书城教材教辅如何培养中小学生的思考创新精神
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第3章 思考创新精神的机体素质

人的智能器官

俗话说“身体是革命的本钱”,思考创新精神也需要良好的机体素质。富有创造力的智能机体素质,指不但拥有优良的感觉感官、运动器官,而且更具备优秀的神经系统与神经类型的特点,尤其是中枢神经系统的结构特点和类型。通俗一点说,不但要具有良好的机体素质,更要拥有一流的智能器官。因此,培养创造智能的机体素质,不但要积极从事体育运动,而且更要训练自己的智能器官。而要把自己的智能器官训练成一个优良的智能器官,就必须从了解智能器官开始,认识它,用好它,爱护它,从而培育出创造型的智能机体素质。

人具有任何动物都无法比拟的高超智能。人的这种本领是怎么来的呢?由于社会历史条件的限制,这个问题长期没有得到正确的回答。宗教宣扬灵魂是人体的主宰。灵魂寄寓于人的身体之中,如果它暂时离开,人就睡着了;如果它永远离开,人就死了。这种错误的宣扬曾经禁锢着人的思想,妨碍了人对自身的认识。

随着科学技术的进步,特别是生理学和心理学的发展,智能之谜正被逐步揭开。科学研究的成果雄辩地证明,灵魂并不存在,任何精神活动都有其物质基础。人所以能够感知和理解客观事物,作出反应,形成复杂的智能活动,是因为人具有产生这些心理活动的物质基础,即人所有的智能器官。

人的智能器官,主要是指脑和与脑密切关连的感觉器官和动作器官。高度发达的脑、手、言语器官,是人所特有的智能器官。

人人都有一双手。人的手是劳动的产物,又是劳动的器官;同时,又是人的感觉器官和动作器官。手的出现,是人类区别猿猴的主要标志之一。人的手在人认识和改造世界的过程中,发挥着巨大的作用。

人的手和猿的“手”,在结构外表上几乎没有什么差别,但是,仔细比较它们的机能就会发现,人手的灵巧是任何动物无法比拟的,其中一个重要的标志是人手具有一种任何动物所不具备的特殊动作能力——对指。

人手的这种特殊功能是人类劳动的结果,同时也是人进行劳动——特别是使用工具的必要条件。靠了对指,精细动作才得以完成。人类在劳动生活中,不断加深对周围世界的认识。在劳动中,人的智能逐渐发展,并且给自然界打上人的创造活动的印记。而人之所以能做到这一点,首先和主要的是由于手。

人类的语言,不仅是劳动的产物,而且是人的智慧的结晶;不仅是相互交流的工具,而且是认识世界、改造世界的强大武器。

言语是由语言器官发出来的。比较一下现代猿与现代人的言语器官就不难发现,从猿到人,声道骨由大变小了,而喉上间隙却由小变大了。人类言语器官主要由三部分组成:原动力——呼吸器官;颤动体——声带与喉头;共鸣箱——喉管、口腔和鼻腔。与猿猴不同的是,人的言语器官具有高度分化的声带肌与灵巧的舌肌。它们能协调动作,与整个发音器官相互配合,发出抑扬顿挫的语音,产生娓娓动听的言语。而语言的产生又有力地促进了人脑的发展,推动人的智能不断发展。

恩格斯在《自然辩证法》一书中指出:“首先是劳动,然后是语言和劳动一起,成了两个最主要的推动力,在它们的影响下,猿的脑髓就逐渐地变成了人的脑髓。”正是这样演进而来的人脑,成了人类智能最主要的器官。然而,人类对于自己头脑的功能和结构之间关系的认识,却是从无知和臆测开始的。中国古代就有“心之官则思”的论述,把心而不是把脑看作智能的器官。在西方也有类似情况。亚里士多德就认为心脏至高无上,而脑不过是个无关重要的“无血的器官”。

但是,脑是心理和智能活动的实体器官这一正确认识,确实又是中外科学史上的主流。中国古代象形文字中留下“思”这样的汉字,表明中华民族的祖先已经意识到思维与脑有关。“思”字在公元前7—5世纪就已经出现。它的上半部正是颅骨前囟的囟字。到了元、明时代,医书中就明确提出了“神不在心而在脑”、“脑为元神之府”等正确见解。同样,在公元前5世纪,古希腊医学家希波克拉底(公元前460—前375年),也曾提出思维的器官是脑而不是心的科学见解。

科技的不断发展,使人越来越认识到研究脑的重要性。正像俄国生理学家巴甫洛夫指出的那样:“人类大脑是人的最高形式,它创造了并且创造着自然科学,而大脑本身现在却成为这个自然科学研究的对象了。”人类现在对人脑的了解虽然还很不完全,但是科学家们正在贡献他们的智慧,去探索人脑的奥秘。

脑的发育与结构

从单细胞动物最初表现我向性(即个体以自身内在固有模式评判外界事物的习惯性反应)一直到人类种种复杂的心理活动,智能演进是如此的循序渐进,却又如此突飞猛进。而在进化的每个阶梯上,神经系统的发展又是与智能演进如此吻合。蠕虫类以下的动物,都未形成真正的脑,因此,学习能力极其低下,到了蛙类开始才出现了脑的两半球,到了鸟类脑又发展出一层不发达的新皮层,于是动物的学习能力就渐渐提高了。直到新皮层发达的灵长目动物——猿猴,才出现了思维的萌芽。

人类由于劳动和语言交往,脑的质和量都有了很大的提高。仅以脑量而言,距今300万年左右的脑量则到了800—1000毫升;二三十万年前的智人,脑量才增至1400毫升左右,与现代人的脑量相当。神经生物学的研究也证明,人类的大脑皮层与额叶,确实因劳动和语言才得到如此的发展。现代猿脑皮层上的前肢和后肢代表区几乎相等,而人类脑皮层手的代表区则明显增大,并且出现了与语言思维密切有关的代表区域。因此,是社会劳动与语言交往推动了人脑的发展;而发达的人脑,又使人类获得了认识世界和改造世界必不可少的智能的器官。

从受精卵直到婴儿诞生,整个胚胎时期人脑的发育过程,就像漫长的脑的种系发生史的一个缩影。受精卵发育到3个星期,外胚层开始形成神经管。4个星期的胚胎,就分化出3个原始的脑泡——菱脑、中脑和前脑。5个星期的时候,菱脑与前脑又各自分化为两个脑泡。此后,这五个脑泡就逐渐发育成延脑、后脑、中脑、间脑与端脑五大部分。后脑再进一步分化为脑桥与小脑;间脑分化为丘脑与下丘脑;端脑则分化为嗅脑与大脑两半球等。

起初,大脑皮层只占很小一部分,到胚胎发育的后期,才迅速扩展而覆盖了脑的其他部分,并形成极其复杂的沟与回所构成的皱折。如果将人脑皮层的皱折全部展平,面积竟可达到2.5平方英尺(1平方英尺≈0.093平方米)。

新生婴儿的大脑发育非常迅速,从出生到一周岁,脑重可以从400克长到1000克,增长1.5倍。到了2岁以后,脑重增长速度虽然减缓了,但是脑内某些类型的神经细胞,如“海马”部位小型的中间神经原等,正是在儿童时期发育成型的。到12岁左右,儿童的脑重才接近成年人的水平。至于脑的内部细微结构的发展,那就更是复杂万端了。

人类的神经系统包括脑及12对脑神经;脊髓及31对脊神经。脑科学把脑和脊髓称为中枢神经系统,而把脑神经与脊神经称为周围神经系统。在这些神经中,支配内脏、腺体与平滑肌的又称植物性神经系统;而支配骨骼肌肉与感觉器官的则称躯体性神经系统。这些系统各有分工又密切配合。如果把中枢神经系统比作整个身体的指挥系统,那么人的大脑就恰似统帅一切的司令部。人脑的主要组成部分是:延脑、后脑(脑桥与小脑)、中脑、间脑(丘脑与下丘脑等)以及端脑(嗅脑、基底核、胼胝体与大脑皮层等)。延脑被喻为“生命中枢”,脑桥负责小脑与高级部位的“通讯联络”、小脑则专司运动平衡。这些部分是维持正常生命活动所必须的。但与人的智能更直接攸关的,则是中脑水平以上的脑结构,特别是大脑皮层。

人脑的供养系统,对人的正常智能活动起着重要的保证作用。它主要包括血液循环系统与脑脊液系统。成年人的脑重只占体重2%左右,但它对血液中氧的需耗量却高达25%。研究还表明,脑内血管分布密度极高,脑的血流量约占全身的1/6。因此,失血15秒钟就会造成神智不清,失血4分钟以上,脑细胞大部分就将死去。血液系统的另一功用是,脑毛细血管能够阻止不少物质侵入脑内,被称为“血脑屏障”,保卫着脑,使脑能够正常工作。此外,从坚硬的脑壳向内,可见3层脑膜包裹着脑,那就是硬脑膜、蛛网膜和软脑膜。两层脑膜之间,还有许多的腔穴,充满着脑脊液,同整个脑脊液系统相通。脑脊液不仅滋润着脑,有利于新陈代谢,而且还有护脑防震的妙用。脑化学研究就是从这里入手,去探索智能活动与脑的微观世界之间的关系。

人脑虽然只重约1.5千克,但却居住着比地球人口多十几倍的“公民”——神经细胞和胶质细胞。它们在这个天地里互相协调地生存和活动。其中,约80%的“公民”是胶质细胞,它们主要负责脑的供养工作。而在第一线工作的则是一百几十亿个神经细胞。它们是神经系统的结构与功能单位,负责接受刺激与冲动。这些神经细胞,有的大到直径一百几十微米,有的则小到几微米,由细胞体和细胞体发出的轴突与树突两部分组成。其中,树突与细胞体一起组成细胞的感受区,接受其他神经元或感觉细胞从四面八方传来的冲动。轴突及其末梢则负责向其他神经元或肌肉等发送冲动。每个神经细胞的轴突末梢,能同另一些神经细胞的树突和细胞体接触。这个接触区称为突触,突触是由突触前膜、突触后膜以及前后膜之间的间隙组成。

突触按它在所连接的2个细胞上的部位可以分为2种类型:一类是轴突——树突突触;另一类是轴突——胞体突触。神经冲动就是从轴突通过这两类突触分别传到下一个细胞的树突或细胞体。突触间隙的宽度,从几十埃到几百埃不等。前一个神经细胞的电冲动,有可能直接跨越小的间隙传递前进,这种突触称为电突触;但是在大的间隙之间,只能借助于各种化学物质进行传递,这类突触就称为化学突触。高等动物特别是人的脑内,突触的主要类型是化学突触。脑科学研究表明,人脑拥有101?个突触。人尽管出生几年之后,神经细胞就不再增殖,但突触却仍在不断生长与萎缩。

20世纪80年代以来,由于神经化学与生物化学的突飞猛进,对人脑的化学突触的认识也大大前进了。在静息状态下,神经细胞膜内外的各种离子浓度是不一样的,因此膜内外有一个电位差;在神经冲动时,细胞膜对于离子的通透性发生暂时性改变,于是造成电位差的变化,表现为神经冲动。

不同的末梢能释放出不同的化学物质,作为化学突触的传递物质。这种传递物质简称递质,能将信息传到突触后神经细胞。各种神经递质在神经细胞内合成后,贮存于轴突末梢的囊泡里。当神经冲动沿轴突纤维传来,才诱导囊泡把所贮存的神经递质释放到突触间隙。递质通过间隙达到下一个神经细胞的突触膜。突触膜上有一些特殊的蛋白质,叫做受体。递质与相应的受体结合,才能引起这个神经细胞相应的功能活动。神经递质与受体的结合是有特异性的。

例如,一种叫做乙酰胆碱的递质只能与乙酰胆碱的受体结合,而不会与别的受体结合。神经递质与受体结合以后,可以引起一系列的化学反应。首先一环,就是促使一种叫做作环一磷酸腺苷的物质大量生成,它作为第二信使,能调控细胞内种种化学变化,从而使信息得以传递,并引起相应的生理效应。

总而言之,人脑充满着种种细胞和突触,而且无时无刻不在进行着电变化和化学变化。它是一个极其复杂而高度组织起来的、微妙而广阔的世界。

保护好你的大脑

大脑只有健康才能经得住最高效、最持久的使用。具有健康的大脑,才能具备创造智能和思考创新精神,从事创造活动。为了维护和增进大脑的健康,必须经常性地、细心而周到地保护大脑。

首先,要防止大脑过度疲劳。同肌肉活动一样,大脑经过一定时间的活动就会出现疲劳。大脑疲劳表现为反应力下降,思考力减弱,注意力分散,记忆减退。大脑过度疲劳,就会头痛或昏昏欲睡。大脑是人体中最容易疲劳的组织。

疲劳是正常现象。适度的疲劳对人脑是一种保护性反应,可以防止脑细胞过度耗损和脑功能衰竭。经过休息,疲劳可以消除,对脑的健康没有影响。但过度疲劳则对大脑的健康不利。过度疲劳破坏了大脑皮层兴奋和抑制的平衡,造成脑功能失调,表现为神经功能紊乱,大脑反应迟钝,注意力很难集中,记忆力严重减退,工作和学习都感到很大困难。同时全身不舒服、头痛、头晕、食欲不振、睡眠不好,甚至导致某些疾病的发生,如高血压、消化性溃疡或神经官能症等。

防止大脑过度疲劳的主要办法是及时休息,让紧张的神经松弛下来。最好不要等到已经出现显著疲劳后再去松弛,而应在出现前就主动松弛。

其次,要适时转换大脑皮层的优势兴奋中心。人高度集中注意力从事某种脑力劳动时,大脑皮层中与此有关的区域就处于优势兴奋状态,其它区域则处于劣势兴奋状态或抑制状态。当改换劳动时,相应区域转为优势兴奋状态,原来的优势兴奋区域则转为劣势兴奋状态或抑制状态。兴奋的区域在工作,逐渐产生疲劳。抑制的区域在休息,以逸待劳。如果适时转换兴奋中心,使大脑皮层的各个区域交替兴奋和抑制,也就是交替工作和休息,自然就可以避免某一区域过度疲劳,整个大脑皮层的疲劳也将延缓。

心理学研究表明,同时学习和研究几个问题是可能的。这样做不仅由于内容更换使大脑获得休息,而且还由于对不同问题的深入思考,有助于丰富想象力和产生灵感。美国发明家爱迪生就经常同时研究几个项目,从不单打一。

当然,更换研究的项目不要太多,变换不要太频繁。否则,也会降低效率。最好做到有计划、有目的、有节奏地替换。

再次,应采用多种多样的休息方法。及时而适当的休息是防止大脑过度疲劳的不可缺少的措施。世间万物都有一张一弛的规律,两山之间有一谷,两浪之间有一伏。在两次紧张的工作之间有一次休息,就很符合这一规律。单纯地依靠延长工作时间来增加工作成效,用拼脑力、拼体力的方法苦战是不科学的用脑。这样做往往欲速不达,或者得不偿失。

休息的方式有很多种,休闲娱乐就是其中之一。休闲就是进行一些轻松愉快的活动,使紧张的神经得到松弛。

休闲的方式很多,如听听音乐,理理花草,看看小说,欣赏艺术品,钓钓鱼,下下棋,还有书法,绘画以及亲友闲谈等等。

音乐是人的生活中不可缺少的伴侣,它能给人以艺术上的享受。在紧张的用脑以后听听音乐,比平静地躺着休息能更快地消除疲劳。科学研究资料证明,悦耳的音乐能促使人体分泌一些有益于健康的激素、酶和乙酰胆硷等物质,调节血流量,调节神经细胞的兴奋和抑制过程,调节胃肠蠕动和消化液的分泌,使人感到轻松愉快,精神振奋。

为了在紧张用脑之余消遣得好,需要有广泛的兴趣爱好,生活丰富多彩,充满兴趣。只有这样才能使人的脑力和体力活动得到协调,避免单调和过度疲劳。

休闲不能占时间太多,也不能太广太杂,否则喧宾夺主,反而影响用脑。

体育活动也是让大脑休息的方式之一。体育活动既能增强体质和大脑的耐劳性,又能使大脑得到休息。适时适度参加各种体育活动是大脑最好的休息方式之一。

英国病理学家莫运斯的研究证明,脑力劳动者如果不注重体育活动,不仅高血压发病率高,而且发病年龄比体力劳动者早10—15年。美国心脏病学家威尔福的研究表明,不参加运动的脑力劳动者,其动脉硬化、闭塞性动脉炎的发病率为14.5%,而运动员的发病率仅为1.3%。体育活动不仅能使人的大脑得到休息,而且也使人的思维得到意想不到的启示,有助于更好地进行创造活动。

德国诗人歌德曾说过:“我最宝贵的思维及其最好的表达方式,都是我在散步时出现的。”

选择什么运动项目、运动量多大,要根据创造主体的年龄、爱好和健康状况而定。同时,锻炼要坚持经常,不能一曝十寒。除了每天有较长时间的专门运动外,还要善于利用工作和学习的间歇,做好课间操、工间操,或在原地活动头颈四肢等。每天最低限度的体育活动是15—20分钟早操;两次课间活动,每次5—7分钟。晚间活动最好是以每小时4—6千米的速度行走半小时。

睡眠是大脑最好的休息。睡眠时,大脑皮层的抑制过程广泛而深沉,大脑的疲劳能够比较彻底地消除。

人的一生中,平均大约有1/3的时间在睡眠中度过。实验证明,不睡眠是不行的,选择两条体质差不多的狗,一条不给食物吃,只给水喝,但让它睡觉;另一条给足够的水和食物,但不让它睡觉。5天以后,吃饱喝足而不能睡觉的狗死去了;而不吃能睡的狗则25天后仍然活着。这说明睡眠对动物的生命比吃食还重要。

每天睡眠时间太短不行,太长也没有必要。合适的时间随年龄、身体特点和工作情况而不同。一般说来,婴儿睡得多,老人睡得少;冬天睡得多,夏天睡得少;体力劳动者比脑力劳动者睡得多;长寿老人比一般人睡得少。婴儿每天需要睡18—20小时,儿童12—14小时,成人7—9小时,老人5—7小时。在同一个年龄范围内,个体差异是很显著的。有人每天睡4—5个小时已够,有人睡8—9个小时还不足;有人熬几个夜,没有任何不良反应,有人少睡1—2个小时就困倦难忍。

第51届研究人的睡眠的国际会议,经讨论得出结论:关于人每天需有8小时睡眠的说法是毫无根据的。专家们认为,食物营养好的人,睡眠时间就少。睡眠时间的长短,完全由各人的生活节律所决定。

睡眠效果好坏不完全决定于睡眠时间的长短,而主要取决于睡得实不实,沉不沉;大脑皮层抑制过程扩散得广不广,深不深。只要睡得好,时间短一点,醒来也会头脑清楚,精力充沛;睡得不好,即使时间很长,醒来还是懒洋洋、昏沉沉。

因此,合理的睡眠时间不应该机械地规定为8小时,而应依据各人的生活节律而定。以睡后疲劳感消失,周身感到舒适,精力充沛,头脑清晰,能有效地工作和学习为标准。每个人都可根据这一标准,找出自己最短而充足的睡眠时间,避免睡得过多,浪费时间,引起不适。

根据巴甫洛夫的学说,睡眠和抑制是同一过程,是抑制过程在大脑皮层的广泛扩散。睡眠时,许多生理功能发生了变化,一般表现为嗅视听触等感觉功能减退,骨骼肌反射运动和肌紧张减弱,并伴有一系列植物性神经功能改变,如血压下降,心率减慢,瞳孔缩小,尿量减少,体温下降,代谢率减低,呼吸变慢,胃液分泌增多,唾液分泌减少以及发汗功能增强等等。在睡眠过程中,大脑的代谢产物得以排除,耗损物质得以补偿,大脑获得充分休息,脑疲劳得以消除,脑功能得以恢复。

最后,保护大脑要注意创造主体大脑需要的营养。

长期进行创造活动的人,无论从脑的保健还是从全身保健而论,都需要适当地增加营养。

大脑葡萄糖的贮存量很少,而在大脑活动时,对葡萄糖的消耗量很大,需要随时由血糖供应。因此,创造主体的大脑对血糖极为敏感。血糖降低时,轻者思路不清晰,感到疲倦;重者发生昏迷。

科学家们的研究成果显示,从事创造活动的人的大脑每天消耗葡萄116—145克,约占从食物中摄取的葡萄糖的1/3。从食物来的葡萄糖是由食物中的碳水化合物分解而成。中国人主食中碳水化合物的含量比较高,只要定时进餐,大脑中糖的供应就不致缺乏,不必特殊供应。如果创造主体食用过多的碳水化合物,反而会造成体脂过多,身体肥胖,甚至引起高胆固醇和高血脂症,对身体健康和用脑不利。

大脑必需的营养素

从事创造活动的人,大脑必需的营养素是蛋白质、卵磷脂、维生素。

蛋白质是构成脑细胞结构的主要物质基础。在脑发育成熟以后,脑细胞中的蛋白质需要有新的蛋白质不断进行更新,尤其在脑力劳动紧张、脑细胞代谢旺盛时,更需要大量蛋白质补充。实验证明,食物中的蛋白质含量不同,对脑的活动能力强弱有显著影响。增加食物中蛋白质的含量,能增强大脑皮层的兴奋和抑制过程,提高脑力劳动效率。另外,蛋白质中的谷氨酸能消除脑代谢中所产生的氨对脑的毒害,对脑起保护作用。

脑内含量最多的脂类是卵磷脂。卵磷脂经过消化可以释放出胆硷。胆硷是合成乙酚胆硷的原料,而乙酚胆硷是神经冲动传导的介质,是大脑兴奋传导不可缺少的化学物质。所以,卵磷脂与脑的功能有关。

实验证明,服用卵磷脂的人,服用后比服用前精力充沛,脑力劳动效率高,创造活动的持久力增强,有神经衰弱的人也痊愈了。实验还证明,乙酚胆硷与短期记忆有关。而抗胆硷药物能干扰短期记忆。所以,创造主体应该多吃点含卵磷脂丰富的食物。

对脑最有影响的维生素是维生素B,它能促进碳水化合物的代谢,有保护神经系统的作用。维生素C是蛋白质和糖进行正常代谢不可缺少的物质。维生素B有保护和镇定神经的功效。

创造主体大脑所需的营养,一般可以从大豆、鸡蛋和奶类、鱼和虾、肉、蔬菜和水果中获取。

大豆含有高达40%的优质蛋白,与鸡蛋、牛奶的含量差不多。如果把大豆与肉类、蛋类混合食用,营养价值更高。食用大豆是获取优质蛋白最经济的办法。500克干大豆里含有200克蛋白质,可以满足两个半人一天对蛋白质的需要量。

大豆中还含有适合创造主体需要的脂肪,含有卵磷脂。此外,维生素B、钙、铁也很丰富。这些都是人体中比较缺乏而对脑有重要作用的营养成分。

鸡蛋和奶类是优良的蛋白质食品。蛋黄中含有大量卵磷脂,卵磷脂经过消化,释放出丰富的胆碱,胆碱与脑组织中的乙酸发生反应,生成乙酞胆硷,使脑细胞间信息传导迅速,加强记忆效果。蛋黄中还含有丰富的钙、磷、铁以及维生素A、维生素D、B族维生素,这些都是创造主体必需的营养成分。

实验证明,每人每日摄取80—120克鸡蛋,就能满足必需氨基酸的供应。创造主体每天吃1—2个鸡蛋,再配合吃一些大豆最为有益。奶类和蛋类一样,也含有丰富的动物蛋白,是创造主体从事创造活动时极好的食品。

鱼类蛋白质含量为15%—20%,和肉很接近,钙磷含量比肉高。维生素B也比较多,其脂肪大多名不饱和脂肪酸,易消化,吸收率可达95%。虾皮中的蛋白质含量也很高,又很经济。多吃虾皮是一种获得动物蛋白质的好方法。

瘦肉完全是蛋白质。肉内含有香味物质,可以刺激食欲,促进消化液分泌。

蔬菜和水果是维生素和钙磷铁的主要来源,尤其是绿叶菜和橙黄色蔬菜更好。

此外,在花生米、核桃仁、松子、棒子、葵花子和芝麻等食品中也都含有丰富的蛋白质、卵磷脂、不饱和脂肪酸、无机盐和维生素等营养成分,适当吃一点,对大脑也很有好处。

空气对脑功能的影响

广大的中小学生一般都有这样的感觉:当来到海滨、山林、泉边、湖畔、花园散步时,会感到心旷神恰;当走进一个窗明几净、在美观整齐的教室时,会感到神清气爽;而当置身于一肮脏杂乱的环境之时,则会感到焦躁不安,这些都是外界因素对心理的影响。

“空气清新精神爽。”空气中含有氧气、氮气、稀有气体,同时混杂有二氧化碳和水蒸汽。其中,氧气对脑功能有特殊意义。

人体代谢过程离不开氧气,营养物质通过氧化,才能放出能量,供应机体需要。脑的代谢率很高,耗氧量也很大。供氧不足,不仅使大脑的创造活动效率降低,而且可能造成丧失记忆和判断能力,造成其他功能障碍。

在人体各种组织器官中,以大脑对缺氧最敏感。当严重缺氧尚不致引起其他组织损伤或坏死时,脑组织便可发生死亡。因此,必须经常注意给大脑以充足的氧气供应。创造活动场所必须空气清爽,睡眠时卧室内的空气也必须流通,以保证大脑能充分地消除疲劳。

使大脑得到充分氧气的一个好办法是到户外去,到大自然中去。大自然中的花草树木,每时每刻都在进行呼吸,不断把二氧化碳吸人体内,通过叶绿素的光合作用释放出大量氧气。

大自然的空气中,除了有充足的氧气供应外,还有许多负离子,它能凋节神经系统的兴奋和抑制过程,改善大脑皮层的功能,提高创造活动的效率,防治高血压、心脏病、神经衰弱等疾病。

在不同场所的自然空间里,负离子的分布极不均匀。在大城市的房间里只有40—50个,在人烟稠密的公共场所更少得可怜。街头绿化地带有100—200个,在公园中有400—600个,在郊外旷野里有700—1000个,而在海滨、山谷、森林、瀑布等处,则可高达2000个以上。为什么在大自然的空气中,负离子如此之多,而在室内的空气中又如此之少呢?这是因为负离子在空间一经与尘埃(正离子)接触,负电荷即消失。大城市室内或人口稠密的公共场所尘埃多,因而使负离子数大大减少。而在大自然中,茂密丛生的植物是负离子的天然保护者。植物的尖头树冠、矛状叶片和圆锥花序,组成了自然界“接收天线”,专门捕获对人体有害的正离子,减少负离子与正离子接触的机会,因而使负离子能在大气中保存较长时间,在单位体积的空气中所含的负离子数目就多。

声音对脑功能的影响

声音对脑功能的影响有好有坏。悦耳的音乐,空谷的回音,美妙的鸟语,雨后的蛙鸣……能使人愉快神往,精神振奋,脑功能提高;而刺耳的乐声,交通的噪音,机械的振动,飞机的起落……则使人烦恼不适,精力分散,脑功能降低。

声音的强度是以分贝为单位测量的。人耳所能听到的最微弱的声音大约是1分贝,稳定的呼吸声和树叶摆动声大约是10分贝,瀑瀑的溪流声大约是20分贝,轻声的交谈声大约是20—30分贝,柔和的轻音乐大约是40分贝,中等说话声大约是45分贝,收音机和电视机播放的中级音量大约是50—60分贝,高声喧哗和办公室里的杂声大约是60分贝,城市大街的嘈杂声大约是70分贝,孩子们的叫闹声大约是60—80分贝,繁华小街的喧嚣声大约是90分贝,载重汽车的响声大约是90—100分贝,摩托车的吼叫声大约是105分贝,雷声大约是110分贝,扩音器扩大了声音大约是120分贝,喷气发动机发出的轰响声大约是150分贝,近距离内宇宙航行火箭发射的巨响大约是140—170分贝。

多大强度的声音使人感到合适?一般说来,创造主体喜欢生活在宁静的环境里,喜欢找一个僻静的地方进行思考,从事创造活动。环境安宁,有利于集中精力,还使人心情平静。一个长期生活在喧闹城市的人,来到安静的山村,顿觉如释重负,倍加舒适,得到很好的休息。

长时间的噪音对脑功能有不良影响。一般说来,60分贝是使人烦恼的界限。长期受到85分贝以上噪音的影响,会造成听觉失常。有人对在噪音达95分贝的环境中工作的202人进行了调查,发现有头晕的占39%,失眠的占32%,头痛的占27%,胃疼的占27%,心慌的占27%,记忆力减弱的占27%,心烦的占22%,食欲不佳的占18%,高血压的占12%。大于100分贝的噪音会使耳朵发胀、疼痛;超过115分贝就会引起大脑皮层功能严重衰退;噪声高达165分贝,会使一些动物死亡;如达到175分贝,就会使人丧命。噪音能使人的听觉细胞受到永远破坏,使各种器官功能失常,并使人过早衰老。

光线对脑功能的影响

光线会影响人的视力,这是人所共知的。但它会影响人的脑力吗?回答是肯定的。

经常从事脑力劳动的人和灯光接触较多。有的人主要在夜间通宵达旦地进行学习和工作,每天要在灯光下度过6—8小时,甚至更多的时间。所以,选择适合的光源十分重要。

光线对脑功能有什么影响?应该选择什么样的光源才能发挥最大的脑力劳动效率又不影响视力和身体健康?这是值得研究的问题。

首先,光线强度对脑功能影响较大。在阅读、写作、做实验或从事其他创造活动时,需要一定的照度,即光线的强度。照度太低,环境一片昏暗,物体的轮廓不清,颜色不鲜明,易使大脑皮层产生抑制;照度太高,会使人感到刺目、烦躁,影响脑力劳动效率。同时,太强和太弱的光线都会刺激眼睛,增加眼睫状肌调节的紧张度,容易引起视力疲劳,既影响创造活动的效率,又不利于眼睛的保护。

白天一般采用自然光。在户外选择一个环境比较空旷安静的地方用脑,不仅可以得到良好的自然光,而且可以呼吸到新鲜空气。此时应避免烈日直射,也要避免在过早的清晨和过晚的黄昏,在自然光照度不足的情况下在户外阅读。在室内采用从墙窗或天窗射入的自然光,对于窗口采光良好的建筑物,天气晴朗时,在自然光下进行学习或工作就可以了。若光照不足,需要适当补充灯光。

夜晚用灯光须有一定的强度。到底用多大强度为好,随灯泡种类、度数、电压大小、灯的位置、距离、采用灯罩情况以及室内摆设物对光线的吸收和反射情况而定。一般说来,用50—100瓦的白炽灯在1米的距离上照明,或用25—30瓦的台灯照明,比较适合于用脑和保护眼睛。具体一点说,日光灯40瓦灯管离桌面高145厘米,30瓦的140厘米,20瓦的110厘米,15瓦的65厘米,8瓦的55厘米比较合适;白炽灯60瓦灯泡离桌面高105厘米,40瓦的60厘米,25瓦的45厘米,15瓦的25厘米比较合适。

在阅读或写作时,用加灯罩的台灯照明,不仅可以增加需光照面积的亮度,而且可以使周围灰暗,突出写字台上的书籍文具,减少无关刺激,更易集中注意力。

一般来说,会客室要求亮一些,卧室要求暗一些,书房则只要求工作点的适度局部照明。在居住条件不具备这么多房间时,可以在一个房间内安排不同的光照强度。如写字台上灯光集中一些,摆放桌椅沙发的地方亮一些,摆放床铺的地方暗一些。如果有临睡前靠卧在床上写读的习惯,可以再配一个床头灯。通过配备不同强度和种类的光源,使屋内此明彼暗,并可进行瞬时调节,就能做到工作、学习、会客和休息互不干扰。

其实,灯光的种类对脑功能也有较大的影响,并会进一步影响思考创新精神的培养。随着灯光源科学的发展,灯光的种类越来越多。目前常用的有白炽灯(即一般灯炮)和荧光灯(即日光灯)两种。白炽灯发出的光同阳光相差很远,不仅强度不及阳光,而且颜色只有黄橙红三种。需要在灯光下辨别颜色时,不宜用这种灯光。

荧光灯是根据人的肉眼对于黄、绿光最敏感而设计的。它主要发射这两种光线,所以又称白色冷光灯。

经常用于看书写字的台灯,宜采用白炽灯,配上不透明的灯罩,而不宜采用荧光灯,因为荧光灯辐射的光通量是随着交流电变化而显著变化的。在交流电的电流经过零点时,灯管仅有荧光粉发出一点余辉。实际上在50赫交流电路中的日光灯,每分钟要闪烁6000次。虽然由于闪烁的频率快,人的肉眼主观感觉不出来,但仍容易引起眼睛和大脑的疲劳。白炽灯则没有这种弊病。而且白炽灯也没有荧光灯镇流器发出的嗡嗡声,环境更加安静。

不论是何种灯光,毕竟同自然光不同,它或多或少会对人体健康带来一些微妙的影响,创造主体每天要在大自然的阳光下度过一定时间,并合理使用灯光,以减少灯光对健康的不利影响。

最后,光线照射的方向对脑功能也有影响。一般说来,阅读和写作时,光线最好从左上方射入,以避免光线直射眼球和避免用右手写字时手的阴影遮光。极少数用左手写字的人,光线以从右上方射入为好。在光线柔和不刺目的情况下,也可从前上方射入。

由于光线照射方向不当而引起眩目,会影响用脑效率,并影响视力。造成眩目的原因有两种:一种是光线直接射入眼中引起;一种是光源的闪烁,通过桌面和桌面上的书籍用品反射进入眼睛而引起。为了避免眩目,灯的光源要略高于眼睛,灯的位置不能放在正前面,一般放在左上方为宜。

颜色对脑功能的影响

颜色对人体健康和大脑功能的影响已被许多事实证明。有的颜色悦目,使人愉快;有的颜色刺目,使人烦躁;有的颜色热烈,使人兴奋;有的颜色柔和,使人宁静。这都是因为不同的颜色以不同的波长通过视觉器官,传导到大脑所引起的情绪反应。

颜色通常分为两组,一组叫暖色,一组叫冷色。暖色有红、橙和黄色,是刺激性很强的颜色,能使大脑皮层处于兴奋状态;冷色有绿、蓝和紫色,是刺激性不太强的颜色,能使大脑皮层处于相对平静状态。实验证明,淡灰绿色和淡灰紫色可以使人感到平静,易于消除大脑的疲劳,适于从事创造活动的工作室和学习室使用。

各人对颜色有不同的喜爱和感受。有的人喜欢暖色,在偏暖色的环境中精力充沛,大脑功能好;有的人爱用冷色,在偏冷色的环境中更适于用脑。

因此在调配创造活动场所的颜色时,要考虑各人的不同情况。如有的人爱用浅蓝色台灯罩;有的人爱用淡绿色台灯罩;有的人爱用橙色或粉红色台灯罩。只要感觉舒适,都有利于用脑。一般说来,创造活动环境的色彩不宜过于强烈,不宜用红、黄、蓝三原色,而以复色或间色中比较轻柔的色调为好。

大自然中各种植物所构成的绿色世界,对人的神经系统、特别是大脑皮层是良性刺激,能使疲劳的神经系统在功能上得到调整,使紧张的精神得到缓和。创造主体在创造活动之余,到绿草如茵的园地去休息,到绿树成荫的大道去散步,到郁郁葱葱的林间去漫游,不仅能够舒松精神,消除疲劳,而且能够启迪灵感,丰富想象力。

如何延缓大脑的衰老

同一切有生命物质一样,人的大脑免不了要由生长发育走向衰老死亡。这是不可抗拒的生物法则,是不以人的意志为转移的客观规律。人不能违背这个规律,使大脑永不衰老,但可以顺应这个规律,采取有效措施,延缓大脑的衰老。

延缓大脑衰老最有效的办法就是经常用脑。“脑子越用越灵”,“用进废退”这一规律对脑也适用。长期缺乏体力活动,身体各肌肉、组织、关节等就会发生“废用性萎缩”。同样,长期不从事脑力活动,大脑也会发生“废用性萎缩”现象:思维迟钝,记忆力减退,精神萎靡不振,大脑容易走向衰老。反过来,经常从事脑力活动,使大脑的代谢旺盛,功能不断受到训练,则可使思维敏锐,记忆力增强,精神振奋,大脑不易衰老。大脑的紧张工作开始得越早,持续时间越长,脑细胞的老化过程就越慢,所以,经常用脑,多用脑,不仅是增长才智的途径,而且是延缓脑衰老的途径。

人是否衰老取决于大脑是否衰老。有学者曾做出这样的统计。挑选16世纪以后在欧美出现的400名杰出人物,分成天文学家、哲学家、数学家和诗人等21类进行寿命研究。这400人的平均寿命为66—67岁,其中寿命最长的是大量用脑的发明家和科学家。这种人的平均寿命为79岁。英国物理学家、数学家牛顿85岁,美国政治家、科学家富兰克林84岁,英国发明家瓦特83岁,德国数学家、物理学家、天文学家高斯78岁,巴甫洛夫88岁,爱因斯坦76岁等等。

不经常用脑的人,从40岁以后,脑体积就逐渐缩小,空洞部分增大;而经常用脑的人,60多岁时的脑体积和30岁时脑体积的平均值几乎没有差别。

经常用脑可以改善脑血液循环,因而脑不易萎缩,不易衰老。科学家用超声波测定不同生活方式的人的大脑,结果发现,从事创造活动的人的大脑,脑血管经常处于舒张状态,使脑神经细胞得到良好的保养,不致过早衰老。

保持情绪乐观也是延缓大脑衰老的方法之一。健康、乐观的情绪,不仅使创造主体精神饱满,精力旺盛,提高创造活动的效率,而且可以延缓大脑的衰老。

中国宋代诗人陆游,一生坎坷不平。在仕途上,因主张抗金,屡遭排挤和罢免;在婚姻上,遭受过巨大的创痛;在生活上,常节衣缩食,十分拮据。但他活了85岁,晚年仍然保持旺盛的创作激情,写下大量动人的诗篇,其主要原因就在于他具有乐观豁达的胸怀,总是用微笑来迎接逆境。正由于他这种始终乐观的情绪,才使他的大脑得以长年不衰。

为了保持乐观的情绪,需要把大脑活动的主要注意力放在事业上,排除其他各种无关因素的干扰,抛弃私心杂念,这对延缓大脑的衰老有重要作用。“孜孜汲汲,唯名利是务”的结果,必然是“华其外而悴其内”。所谓“悴其内”,就是损伤身体,加快大脑的衰老。

保持乐观情绪还要正确对待各种不幸。人生活在复杂的自然环境和社会环境中,肯定会碰到各种各样的境遇,会碰到鲜花,也会碰到荆棘;会碰到喜事,也会碰到伤心的事。这时,要善于自我调节,善于迅速恢复乐观情绪。假如被裴哀情绪所笼罩,或让死的恐惧缠住自己,就会加快大脑衰老,加速智力衰退。

延缓大脑衰老,还应注意脑力活动和体力活动相结合以及劳逸结合。巴甫洛夫毕生热爱脑力劳动和体力劳动,他在一生中,不仅亲手做实验、亲手喂养实验动物,而且酷爱农业劳动,在创造活动之余,常去种地,因而每年在获得惊人的创造成果的同时,瓜果蔬菜也获得大丰收。他还喜爱游泳、划船等体育活动。由于他终生把脑力活动和体力活动紧密结合在一起,因而大脑常年不衰,88岁时还在进行科学研究。

最后,延缓大脑衰老要养成良好的生活规律。规律生活是指每天科学地安排24小时,定时起居作息,周而复始,年得一年,日复一日,这是延缓大脑衰老的有效保证。

许多年过古稀而脑力不衰的人都有时钟般规律的生活。德国诗人海涅对德国哲学家康德的生活做过这样的描述:“我们倘若把这位带乡下佬气的康德先生与寺院的大自鸣钟相比,那么,二者之间究竟哪个较为冷静、较为规则,实在不易判断。起床、喝咖啡、写稿、念讲义、吃饭、散步都是在一定时间用一定的方式进行着。他穿一件灰色外套,拿一根手杖,在菩提树下的街道上开始作所谓‘哲学家的散步’的时候,邻近的人们就都知道此刻是四点三十分了。哥尼斯堡的市民见到他,一面行礼,一面对准自己的钟表。”

年龄不仅由生活的时间所决定,而且还由生活的方式所决定。生活有规律,大脑活动也就有规律,定时兴奋,定时抑制,不过度兴奋,也不过度疲劳,自然就能延缓衰老。

如果广大中小学生按照科学的方法来保护大脑、开发大脑,那么你就将会有比别人更优秀的机体素质,也会有比别人更具思考创新精神和创新能力。