從腦科學有效學習
為什麼我們會需要下課時間呢?大腦在吸收知識時,是需要反覆學習、休息讓大腦暫時抽離,否則意識將會介入得越來越少,注意力將會因此抽離。所以如果學習是填壓式、不停歇的,短期之內雖然效果會好,但是學習後的記憶僅會成為短期記憶,長期來看並不會有顯著的效果。

何謂「記憶」?「記」代表資訊的寫入,「憶」則代表回憶的提取,所以當一個人說自己記憶力不好,其實代表他「憶」的功能不好。若是希望增加自己「憶」的能力,我們該做的事情是創造不同路徑!就像是死記硬背唐詩三百首一樣,通常第三句背不出來時,第四句也會跟著說不出口,這是因為第四句的提示是第三句最後幾個字詞。因此唯有背出第三句,第四句才可能被大腦提取出來。但若是能透過認識唐詩背後的典故、從課本以外的路徑認識這首唐詩,藉由不同角度的切入可以讓記憶的提取變得比較容易。

從果蠅實驗看學習
清大腦科學研究中心其中一項主要的研究便是果蠅的學習與記憶,利用果蠅超強的嗅覺,讓他們學會有特殊的氣味出現時會被電到痛,當沒有電出現時,這個嗅覺記憶可以維持多久,然後剖析這種聯想式的記憶在果蠅上面是有哪些基因蛋白分子或是神經網路參與,進而了解果蠅形成長期記憶的原理機制。以此分子與神經網路模型解決人類遭遇到的記憶疾病。 常使用的儀器T-maze會將氣味配合電擊、糖水讓果蠅產生關連性記憶。氣味配合電擊是對果蠅的懲罰性學習,研究員發現雖然剛學完分數很高,但是過不久便會遺忘。但是氣味配合糖水這樣的獎勵性學習,雖然剛學完的分數不如懲罰性學習高,但一次就學會,並且會形成長期記憶。

套用在人類身上也會有類似的效用,但卻有很大一部分的不同──好奇心。雖然獎勵兒童對於學習的動力相較於懲罰會有較為顯著的效用,然而兒童同時也會認知到「有獎勵才需要遵守這些守則」,因此只要獎罰的源頭消失後,獎罰的效果就會蕩然無存,這樣的情形不只適用於兒童,也同樣適用於成人。無論是物質還是心理上的獎勵,雖然都能短暫刺激個體的積極性,但卻無法讓各體培養出長期的行為習慣,也無法讓個體的表現變得更好。 既然不是懲罰性也非獎勵性學習使人類形成長期記憶、擁有更有效的學習,究竟是什麼樣的驅動力使人學習與形成記憶?答案便是好奇心!

當人類在面對問題時,大腦便會察覺到「已經知道」與「想要知道」之間的缺口,當已知與未知之間的間隙連接不上時,好奇心便產生了。我們可以視好奇心為大腦的調速器,維持某個固定的壓力,引導我們找到認為可學的東西。因此若要使兒童學習達最高量,需要有計劃地豐富他們的環境,逐漸引導他們達到學習的頂峰。

而學習在神經系統上擁有固定的地位和價值,好奇心便是價值的開發應用。人類的好奇心也使人類沒有特定生活環境的驅力,同時也能追求概念理解的動力。從神經迴路的回饋研究中我們可以知道進食與學習都會影響到多巴胺迴路的活化,但相較進食,好奇心更被一個無形價值所驅動,使「獲得知識」的過程及結果本身就是一種報酬。也因此越想知道答案,多巴胺迴路就會活化地越厲害。好奇心可以預測學習效果,意即,越感到好奇的事物,越可能會印象深刻,而細節也會因此增加。這也是為什麼我們獲得漂亮的數學公式、絕頂聰明的理論所得到的成就感遠大於口腹之慾的滿足。

少壯不努力,只要肯學習,老大不一定徒傷悲
大腦無時無刻都在變化,但變化不一定是朝正面的方向做改變。隨著年紀漸長,大腦也會隨之萎縮,神經細胞之間也會開始減少突觸之間的連結。科學家透過MRI發現65歲以上的長者和20歲的青年在從事同一件事情時會用到不同腦區,雖然不知道為何會如此,但目前科學家把「老年人腦部活化的腦部範圍較大」此現象解釋為「補償效應」。認為因為年長者大腦的運作效率和處理速度會衰退,所以就連應付簡單的任務也必須活化較大的區域。

年長者動用更多腦區來解決問題也並非完全是缺點。上述提及吸收新知時另闢蹊徑可以使學習事半功倍,套用在長者的大腦也是一樣,由於長者有更多的人生經驗,以及過往的記憶。因此相較於年輕人,年長者更可以將新知與記憶做連結,使得在某種程度上,老年人所累積的經驗足以和年輕人的效率和速度平分秋色。所以絕對不要低估一個成熟神經網路的能力,即便處理速度減緩,但可以利用擴大網路連結來補救。也因此「活到老,學到老」是值得且有益的,不管年紀多大,大腦是否萎縮,只要是健康的老化,大腦的可塑性依然可以將學習的狀態調整到最佳模式。即便有些事情確實是一生僅有一次機會,但年老絕對不會是接收新知的終點。