互动科普

单纯拼时间来学习未必是最佳方式。

撰文 加里·斯蒂克斯（Gary Stix） 翻译 孙翔

在中学和大学里，老师们总是反复向学生强调，不要抱有临阵磨枪的念头，在整个学期中循序渐进地学习，才是可取的方法。2011年12月刊登在《自然·神经科学》杂志上的一篇研究论文，向人们阐明了这一教育学理论的生物学基础。这项研究也为学习时间的优化提供了新的认识——理论上讲，无论是记忆刺尾鱼毒素的分子结构还是汉字的写法，人们都能根据这一发现来开发相应的记忆策略。

美国得克萨斯大学医学院的神经生物学家约翰·H·伯恩（John H. Byrne）开展的这项研究，是对埃里克·R·坎德尔（Eric R. Kandel，2000年诺贝尔生理学或医学奖得主）开发的学习方法的一种改进。在研究中，坎德尔每隔一定时间，就对加州海兔（Aplysia californica）的尾部进行电击。一段时间后，再给加州海兔一个较温和的刺激，看它是否会发生过激反应——如果是，那就意味着加州海兔很好地记住了以前的经历。

伯恩和他的研究团队希望找到一种方法，可以调控上述生理反应，进而强化学习的过程。在研究中，研究人员没有用完整的加州海兔，而是在培养皿里放了一些加州海兔的神经元（主管感觉和运动的神经元）。他们用一种神经递质——5－羟色胺，对神经元进行了5次刺激（等同于电击），每20分钟一次。5－羟色胺会提高神经元中的酶活性，使得一系列生化反应得以启动，最终提高了神经元的放电强度。这相当于神经元在说：“我记得这个，很疼！” 

参与这一神经反应的酶有两个，它们依次发挥作用。利用传统的方法，总是以固定时间间隔对神经元进行刺激时，这两种酶在细胞内的活性不会同时到达最高值。因此，这说明，通常的刺激方法可能并不是最好的。

伯恩的团队用计算机对1万种不同的刺激时间间隔进行建模，并对每种间隔时间的设定进行评估，以确定如何才能使两个酶都被充分激活。结果表明，固定的时间间隔并不能使学习效果达到最佳。如果把5－羟色胺的刺激时间设置为前三次每隔10分钟，第四次只隔5分钟，此后30分钟再进行最后一次刺激，两个酶之间的相互作用强度将提升50%，这表明学习过程可以变得更高效。

这是不是说，我们在学习微积分时，可以在前两周隔一天上一次课，一个月后复习一次就行了？目前还不能这样说。伯恩发现的时间原则可能是加州海兔对天敌捕食方式的适应，有助于它们逃脱龙虾的螯爪，这和微积分的学习可能略有不同。

伯恩这项研究的意义在于，它使人们认识到，单纯拼时间来学习未必是最佳方式。神经生物学家从此又新增了一大堆要研究的问题。

现在，伯恩和同事打算用类似的技术，再从其他方面优化加州海兔的记忆形成过程。如果成功，他们将在人体中进行类似的研究。改善人们的运动技巧可能是他们的首个目标——帮助人们更好地踢足球、跳高，让中风病人重获行动能力，因为科学家对小脑（负责运动）神经回路的了解，要比海马区更多一些——这个与记忆相关的脑区，实在涉及太多的生化过程。不过现在，我们还需耐心等待这一天的到来。