讓你成績好運動
早上七點十分,內帕維市一所高中的操場上,鄧肯老師正在幫一群睡眼惺忪的同學計算他們跑操場的時間。
最先跑回來的,是一個穿著滑板鞋,而且連鞋帶都沒繫好的男同學,他花了8 分32 秒。接著是又高又壯的道格,他跑了9 分鐘。
最後歸隊的,是蜜雪兒和克莉西,她們肩並肩慢吞吞地跑了回來,看起來好像很輕鬆悠閒。「10 分12 秒。」鄧肯老師一邊說一邊記錄,他心想:「這兩個可真會打混啊!」
事實上,她們並沒有打混。當鄧肯老師把蜜雪兒身上的「心跳監測器」拿下來,將裡面記錄的資料下載到電腦,他發現蜜雪兒跑步的時候,平均心跳率是每分鐘167 下。以蜜雪兒17 歲的年齡來說,已達到她最大心跳率*的85%,相當於訓練有素的運動員全力以赴時的表現,所以她那天得了「優」。
這不是傳統的體育課,而是「零時體育計畫」,計畫的目的是為了確認晨間運動能不能幫助學生提升學習能力。志願參加的同學得在第一節課開始之前,也就是第零節課,先進行運動訓練,讓自己達到最大心跳率的80%∼ 90%,然後才開始上第一節課。學期結束的時候,蜜雪兒和其他參加這個計畫的同學,閱讀理解能力比計畫剛開始時高出17%,比其他沒有參加計畫的同學高出10.7%。
1999 年,美國舉辦了一個「國際數學與科學教育成就趨勢調查」測驗,全世界有38 個國家、23 萬名學生來參加,其中約有四分之一是美國學生。而這個實施「零時體育計畫」的學區中,有多達97% 的八年級學生來參加,結果他們在數學項目拿到世界第六的排名,僅次於新加坡、南韓、台灣、香港和日本,但贏過了美國其他所有學區;而在科學項目,他們獲得了世界第一!參加,結果他們在數學項目拿到世界第六的排名,僅次於新加坡、南韓、台灣、香港和日本,但贏過了美國其他所有學區;而在科學項目,他們獲得了世界第一!
運動幫助孩子聰明學習 ©southwestsport.com.au
鄧肯老師說:「我們其實是透過體適能運動訓練,幫同學做好學習上的準備,再把他們送進教室上課。」沒有運動天分怎麼辦?盡力跑比跑得快重要!
麥迪遜中學有個六年級的女生,身材纖瘦,毫無運動天分可言。有一次跑步訓練時,體育教師勞勒忍不住想對她說:「小姐!給我認真一點跑!」但是,當勞勒老師用儀器測試了她的運動狀態後,看到她的平均心跳率是165 下。當她越過終點線時,甚至飆到了180 下!勞勒老師簡直無法相信自己的眼睛。
他心想:「天啊!這一定是開玩笑的吧!」以11 歲的年紀來說,最大心跳率大約是200 下左右,表示這個沒有運動天分的女生幾乎是處於全力衝刺的狀態。勞勒老師這才明白,「跑得快」跟「盡力跑」,並沒有絕對關係。他開始想到那些沒有受到體育教師肯定、因而對運動失去興趣的孩子。從那一刻起,勞勒老師的體育課就出現戲劇化的轉變。
他改用「努力的程度」來評量學生,而不是根據運動技能的優劣。例如,學生可以隨時抽空到體育室,騎室內健身車騎個8 公里,拉高自己的成績。所以,只要付出努力,任何想得到「優」的人都能得到「優」。體育課的目的,是要訓練你擁有好體能。而當你愈努力運動,大腦就愈容易製造出一種「大腦的神奇肥料」,你的學習效率就會愈高。
體育教師現在可以說:「我們只負責製造腦細胞,剩下的就交給其他老師裝滿各種知識與技能了。」
運動讓「大腦的神奇肥料」變多
美國加州教育廳發現:體能健康的學生,考試的分數比體能不健康的學生還高出一倍。
在加州的27 萬多名九年級學生裡面,體能健康的學生的數學成績可以贏過67% 的人,英文成績可以贏過45% 的人;相反地,體能不健康的學生的數學成績只能贏過35% 的人,英文成績只贏過21% 的人。這是因為運動可以提升「大腦的神奇肥料」的含量,這種肥料不但有助於腦細胞的大量增生,還能幫助腦細胞發育成長、變得更強壯。也就是說,你在鍛鍊身體的同時,也在鍛鍊大腦,你的學習力、記憶力和專注力都會跟著提高。
所以,當你做過體適能運動之後,大腦會進入最佳學習狀態,這時候再進教室上課,即使是最讓你頭痛的學科,學習的成效也會大大加分。以後我們再也不能說別人「頭腦簡單,四肢發達」了,因為事實上,四肢發達的人,頭腦可一點都不簡單啊!
運動身體=運動大腦
思考和運動使用的是同一組腦部迴路今天我們用來學習英文、學騎腳踏車的腦部迴路,跟遠古祖先用來鑽木取火的腦部迴路並沒有兩樣。隨著人類物種演化,動作技能也往抽象層面發展,所以我們可以預測、排序、估算、計畫、演練、觀察、判斷、糾正錯誤、改變策略,並記憶做過的事,以達成生存目的。
以負責協調肢體動作的小腦為例,證據顯示,這個運動中心也具有統整思維、注意力、情緒,甚至社會技能的功用;當我們從事運動,尤其是複雜肢體動作,其實也在運動所有牽涉到認知功能的腦部區域,並且促使大腦沿著相同的細胞網路發射訊號,鞏固細胞彼此之間的聯繫。
根據腦部掃描顯示,我們在學習新事物,比如聽到新單字時,我們的大腦執行長「前額葉皮質區」會開始活動而亮起來,海馬回和聽覺皮質區等其他相關區域也一樣。海馬回就像個製圖員,它會從「工作記憶」接收新的資訊,跟現存記憶的資訊交叉比對,彙整出新的關聯性,然後回報給執行長「前額葉皮質區」,執行長接著會調派出一組新的迴路,在神經元之間傳送神經傳導物質訊號。
一旦神經迴路在神經傳導物質的發射下建構完成,單字也學會了,前額葉皮質區就會暗下來。之後再經由不斷地練習,新學會的單字或新資訊才會固化在腦海裡,成為一段記憶;但要是不再複習,神經細胞間的吸引力就會消失,訊號就會減弱,你就會忘記它。科學家相信:記憶是腦部各處零散資訊集結而成的結果,當海馬回接收到來自皮質區的零散資訊,會把它們集中起來,製成一張獨特而新穎的連結型態圖,然後再上傳給大腦執行長「前額葉皮質區」,進行發號施令。
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要運動多久才能保持頭腦靈活?要怎麼運動才能改造大腦?
兼顧有氧和技巧訓練最有效!現在,你知道運動如何在三個層次上改善學習能力了:第一,它能使你的心智最佳化,提高你的警覺性、注意力和動機;第二,它能促進神經細胞互相連結,為接收新的資訊奠定基礎;第三,它能刺激海馬回裡的幹細胞發展出新的神經細胞。
那麼,到底什麼才是最好的運動計畫?要有多少運動量才能達到改造大腦的目的?科學家目前雖然才開始面對這些問題,不過我們還是可以從現有研究中得出一些結論。
科學家很確定的一點是,你無法一邊從事激烈運動一邊學習高難度的事物,因為此時血液會從前額葉皮質區往外流,所以腦部執行學習思考的功能會受到阻礙(所以請別一邊揮汗狂踩健身車,一邊準備入學考試),然而一旦你停止運動,血液幾乎會立刻回流,而這就是你把注意力放在需要大量思考與分析學科的最佳時刻。
至於你需要多少有氧運動才能保持頭腦靈活?日本有一項小而有力的研究發現,只要連續十二週、每週進行兩到三次三十分鐘的慢跑,就能改善腦部的執行功能,但重點是必須在跑步之外結合一些需要用到協調功能的活動。神經科學家威廉.格林諾(William Greenough)多年前曾以老鼠做過一項實驗,一組老鼠只單純跑步,另一組老鼠則學習複雜的肢體技巧,如穿越平衡木、搖晃物體和彈性繩梯,結果經過兩個星期的訓練,特技組老鼠小腦裡的BDNF含量增加了三五%,跑步組老鼠小腦裡的BDNF並沒有增加,這個結果延伸了我們對神經新生研究的原有認知:有氧運動和複雜的肢體活動會對腦產生不同的效果,好消息是它們彼此可以互補,格林諾說:「同時含括兩者是很重要的,雖然證據還不夠完美,但真的,你的運動計畫必須要有技巧訓練和有氧訓練這兩部分。」
所以我的建議是,你可以選擇一種同時鍛鍊心肺和腦部的運動─打網球就是個好主意,或者可以先做十分鐘的有氧熱身操,然後再進行以技巧為主的無氧運動,比如攀岩或平衡練習。有氧運動的好處是可以提高神經傳導物質的數量,製造新生血管以輸送生長因子,還能促進新細胞的生成;複雜的技巧運動則能藉由強化及拓展神經網路,將所有的元素全部派上用場,而且動作愈複雜,神經細胞的連結也會愈複雜。
雖然這些腦部迴路是透過動作產生的,但它們還是會在其他區域的召喚下加入學習過程,這也就是為什麼學鋼琴可以讓孩子更容易理解數學。我們的前額葉皮質區會收編技巧運動所產生的心智力量,然後運用在其他狀況裡。任何比走路還複雜的肢體技巧都需要學習,也因此對大腦帶來挑戰,剛開始你會有點手忙腳亂,有點退縮,但隨著神經迴路連上小腦、基底核,前額葉皮質區也開始活躍起來,你的動作就會變得更準確,透過反覆練習,你的神經纖維外層還會形成更厚的髓鞘,提升訊號傳遞的品質和速度,進而增加迴路的運作效率。
無論是瑜伽、芭蕾、體操、溜冰、彼拉提斯還是空手道,這些訓練都會跟腦部的神經細胞產生關聯,例如一些針對舞者所做的研究就發現,隨著不規律節奏擺動會比隨著規律節奏擺動更能增加腦部的可塑性。
以空手道為例,當你練成某幾個套路,你可以把它們運用到更複雜的動作上,不用多久你就能在面對新的狀況時隨機應變。這個道理用在跳探戈舞時也同樣成立,你必須隨著舞伴做出反應的這項事實,會讓你更需要提高注意力、判斷力與動作精確度,相對地又增加了整個狀況的複雜性。只要再加點樂趣和人際互動,你就能全面啟動大腦和肌肉系統,然後你會準備好迎向下一個挑戰,就是這麼一回事。
持之以恆,保持運動習慣
運動可以立即提升多巴胺的濃度,如果保持規律的習慣,大腦動機中心裡的細胞還會分出新的多巴胺受體,讓你變得更積極。運動能幫助你獲得新的神經迴路,或者把荒廢生鏽的線路換新,而且只須花你幾個星期就可以成為習慣。這就跟BDNF的道理一樣:你或許需要花點時間越過那道養成習慣的門檻,享受運動的樂趣;但只要你辦到了,你的大腦製造這種「神奇肥料」的效率就會愈來愈高。
美國加州大學爾灣分校大腦老化與失智研究中心所長卡爾.卡特曼發現,海馬回擁有可以製造BDNF的「分子記憶」(molecular memory),只要你曾有固定運動的經驗,海馬回很快就可重拾反應。因此卡特曼推論,雖然每天運動是最佳做法,但間歇性運動也能產生不可思議的效果。我認為人們需要體認:運動並不是個全贏或全輸的選擇,如果你有幾天或甚至一兩個星期沒做運動,請想像在你重新開始運動的隔天,就會有大量的BDNF從你的海馬回釋放出來。
要讓自己動起來,最佳方式之一就是加入某個團體,在社交互動的刺激下,在複雜性、挑戰性、報酬性和趣味性的過程中,神經細胞會爆發出來,而且當你結合了心智活動跟運動效果,就能把大腦的生長潛能發揮到極致。
運動可以幫我們堆砌學習的基石,社交互動則能進一步鞏固它。
別讓自己老是悶在家裡,加入某個隊伍、把參加十公里公益路跑賽設成目標、跟一群朋友一起體能訓練,都可以激發動機,達到強迫自己運動的目的。或許跟你心愛的人一起健走會得到最佳的效果,或許你一直都想學跆拳道,也或許你會發現自己對攀岩這種永無止境的挑戰(必須有同伴在場)充滿熱情。你可以選擇任何一種你能想像得到的運動。
運動最美妙的地方就是,當你動得愈頻繁,你能想像自己可以做的事也會愈多。
根據統計,實行全新運動計畫的人,大約有二分之一會在半年到一年內打退堂鼓,最大的原因之一是他們一開始就運動得很激烈,導致自己在生理上和情緒上出現不適,最後乾脆喊停。所以重點是,如果你連輕度運動都感覺應付不來,請別在運動計畫進行初期貿然採行超過身體負荷的訓練(再強調一次,讓自己動一動才是最重要的)。
綜合以上所述,我們可以歸納出幾個重點:
第一,如果你已經很久沒運動,在生活中也面臨很多其他壓力,那麼請別操之過急;
第二,社交互動對大腦會產生巨大的影響,它不但可以防範壓力的負面效應,還能讓運動強化大腦的生長機制更加明顯,所以為了保有良好的神經連結,請盡量與人接觸;
第三,如果你能養成運動習慣,你的大腦系統就會進行自我調整,以便從運動中受益。
努力運動固然重要,讓你的大腦保持彈性也很重要。
所有的固定作息都有個問題:違反自然,這個世界總是充滿變化,所以我們很難不斷地重複做同一件事,我也不會要求你這麼做。●最好的策略應該是每天做一點運動,但在這個架構下保留一點彈性空間,以免適得其反,只要善加結合不同的訓練內容及嘗試新的活動,你就能持續適應並挑戰自己。
書籍資訊
◎本文摘自野人出版,哈佛醫學院精神科臨床助理教授約翰.瑞提醫師 John J. Ratey, MD著作:《聰明學習靠運動!運動改造大腦,讓IQ高、EQ好的關鍵密碼》為什麼有人功課好,體育也好?即使歷經挫折,依然樂觀進取?揭開「哈佛小子」逆轉人生之祕!哈佛醫師研究發現,運動是最天然的健腦丸!
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