孩子边玩边补大脑效率高
孩子边玩边补大脑效率高
Jon 这个孩子出生的时候是早产，只有1千克重，无法自主呼吸。4岁的时候，他癫痫发作了2次。1年后，他的父母发现，他记不住日常生活中发生的事。他的智力正常，能读能写，在学校功课不错，能记住书本里的知识，但是就是记不住过去发生在自己身上的事。
19岁的时候，Jon 不能找到路，记不得熟悉的地方，不知道自己的衣物放在哪里。
神经科学家们用核磁共振技术研究了他的大脑，他们发现Jon 的海马体特别小，大约只有正常人的一半。出生时的缺氧以及后来的癫痫很有可能是他海马体异常的原因。
从90年代开始，Jon 就成了神经科学家的研究对象。他的病例不仅使我们了解“方向感”到底发生在大脑的什么地方，也让我们明白我们脑中管理方向感的地方也储存着我们对于人生的回忆。我们对于人生的回忆也就是神经科学家所说的情境记忆（episodic memory）。
天普大学的心理学教授Nora S. Newcombe 说，“从进化上来说，海马体的一大功能是帮我们进行导航。一个合理的推测是，它也被用来记录情境记忆，因为它的神经结构非常适用于这个功能。”
1978年，亚利桑那大学的神经科学家林恩·纳德尔（Lynn Nadel ）和伦敦大学学院解剖学系和认知神经科学研究所的教授约翰·奥基夫（John O’Keef）发表了一本巨著——《Hippocampus as a Cognitive Map》（认知地图：海马体）。
在这本书里，他们提出海马体就是人类和其他动物表征空间和环境的地方：海马体就是空间记忆，方向感和导航能力的所在地。
他们还提出了一个重要的理论：我们的空间记忆系统同时也储存着我们关于自身的记忆。当我们回忆往昔的时候，我们实际上是在海马体里进行时光旅行。
纳德尔和奥基夫拿出了不少证据。奥基夫的早期研究发现，大鼠海马体里有一种叫做位置细胞（place cell）的神经元，当大鼠来到特定的环境里，这种神经元就会放电。环境的不同特征会引起不同位置细胞的活动，这就是认知地图的起源。因为这项研究，奥基夫获得了2014年的诺奖。
后来，科学家们逐渐在海马体里发现了其他和空间记忆以及导航有关的细胞，其中包括头向细胞（head-direction cells，和头在水平方向上的方位有关），网格细胞（grid cells，类似坐标系的功能）。
这些神经元可以被物理经验和身体运动所塑造，也就是说，环境的复杂程度会影响这些神经元的数量以及海马体的体积。
看一个经典的研究。
1997年，美国索尔克研究所的研究者发表在《自然》（Nature）的一项重要研究发现，生活在有趣丰富的环境（比如有跑步的滚轮和玩耍的管道）里的小鼠的神经元比生活在无聊环境的小鼠多4万个。
这些额外的神经元使它们的海马体涨大了15%，并且显著改善了它们在空间学习任务中的表现。
和生活在无聊枯燥的环境（左边的笼子）里的小鼠相比，生活在有趣丰富的环境（右边的笼子）里的小鼠的海马体大15%。
再比如，2010年，挪威科技大学（Norwegian University of Science and Technology）和伦敦大学学院的研究者分别在大鼠的大脑中植入了电极，记录了它们从出生16天开始的头向细胞、位置细胞和网格细胞的神经元放电模式。
他们发现，所有这3类细胞都是在新生大鼠睁眼之后就已经出现了，但是它们的成熟时间各不相同，空间学习能力可以由环境塑造和补充。
纳德尔说，“海马体的功能随着年龄的增长逐渐完善。只有各个部位都成熟了，你才能形成长期的情境记忆。”
纳德尔接着解释道，大部分动物在出生时，除海马体以外的大脑就已经相对成熟了，而不同动物的海马体的成熟时间却各有不同。“海马体功能不成熟会导致什么？一大缺陷就是失忆。”Jon 为什么记不住事情？就是因为他的海马体并没有发育完全。
儿童的海马体的大小和功能在出生后的一段关键时期里被环境塑造，活跃的探索和玩耍对幼儿海马体的养成有好处。
瑞士洛桑大学的神经科学家Pierre Lavenex 和 Pamela Banta Lavenex 发现，人类海马体的不同功能区域的确是依次发育的。到了7岁左右，儿童海马体的体积和他们的情境记忆就出现了显著的相关性，海马体越大的孩子越容易记住一件事。
出生后，婴儿时期和童年是海马体发育的重要时间窗口。在这段短暂而关键的人生阶段，新的神经元细胞不断地塑造空间认知能力。而对于海马体的发育来说，探索世界和活动身体对空间认知能力的培养至关重要。
有不少研究支持这种观点。2007年，英国谢菲尔德大学的学者发表在《发展科学》（Developmental Science）上的研究发现，9个月大的婴儿刚开始能爬的时候，他们的记忆力也同时发生了质变。
纽约大学神经科学中心的神经科学家Alessio Travaglia 表示，“许多人认为大脑的功能主要取决于年龄和基因。但是我们的研究发现，大脑的发育并不是一个固定不变的程序，而可以被经验和体验雕刻。出生在纽约还是沙漠，大脑获得的信息截然不同”，而它的发育也会走上不同的轨迹。
Travaglia 进一步指出，“海马体发育成熟有一段敏感的窗口期，如果在这段期间它没有接受足够的刺激，它的发育就会受阻。没有在对的时间接受足够的环境刺激，认知功能就会受损。”
可是，当代的儿童的户外活动时间比前几代人少了不少。2001年，马里兰大学的家庭科学教授 Sandra L. Hofferth 和同事发现，从1981年到1997年，美国儿童自由玩耍的时间减少了25%。
不仅如此，空间认知能力，也就是俗话说的方向感还和智力有关。2016年，《自然》（Nature）曾经介绍了一项历时45年的对5000个数学天才儿童的研究，这项研究发现。这些天赋少年的空间能力测试成绩越好，成年后的专利以及论文数量就越多。
也正是因为社会实践和科学前沿的脱节，包括美国儿科学会（AAP）在内的不少学术组织建议，儿童每天要有2小时的体育活动，要给孩子足够多的玩耍和户外探索的时间，而不要让他们小小年纪就呆坐在教室和书房里，让海马体失去宝贵的“扩张”时机。
评论