精华版：听觉与平衡如何增强专注力和学习能力

安德鲁·休伯曼：欢迎收听《Huberman Lab 精华版》。我们回顾以往节目，精选对心理健康、身体健康与表现最有力、最可实际运用的科学工具。我是安德鲁·休伯曼，斯坦福大学医学院神经生物学和眼科学教授。今天我们要全面谈谈听觉和平衡，以及怎样利用听见特定事物的能力和平衡系统，更快地学会任何东西。

听觉系统，也就是听声音的系统，以及被称为前庭系统的平衡系统，会与大脑和身体的其他所有系统互动。如果运用得当，它们能让你更快学习信息，更长久、更轻松地记住信息。你也能改善自己的听觉和平衡能力。我们将讨论实现这些目标的工具。

能听见我吗？能听见我吗？好，如果你听得见，那非常神奇，因为这意味着我的声音正在你所在之处的空气波动中造成细微变化，而你的耳朵，以及耳内和脑内的结构，能够接收这些声波，理解其中的意义。这是生物学上一项绝妙、令人震撼的本领。不过，我们对这个过程的机制已经了解很多。

我们称为耳朵的东西有一个技术名称。那个技术名称是“oracles”〔原文如此〕，不过它们更常被称为 pinna，原稿复数写作“pinnas”，拼作 P-I-N-N-A，即耳廓。你耳朵的耳廓，就是外侧由软骨等组织构成的这一部分，它的结构能以最适合你头部大小的方式收集声音。

我们耳朵的形状能够放大高频声音。顾名思义，高频声音就是比较尖细的声音。声音有低频、高频，以及两者之间的所有频率。

如果你还没完全理解声波，可以把它看成空气朝耳朵移动、在空间中传播时的波动或变化。正如水中可以有波，空气中也可以有波。所以，它就是空气的振动。

这些波通过耳朵传入，你有一个叫作鼓膜的结构。鼓膜内侧有一个小骨性结构，形状像一把小锤子。鼓膜像鼓面一样能够来回移动，它是一层小膜，上面连着这把锤子。这把锤子有三个部分。

如果你想知道，这三个部分叫作锤骨、砧骨和镫骨。不过，基本上把它想成一把锤子就行。这里有鼓膜，接着是锤子，而锤子总要敲击某个东西。它敲击的是一小块盘绕的组织，我们称为耳蜗。内耳里这个蜗牛形的结构，就是把声音转化成大脑能够理解的电信号的地方。

耳蜗的一端比另一端更坚硬。因此，一部分很容易移动，另一部分则不太容易移动。对解码或区分低频声音和高频声音，比如尖叫或尖锐的声音，这一点非常重要。因为在耳蜗这个小小的盘绕结构里，有许多微小的所谓毛细胞。

它们看起来像毛发，但和头发或身体其他地方的毛发完全没有关系。它们只是形状像毛发，所以我们叫它们毛细胞。这些毛细胞一旦移动，就会向大脑发送信号，表明环境里存在某种特定的声音。

这应该让你感到震撼。如果你还没有这种感觉，那你应该有，因为这意味着身边发生的一切，无论是音乐还是人声，都会被拆解成组成部分，随后大脑再理解它们意味着什么。耳蜗本质上像一个棱镜：它接收环境中的所有声音，把它们分解成不同频率。

随后大脑获取这些信息，重新组合并理解。你有两只耳朵，因此也有两个耳蜗，每个耳蜗里的毛细胞都会通过被称为轴突的细小线路，把它们的活动模式传入大脑。在信息到达让你产生有意识觉察的脑区之前，会先经过脑内若干不同的中继站。

这样安排有一个充分的理由：比起知道自己听到了什么，你更需要知道声音来自哪里。视觉系统可以帮助做到这一点；听觉与视觉系统相互配合，帮助我们寻找和确定物体在空间中的位置。

这并不奇怪。如果你听到右边有人说话，往往会向右转头，而不是向左。如果你看到面前某个人的嘴在动，通常就会认为声音来自正前方。

听觉与视觉这种匹配一旦受到扰乱，就构成了所谓腹语效应的基础。简单来说，腹语效应就是你以为声音来自某个位置，但它实际上并不是从那里发出的。你之所以知道事物来自哪里，知道汽车、公共汽车或人从哪个方向过来，是因为声音先到达一只耳朵，再到另一只。脑内有一些中继站，也就是神经元，会计算声波到达右耳和左耳的时间差。

如果声波同时到达，你就会认为发声的物体在正前方。如果声音偏向右边，你就认为它在右边。如果声音先到左耳，你就会正确地判断那个东西正朝左耳方向过来。

那么上下方向呢？想一想，从上方传来的声音会同时到达左右耳，从下方传来的声音也会同时到达左右耳。因此，我们判断所谓仰角，也就是物体在上下平面中的位置，是靠频率。声音是从地面直接传来，还是从高处传来，耳朵的形状会据此改变声音。

这一切发生得非常快，而且在无意识中完成。现在你也知道了，为什么人们特别想听清某个声音时，会用手在耳边拢成杯状。他们实际上是把耳朵变成了更像耳廓狐的耳朵。

如果你见过可爱的小耳廓狐，就知道它们有一对又大又尖的耳朵。它们看上去像法国斗牛犬，不过是狐狸版的法国斗牛犬。耳朵又大又高，声音定位能力非常出色。

所以，当人们像这样侧耳靠近，像这样把手放在耳边——如果你在收听音频，我现在正把手拢在耳边——我是在给自己一个更大的耳廓。左边也能这样做。如果我特别想听清什么，就两边一起做。

所以，这不只是一个手势，它确实发挥着机械作用。如果你想更准确地听出声音从哪里传来，这样做的确可能有帮助，因为你能更好地收集声波并把它们汇入耳朵。

现在，我想转而讨论怎样利用听觉系统，让你更快学习任何东西，不只是听觉信息，而是任何东西。我收到很多关于所谓双耳节拍的问题。顾名思义，双耳节拍就是向一只耳朵播放一种频率的声音，向另一只耳朵播放另一种频率的声音。

其设想是，大脑会接收这两个频率。由于把信息从耳朵传入大脑的通路最终会交叉——它们实际上会把信息分享给左右两侧大脑——大脑便会对这些信息取某种平均值，形成一种中间频率。其依据是，这些中间频率会让大脑进入更适合学习的状态。[原稿在这里用“取平均”和“中间频率”描述两耳输入，后文又混用声音频率与脑节律频率，相关频率究竟指什么未说清，需核对来源。]

说到更适合学习，我想明确我的意思。这可能意味着在编码、也就是把信息接收进来时更加专注。你可能听我说过，要学习，我们就必须保持清醒和专注。

那么，双耳节拍能让我们更专注吗？它能让处于焦虑中的我们更放松吗？科学数据对双耳节拍究竟怎么说？

关于双耳节拍的科学研究其实相当丰富，而且很精细。声波通常用赫兹或千赫兹来衡量。我知道很多人不习惯用赫兹或千赫兹来思考，不过只要记住池塘里的波浪、涟漪就好。如果波纹挨得很近，频率就高；如果相隔很远，频率就低。因此，千赫兹的数值越大，频率就比赫兹或千赫兹数值较小的情况高得多。

你可能听过 δ 波、θ 波、α 波、β 波等名称。δ 波是幅度大、速度慢的波，所以频率低。确实有经过同行评审的研究提供高质量证据，指出像 1 到 4 赫兹这样的 δ 波，也就是频率很低的声音，可以帮助进入睡眠并维持睡眠；而 θ 节律大约是 4 到 8 赫兹，可以让大脑进入浅睡或冥想状态，也就是深度放松，但还没有完全睡着。

你也会发现一些证据表明，8 到 13 赫兹的 α 波能够把清醒程度提升至中等水平，这很适合回忆已经掌握的信息；15 到 20 赫兹的 β 波很适合让大脑进入专注状态，持续思考或吸收新信息。尤其是频率最高的 γ 波，也就是声波涟漪最密集的情况，可以这么说，频率是 32 到 100 赫兹，适合学习和解决问题。

这里讨论的是利用双耳节拍提升清醒程度或平静程度。必须强调这一点，因为并不是双耳节拍本身有什么根本性的特殊之处。它只是另一种办法，通过低频声音让大脑深度放松，或通过较高频的声音让大脑高度清醒、专注学习。它们有效，但并不是对学习有独一无二的特殊作用；只是可以帮助一些人让大脑进入更利于学习的状态。

使用双耳节拍来减轻焦虑，有很好的证据。有意思的是，当双耳节拍让大脑进入 δ 状态，也就是像睡眠那样幅度大、速度慢的波，以及 θ 和 α 状态时，减轻焦虑似乎最有效。也有良好证据表明，双耳节拍可以用于治疗疼痛、慢性疼痛。

不过，双耳节拍最明显的益处似乎是减轻焦虑和疼痛。很多人喜欢双耳节拍，说自己从中受益，尤其是在读书或学习时。我认为，这一部分原因与背景噪声存在时，我们引导注意力的能力有关。

这也是经常有人问我的问题：学习时听音乐、有背景噪声更好，还是完全安静更好？这方面其实也有相当不错的文献，不过重点不太是双耳节拍，而是人们是否听音乐，或者所谓白噪声、棕噪声。你信不信，除了白噪声和棕噪声，甚至还有粉红噪声。

我要明确说明，研究显示，白噪声确实能改善某些人的学习脑状态，尤其是成年人。但对白噪声而言，它实际上可能损害幼儿、特别是婴儿的听觉学习，甚至可能影响听觉系统的发育。因此，我先谈谈白噪声对学习的益处。

这方面有一些很出色的研究。我首先想介绍的一篇题为《低强度白噪声改善听觉工作记忆任务表现：一项功能磁共振成像研究》。这项研究探讨了在背景中播放白噪声，能否促进学习。

这项研究的长处在于，研究者观察了参与者执行学习任务时的一些底层神经回路及其激活情况。它基本表明，只要白噪声强度足够低，也就是不要特别响，就确实可能显著促进学习。现在，这种作用已经在许多不同类型的学习中得到展示。

发现这篇发表在《认知神经科学杂志》上的研究，让我非常欣慰，或者说非常兴奋。这是一篇 2014 年的论文，题为《白噪声通过调节多巴胺能中脑区域及右侧颞上沟的活动改善学习》。

我不指望你知道多巴胺中脑区域是什么，不过如果你和我一样，大概会特别注意到“多巴胺能”这个词。多巴胺是一种神经调质，也就是在脑和身体中释放、但主要在脑中释放的化学物质，它会调节，也就是控制，某些脑区被激活而另一些脑区不被激活的可能性。多巴胺与动机有关，也与渴望有关。但我觉得特别有意思的是，白噪声本身似乎能提高这个叫作黑质的区域释放多巴胺的基础水平，也就是基线水平。

现在，我们开始更全面地理解环境中特定的声音如何促进学习。我认为，这部分是通过黑质释放多巴胺实现的。所以，如果你喜欢双耳节拍，我不是要让你放弃它。但看来，以低音量、不要太响地播放白噪声，可以通过调节脑内化学活动，让你学得更好。

那么，白噪声与发育期听力损失有什么关系？我知道许多有孩子的人会使用噪声机、海浪声之类的东西帮助孩子入睡。我认为，孩子和父母都睡得好，对身体健康、心理健康和家庭健康至关重要，所以我完全理解这些需求。

不过，有数据表明，发育期的白噪声可能对听觉系统不利。我不想吓唬任何父母。如果你给孩子播放过白噪声，这并不意味着他们的听觉系统、说话模式，或者理解言语的能力，就会受到永久性扰乱。

但多年前发表在《科学》杂志上的数据表明，让非常年幼的动物接触这种白噪声，实际上会扰乱脑内关于声音世界的地图。听觉信息向上传到大脑皮层，也就是大脑外侧、负责高级认知、计划、决策、创造力等功能的部分。那里有一些所谓音调空间分布图。什么是音调空间分布图？

还记得盘绕的耳蜗吗？它一端响应高频，另一端响应低频，像钢琴一样。在听觉系统中，有所谓的音调空间分布图：从高频到低频，以及两者之间的所有频率，都以非常系统的方式排列。然而，我们从婴儿到生命结束的生活体验并不是这样系统排列的。我们不会只在房间某个位置、一天中的某个时段听到低频，而在另一个位置、另一个时段听到高频。它们全都混在一起。

但你还记得，耳蜗会把这些频率分离出来。正如棱镜分离不同波长的光，耳蜗会分离不同频率的声音。发育中的大脑接收这些分离出的频率，学习自身，也就是孩子，与外界之间的关系。白噪声本质上不包含音调空间分布信息，频率全都混在一起，只是噪声。

所以，发育期间长期听大量白噪声，之所以可能损害听觉系统发育，一个原因是音调空间分布图无法正常形成。至少在实验动物中是如此。我提到这个，是因为我认识的许多人，尤其是有小孩的朋友，会说：我想睡觉时用白噪声机，可宝宝用白噪声机可以吗？

我就此咨询了几位科学家，他们说，宝宝也在听父母的声音、音乐和狗叫，所以白噪声并不是他们听到的唯一声音。

然而，我咨询的每一个人都说，睡眠期间也有神经可塑性，而那时孩子正在睡觉。我不知道是否应该让孩子整夜接触白噪声，因为它可能使音调空间分布图的质量下降。它未必会毁掉或消除这张图，但可能让它不那么清晰，就像把钢琴上的几个琴键用胶带粘在一起。

一旦听觉系统形成、这些音调空间分布图建立起来，背景白噪声的存在就应该完全不是问题。事实上，它应该不构成问题，因为你也没有在注意它。设想是，播放音量足够低，让你忘记它在背景中，同时通过让大脑更加清醒，特别是提高多巴胺能激活状态来支持学习，让你更容易、更快地学会信息。

现在，我想谈谈听觉学习，以及怎样更善于学习听到的信息，而不只是书页上看到的信息或运动技能。有一种现象叫作鸡尾酒会效应。即使你从来没参加过鸡尾酒会，你也体验并参与过所谓鸡尾酒会效应。

鸡尾酒会效应发生在声音丰富的环境里：许多声波来自许多不同来源、许多不同事物，比如城市、教室，或一辆车里的人在进行不同的交谈。你必须以某种方式关注这些声波中的特定组成部分，也就是说，你需要听见某些人而忽略另一些人。你和大脑非常擅长形成一个听觉注意锥体，也就是狭窄的注意范围，从中提取你关心的信息，抹去或排除其他一切。

这需要努力，需要注意力。你从喧闹的聚会、体育场、体育赛事或鸡尾酒会回家后感到筋疲力尽，一个原因就是：如果你在那里听人交谈，或一边看比赛一边试着听清交谈，就需要付出注意力。大脑在静息时就消耗大量能量，而当你高度关注某个事物时，消耗的能量会更多，确实会消耗热量，燃烧葡萄糖之类的东西。即使你处于生酮状态，也在消耗能量。

神经科学领域已经广泛研究鸡尾酒会效应。我们现在从机制层面知道，尽管各种其他声音不断涌来，人如何仍能关注特定声音。我们有几种实现办法。首先，就像视觉系统一样，我们可以扩大或缩小视觉视野。

我们能够扩大或缩小视觉视野。同样，也可以这么说，我们能扩大或缩小听觉视野、听觉窗口。即使背景中有大量交谈声，我们依然能清楚听见一个人或少数几个人，因为我们关注词语的起始，也关注词语的结尾。

我认为大家常遇到一种情况：你去参加聚会，或者认识一个新人，彼此问好。比如我说：“你好，我叫安德鲁。”对方说：“你好，我叫杰夫。”很高兴认识你。然后过了一分钟，我就想不起那个人叫什么了。

是因为我不在乎他叫什么吗？不是。其他听觉信息的存在以某种方式造成了干扰。未必是我的心思跑到别处，而是我们所说的信噪比不够高。无论是他说话的方式，还是声音到达我耳朵的方式——归根结底，谈到学习，真正要紧的就是这个——总之，没有达到足够高的信噪比。

所以下次问别人名字时，记住，要听他说话的开头和结尾。比如注意“Jeff”开头的“juh”音，也注意 F——“Jeff”里最后的“fff”音，抱歉。好吗？这样你很可能就能记住那个名字。

我承认，如果试图通过关注一句话里每个词的起始和结尾来学习，反而可能干扰学习过程。所以，这更适用于有针对性的注意。利用注意力系统，我们实际上能学得快得多，也能激活成年大脑的神经可塑性，而这本来很有挑战。听觉系统是我们更广泛地调动神经可塑性的主要途径之一。

接下来我想谈平衡，以及我们的平衡感。信不信由你，它由耳朵和耳内结构，以及大脑和脊髓的某些部分共同控制。我们在讨论听觉的节目里谈平衡、谈怎样更善于保持平衡，是因为让你做到这些的关键结构都在耳内。脑内也有，但大部分在耳内。

你应该记得，节目开头说过，你有两个耳蜗，头部两侧各一个。这是一个小小的螺旋蜗牛状结构，把声波转化成大脑其他部分能够理解的电信号。紧挨着它们的是所谓半规管。

要形象理解半规管，最好的办法是想象三个里面放着弹珠的呼啦圈。想象有一个呼啦圈，里面并不是一整圈都装满弹珠，只是在底部有一些弹珠。

如果你移动这个呼啦圈，其中一个相对于重力方向呈竖直放置，基本上就是直立的。另一个与它基本成 90 度角，如果你此刻站着或坐着，它基本与地板平行。

另一个则大约以 45 度角倾斜，位于两者之间。为什么要有这个系统？因为每个呼啦圈里的弹珠都能移动，但只有当你的头以特定方式移动时，它们才会移动。

头部有三个运动平面，也就是三种运动方式。头可以上下运动，像我现在点头一样，这叫俯仰。也可以左右摇头说“不”，这叫偏航。还有侧滚，也就是把头向两侧倾斜，像一只可爱的小狗歪着头看你。

俯仰、偏航和侧滚，就是头部在我们所说的三个主要运动平面内的运动，每一种都会使不同呼啦圈中的一个或两个里的弹珠移动。顺便说一下，它们其实不是弹珠，而是小石头，基本上是一些钙样沉积物。它们来回滚动时会使微小的毛状结构、毛细胞偏转。它们不像我们用来测量声波的毛细胞，不过基本过程就是这些小石头滚过毛细胞，使它们偏转。[原稿此处可能混同半规管与耳石的结构，需核对原音及解剖资料。]

当它们向下偏转时，这些神经元——因为毛细胞是神经元——就向上传送信息到大脑。所以，如果我像这样移动头部，我所说的这个呼啦圈里就会有小石头的物理运动，它们使这些毛状结构偏转，然后这些毛状结构，也就是神经元、毛细胞，就向大脑传送信息。任何有颌的动物都有这个所谓平衡系统，我们称之为前庭系统。

关于前庭，也就是平衡系统，一个很重要的认识是，它与视觉系统共同工作。假设我听见左侧有声音，就迅速把头转向左侧，看看是什么。这时有两种信息来源告诉我，头相对于身体在哪里，而我需要知道这一点。

首先，当我快速把头转向一侧时，我所说的那些小石头会迅速激活那个半规管中的毛细胞，向大脑发出头刚刚转向一侧的信号。同时，视觉信息也从我的视野中滑过。我不需要主动去想，它就从视野中滑过。两个信号结合起来后，我的眼睛便锁定在某个特定位置。

如果这听起来有些复杂，你实际上可以把这些事情拆开，非常容易。如果有机会，而且无论你在哪里都能安全地做，可以站起来，往前看大约 10 到 12 英尺远。你可以选墙上的一个点。

单腿站立，把另一条腿抬起来，愿意的话可以弯曲膝盖，然后看向大约 10 到 12 英尺远的地方。如果你能做到、能单腿站稳，现在闭上眼睛。你很可能会突然感觉到科学家所谓的姿势摇摆。闭眼时很难保持平衡。

你可能会想，这是为什么？这太奇怪了，为什么闭眼就难以保持平衡？因为视觉世界的信息也会反馈到前庭系统。所以，前庭系统向视觉提供信息，告诉你眼睛该往哪里移动；而眼睛及其位置也会告诉平衡系统、前庭系统，它应该怎样工作。

到目前为止，我说的平衡都是静态意义上的，比如单腿站立，但那是一种很人为的情境。虽然你可以那样训练平衡，但大多数为了运动、舞蹈或其他活动提升平衡感的人，希望以动态方式运用平衡，也就是在许多不同运动平面中移动。

为此，我们需要考虑到，前庭系统也关注加速度。它关注头的位置、眼睛的位置和你看向哪里，也关注你往哪个方向移动、速度多快。提升平衡感的最佳办法之一，就是开始把视觉系统、内耳半规管，以及我们所谓的直线加速度结合起来。

如果我保持身体僵直、直立着向前移动，那与向一侧倾斜着前进，是完全不同的情境。要在感觉器官、神经元以及大脑的生物机制层面培养更好的平衡感，最佳办法之一，就是进入一种一边加速前进——通常是向前——一边相对于重力方向倾斜的运动模式。比如滑板、冲浪板或单板滑雪上的刻滑转弯；也比如骑自行车过弯时，当然要确保安全，身体能够向弯道内倾，让头相对于地球倾斜。

在加速时，通常是向前加速，但有时也是左右移动，同时让头部和身体倾斜，会对情绪和幸福感产生深远的积极影响。正如我在之前一期节目中谈过的，完成这些倾斜和加速动作后的一段时间，学习信息的能力也可能增强。原因在于，小脑向一些脑区发出输出信号，那些脑区会释放血清素、多巴胺等神经调质，让我们感觉非常好。

这些运动方式似乎对幸福感有格外明显的作用，也让我们更有能力把在这些活动中获得的前庭平衡能力，迁移到做其他事情时的平衡上。因此，我鼓励大家偶尔做些身体倾斜同时加速的活动，前提是能够安全进行。这是锻炼平衡技能的一种非常有力的方法，而且对大多数人来说也非常愉悦。它让人感觉很好，因为向前加速、头部倾斜与身体倾斜之间存在这样的化学联系。

我们又一次讲了大量信息。现在你知道了自己如何听见声音，如何理解环境中的声音，声音怎样进入耳朵，以及大脑怎样处理它们。此外，我们谈了低音量白噪声，甚至双耳节拍，它们可以改善特定脑状态、脑内某些节律，甚至促进多巴胺释放，从而让你学得更好。

我们也谈了平衡系统，以及前庭器官，也就是内耳负责平衡的那些部分，与视觉系统、重力之间不可思议的关系。你也可以利用它们改善学习，同时提升平衡感。最后，我要感谢你付出的时间、注意力，以及了解视觉和平衡的愿望与意愿。当然，也感谢你对科学的兴趣。

〔音乐播放〕