2024-09-20
以下的内容是经过我个人的理解，消化，并且加以加工和整理。在这个过程中，我也借助了ChatGPT来帮助我理解更多深入的话题。如果，大家就某个话题感兴趣的话，也可以去查找相关的资料。
关于大脑工作机理，内容比较专业和复杂。
简单来说，大脑的思考和感知都是通过神经元细胞的相互连接来控制的。神经元细胞一个紧接着一个，把电化学信号在大脑和神经系统里传递着。大脑的不同部分有不同的功能，通过这样神经元的信息传递完成复杂的协同作业。（关于大脑ChatGPT的回答）
大脑中约80%的信号有两种神经递质传送出去，分别是，谷氨酸盐(glutamate)（刺激神经冲动，开始一连串的信号传导），和γ-氨基丁酸(GABA)（抑制冲动）。谷氨酸盐是学习过程中一个至关重要的因素。除了谷氨酸盐之外，血清素，去甲肾上腺素和多巴胺，共同发挥调节作用，控制神经元效应，受体敏感度，也可以让传递的信号失活，从而减少大脑内的“杂声”。
运动可以调节以上三种神经递质的平衡，并且提高神经递质水平，能有效维持大脑功能的平衡。 药物也是通过调节这三种神经递质的来发挥作用，但是，药物的介入会产生副作用，打破脑内三种神经递质的自然平衡。
学习需要通过一个被称为“长时程增强”(long-term potentiation，LTP)效应的动态机制来强化神经元之间的关系。 在学习的过程中，大脑为了获得信息的传递，引发了神经元之间建立新的连接。神经元之间的活动越频繁，他们之间的连接就越紧密牢固，也会有越来越多新的神经元参与到这部分的信息传递，新的信息就有机会被存储成为记忆。那么，我们可以说学习到了某一方面的信息。
我们努力的学习，在这个过程中，大脑需要消耗大量能量，就是要让刚刚建立的新的神经元细胞连接更加牢固。神经元细胞一旦稳固地连接到一起，我们就不再需要消耗太多的能量就把知识和记忆重新调用出来了。
运动不但能帮助大脑产生更多新的神经元，还会让脑细胞的肥料（脑源性神经营养因子 BDNF）增多。BDNF能建立和保养神经细胞回路，即大脑的自身结构。 换句话说，运动中产生的神经元，就像是信息和记忆的载体，载体多了，信息的流通就加速了，存储的空间也大了，所以，大脑的学习效率就更高了。另外，运动中产生的营养因子，也可以保护神经元的连接不被破坏。
运动在三个层面提高学习能力：
兼顾技巧训练和有氧运动 技巧训练是指一些比较复杂的运动项目，需要调动起更多身体的肌肉，做出更多身体的动作。这样的运动包括，瑜伽，舞蹈，体操，花样溜冰，普拉提拉伸动作，武术的招数，攀岩等。这样的运动能过把全部的神经元细胞调动活跃起来。（我个人对这些运动没有太多兴趣，反而对小球类运动感兴趣，例如羽毛球，乒乓球等，可以充当一下）
有氧运动常见的运动是跑步，游泳，骑单车。一般建议运动的目标心率维持在一分钟最大心率的60%-70%之间，每周运动两次，每次30分钟（最大心率 = 220 - 实际年龄）。我个人参考过不同的运动指南，运动的目标心率各有不同，在运动过程中也十分难把握。我的经验是，让呼气的速度和方式告诉自己运动的强度。如果，你是用口来呼吸，甚至在喘气，那么，这个运动的状态是明显超出有氧运动的强度，你至少已经处于半无氧状态。这种状态要维持连续30分钟，也是很吃力的。我觉得最佳的强度就是，刚刚好可以用鼻快速呼吸能维持，如果再强一点点，就要转成用口呼吸了。有的建议说，如果，你能勉强说一两个短句，就对了。这个还是需要大家亲自试一下。
在做无氧技巧型活动之前，也建议做10分钟的热身。这个热身不仅仅是帮助身体肌肉进入运动状态，防止受伤，帮助运动后恢复，更重要的是，让大脑神经网络也准备好运动。
纽约大学神经生理学家鲁道夫·利纳斯(Rodolfo Llinás)在其2002年出版的著作《漩涡中的我：从神经元到自我》(I of the Vortex: From Neurons to Self)中提到，只有移动的生物才需要一个大脑。他以海鞘（一种类似水母的微小生物）为例阐明观点：刚出生时，海鞘有一条简单的脊髓和300个神经元组成的“脑”。海鞘幼虫在浅海附近游来游去，直至找到一块满意的珊瑚，便会在上面安家。它只有12小时来寻找一块礁石，否则就会死去。事实上，在安全附着后，海鞘就会吃掉自己的脑。海鞘一生的大部分时间看上去更像是植物而不是动物。因为既然它不再运动了，那么脑也就没有什么用处了。
我身边有不少老人家，到了一定年龄，因为身体的原因，或者某些原因，渐渐停止了常规的运动。我发现他们思维会更快变得模糊不清，身体机能也进入了更快的下行通道。好像身体在对大脑说，“我不需要运动了，你可以退去了。” 大脑又反过来说对身体说，“那我退去，你也可以省点力了。”
长时程增强(long-term potentiation，LTP)给突触前纤维一个短暂的高频刺激后，突触传递效率和强度增加几倍，且效果能保持数小时至几天的现象。比如，你在学一个法语单词。当你第一次听到单词时，很多神经细胞被召集起来，相互之间传递着一个谷氨酸盐信号以形成一个新神经回路。假如你从此再也不使用这个单词，那么与之有关的突触间的吸引力自然会降低，信号也随之减弱。结果，你忘记了那个单词！一个令记忆研究者感到震惊的发现，让哥伦比亚大学的神经学家埃里克·坎德尔(Eric Kandel)赢得了2000年诺贝尔奖。这个发现就是，不断重复激活或者练习，会让突触自发肿胀，建立更强的联系。一个神经细胞就像一棵树，突触就是生长的分支，而最终树干会长出新的分支，即会有更多的突触进一步巩固相互间的联系。这些变化是突触可塑性(synaptic plasticity)这一细胞适应机制的一种表现形式，而BDNF则在其中起到重要作用。
这也能解释为什么学习中我们会消耗大量的能量，因为大脑在不断产生新的神经元连接，整个大脑的很多部位都在一同工作，也发生了很多生理上的变化。
当我们学习一个新单词时，大脑扫描图显示，前额叶皮质会因活跃而发亮（就像海马和诸如听觉皮质等相关区域所做的那样）。一旦通过谷氨酸盐的释放来建立神经回路，我们就学会了这个单词，前额叶皮质就会逐渐变暗。
就是这样让骑自行车这类活动成为一种习惯的。思考和运动的模式被自动储存于基底核、小脑和脑干这些原始区域。……把基础知识和技能交给这些潜意识区域来处理，让大脑的其他区域有时间继续调整适应，这是一个相当重要的安排。想象一下，如果我们不得不停下来，尝试处理每一个思考过程，记住每一个动作，那么，恐怕我们在倒早晨第一杯咖啡前，就已经因精疲力尽而瘫倒了。
为什么我们努力的把一些新知识记住？目的希望不费吹灰之力地应用出来。
20世纪70年代早期，在一次具有重要影响力的研究中，他用一台电子显微镜展示了“环境优化”可以促使神经元生长出新的树突。学习、运动和社交活动刺激并引发了分支扩张，继而促进其突触形成更多的神经连接，而位于这些神经连接上的许多髓鞘也随之加厚，髓鞘可以使神经连接更有效地释放信号。
大脑的神经元是在不断地变化，学习、运动和社交活动就是带来变化的刺激。
德国研究人员发现，人们在运动后学习词汇的速度比运动前提高了20%，学习速度和BDNF水平有直接关系。
新生的神经元是完全空白的干细胞，要经历一个发育过程才能形成神经细胞。在这个过程中，它们必须找到事情做才能生存下来，但大多数都没有成功。一个新生的细胞要经过28天才能加入一个神经网络中。
体育课为大脑提供学习所需的最佳工具，而课堂上的学习刺激又促使那些新生的神经细胞连接到神经网络中。只有在那里，它们才能成为信号传递系统中的重要成员。神经元被赋予一个使命，通过运动更好地激发长时程增强效应，似乎就会新生出大量的神经细胞，它们都是可塑之材。
2007年有一个著名的实验证实，在跑步机上完成一次35分钟、心率达到最大心率的60%或70%的锻炼后，被试的认知灵活性大大增强。
因此，最佳的学习时间是在运动后。
那么，你需要多少有氧运动来保持健康的体形呢？日本的一项小规模的科学研究发现，每周慢跑2次、每次30分钟，那么12周的时间就能增强大脑的执行功能。关键是，要综合某种形式的活动，这种活动需要协调的不仅仅是双脚。……格里诺对跑步的老鼠和学习杂耍的老鼠进行了比较。经过两周的训练，学习杂耍的老鼠的小脑内BDNF增加了35%，而跑步的老鼠的那个区域却没有任何变化……有氧运动和复杂活动分别对我们大脑产生了不同的有益影响。
技巧型和有氧运动都要双管齐下> 我要建议大家的是，要么选择一种能同时锻炼心血管系统和大脑的运动——网球就是个好运动；要么在攀岩或平衡练习这类无氧技巧型活动前，做10分钟有氧热身操。有氧运动能增加神经递质、建立新的血管来输送生长因子，促使新细胞的生成；通过经强化与拓展的神经网络，复杂的活动让所有这些元素都投入使用。活动越复杂，突触的联系也越复杂。即使这些神经回路是在运动中建立的，在思考时，它们也能被其他区域激活利用。这就是会弹钢琴的孩子为什么学数学更容易。前额叶皮质会吸纳身体技能产生的心理力量，并在其他情况下发挥作用。
从小我就是受到教育，我妈妈经常说，“生命在于运动”，她也是一个十分喜欢运动和活跃的人。因此，我从小就喜欢运动，例如骑单车和各种球类运动。
但是，建立了自己的家庭之后，我的时间被生活，家庭，工作陆陆续续占据掉了。我可以自己掌握用来运动的时间越来越少，运动时间变得碎片化，我不再可能像以前那样，花一整天时间骑单车，骑上上百公里的路程。另外，我以前打球的朋友也有了自己的家庭，也很难找到合适的时间一起打球了。经历了一系列人生的变化后，我逐渐忘记了常规的运动的好处。我猜这也是大多数30到40岁的人所处的环境。
几年前我第一次阅读到这一章书的时候，我对运动的渴求被再一次唤醒了。因此，我重新思考，“在我现在的生活情况，我可以做点什么运动，可以怎么重新建立运动的好习惯呢？” 从认知上，我被这一章书打动了。了解到运动如何提升一个人的大脑思考能力。但是，从“认知”出发到“做得到”，然后再到“养成习惯”，是一个很长的路。书里的内容，一只在潜意识里暗示着我和鼓励着我。
经过这几年的努力，尝试，调整，坚持，到现在，我可以说我找到了可行的运动方案。这套方案不仅仅是单一一种运动，也不仅仅是单一一个人的运动。但是符合我个人多方面的需求。从运动项目来说，这个是自己喜欢的。从时间上来说，我能够利用到生活中的碎片时间进行运动。从家庭角度来说，全家都可以一定程度地参加，可以促进家庭成员的沟通和互动。在社区群体方面，朋友也可以一定程度参与进来，互相交流，有一定社交效果。从运动效果来说，他帮助我能够达到运动应有的强度和效果。我也亲身体验到，书中说提到的效果，就是在中强度运动后，大脑思维变得敏捷。
因此，我鼓励大家继续阅读这一本书下面的章节。先从认知上获得鼓励，然后，逐步建立适合自己，属于自己的运动方案。当然，你可能说，我压力太大，时间太少，我现在真的没有心思想组建一套运动方案。没问题，下一章，我们就会聊聊运动怎么帮助我们应对压力。