美国伊利诺伊大学的查尔斯·希尔曼从来就不认同“运动员头脑简单”的陈词滥调。他本人就是一名运动员,一周打4次冰球,但是如果他不在冰上用身体阻挡对手,他就会到他在学校的神经科学和运动机能学实验室,让他的头脑经受一次强度相当的锻炼。他说,在他授课的班里,几乎每个学期,参加女子越野滑雪队的学生的考试成绩都名列前茅。于是,最近他开始思考,在体力和脑力之间是否存在某种重要的但被忽视的联系——在体育馆度过的时光是否会以某种方式不仅强健肌肉,而且增进智力。最新一期的美国《新闻周刊》发表了相关研究报告。
查尔斯和同事一起,在伊利诺伊州找了259名三年级和五年级学生,测量他们的体重指数,并让他们做一遍典型的体育课例行程序:快跑,计时引体向上和仰卧起坐。然后,他将他们的体能与他们在一次全州标准化考试中的数学和阅读成绩进行核对。果然,从整体来看,身体最健康的孩子智力状况也是最佳的。
增进学生的智力
希尔曼的研究报告将于今年晚些时候发表。它是科学界一个最近发生且发展迅速的动向的一部分,这个动向表明体育锻炼可以让人更聪明。
上周,研究人员在一份具有重大意义的论文中宣布,他们通过让研究对象进行为期3个月的有氧运动训练课,诱导人脑生长出新的神经细胞。这一结论在过去几十年来被认为是不可能发生的。还有科学家发现,剧烈运动可以导致老的神经细胞组成稠密而相互连接的网络,使大脑运转更快、更有效。有迹象表明,体育活动可以延缓老年痴呆症、注意力缺陷多动症以及其他认知障碍的发生。看来,不管年龄大小,强健而活跃的身体对培养强健而活跃的头脑至关重要。
促使“大脑奇迹生长”
如今,凭借大脑扫描工具和对生物化学的深入了解,研究人员正在意识到,运动对智力的作用远比人们以前的认识要深刻复杂得多。
这个作用从肌肉开始,每次二头肌或四头肌收缩或放松,都释放出化学物质,包括一种叫IGF-1的蛋白质。这种蛋白质经血液流通传送,通过血脑屏障,进人大脑本身。IGF-1在大脑中承担的角色是人体神经传递素制造工厂的生长,它发布产生几种化学物质的指令,其中包括由大脑产生的亲神经性因子,即BDNE。
通过经常的体育运动,体内的BDNE增加,大脑中的神经细胞开始伸展,连接在一起,并以新的方式相互传递信息。这个过程是学习的基础:大脑细胞之间连接点的每—个变化代表一个留待日后使用的新的因子或技能。BDNE使这一过程成为可能。BDNE含量越多的大脑,获取知识的能力就越强。
强化大脑“执行功能”
伊利诺伊大学心理学家阿瑟·克雷默的研究工作涉及到大脑额叶。大脑额叶是“执行功能”之所在,“执行功能”是一种比较高级的思维,包括决策、多任务处理和提前计划。借助于扫描技术,他发现运动导致额叶体积增大。在以前的几十个对六七十岁男性和女性的研究中,快走和其他有氧运动产生执行功能改善的结果。研究对象在心理测试中的表现有了提高,回答问题更加准确和迅速。
对老人小孩都有益
多数关于运动和认知的研究把老年人当成主要研究对象。人们通常在进入老年后开始担心他们的头脑不再像过去那样有效运转。但是,运动对大脑的作用并不局限于这一人群。实际上,在青少年身上,这种作用更为强烈。佐治亚大学运动科学教授菲尔·通波罗夫斯基说,运动可能“对还在发育的大脑产生更为持久的作用”。
良好的体育锻炼,或就是痛快地踢—阵子球,还可以对孩子的大脑产生更为广泛的影响。20岁之前,孩子的额叶没有发育充分,因此他们“征用”大脑其他部位的功能,包括那些与学习有关的功能。根据希尔曼对三年级和四年级上体育课的学生的研究,体育锻炼不仅使执行功能加速,而且还使包括从数学、逻辑到阅读的其他多种技能提高。