小脑小脑回路提醒我们:知道还不够

                                               

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20世纪初的人类大脑解剖图(从下方)显示了小脑和小脑的左半球和右半球. “小脑"是“小脑"的姐妹词,意思是“与小脑有关或位于小脑中". “小脑小脑"通常是指大脑区域与小脑区域之间的功能连接和相互作用.
来源:Wikipedia/公共领域

大约十年前,我正从体育馆步行回家,偶然结识了一位相识的人,这改变了我对人脑的看法.早在2009年,我就在写书提案“想象力的起源",该提案主要基于人们具有" Eureka!"或""的轶事证据,探讨了创造性突破的. Aha!",同时进行某种类型的双足有氧运动. (例如,阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)说到E = mc 2 ,“我在骑自行车时想到了这一点.")

我的假设是,步行,慢跑,骑自行车等使小脑(拉丁语为“小脑")参与是“放松 * "前额叶皮层的一种普遍使用的方式,潜意识中潜移默化的想法“泡沫化"为意识意识. ( * 在《放松的福音》中,威廉·詹姆斯(William James)有句名言:``松开,简而言之,就是你的智力和实用机器,并让它自由运行;以及它将为您提供的服务质量提高一倍.“)

是的,我知道.我关于“​​从潜意识中冒出来"的想法的假设听起来并不科学.但是,我有一种直觉是基于与已故父亲理查德·伯格兰德(Richard Bergland,1932-2007年)的广泛交谈而产生的,他是神经科学家和《思想的构造》的作者,他们认为大脑和小脑之间存在相互作用.可能与创作过程有关.

我的父亲于2007年因心脏病去世,距我的第一本书出版仅几周时间.在我的脑海中,我经常想像我父亲去世时对我说:“克里斯,我们仍然不知道小脑在做什么.但是,无论做什么,它都在做很多事情.我走了之后,您可以继续进行小脑的最新研究以解决这个难题吗?"自从他去世以来,我一直竭尽所能,不断报道新的小脑研究,并不断思考小脑在做什么.

2005年,我和父亲建立了父子裂脑模型,我们称之为“上下脑",这是我的《运动员之道》的基础. 我们的裂脑模型基本上将大脑构筑为显性学习,思维方式和陈述性记忆的场所;并将小脑构筑为内隐学习,“不知道就知道"和基于浦肯野的肌肉记忆的场所. (有关此内容的更多信息,请参阅“脑裂:不断变化的假设.")

早在1970年代,我父亲在哈佛医学院的同龄人中失去了一定的信誉,当时他担任畅销书《画在大脑右侧的图画》的医学专家.左脑-右脑主宰的一部分,近50年后,这仍然是“伪科学"的失控列车.

我们使用“上脑-下脑"模型的目标是将焦点从脑半球的左脑-右脑侧向转移,而更多地关注大脑和小脑之间的“上楼下楼"相互作用.我还想在一个公共论坛上开始讨论,这将有助于揭穿"右脑是创造力的地方"的神话,并有希望证明我父亲的声誉.大脑左脑精灵回到瓶中是一项艰巨的任务.

我从2009年开始的“想象力起源"书提案使小脑成为认知过程,流体智力和发散性思维中一个被低估且未被认识的参与者. (不幸的是,十年前,“五大"出版商都没有对此书感兴趣,而且我的经纪人无法出售该提案.)

回到十年前的随机遭遇,改变了我对大脑的看法... 2009年的一天,当我碰到我的朋友玛丽亚(Maria)时,我正从马萨诸塞州普罗温斯敦商业街的体育馆回家.是一位诗人.她问我:“这些天你在忙什么?"我告诉她有关“想象的起源"书的上述概念.当我们站在那儿时,玛丽亚开始移动身体,模仿乘坐椭圆机,并说:“每当我开始在椭圆训练机上来回移动手臂和腿时,诗歌就从我体内倾泻而出."

当我站在人行道上看着玛丽亚·米姆(Maria mime)做有氧运动时,我遇到了一个 Eureka!时刻,“"和“上脑向下脑"在促进流体智能和创造性思维的体育活动方面,裂脑模型部分正确.

左脑半球以对侧交叉的方式与右小脑半球协同工作,以协调身体右侧的运动;大脑的“右脑"与小脑的左半球协同工作,以协调身体左侧的自愿运动.就整个大脑协调工作而言,优化所有四个大脑半球的结构和功能连通性是关键.

通常情况下,经过数月的时间,我全神贯注地积聚了结晶的知识和经验证据,终于触发了" aha!"时刻,将看似无关的想法最终连接到潜在的新颖有用的事物中.在偶然和偶然的情况下.我告诉玛丽亚,听到她说:“每当我在椭圆训练机上来回移动胳膊和腿时,诗歌就从我身上倾泻而出,"这给了我一个新主意.然后,我赶紧回家,写下下图所示的基本“脑图"草图:

Photo and illustration by Christopher Bergland circa 2009
这张“小脑-小脑"电路的地形图表明了优化两个大脑半球和两个小脑半球之间对侧功能连接的重要性.
来源:克里斯托弗·贝格兰(Christopher Bergland)于2009年左右拍摄的照片和插图

十年前,当我绘制这张非常基本的“地形大脑图"时,我完全不知道“脑小脑"这个术语,并且对杰里米·施马赫曼(Jeremy Schmahmann)开创性的“思想错位症"假说及其对“小脑认知情感综合症"(CCAS).上面用彩色Sharpies和荧光标记画的类似儿童的插图,是我将随机轶事证据,个人生活经历以及对大脑和小脑进行了大量对话的结果.和我父亲在一起.

现在,我花了更多的时间研究神经科学,我知道Schmahmann在1997年发表了具有里程碑意义的论文“小脑小脑系统",为后续数十年左右左右相互作用的研究奠定了基础脑和小脑的半球.例如,昨天我写了一篇今日博客文章,介绍一项新研究,“小脑-小脑功能连接与谱系障碍中的小脑兴奋-抑制平衡有关."

施马赫曼(Schmahmann)在1997年描述“脑小脑系统"的方式是这样的:

如果小脑对非运动功能,特别是对认知能力和情感状态的贡献,那么必须有相应的解剖学基质来支持这一点.小脑在前馈(大脑半球到小脑)和反馈方向上都与大脑半球紧密相连.长期以来就已经认识到这种关系,特别是在运动皮层和感觉皮层方面.然而,在过去的十年中进行的研究首次证明了连接小脑与大脑皮层区域的连接的组织和强度,大脑皮层区域已知与高级行为有关,而不是与运动控制有关."

在人生的这个阶段,我将大部分时间用于脑力追求.我每天花几个小时阅读和写作有关基于科学的经验证据.话虽这么说,当涉及到神经科学方面的报道以及对小脑的更多了解时,我很清楚公理中有些道理:"您了解得越多,您所了解的就越少."

例如,借助Google学术搜索,我可以花大量的时间阅读有关小脑Purkinje细胞之类的深入科学研究.但是,在某种程度上,这种信息过载会在我的大脑中产生字母汤,并且适得其反.一次又有太多的结晶知识充斥在我的脑海中,而又没有给思想充裕的时间,这会造成思想的粘滞和窒息,我称之为" superfluidity.".

每当我发现自己过度思考或遭受亚瑟·阿什(Arthur Ashe)所说的"分析瘫痪"时,做些小脑的事情(例如长时间慢跑)并间隔一会儿总是有帮助的.进行基于小脑的活动似乎可以使我的大脑更好地思考并解决问题,从而“放松"大脑皮层中的特定区域.

我的母校的座右铭是:不满意的讽刺小说(“知道还不够")

我今天早上决定写第一人称叙事博客的一个原因是,我的人生故事和从职业运动员到科学作家的转变揭示了驱动我们的脑小脑回路的大脑力学的一些基本方面.

我的父亲是一个“大脑"强者,他获得了A直,并且始终是他班上的佼佼者.他还拥有“小脑"的运动能力,成为网球冠军.爸爸期望他的孩子在学术和体育方面取得同样的成绩.不幸的是,通过小脑小脑回路的镜头,我和我的姐姐只是“半个孩子,充满胆识",以履行父亲不切实际的期望,即他所有学龄儿童都将表现出非凡的大脑和小脑能力.

我的姐姐拥有令人难以置信的“书本聪明人",并获得了国家优异SAT成绩,但在打网球方面并不是特别擅长.另一方面,我在学校里表现糟糕(可能被很多人视为“愚蠢的家伙"),但擅长运动.我决定从体育比赛退休后出版一本书的原因是向我的父亲(和其他反对者)证明,和神经发生可使我们每个人在运动的任何阶段都增强我们的脑小脑结构和功能连接性生活-这是《运动员之道:汗水与幸福的生物学》的全部重点.

作为现年10岁的父亲,对我来说很重要的是,我女儿的教育和日常生活要以一种优化她的小脑小脑回路的方式进行全面的了解.

回顾我的成长经历,我很幸运地上了无意识地在大脑和小脑之间建立健康平衡的学校.我也很幸运地度过了一段时间,被困在一所学术机构中,该机构似乎只在乎强迫学生静坐课堂,记住大量的结晶知识并获得高分.这次经历让我看到了过分强调大脑知识而忽视了小脑半球在我们的认知和创造过程中扮演的重要角色的陷阱.

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当我七年级时,我开始与马萨诸塞州布鲁克莱恩的公园学校的伯恩先生一起上拉丁语.尽管我通常是一个糟糕的学生,但我喜欢拉丁语并且在该学科上表现出色.伯恩先生使学习古代拉丁语似乎是现代令人惊讶的有用知识基础.时至今日,我发现自己经常引用拉丁词,而"non satis scire"这个词激发了这篇博客文章的灵感.

离开公园学校后,我被送往康涅狄格州沃灵福德的一家严酷的寄宿学校,名为Choate Rosemary Hall.他们的座右铭是 Fidelitas et Integritas (忠诚和诚信).在1980年代初期,Choate对我来说是一个有毒的环境.我不符合《预科手册》的规定,讨厌这个地方.我反对学校的专制主义,并以平克·弗洛伊德(Pink Floyd)专辑“墙"的“我们不需要任何教育"为主题生活.可以说,我的成绩糟透了.我在进行标准化考试时遇到了麻烦,而我的SAT分数就是坑.

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幸运的是,我妈妈知道位于马萨诸塞州阿默斯特的一所小型文科学院,它并不在乎SAT成绩,而故意将重点从名为“汉普郡学院"(Hampshire College)的大脑“书本聪明人"中转移了出来.当时,汉普郡是美国仅有的几所不要求学生参加任何考试且没有成绩的大学之一.对于我来说,这听起来像是一个完美的地方,我渴望申请.

当我于1984年秋天入学汉普郡学院时,我的陈述式记忆知道学校的座右铭是 Non Satis Scire (要知道还不够).但是,我现在才意识到,我并没有真正地(最真实的意思)知道为什么我母校的座右铭如此重要,直到几十年后我退役成为一名专业的超耐力运动员成为一名科学作家.

从“思考一个人的思想"的元认知角度来看,了解拉丁词的含义“知道是不够的"与意识到这一点的意义有很大不同,这并没有让我迷失这个短语适用于我们在数字时代的认知过程.早在互联网革命之前,汉普郡学院的创始人就意识到,如果您不能以新的有用方式将看似无关的想法的点点滴滴,就“知道"很多明确的信息是没有用的.

在Google搜索时代,我们每天24小时随时提供 丰富的结晶知识.丰富的大脑信息比以往任何时候都更加重要,通过保持身体活动来保持小脑的参与.久坐不动和整天坐在电脑屏幕前可能会导致小脑浦肯野细胞的灰质体积萎缩,并可能降低各个大脑区域之间白质束的完整性.这种双重打击阻止了四个大脑半球完美协调地工作,并可能导致脑小脑功能连接性降低.

我坚信,找到日常方法来优化我们的小脑电路的功能连接性是发散思维和流体智能的关键.汉普郡学院(Hampshire College)的创始人几十年前就意识到,“仅仅了解(明确的信息)还不够."希望在未来的几年中,更多的教育者将意识到结构化学习环境的重要性,这种学习环境应积极参与所有四个大脑半球的活动,并每天努力优化学生的脑小脑功能连接性.

参考

Jeremy D. Schmahmann和Deepak N .. Pandya. 《小脑小脑系统》 国际神经生物学评论(1997)DOI:10.1016/S0074-7742(08)60346-3

Jeremy D. Schmahmann和Janet C. Sherman. 《小脑认知情感综合症》 Brain (1998)DOI:10.1093/brain/121.4.561

Jeremy D. Schmahmann“思想障碍:小脑功能障碍在认知和情感上的临床后果". 认知科学趋势(1998)DOI:10.1016/S1364-6613(98)01218-2

请务必阅读以下博主对此帖子的以下回复:

类似小脑的主干连接使鹦鹉更聪明 Christopher Bergland的回复
                                               
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