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VI.大脑表现与生物节律


  每个大人、特别是当家长和老师的,都不约而同地期待着孩子在学校能用功读书,考试时临场不要粗心大意,能取得好成绩。在学校上课和考试中集中进行的思维处理,被称作“mental performance(大脑表现)”。它不仅与孩子的教育有关,大人们处理各种事务也离不开它,科学表明现代社会中事故和失败层出不穷,正是跟大脑表现有着不可分割的关系。

  由于认识到教育中mental performance的重要性,IMBES于2007年5月在意大利的Erice召开了一次国际会议,并在MBE杂志上发了Vol.2、No.1特刊。本次我们将来看一下一篇名为《Rhythms of Mental Performance》(大脑表现的节律)的论文,作者是University of Nuevo Leon的Pablo Valdez、英国利物浦约翰摩尔大学的Thomas Reilly以及Jim Waterhouse。

  显而易见,诸多因素都会影响大脑表现,其中既有人们身处的周围环境、练习的效果和课题特征等外在因素,也有早睡或晚睡、起床后的时间安排、吃饭、午睡、睡眠不足等身体的内部因素。

  从认知科学来分析大脑表现的时候,需要从“注意力”,“跟任务有关的记忆”以及“实施功能”这三个角度来考虑。如果人的睡眠不足或非常疲劳,那么作为基本中的基本即“注意力”便会从一开始就受到影响,继而影响到其它方面,最终可能导致成绩恶化。

  睡眠时间不足会导致正确性下降,这个现象比起解决简单问题时,在解决复杂的、需要彻夜研究的问题上表现得更为明显。随着疲劳的加剧,情绪逐渐变差,从而使人从情绪上降低了想继续工作的意愿,正确性也受到影响。据说,一个小时以上的小睡,会有助于改善开夜车引起的大脑表现不佳的状态。

  最近研究表明,大脑表现受到“每日节律”的很大影响。每日节律是指一天中身体节律的变动,除了上述的睡眠起床之外,副肾皮质荷尔蒙的分泌、体温、心跳、血压、尿量、嗜酸性粒细胞等也有每日节律,它们由脑的生物钟来控制。化学进化、细胞进化和生物进化所构成的人类进化,通常是在早中晚的阳光的节律下进行的。每日节律存在于大脑的视床下部,大脑表现受其影响也就没有什么好奇怪的了。

  大脑表现和“每日节律”的关系很有趣,比如惯于白天行动的人们,早上和快晚上的时间大脑表现不良,白天则状态甚佳。一般来说,下午大脑反应会不太好,简单的问题很难答对,复杂问题上则表现更明显,这说明大脑产生了疲劳。

  更有意思的是,大脑表现和身体深部体温存在着并行关系。深部体温是指身体内部的体温,一般以测量直肠的温度为准。深部体温以及腋下体温所代表的外部体温都受到每日节律的影响,因此会有两个峰值。身体内部体温升高,大脑的生化活性就越高,并会影响成绩。

  从各种课题的成绩来看,大脑表现受到睡眠节律、起床后的时间和身体内部体温这三个因素的影响。今后的课题是人们要自己找到大脑节律的评价模式、预测注意力、睡眠长短、入睡时间和深睡眠的几率等。

  作者们如下总结了从事教育工作时使大脑表现发挥出色的办法:
  (1)布置最适合学习的外部条件。想改善大脑表现,积极想学习,需要有安静的环境和适当的光线。对光线程度的要求随着学习方式而改变,看录像学还是边写边学对光线的明亮程度的要求是不同的。看录像的时候,教材在屏幕上不能亮得过于刺眼,屏幕本身也不能过暗或者过亮。
  (2)不要一直学太难的内容,比如始终进行计算和阅读的学习,那样会太累。尽量不断转换学习内容。
  (3)特定种类的课题,有最适合处理的时间带。大脑表现会随时间的推移功能逐渐下降,所以从原则上来说,清早即一日之始是最好的时间带。到了晚上,人保持清醒的时间越长,大脑机能就越弱,所以在学校里,每天最后进行体育活动比进行艺术教育效果要好。另外,由于其它理由,一天有两个时间大脑表现会减弱,第一次是早上,是由体温过低和未完全睡醒共同导致的。这个时间里,身体的温度没有大幅超越夜晚的最低温度。第二个时间是吃完午饭后,此时大脑表现容易受到“午饭后下沉”的状态。
  (4)跟工作的准备状况有关。比如,家里有婴儿,睡觉太晚起得太早,晚上睡不着等等,这是大脑的表现就会低下。但是,状态不好的时候,可以通过午睡来弥补,吃完午饭睡觉最好。整晚没睡好,饭又没吃的话,容易血糖变低,削弱大脑机能。对策是摄取葡萄糖,在工作学习前吃早饭。
  (5)跟个人差也有关系。适合于晨间和白天工作的人,在学校里每天早晨的大脑机能最强,反之适合于夜晚工作的人,早上的状态肯定不会是最佳的。


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