胞與細胞相連，如圖2.8所示，並不是真正的聯結在一起，只是細胞彼此非常接近，使突觸容易產生，無需特別費力，並能不斷的重覆使用。新的突觸通常會在學習之後產生。（梁雲霞，民92）二、持久性學習的形成學習的唯一證據是記憶，當同一個細胞再第二次啟動時比較少依賴別的細胞，學習於焉產生。但每個人的記憶能力不同，有些人的記憶能力特強，那是因為他有某些較容易啟動記憶的基因之故（Saltus,1997）。持久性學習或是長期增益現象（long-termpotentiation,LTP），是我們突觸效能的變化所產生的，它是學習歷程的重要關鍵。一個細胞重複的受電流刺激時，鄰近的細胞也會受到激發。如果一個微弱的刺激在一段時間內不斷的傳到鄰近的細胞，那麼，這個鄰近的細胞也會因被激發能力的增加而啟動。神經系統的活動有促進或抑制的效果；如果要消除抑制效果，就必須增加刺激的強度，才能使原來的神經元重新啟動，這對學習也有助益。因為由於抑制作用使得錯誤的連結較不可能產生，因此反而促進學習效果。這種情形在我們做嘗試錯誤學習時常發生（Siegfried,1997）。當突觸遭到改變而使得神經元較難以啟動時，我們則稱為長期抑制作用（long-termdepression）。總之，細胞會根據先前的經驗來改變它門對訊息的接收能力，就好像細胞已「學會」，且因此而改變它們的行為。三、學習與行為固然學習的結果可能導致行為的改變，但學習和行為大多是屬於不同層次的。學習通常是單純的刺激反應而已，但行為通常會受到我們自己複雜情緒狀態和記憶所控制。我們的大腦每天出現的化學現象，更將行為與學習的關係變得很複雜。我們每日的行為，受到大腦中各種「飄浮不定」之化學物質的強力影響，例如：單胺類（monoamines）和胜肽（peptides）等都對大腦有很大的影響力。有人認為大腦和身體內部溝通時有98%以上是靠胜肽，而非突觸（Pert,1997）。如果我們前面所提的神經傳導物質（如：麩胺酸鹽和迦瑪胺酸鹽（GABA）），都像是一種「細胞電話」，提供具體溝通，那麼其他化學物質就像擴大機和大喇叭一樣，向廣大的大腦區域廣播。這些化學物質通常是血清張素、多巴胺（dopamine）、正腎上腺素（noradrenaline）。這些物質會產生你在教室內常見的行為中，例如注意力、壓力或昏昏沉沉。總之，學習是在許多複雜的層次中同時發生，從細胞的層次到行為的層次，都是學習的結果。伍、如何使自己變聰明人類學習的最終目的是使自己變聰明，能輕易的應付各種問題、適應各種環境和克服各種困難，也就是增進智能。這與腦的大小及腦與身體的比例，並沒有直接的關係。海豚的腦比人類大，老鼠的腦密度和比例多比人類大，但他沒並沒有比人類聰明。要變得更聰明，重要關鍵是使腦細胞之間的突觸連結變得更多，而且不喪失既有的連結。這些連結才是使我們能夠解決問題和了解問題的因素。你一天到底使用了多少比例的大腦？其實，在一天之中，大部分的區域都會用到，因為功能是以全腦方式分佈的。而且，它是為你個人量身訂做的，自你出生之後，大腦便會依照你的生活做自我調整。基本上，腦是在你的調教下，根據你的生活所需充分的運作的。但實際上，根據估計，我們用不到預估之大腦連結的1%。在你所擁有的1000憶個神經元中，每個神經元只連結到1,000到10,000左右的其它神經元。理論上，它們可以連結到更多神經元上，因為每一個神經元都有上千個突觸，所以你的大腦中就有數十兆以上的突觸。大腦每一秒可以處理10的13次方（PaulChurchland）到27次方的資料（Hebb,1994。引自梁雲，民92，pp37）。因此，大腦是上天賦於我們的一項奇蹟，而心智是大腦的產物，它是大腦運作的歷程，而不是一樣已完成的東西。所以它是隨時在改變的，誰都有能力，使自己變得比現在的你更聰明，就看你願意不願意，接受挑戰、多讀書、多思考、不怕困難、努力嘗試，使你的大腦產生更多的新連結，激發你腦中的潛力。人類得以存活幾萬年，成為萬物之首，靠的是我們大腦的可塑性，從不斷的嘗試新事物與挑戰中，改變大腦的連結網路，產生新的皮質。而不是只在舊皮質層中找「正確」的舊有答案。孔子說：「學而不思則罔，思而不學則殆。」所以如果想要使我們自己變得更聰明，我們就要更開放，接受更多元的刺激，鼓勵另類的思考，多元的答案和激發有創意的洞見。當然，我們也不能完全否定先天遺傳基因對個人人格和智力的影響，但今天科學界已證實，先天遺傳的基因對我們人格和智力的影響，只有30%到40%，其他60%到70%的影響是來自後天環境的刺激，和個人的努力。例如Harlow（1974）和Denenberg及其同事（Denenberg,1981;Denenbergetal.,1981）所做隻小老鼠和兔子的實驗，皆顯示出早期經驗與旗後序行為的發展有密切的關係。在充斥視覺刺激之複雜環境中長大的老鼠，和在缺乏刺激之環境中成長的老鼠，大腦有很大的不同。豐富環境的老鼠不但腦比較大、比較重，其軸突之突觸與其它腦神經細胞連結的數量與密度，也比較多、比較密。這是因為豐富的環境，可以提供我們大腦吸收多元的味道、聲音、影像、口感、觸感，並且重新組織所有這些吸收進來的訊息，變成無數的神經系統連結。豐富的環境除了提供溫馨的關懷、充足的營養和良好品質的空氣外，尚充滿挑戰性、多元的回饋與探索的機會；有許多新的資訊與經驗，使我們能透過閱讀和語言、肢體活動、思考和問題解決、音樂與藝術來刺激大腦，滋養大腦。反之，再受辱罵與缺乏刺激之環境中，腦不但得不到充足的營養以供成長，更因感受龐大的壓力，又缺乏探索、挑戰與適當的回饋，而使其發展遲滯出現學習和行為缺陷，或造成感官、肌肉、骨骼的異常的現象。（梁雲霞，民92；Haddad&Garralda,1992；Lizardi,Klein,Ouimette,&Riso,1995;Leibowiz,1991;Read,1982；Ricciuti,1993；Rosenzweigetal.,1969。）總之，如果我們想充分開發我們的腦力，使自己變得更聰明，永遠有機會，人人都能做。不要害怕你的遺傳基因不良，不要推諉你的環境不良、機會不足，從現在開始下定決心、改變你自己的想法與態度，積極的經營自己：注意自己的環境品質、攝取適當的營養、勇敢的接受挑戰、不斷的閱讀與思考、有恆的的肢體運動、和善用溝通技巧來給自己適當的鼓勵與正確的回饋，則你一定會一日比一日更聰明、更有自信，更美麗（或英俊、蕭洒）、更有人緣。同樣的道理，我們如果想要我們的小孩或學生的學習效果更佳、行為更好、智力更高，則我們除了瞭解這些大腦的基本結構外，我們更應該關心孩子大腦的成長與發育，以及它的運作是否正常。及早發現、及早準備、及早適當的介入，則人人都是可造之材。天下沒有不能教的學生，只有不會教的老師！因為他不了解他、找不到適當的方法來教他。因此我們以後講到各類型特殊幼兒時，我們都會從他的腦及相關神經的運作開始，以為我們因才施教之入門。參考書目：洪祖培與邱浩彰（民67）。認識你的頭腦。健康世界雜誌社。梁雲霞譯（民92）。大腦知識與教學。遠流出版公司。楊玉齡譯（民98）。奇蹟。天下遠見出版公司。Denenberg,V.H.（1981）.Hemisphericlateralityinanimalsandtheeffectsofearlyexperience.BehavioralandBrainSciences,4,1-49.Denenberg,V.H.,Zeidner,L.,Rosen,G.D.,Hofman,M.,Garbanati,A.,Sherman,G.F.,&Yutzey,D.A.（1981）.Stimulationininfancyfacilitatesinterhemisphericcommunicationintherabbit.BrainResearch,227,165-169.Freeman,W.（1995）.SocietitesofBrains.Hillsdale,N.J..LawrenceErlbaumandAssociatesGerardJ.Tortora（2002）.PrinciplesofHumanAnatomy.JohnWiley&Sons,Inc.NewYork.Haddad,P.M.,&Garralda,M.E.,（1992）.Hyperkineticsyndromeanddisruptiveearlyexperiences.BritishJournalofPsychiatry,191,700-703.Hannaford,C.（1995）.SmartMoves.Arlington,Harlow,H.f.（1974）Syndromesresultingfrommaternaldeprivation.InJ.H.