大腦的潛能：全腦學習的原理與實踐（簡體書）

本書著眼於近年來教育界日益關注的全腦學習理念和教育實踐，從瞭解大腦的結構與機制入手，認識全腦開發對個體尤其是兒童青少年的認知發展的重要性，探究右腦中隱藏的“天才”能力，提煉全腦學習與訓練的方法，幫助讀者和學習者打開全腦學習的新世界。
全腦學習可以更科學地養護、運用和開發大腦，可以讓孩子喜歡學習、主動學習，可以大幅度提高孩子的學習效率和綜合能力。正是意識到這些重要性和緊迫性，認識到家長和學校的迫切需要，本書應運而生。它是資深全腦開發研究者和訓練者的經驗結晶，也是一本系統的、前瞻的、可以作為校本課程教材的圖書，意在引發社會各界對全腦學習重要性的認識，並投入到全腦學習中去。

陳國鵬，1984年留學德國杜塞爾多夫大學和荷蘭奈梅根大學，獲荷蘭奈梅根大學心理學博士學位。現任華東師範大學心理與認知科學學院教授、博士生導師，上海市心理學會常務理事。王萍，徐匯區業餘大學心理諮詢專業負責人，學科帶頭人，從事心理諮詢與培訓工作十餘年，國家二級心理諮詢師、上海市學校心理諮詢師、上海市心理學會會員。

電腦的神奇往往讓人忽略了人類的大腦才是一個真正神奇的世界，正是這個神奇的大腦創造了人類今天燦爛的世界，推動了人類文明的驚人發展。同時，大腦又是一個神秘的世界，正因為它的神秘，人類對它知之甚少。
現代教育和科學研究都發現，人的左腦相對比較發達，語言和邏輯思維能力都有了普遍性的提升，但是創造力相對貧乏，這是因為創造力和想像能力、直覺能力有著密切的聯繫，而左腦只能進行區塊式的理解，因此幾乎無法獲取靈感或應用直覺。右腦卻不同，它可以瞬間把握整體，這樣就可以用直覺快速修正錯誤的部分，正確的對信息加以整合和整理，因此真正的創造力存在於右腦之中。

第一章 全腦開發與訓練的理論和生理基礎

從20世紀下半葉起，教育的新理念和新方法如雨後春筍般發芽、生根、茁壯成長，全腦開發便位列其中。全腦開發作為一種已得到很多科學家和教育家肯定的教育理念和方法，目前不僅得到很多國家的認可和資金、科研力量的投入，更得到很多教師、家長和學生的關注與參與。
通俗來講，全腦開發就是指利用各種開發大腦的工具，同時開發理性的左腦和感性的右腦，全方位開發大腦的潛能。全腦開發訓練的教育理念非常注重與教育實踐的需求相結合，用特別的教材和教具及教學體系對學習者進行個性化訓練，全面激發左右腦的潛能，使學習者學會用全腦來進行思維和學習，有效提升他們的多元智能，塑造每個人特別是兒童的完整性，促進他們的認知、情感、社會性、身體、道德、個性、意志、興趣、態度、價值觀、觀念等綜合的全面性的和諧發展，也就是進行全人教育。
經過全腦的開發訓練，學習者尤其是兒童的形象思維、邏輯思維能力、注意力、記憶力、想像力、模仿力、感知力、理解力、判斷力、創造力等等學習能力都會大大得到增強。不僅如此，通過訓練，兒童的毅力、意志等優良品質得以培養，其個性、身心等也能得到健康發展。所以每一個關心孩子、關注教育的人都會對全腦開發產生興趣，尤其是翻開這本書的您！
既然您已經開啟了全腦開發的探索之路，那首先一定要瞭解本章的內容，即全腦開發與訓練的理論和生理基礎。這可以幫助您更好地瞭解全腦，更好地瞭解學習的機制與原理。另外，通過瞭解全腦研究的歷史脈絡及未來展望，更能窺見全腦這個遍地珠寶的城堡之宏偉。
都說人腦、宇宙和生命被列為世界的三大科學之謎，那我們就先嘗試揭開人腦的部分神秘面紗，嘗試一下“管中窺豹”，從瞭解大腦的基本組織與構造開始這場神秘之旅。
第一節 大腦的基本組織與構造
隨著現代科學的迅速發展，腦科學研究技術也取得了質的飛躍，人類對大腦的認識和研究也在不斷地深入。但科學家們已經認識到，我們對大腦還知之甚少，大腦的許多機理尚未被揭示，同時也發現大腦可以開發的東西還有很多。過去人們對大腦能量的估計相對太保守了。大腦給科學家們甚至全人類帶來的神秘感和震撼也越來越強烈。
大腦的實際功能和現在已被開發的功能之間尚有巨大的差距。我們現在已弄清楚的大腦的作用可能還只是冰山一角，人腦的神秘和力量是人們所無法想像的。我們以當今科學家採用的對記憶容量的研究為例來管中窺豹，為大家展示大腦的巨大潛能。在信息學中，信息的計量單位是BIT(比特)，那麼人腦所具有的龐大記憶容量會是多少個比特呢？據科學家的研究發現，人腦每秒鐘就能接受10億個比特的信息，當然，大腦沒辦法全部記住這樣量級的信息，但即使只有百分之一的信息能夠被保留下來，也有1千萬個比特的量。人一生中所能記憶的信息量也高達10的16次方，即1京比特。而1京是多少呢，是10億的1000萬倍。如果這些數字你讀起來很迷茫，不妨打個形象的比喻，我們人腦所能記憶的信息量，比國家圖書館的藏書量還要大上百倍。
有人說，別說圖書館那麼多書了，就是讀書時的課本我也早就忘光了，考試結束就還給老師了，怎麼可能會記住那麼多呢？但這確實是事實。人腦能擁有這些巨大的信息量，只是我們沒有能充分利用大腦，我們甚至連它的十分之一都沒有用到。對於大腦的潛能科學家們曾進行了估計，如下表（晨曦，2013）。
不同時期科學家預估的人類大腦利用比例
時間科學家大腦使用的部分尚未開發的部分
20世紀初期詹姆斯10%90%
20世紀中期米德6%94%
20世紀後期奧托4%96%
從表中你會發現，隨著時代的推移、社會的發展、科學的進步，科學家們對大腦潛能的估計也越來越大，而人腦已使用的比例越來越小。有人說，人腦容積不過一個足球的大小，但為什麼會有這麼大的潛能呢？這是因為它獨特而又神奇的“可塑性”。
何為“可塑性”？我們先從大腦的基本組織和構造談起。
具備生物常識的人都知道，大多數物種的最基本單位是細胞。我們人體也是由細胞組成的。人體細胞是人體的結構和功能的基本單位。人體細胞數量多到驚人，約有40萬億―60萬億個，而這麼多的細胞，其實都是由同一個細胞演變發展而成的，這個最初的細胞稱作受精卵。受精卵慢慢長大並分裂： 1個變為2個，2個變為4個，4個變為16個……就這樣成指數倍地增加，最後變成50兆個單位的集合，構成一個人的身體。細胞代數學說（亦稱細胞分裂次數學說）認為，人體細胞相當於每2.4年更新一代。也就是說，此時此刻的你，與兩年半前的你相比，可以堪稱是“脫胎換骨”了。這些細胞中，腸黏膜細胞的平均壽命為3天，肝細胞的平均壽命為500天，而腦與骨髓裡的神經細胞的壽命有幾十年，同人體壽命幾乎相等。血液中的白細胞有的只能存活幾小時。如果換個角度看，在整個人體中，每分鐘有高達1億個細胞死亡（桑特洛克，2007/2009）。
我們的大腦，同樣也是由無數個細胞組成的，它的主要功能細胞是神經細胞。如前文所述，人體內的細胞都可以再生，平均每兩年半就更新了一批新細胞。那麼，我們大腦的可塑性是不是就是因為神經細胞的不斷再生呢？事實恰恰相反，神經細胞與人身體內的其他細胞最大的不同之一就是――它們不能再生。這也就意味著大腦的神經細胞自生成之日起，隨著歲月的流逝、個體的成長，這些細胞一旦衰老死亡便徹底失去功能。那麼，既然不能再生，可塑性又從何談起呢？原來神經細胞與其他細胞還有一個很大的不同： 它們相互聯結，形成複雜的網絡來工作。人腦有幾百億個細胞，其中98.5%―99%的細胞處於休眠狀態，大約只有1%―1.5%的細胞參加腦的神經功能活動。每個人的腦中活動的細胞數量多少，決定著其聰明程度與記憶能力。所謂活動的細胞，是指一個神經細胞和另一個神經細胞聯結在一起，形成神經回路。每個細胞都可以與其他細胞建立很多聯結，這些聯結就是大腦內神經網絡的基礎。最為神奇的是，建立聯結的神經細胞之間的神經衝動傳遞速度超過400公里/小時，相當於波音777飛機速度的一半，相當於我們現在高鐵的時速。所以，網絡的形成和功能與單個細胞能否再生關係不大，而與“網速”也就是神經衝動的傳遞速度、網絡的密集程度和網絡粗細有直接的關係。正是神經網絡的存在，才使人類大腦龐大的信息儲存功能成為可能。憑著這個龐大的信息儲存庫的記憶，人類才有語言、文字、創造發明，以及進行意識、情緒、思維等高級神經活動，才使得我們可以適應各種變化的環境。所以，大腦神秘的“可塑性”，就是因為神經網絡是可以互相聯結、互相改變的，而且變數越多，可塑性越強。簡言之，人腦的“可塑性”正是由神經網絡決定的。
要更多地瞭解這種“可塑性”的原理，我們也有必要瞭解一下構成我們人體總司令部的基本元素。我們每個人都希望自己具有超級強大的大腦，做家長的共同願景是讓孩子的頭腦更發達，讓孩子的學習更高效。為此我們就必須瞭解大腦的組成、功能、發育過程和關鍵期，只有知道了這些知識，我們才能更好地發揮自己的潛能，才能真正地掌握、教育和訓練孩子的大腦，開發他們的潛能。
一、 神經系統的強大功能
人類是高級哺乳動物，作為動物界中一個最複雜的種群，人類的機體也比其他動物種群更加複雜。人體內各器官、系統的功能各異，但彼此之間並不是相互孤立的，而是在神經系統的直接或間接調節和控制下，相互聯繫，相互制約，相互協調，相互配合，共同完成統一的整體生理功能。同時，人類生活在經常變化的環境中，環境的變化隨時影響著機體內的各種功能，這時就需要人類機體還能對體內、外各種環境變化做出迅速而完善的適應性調節，從而維持體內各器官、系統功能的正常運轉。
這一調節功能的實現有賴於機體神經、體液及自身調節三大系統的控制，其中神經調節起主導作用。它整合或協調各種同時或相繼接受的輸入信息，使機體的各種機能活動有規律地進行，以適應環境變化。動物越進化，神經系統就越發達，所以，作為高度進化的人類，神經系統的進化程度更高。人類神經系統對各系統活動的控制和調節作用越精細靈活，其適應內、外環境變化的能力也越強。
人類的神經系統由中樞神經系統和周圍神經系統兩大部分組成。中樞神經系統位於顱腔和椎管內，包括腦和脊髓，主要由神經細胞（神經元）和神經膠質細胞構成。位於顱腔和椎管以外的神經組織屬￿周圍神經系統，包括神經幹和神經節。神經系統發揮調節功能主要依賴於中樞神經系統的整合活動。神經系統的功能複雜多樣，歸納起來包括：
1. 感覺功能： 即神經系統感受體內外刺激（信息）的機能。分佈於體表、體內的感受器接受刺激後，神經系統把信息傳遞至大腦，大腦立即做出適當的反應，也可將信息轉化為記憶，儲存於腦中，記憶可對以後的生理活動產生影響。
2. 效應功能： 控制效應器（骨骼肌、平滑肌、心肌、內分泌腺、外分泌腺等）活動的功能，是神經系統最終也是最主要的機能。
3. 信息整合功能： 神經系統具有強大的信息過濾能力。內外環境作用於機體的信息是很多的，經過神經系統的過濾，99%以上的信息被大腦認為是不相關或不重要的，大腦只對那些重要的信息進行整合、發出指令並作出適當的反應。
4. 信息儲存功能： 作用於神經系統的信息中，只有很少一部分重要信息會引起直接的軀體運動反應，大部分則作為參考信息被大腦儲存，參與大腦以後對信息的篩選、分析和對軀體反應的控制和調節。因此，神經系統除整合感覺、調控機體隨意運動與內臟活動外，還整合腦的高級功能，以實現覺醒與睡眠、學習與記憶，以及思維、意識、情緒等高級神經活動。
二、 組成神經系統的兩大基本元件
與人體其他器官一樣，大腦作為一個重要的器官，它的基本構成單位也是細胞。構成人腦的細胞可以分為兩大類，這也是組成神經系統的兩大基本元件： 神經細胞和膠質細胞。
（一） 神經細胞
神經細胞，又稱神經元，它能夠感受刺激和傳導興奮，是構成神經系統結構和功能的基本單位。人類中樞神經系統中約含1000億個神經元，而且人一出生就有這些細胞，之後再也不會增加了。神經元的形狀和大小不一，直徑在4―150μm之間，它由細胞體和細胞突起兩部分組成。
神經元的細胞體集中存在於大腦和小腦皮層、腦幹和脊髓的灰質以及神經節內。神經元的細胞體形態各異，常見的形態為星形、錐體形、梨形和圓球形狀等，是神經元的代謝和營養中心。

神經元
細胞突起是細胞體延伸出來的細長部分，叫作突觸，突觸又可分為樹突和軸突。人出生時有50萬億個突觸，出生後第一年，突觸的數量增加20倍。一個神經元可有一個或多個樹突，它們由胞體向外伸展，並呈樹枝狀分枝。有些神經元，尤其在大腦和小腦的皮層中，其樹突分枝上還有大量多種形狀的細小突起，稱為樹突棘。一個神經元一般只有一個軸突。與樹突相比較，軸突較為細長，直徑均一，分枝較少，但可發出側枝，與軸突成直角。胞體發出軸突的部位常呈圓錐形，稱為軸丘；軸突起始點部分稱為始段；軸突的末端分成許多分枝，每個分枝末梢部分膨大呈球狀，稱為突觸小體，與另一個神經元的樹突或胞體相接觸而形成突觸。突觸小體內含有豐富的線粒體和囊泡，囊泡內含有神經遞質。軸突和感覺神經元的長樹突二者統稱為軸索，軸索外麵包有髓鞘或神經膜，成為神經纖維。總而言之，每個神經元可以有一個或多個樹突，可以接受刺激並將興奮傳入細胞體。每個神經元只有一個軸突，可以把興奮從胞體傳送到另一個神經元或其他組織，如肌肉或腺體（姚泰，2003）。
神經元按其功能可分為傳入神經元（感覺神經元）、中間神經元（聯絡神經元）和傳出神經元（運動神經元）三種。如果按照對後繼神經元的影響來分類，則可分為興奮性神經元和抑制性神經元。
感覺神經元： 是傳導感覺衝動的神經元，胞體在腦、脊神經節內，多為單極神經元。其突起構成周圍神經的傳入神經。神經纖維終末在皮膚和肌肉等部位形成感受器。
運動神經元： 是傳導運動衝動的神經元，多為多極神經元。胞體位於中樞神經系統的灰質和植物神經節內，其突起構成傳出神經纖維。神經纖維終未分佈在肌組織和腺體內，形成效應器。
中間神經元： 是在神經元之間起聯絡、整合作用的神經元，是多極神經元，人類神經系統中最多的就是中間神經元，它構成了中樞神經系統內的複雜網絡。胞體位於中樞神經系統的灰質內，其突起一般也位於灰質。
所以，概括來說，作為高度分化的細胞，神經元的基本功能是：
1. 能感受體內、外各種刺激而引起興奮或抑制。
2. 對不同來源的興奮或抑制進行分析綜合： 神經元通過其突起與其他神經元、其他器官、系統的組織之間進行聯繫，把來自內、外環境改變的信息傳入中樞，加以分析、整合或貯存，再經過傳出通路把信號傳到其他器官、系統的組織，產生一定的生理調節和控制效應。
此外，有一些神經元，如下丘腦中某些神經元，除了具有典型的神經細胞的功能外，還能夠分泌激素，它們可將中樞神經系統中其他部位傳來的神經信息，轉變為激素的信息。
（二） 神經膠質細胞
也稱神經膠質，是廣泛分佈於中樞神經系統內除了神經元以外的所有細胞。神經膠質細胞是神經系統的重要組成部分，分佈于神經元和毛細血管之間，數量很大，在哺乳動物中約占腦總體積的50%。神經膠質細胞均屬￿多突細胞，但無軸突、樹突之分。一般可分為三類，即星狀、少突和小膠質細胞。神經膠質細胞主要有如下功能：
1. 支持作用
神經膠質細胞的作用類似結締組織，在中樞神經系統內，主要依靠星形膠質細胞的長突起交織成網，或相互連接成支架，構成支持神經元胞體和纖維的支架。在人、猴的大腦和小腦皮層發育過程中，可見到神經元沿神經膠質細胞突起的方向遷移，直至到達其定居部位為止。
2. 修復和再生作用
神經膠質細胞能終生保持細胞分裂的能力，尤其在腦或脊髓神經元受傷時能大量增生。當神經元由於疾病、缺氧、衰老而死亡時，神經膠質細胞通過增生繁殖，填補神經元死亡的空間位置，起到修復和再生作用。從微觀角度可以發現，損傷發生時，小膠質細胞能夠轉變為巨噬細胞，參與碎片的清除，碎片被清除後留下的缺損則由膠質細胞特別是星形膠質細胞的增生來充填，從而起到修復和再生的作用。
3. 物質代謝和營養性作用
在中樞神經系統，細胞間隙較為狹窄，可能不利於神經元的物質交換。星形膠質細胞的少數較長的突起，末端膨大而形成血管周足，終止于毛細血管壁上，其餘的突起則穿行於神經元之間，貼附於神經元的胞體和樹突上，可能對神經元起到運輸營養物質和排除代謝產物的作用。此外，星形膠質細胞還能產生神經營養性因子，來維持神經元的生長、發育和生存，並保持其功能的完整性。
4. 絕緣和屏障作用
神經膠質細胞還可起分隔神經元的絕緣作用。周圍神經系統中的施萬細胞包繞軸索形成髓鞘，中樞神經系統中的少突膠質細胞形成中樞神經纖維的髓鞘，均可防止神經衝動傳導時的電流擴散，使神經元活動互不干擾。此外，神經膠質細胞還參與構成血腦屏障，如星形膠質細胞的突起形成的血管周足就是血腦屏障的重要組成部分。這些血管周足大約包繞了毛細血管表面85%的面積，是構成血腦屏障的重要組成部分，可選擇性地阻止血液中某些藥物、染料和其他化學物質進入腦組織。
5. 維持合適的離子濃度
神經元的電活動可引起鉀離子外流增加，使細胞外液鉀離子濃度升高，而星形膠質細胞則通過加強自身膜上的納―鉀泵活動，把細胞外液中積聚的鉀離子泵入胞內，再通過縫隙連接將其分散到其他神經膠質細胞內，從而緩衝了細胞外液中鉀離子的過分增多，以此限制神經元的去極化程度，使其興奮性不致過強，有助於神經元正常活動的維持。
6. 攝取和分泌神經遞質
神經膠質細胞既能攝取，又能分泌神經遞質。如： 腦內星形膠質細胞能攝取谷氨酸與γ-氨基丁酸兩種遞質，以消除這兩種遞質對神經元的持續作用；同時又可通過星形膠質細胞的代謝，將這兩種遞質再轉變為神經元可重新利用的遞質前體物質。此外，星形膠質細胞還能合成並分泌血管緊張素原（經腎素酶催化生成血管緊張素）、前列腺素、白細胞介素以及多種神經營養因子等生物活性物質。神經膠質細胞通過對神經遞質或生物活性物質的攝取、合成與分泌而發揮其對神經元功能活動的調節作用。
三、 大腦結構和主要功能
所有動物中，人類腦的重量與體重的比率最高，人類的腦重約為1350克，而鯨魚的腦有8000克，大象的有5000克，相較而言，鯨魚和大象的腦占體重的1/1200左右，人猿的比重是1/100左右，人腦與體重的比重高達1/40，是所有哺乳動物當中比重最大的。
從組成來看，我們的腦如同豆腐一樣柔軟，但是腦外部的三個膜和堅硬的頭蓋骨能夠對腦起到很好的保護作用。另外，由於腦是漂浮在腦脊髓液之上，所以能夠很大限度地緩解外部衝擊。人類的腦由大腦、小腦、間腦、中腦、腦橋、延髓、脊髓組成。其中，大腦占了絕大部分，大約占腦體積的90%、重量的80%。大腦是由半球狀的左腦和右腦構成，這兩個大腦半球通過腦橋連接，形成緊密的相互協助體系。
媽媽們經常說，多吃核桃好補腦，甚至有些電視廣告大呼特呼，大肆宣揚核桃補腦的概念，為什麼？核桃中所含一些優質脂肪、蛋白質和維生素，確實有利於身體的發育，但能否直接有利於大腦的發育目前尚無權威的科學研究驗證。這種說法其實更多是始于老祖宗們“以形補形”的理念，因為大腦的模樣確實如同去了殼的核桃仁。而包裹著大腦的皺皺巴巴如同生核桃表面紋路的表皮，就叫做大腦皮質或大腦皮層。大腦裡最活躍的神經細胞就密集分佈在大腦皮質的“坑坑窪窪”裡，執行著語言、思考、判斷、創造等人類固有的精神活動。
有時，人們總是誤以為一個人腦袋越大就會越聰明。其實並不然，偉大的發明家愛因斯坦的大腦現在仍保留於世，你會發現他的大腦並沒有比普通人的大腦大多少，但他的大腦的褶皺會比普通人更多更深，所以他的大腦皮層的表面積比普通人要大很多，這與腦開發和訓練都有很大的關係。以大腦皮層上幾條粗大的“溝壑”為基準，可以將大腦分成前部的額葉、上部的頂葉、後部的枕葉和兩側的顳葉。
（1） 前額葉可能是我們人類和其他動物區別最大的部分，負責許多我們的高階認知和控制的功能，通常我們稱其為執行控制功能。例如我們做什麼、不做什麼，去哪裡和不去哪裡，說什麼和不說什麼等主要是激活了前額葉的部位。美國有部非常有名的電影《飛越瘋人院》，在第48屆奧斯卡頒獎禮上斬獲了5項大獎，劇中男主角追求自由，崇尚人權，結果被冷酷的瘋人院負責人視為禁忌，一再被針對與打壓。最後摘除男主角的額葉的行為，使男主角喪失了自知和自製能力，使他毫無個人意志而悲劇收場。所以，額葉可以說是大腦這個“司令部”中的大司令。越高級的哺乳動物，其額葉就越發達，人類額葉的發達程度是最為顯著的，光從人類突出的額頭外形上就可以達到證明：“天庭飽滿”總會贏來很多的羡慕與讚譽。
（2） 頂葉與軀體感覺相關聯，同時還負責各種感覺之間的聯繫活動。它是空間定向的中心部位，綜合來自不同感覺系統的信息，包括視覺、聽覺、觸覺等，在頂葉形成動作的命令，並把這些命令送至四肢和肌肉，使我們的身體在環境之中正確地取向和動作。當你在一定的環境之中需要決定注意什麼和如何動作時，其中大部分工作是在頂葉完成的。
（3） 枕葉主要是實現視覺功能的部位。我們的眼睛所接受到的各種視覺信息都是在這裡被加工處理的。
（4） 顳葉則主要負責處理和聽覺相關的信息，但也參與了許多複雜的功能，例如它參與視覺信息的高層處理，它參與長期記憶，顳葉也是與語言有關的部位，其功能還包括聲音信息的處理、語言的理解和語句的形成。所以，一個很有趣的現象是，我們聽話的部位和說話的部位不在一起： 他們在大腦皮層上是分開的，聽話的在顳葉上，負責說話的則在額葉上。
以下是腦部主要結構的一覽表，供君參考。