高中和大學老師總是懇求他們的學生放棄死記硬背。在一個學期中一點一點地學習才是正道。《自然神經科學》雜誌於12月25日線上發表的一項研究不僅似乎證明了這種教學真理的生物學基礎。它實際上更進一步，提出了最佳化訓練間隔的方法，這種洞察力理論上可以轉化為記憶芋螺毒素分子結構或漢字部首的策略。
這項研究並非要刺激新一輪風險投資，以啟動下一代大腦訓練遊戲。目前，這仍然只是在加州海兔（神經科學家實驗室中的明星動物）身上進行的概念驗證。埃裡克·坎德爾，這位查理·羅斯大腦系列節目中和藹可親的常客，實際上是騎在海兔的背上獲得了2000年諾貝爾獎，以表彰他對記憶背後生化過程的研究。
在這項新研究中，坎德爾的前學生，約翰·H·伯恩，現任德克薩斯大學休斯頓醫學院神經生物學和解剖學系主任，為坎德爾實驗室開發的原始學習方法帶來了一個新的轉折——該技術包括以有規律的間隔電擊海兔的尾巴，然後觀察當再次受到電擊時，動物是否會過度反應，這表明它們對摺磨者記憶猶新。
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伯恩和團隊承擔的問題是確定是否可以調整這種過程背後的化學反應，以增強學習過程。進行這項研究的標準方法是用裝有動物神經細胞的實驗室培養皿代替海兔。將五次神經遞質血清素脈衝（相當於電擊）施加到海兔的感覺和運動神經元，每次脈衝間隔20分鐘。神經元中的兩種酶啟用稱為轉錄因子的蛋白質，這些蛋白質開啟基因。這啟動了新蛋白質的產生，這些蛋白質增強了神經元的放電，訊號相當於“我記得這個。它很痛。”
啟動這種“長期易化”過程的兩種酶協同工作以推動事情進展。使用標準計時方案，這兩種酶在神經細胞內不會同時達到峰值啟用，這暗示通常的做法可能不是最佳方法。
因此，伯恩的團隊部署了一臺計算機來模擬脈衝之間間隔的10,000種排列組合，以嘗試協調酶的啟用並最大化它們的相互作用。結果表明，最佳方案不是通常的、均勻間隔的方案，而是一系列不規則的血清素脈衝，其中兩個脈衝間隔10分鐘發出，然後一個脈衝在五分鐘後發出，最後一次噴射在30分鐘後發出。使用這種方案，兩種酶之間的相互作用增加了50%，這表明學習過程執行得更有效率。
那麼，您應該每隔一天學習兩週黎曼和，然後在重新學習之前休息一個月嗎？現在說還為時過早。伯恩發現的計時方案可能是海兔適應龍蝦爪子咬碎它們尾巴的方式。學習積分微積分可能會有所不同。但伯恩研究的含義是，最佳的學習方式可能不會以簡單的時間塊形式出現——這為神經科學家留下了一系列重要的新研究問題。“認知神經科學的夢想是透過大腦從分子走向行為，”紐約大學心理學家、吉他零：新音樂家與學習科學的作者加里·馬庫斯說。“這是朝著這個方向邁出的偉大一步。”
對於伯恩及其公司而言，他們現在將使用相同的技術來嘗試最佳化海兔記憶形成過程的其他方面。如果證明成功，他們最終可能會轉向人類。運動技能可能是首要目標——投擲棒球、跳高或幫助中風患者再次行走。科學作業將不得不等待。研究人員對小腦（與運動有關）中的大腦回路的瞭解多於海馬體（啟動有機化學所需的事實記憶的場所）。
基於腦科學的更好的學習方法將對教育實踐產生巨大的影響。“遵循這個方向並不容易，因為它意味著需要大量細緻入微的工作來理解學習的生物化學，”伯恩說。“但我認為它表明，如果你掌握了這些資訊，你也許能夠透過與潛在的分子動力學同步來在提高學習能力方面取得重大進展。與其服用認知增強藥物，不如採取更好的訓練程式。”
拿出秒錶，藏起藥瓶。
圖片來源：約翰·伯恩