人類大部分的能力,都是愈常使用,表現得就愈好。
反之,久久未能使用的技能,若是突然被迫提槍上陣,表現得絕對大不如前、力不從心。
讓我們想像一個假設的情境。小時候你上過雙語幼稚園,在當時還可以很自然地跟外國老師用英文有來有往好幾句。
但長大之後,平常生活中完全沒機會開口說英文,而某一天遇到外國人用英文跟自己問路,你結結巴巴地一個字都說不出來
此刻才驚覺到,自己的英文程度竟然變得比幼稚園還不如,好生懊惱:「當時的我到哪兒去了?」
在一番痛定思痛之下,你報名了英文補習班。一段時間之後,已經找回了當時大部分的英文語感,也認為說只要持之以恆,必定能更上一層樓。
開車也是一樣的。拿到汽車駕照之後你就只上過幾次路,之後好幾年就再也沒握過方向盤。
而現在突然有人拜託你開車載他,此時你的反應絕對是「打死都不敢」,因為不想害人害己,畢竟攸關性命。
但只要重回駕訓班練習,此後也盡量找機會開車,下次再遇到同樣狀況就能輕鬆面對。
這就像是,身體裡原本有一件寶物,平時都把它放在箱子裡,每隔一段時間才打開來玩賞它。
而若是時間過得太久,你就會以為那件寶物憑空消失了。
但其實它並沒有消失,只是你忘記箱子放哪裡而已。只要花點時間,重新找回箱子的所在,寶物就又回來了。
這就是所謂能力的「用盡廢退」。
這種現象的背後,有一個基於腦神經科學的解釋──突觸可塑性(Synaptic Plasticity)。
在繼續講下去之前,要先解釋什麼叫「突觸」(Synapse),以及它和大腦神經元(Neuron)的關係。
神經元是大腦裡負責處理與傳遞訊息的主要細胞。我們任何一個想法、動作、和感覺,背後都是無數個神經元透過電流或化學物質把那些訊息在身體中傳遞下去。
(延伸閱讀:神經元:思考的「第一性原理」 - George本質思考筆記)
而突觸,就是神經元彼此之間連結、傳達訊息的部位。
有的突觸主要傳播的是電流訊號、有的則是化學物質。無論是哪一種,神經元就是透過突觸,把訊息和指令傳遞給下一個神經元。
而所謂的「突觸可塑性」,指的就是神經元之間的突觸連結,並不是固定不變的,而會依據情況來調整其強弱。
也就是說,依據外在的環境變化、或是我們的經驗與行為,突觸之間的連結會隨之變強、或因此變弱。
而我們知道,神經元之間的連結,是記憶、能力、以及行為等一切大腦活動的重要元素。
這就代表著,每當我們學習新的技能、記住了重要的資訊、或是逐漸遺忘了什麼事情……這一切現象如果用腦神經學的視角來解釋,就是「突觸可塑性」。
突觸可塑性,可以分成短期性的,以及長期性的。
「短期性突觸可塑性」(Short-term Synaptic Plasticity),指的是神經元會依據一時之間的連續性刺激,會「暫時性」地、而非恆長性地調整突觸連結的強弱。
就像我們在背英文單字的時候,若遇到什麼特別難的單字,反覆唸它個十幾二十遍,當下就會覺得:「哦!我記住了!」。
這個現象的背後也可以用短期突觸可塑性來解釋。然而,之所以說它「短期」,是因為通常這個現象只會持續幾十毫秒到幾分鐘。
像是那背單字的例子。幾天過後,我們再回頭看那個英單字,只會覺得依稀對它有點印象,卻沒辦法像當時背的當下那樣記住它什麼意思。
而這種短期的變化,若是反覆發生,而且持續得夠久,就可以進一步轉變為「長期性突觸可塑性」(Long-term Synaptic Plasticity)。
長期性的突觸可塑性,可分為兩種。
一個叫做「長時程增強」(Long-term Potentiation,簡稱 LTP)。顧名思義,這就是讓神經元之間的突觸連結「長時間地變強」的機制。
當複數個神經元之間的突觸,經歷了長時間、高頻率、並且重複性的刺激之後,有可能產生以下其中之一、或是所有的變化:
對於特定的電流訊號,產生更強烈、更快速的反應
對某些神經傳導物質變得更敏感
突觸之間的連結強度提升
突觸某個部位的結構改變,變得更大、更粗狀
無論如何,都會讓神經元之間訊號的傳遞效率大幅提升,突觸的連結也會變得更加穩固。
並且,這樣的改變可以持續好幾個小時,甚至更久,也有可能是一輩子。
再回剛才那背英文單字的例子。這一次,我們不是單獨反覆唸它十幾遍就算了,而是刻意隔一段時間之後,就回來測試自己看還記得多少。
如果忘了,就再多背幾次,然後再隔一段時間回來做同樣的事情──直到自己真正記住它為止。
甚至不只是背,還會用這個單字來造句,或是直接拿它來寫一小段文章,讓英文老師檢查。
結果就是,我們肯定根本想忘都忘不掉,這個單字真正「長」在我們腦海裡了。
這一整串的操作,正是滿足了對神經元而言的「長時間、高頻率、重複性」的刺激條件,因而產生了「長時程增強」(LTP)的效應。
很明顯的,「用進廢退」這四個字裡講的「用進」,就是指神經元的「長時程增強」。
相對於「長時程增強」,另一種長期性的突觸可塑性,叫做「長時程抑制」(Long-term Depression,簡稱 LTD)。
所謂「長時程抑制」(LTD),指的是突觸之間的連結強度,在長時間接受低頻率的刺激之下(或甚至根本沒有刺激),而持續性地變弱的現象。
簡單來說,「長時程抑制」(LTD)就是長時程增強的反義詞,也是「廢退」這兩個字的體現。
為什麼太久沒開口說英文會忘了怎麼說?太久不開車就會忘記怎麼開?背後的腦神經學機制當然也是「長時程抑制」。
有時候我會想「為什麼大腦要忘記已經學會的東西呢?」,好不容易學會了什麼、就把它永遠記住,這有什麼不好?
但這種現象的存在,其實也是大腦的一種自我優化機制,來主動去除使用頻率較少的神經元連結,好讓整體系統的運作變得更有效率。
畢竟大腦是人體最為耗能的器官之一。在資源缺乏的遠古時代,能量的過度消耗,對人體來說通常意味著「離死亡更近」。
因此,大腦必須演化出這種自我節能機制,把使用頻率低的神經元連結判定為「不影響生存」,並把它刪除掉。
我們可以大腦想像成一片有著許多人分散居住的草原,上面有著四通八達的許多條道路,那些就是神經元突觸。
如果一條路總是人來人往,為了讓這條路更好走,大家就會來主動來拓寬它,整地舖石。久而久之這條路就會愈寬、愈大,大家想去哪裡絕對優先選它,因為的確比較快。
相反的,若有一條路愈來愈沒人走,時間一久就會長滿了雑草和樹藤,變得難以通行。到最後,甚至根本沒人記得有這條路的存在。
這就是「突觸可塑性」,也就是「學習」與「記憶」這兩件事在腦神經科學層面上的本質解釋。
所謂的有效學習,在腦神經科學的角度而言,就是把「短期突觸可塑性」轉變為「長期突觸可塑性」。