增强工作记忆与注意力的工具
Tools to Enhance Working Memory & Attention
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§01文稿——第 1 部分§01文稿——第 1 部分
欢迎收听 Huberman Lab 播客,在这里我们讨论科学以及适用于日常生活的、基于科学的工具。我是安德鲁·休伯曼(Andrew Huberman),斯坦福大学医学院神经生物学和眼科学教授。今天我们讨论工作记忆。工作记忆是一类特殊的记忆,它让我们能够在短时间内把少量信息保持在脑中。工作记忆也与注意力密切相关。因此,对于有兴趣提升专注力和注意力的各位来说,了解什么是工作记忆,以及可以做些什么来改善工作记忆,会非常有益。今天我会讲什么是工作记忆,包括其背后的一些生物学机制。不过我保证,无论你是否懂生物学,或者你本身就是生物学专家,我都会让这次讨论通俗易懂。
此外,我会谈到改善工作记忆的工具,还会把工作记忆与其他形式的记忆进行比较,比如长期记忆和短期记忆。通过这样的理解,我相信你能够提升专注力,也能把某些类型的信息存入你的短期和长期记忆库。在开始之前,我想强调,这档播客独立于我在斯坦福的教学和科研工作。不过,它是我希望并努力向大众免费提供科学及科学相关工具信息的一部分。秉承这一主旨,我要感谢今天播客的赞助商。本期节目由 Boar's Head 赞助。火鸡有很多种,而这款是油炸火鸡胸肉(fryer's deep-fried turkey breast),Boar's Head 新品。外皮炸得金黄诱人,里外调味恰到好处,咸香浓郁,多汁。
好吧,我得停下来了,我都流口水了。这可不是普通的火鸡。这种味道会把你带回过去,一种源自后院传统的味道。我说的是草坪上的折叠椅,邻居闻到香味从篱笆那边探出头来,孩子们被叮嘱往后站,还有切下第一片时的那种感觉。而现在你不需要后院油炸锅了。你可以在熟食柜台买到这款油炸火鸡胸肉,享受同样金黄、多汁、调味完美的味道。到你附近的 Boar's Head 熟食柜台,发现每一口背后的匠心。Boar's Head,自 1905 年起专注匠艺。好。我们来谈谈工作记忆,先把工作记忆与大多数人更熟悉的其他记忆形式做个比较。或者说,大多数人听到“记忆”这个词时,通常想到的是长期记忆,比如记住各州或各国首都、不同的大洲、从一个地方到另一个地方的路线,甚至是自己的名字。
这些都是长期记忆的例子。我想强调,长期记忆其实有两个组成部分。一种是我们所说的陈述性长期记忆,也就是我们可以陈述出来的东西,比如关于自己、世界或他人的事实;另一种是程序性长期记忆。顾名思义,程序性长期记忆是让我们能够执行某些程序的那部分记忆。它们实际上就是我们采取的行动步骤,比如骑自行车或开车——顺便说一下,学会之后,我们可能意识不到自己在做这些步骤。也就是说,在我们把信息存入程序性长期记忆之后。但即使这些事情变成了反射性的,它们仍然储存在我们的长期记忆中。今天的重点不是讨论长期记忆,但我是神经科学家,而且我愿意相信各位总体上对其背后的生物学感兴趣,所以我只提一下:大脑中有一个关键结构,它属于一个由多个结构组成的更大神经网络,对长期记忆的形成和储存绝对必不可少,这就是海马体(hippocampus)。它在拉丁语中意为“海马”,看起来也确实有点像海马。
不过实际上你的大脑两侧各有一个,所以我们用复数说 hippocampi。我们知道,如果人的海马体受到任何形式的损伤,就会难以提取或形成长期记忆,有时两者都有困难。关于长期记忆还有很多可说的。事实上,我做过一整期 Huberman Lab 播客,专门讲长期记忆的形成和储存,包括一些改善长期记忆的工具。今天稍后我们会提到其中几个工具,但你也可以访问 hubermanlab.com,在搜索框中输入 memory,就能找到那一期。与此同时,如果我们想理解工作记忆,不仅要理解它与长期记忆有何不同,还要理解它与短期记忆有何不同。短期记忆是我们每个人都具备的一种能力,顾名思义,它是一个短期记忆库,存放的信息可能会、也可能不会被转入长期记忆。
举例来说,如果你学过任何东西——你当然学过,如果你能听懂我在说什么,说明你学会了英语;如果你会写字,说明你学会了写字,等等。那么,为了学会这些东西并把它们存入长期记忆,做这些事所需的信息和相关知识,都曾需要先保持在短期记忆中。短期记忆是我们会保持几分钟到可能几个小时、也许稍长一些的那类记忆。但其中只有一定比例会被转入长期记忆。比如,如果你听这档播客,或者去听一堂课,不管这堂课讲的是认知类内容还是学习一项新的身体技能,无论你学的是什么,你都只会学到其中一部分信息。
但如果我们去检查,你刚刚听到的或正在听到的信息,在本期播客结束后立刻能记住多少,与比如一周后能记住多少相比,根据——天哪,大概有数以百万计的科学论文和研究——我们知道,在刚接触新信息后不久,你短期记忆库中的信息会比之后更多。换句话说,我们所感知、所看到、所听到等等的东西中,只有一小部分会进入短期记忆,而其中又只有一部分会进入长期记忆。短期记忆的神经回路,以及短期记忆转入长期记忆的过程,涉及许多不同的大脑结构。但这里我们同样可以把海马体牵涉进来,因为短期记忆向长期记忆的实际转化,部分是在海马体内完成的。还有很多人不知道的是,一些我们认为属于长期记忆的记忆,实际上分布在新皮层中,也就是大脑的外层部分。
这里的重点不在于让你记住各种名称和术语,而在于让你思考创建短期和长期记忆涉及什么。同样重要的是,尽管海马体在短期和长期记忆的形成中起着关键作用,但短期和长期记忆的形成实际上是一种网络现象。事实上,这档播客中反复出现的更重要的主题之一——只要我们谈论神经科学,或者其实是任何生物学话题——就是大脑中很少、甚至几乎从来不会只有一个地方负责某件事。通常这是一种网络现象,意思是由许多不同脑区协作,把信息从一个位置传到下一个位置,并以一种分布式的方式储存起来。关于工作记忆,以及它与短期和长期记忆有何不同,另一个需要理解的关键点是:短期和长期记忆的形成几乎总是涉及神经可塑性。
神经可塑性是神经系统根据经验发生改变的能力。神经可塑性有不同的类型。我们在大众领域听到神经可塑性时,人们往往不强调它有不同类型,而这些不同类型值得我们稍加关注。比如,有一种叫长时程增强(long-term potentiation)。长时程增强,简称 LTP,是指神经元在时间上非常接近地反复放电,从而使它们之间的连接得到加强。当然,内容远不止这些,但如果你听过“一起放电,一起连接”(fire together, wire together)这句话——它有时被错误地归于唐纳德·赫布(Donald Hebb),他确实谈过神经可塑性。顺便说一下,唐纳德·赫布是加拿大的一位心理学家,他在许多不同学习形式的背景下讨论过神经可塑性。但“一起放电,一起连接”这句话其实并不是唐纳德·赫布说的。
这句话是我在斯坦福的同事卡拉·沙茨(Carla Shatz)说的,她指的是 LTP,以及其他主要发生在发育期的神经可塑性形式——当神经元在时间上非常接近地放电,从而加强这些连接,其中可以包括 LTP。明白吗?所以目前,你可以把 LTP 理解为:每当一小群神经元——可能是两个神经元,也可能是 2,000 个神经元——在时间上非常接近地高度活跃,并且它们在物理上可以相互接触时,结果往往(不是总是,但往往)就是 LTP。也就是这些连接得到加强,使得在那阵密集活动平息之后,这些神经元能够彼此“交谈”。它们可以更容易地通过电活动和化学活动进行沟通,沟通更稳固。这就像拆掉了对话双方之间的一堵墙,让对话能够更流畅地进行。还有其他形式的神经可塑性,包括 LTD,即长时程抑制(long-term depression)。遗憾的是,这个名字常让人联想到作为精神科或心理症状的抑郁,但它与那毫无关系。
长时程抑制只是 LTP 的反面。它实际上是神经元之间被我们称为突触的连接的减弱或移除。我想强调,LTP 和 LTD 都在许多不同类型的学习中起着关键作用,而且两者往往都参与短期记忆和长期记忆的形成。还有非常重要的一点,它们也参与短期记忆和长期记忆的清除,也就是真正地忘记某些事情。因为我们都知道,有很多事情我们永远不会忘记,也有一些事情我们几乎总会忘记。接下来,还有第三种参与短期和长期记忆形成的神经可塑性,值得我们简要讨论一下。但我确实想强调,神经可塑性不只有三种形式。还有许多其他形式,几十种,甚至更多。
比如脉冲时序依赖可塑性(spike timing-dependent plasticity)、双脉冲易化(paired pulse facilitation)等等。但我现在想提的第三种神经可塑性是神经发生(neurogenesis)。神经发生是指新神经元的形成。神经发生在发育中的神经系统里很活跃,这一点我们是知道的。它在动物和人类发育中的神经系统里都很活跃。不过,神经发生——也就是大脑中真正形成新神经元——是一个非常令人兴奋的想法,而且它确实会发生。它令人兴奋到促使许多大众媒体去报道或讨论那些在成年大脑中发现神经发生的论文。因为说实话,还有什么比大脑在晚年还能增加新脑细胞这个想法更令人兴奋的呢?事实上,这一点甚至在八九十岁的人身上也得到了证实。然而,非常重要的是要知道,作为神经可塑性和学习的机制,成年人脑中发生的神经发生总量,与我们讨论过的其他神经可塑性形式(如长时程增强和长时程抑制)相比,是微乎其微的。
所以我不想给神经发生这个话题泼冷水。这是一个极其有趣且重要的话题,但它往往会掩盖短期和长期记忆形成中更常见的机制,也就是我们刚才讲的那些其他形式:LTP、LTD 等等。所以这里的重点是,是的,成年大脑中确实可以增加新的神经元,也许成年人脑中也可以。有一些证据表明,其中一些新神经元会被添加到海马体中,具体来说是海马体中一个叫齿状回(dentate gyrus)的区域。关于神经发生到底发生多少、是否发生,以及青春期之后是否还会发生,一直存在很多争议。几十年来,整个领域的人都在为此争论不休。
但有一点非常清楚。神经发生虽然非常令人兴奋、引人入胜,但并不是短期和长期记忆形成的主要机制。当你学习新信息时——就像你现在这样——这些信息储存在你的短期记忆网络中,然后被传到长期记忆网络,并且可以被回忆起来,这让你能够陈述某些事实,比如存在一个叫海马体的东西。希望你今后能记住这一点。又或者是你执行任何运动动作的能力,无论是现在学会的,还是很久以前童年时学会的。这其中大部分是特定连接得到加强、其他类型连接被削弱的结果。这就是神经可塑性的两种主要形式。好,我不想让你觉得我的记忆出了什么问题,忘了这一期不是讲短期或长期记忆,而是讲工作记忆。
我确实没有忘记。现在我来告诉你,为什么我一直在讲短期和长期记忆及其机制。因为我想让它们与我们所说的工作记忆形成鲜明对比。就我们目前所知,工作记忆并不涉及神经可塑性,或者说即使涉及,也不是工作记忆中特别显著的一个方面。相反,工作记忆反映的是一个特定的神经回路针对不同类型的信息一遍又一遍地运行某种算法,但这些信息并不会被储存,实际上会被有意地丢弃。那么,日常活动和生活中的哪些事情需要用到工作记忆呢?答案基本上是:所有你需要去做、但又不想记住的事情。那会是哪些事情呢?我们来想一想。我们大多数人在人生的某个时候都学会了自己系鞋带。
想必你知道怎么自己系鞋带。如果不会,也许你该学一学,或者穿魔术贴的鞋或拖鞋。我也不知道。但假设你会自己系鞋带,这是你知道怎么做的事情,你可以把它作为一种程序性长期记忆来完成。你能做这个动作,不必想太多。工作记忆会在这样的情况下发挥作用:比如你早上醒来,知道自己要出去慢跑,但还得先煮一杯咖啡,你需要记得咖啡在哪、鞋在哪,也许你在系鞋带的同时还在打电话或和人聊天,诸如此类。工作记忆基本上就是接收那些对于你在短时间内安排行动顺序至关重要的信息,然后忘掉这个顺序。
比如,我敢打赌你是在跑步之前穿上跑鞋的。这有点废话。如果你和我一样,会在跑步前喝水、喝咖啡或喝马黛茶拿铁。这里的重点是,如果你早上醒来,喜欢在跑步前摄入咖啡因,那么你需要执行一系列行动步骤:补水、煮那杯咖啡或茶、喝掉它、穿上鞋、出门。你需要把事情按正确顺序安排好,但你并不想动用长期甚至短期记忆库来执行这个顺序。你只是想能够执行这个顺序,然后丢弃关于这个顺序的信息,把注意力集中到别的事情上,比如你要在公园或你家附近沿着什么路线跑。
然后你想丢弃这些信息,投入到这一天的下一部分中,依此类推。事实上,从你早上醒来到晚上入睡,在你生命中的每一天里,工作记忆几乎参与了每一项活动,无论是认知活动还是运动活动。我们之所以知道这一点,是因为确实有些人工作记忆减弱,甚至完全缺失工作记忆。虽然后者比较罕见,但确实发生过。你可以想象,他们完全无法安排活动的先后顺序,生活极其艰难。他们需要大量他人的帮助,甚至比那些长期记忆很少或没有长期记忆的人需要更多帮助。明白吗?这真的凸显了工作记忆有多重要。工作记忆基本上就是你应对任何当下环境的方式。
正如我之前提到的,它与注意力紧密相关,因为为了知道现在做什么、接下来做什么、再接下来做什么,你需要能够把注意力保持在你需要做的事情上。所以工作记忆和注意力实际上在神经回路层面和神经化学层面协同运作,让你能够以一种适应性的、有效的方式度过一天。那些在注意力、专注力或工作记忆方面有困难的人——有时很难分清他们到底是哪一方面有困难——与注意力和工作记忆更强的人相比,生活中确实会遇到很大困难。好消息是,今天我们会讲工作记忆、其中涉及的一些神经回路,以及一些能够增强或改善工作记忆的神经化学物质,我们还会讲人们可以做些什么,来直接增加这些特定化学物质在控制工作记忆的回路中的神经传递量。
换句话说,就是改善你的工作记忆。关于工作记忆及其机制等,我可以讲上一整天。但通常情况下,有时不仅要学习概念,还要实时亲身体验它们,这样效果会更好。所以我们现在要做的是,我会实际给你做一个工作记忆测试。如果你去心理学实验室或神经科学实验室,而他们正在研究人类的工作记忆,你参加的就是这类工作记忆测试。我们此刻就在你收听——或者边听边看——的时候实时做这个测试,还有另一个好处,那就是你会得到数据。你会获得关于自己基线工作记忆容量的信息,你会想把这些数据保留在你的短期记忆库里,也许甚至是长期记忆库里,但至少是短期记忆库里,因为在本期稍后,我会根据你的基线工作记忆起点,讲讲改善工作记忆的不同方法。顺便说一下,事实证明,基线工作记忆可以相当好地反映控制工作记忆的神经回路中一种叫多巴胺的神经调质的水平。
那么现在,我们来做一个工作记忆任务。我们会完全通过音频来进行,因为我知道有些人是在 YouTube 上边看边听,而另一些人只是在收听本期节目。所以我不会展示任何视觉提示或幻灯片,这可能也是我们接下来要做的事与实验室里的做法最大的区别。通常在实验室里,我接下来要说的内容会以某种视觉形式呈现。但在这里,由于大多数人接收这些信息的形式,我们会完全通过音频进行。第一个工作记忆测试非常简单。我会念出一串字母,你的任务是尽可能多地记住这些字母。第一串字母是 J、K、Z、P、I。
好,为了让这个非常简单,我会说两遍。虽然通常在工作记忆任务中只会说一遍,但我要让它格外简单。J、K、Z、P、I。好吗?现在,如果你愿意,可以在脑子里试着复述这些字母。好。第二串字母。R、O、M、K、L、E。我要让它格外简单,再念一遍。这在工作记忆任务中并不常见,但也有一些工作记忆任务会这样做。R、O、M、K、L、E。好吗?现在是第三串字母。这一串会稍长一些。所以调动起你的工作记忆和注意力。W、A、C、Q、V、D、N。我再重复一遍。W、A、C、Q、V、D、N。我刚才念的字母,你能记住多少个?
好,根据你能记住多少个字母,你的工作记忆程度可能是低、中或高。要记住,你们当中有些人可能在做别的事情。你可能在开车,或者在家里、办公室里处理其他事务,所以可能没能全神贯注。因此结果会有一些差异。但无论如何,在我念完每一串字母之后,你都被要求在脑中回忆这些字母。如果你把它们写了下来,现在又在重新看,没错,那是作弊。不过这样吧:如果我现在问你最简单的第一串字母,就是只有五个字母的那一串,你们当中有多少人现在还能记起那五个字母中的任何一个?好,你大声喊出来我也听不见,你举手我也看不见。
但很可能你们大多数人已经忘了第一串字母,尽管它相当短,而且一开始你也能记住。你第一次听到那串字母时是能记住的,而且我还念了两遍。所以如果有人听了两遍还记不住那串字母,我会非常惊讶。但在这期间我也给你念了一些别的字母,对吧?所以现在,仅仅几分钟之后,我请你回忆那第一串五个字母。假设你没有写下来、也没有作弊,你很可能只记得第一个“单词”中的两个到零个字母,这就是你工作记忆的一个完美例子。没有任何东西被存入短期记忆,更不用说长期记忆了。相反,你的工作记忆能够处理这些信息,只在你认为需要知道这些信息的时间内把它保持在脑中,然后,谢天谢地,这些信息就被丢弃了。
你并不知道,在给你念完更长的那串字母之后,我还会再问你第一串字母,但我是有意这么做的,为的是向你展示你的工作记忆是如何运作的。所以从某种意义上说,工作记忆任务有点特别,因为它既是对极短期记忆的测试,也是对你遗忘能力的测试,即丢弃非关键信息的能力。这让我们回到工作记忆最初的定义:我们关注特定的一小批信息、只在我们认为需要的时间内记住它、然后丢弃这些信息的能力。顺便说一下,如果你想知道那最初的五个字母是什么,它们是 J、K、Z、P、I。那么现在,我们来稍微谈谈工作记忆的神经回路和神经化学。
我们必须讲这个,因为再过几分钟,你还会了解到,人们大致可以分为两大类:大脑中某种神经化学物质的基线水平高或低,这使他们拥有较高或较低的工作记忆容量。实际上,这是一个分布,事实上是我们所说的正态分布。所以其实并不真的只有两类,但在今天的讨论中,以及事实上在很多实验室研究中,我们确实可以把人分成这两组。工作记忆背后的神经回路涉及许多不同的脑区,也就是许多不同的神经网络协作,形成了我们称之为工作记忆的东西。不过,有几个关键枢纽,也就是大脑中对工作记忆特别重要的位置。今天我想重点讲的是前额叶皮层——这是位于额头正后方的一块神经区域——以及脑干中的神经元。脑干位于大脑更靠后的位置,这些神经元制造多巴胺,并把它们被称为轴突的细小“导线”向上延伸到前额叶皮层,在那里释放多巴胺。
多巴胺是一种神经调质。许多人都熟悉多巴胺,而且是在动机和驱动力的语境下熟悉它。有时人们误以为它只与愉悦有关,但多巴胺参与的是动机和驱动力。当多巴胺系统失调,也就是说,如果其水平过高,可能会造成躁狂状态,也可能造成成瘾状态。当多巴胺水平过低时,可能会出现运动方面的问题,比如帕金森病,这种病就是制造多巴胺的神经元出现缺陷或真正被破坏。脑干中的这些多巴胺神经元投射到大脑的许多不同区域。但目前,我们几乎完全聚焦于从脑干到前额叶皮层的多巴胺投射,这被称为中脑皮层回路(mesocortical circuitry)。我不会深入讲中脑皮层投射与其他多巴胺投射系统的起源或含义。
这些我在几期关于 ADHD、注意力,特别是多巴胺的节目中讲过,你可以在 hubermanlab.com 找到。只要在搜索框中输入 dopamine 和 circuits,就会带你到我讲解这些内容的具体时间戳。但由于我们在这里想把神经回路层面的内容保持在相当概括的程度,你只需知道:在脑干后部有许多制造多巴胺的神经元,它们把轴突——那些细小的“导线”——向上延伸到前额叶皮层;而单位时间内(也就是一定时间内)释放的多巴胺量,在很大程度上决定了工作记忆容量是高、中还是低。我想说得非常清楚,因为稍后我会反复回到这一点。确实,当多巴胺水平较低时——也就是说,要么能够在额叶皮层释放多巴胺的神经元较少,要么出于某种原因额叶皮层中释放的多巴胺较少——与多巴胺释放量或可用性较高的情况相比,工作记忆表现往往较差。
然而,并不是多巴胺越多就总能带来更好的工作记忆。这一点非常重要,我要再说一遍。增加额叶皮层中的多巴胺传递量,并不总是会带来工作记忆的改善。有一个特定的标准,可以让我们预测它是会改善、维持,还是实际上会降低工作记忆表现。所以,在你跳到播客结尾去寻找提高多巴胺以改善工作记忆的方法之前,请记住这一事实。不要只把它存入工作记忆,要把它存入你的短期和长期记忆,因为如果你的目标是改善工作记忆,这一点非常重要。话虽如此,我确实想介绍一点研究,说明所谓工作记忆广度低(只能记住少量字母、数字或少量信息)与工作记忆广度高(能记住更长的字母串、更长的数字串)之间的关系。当然,在现实世界中,这就意味着能执行较短还是较长的行动序列,就像前面描述的那个场景:你早上起床、煮咖啡、出门跑步,等等。
人与人之间的工作记忆容量确实存在差异。库尔斯(Cools)、德斯波西托(D'Esposito)及其同事做过一项经典研究,发表于 2008 年。他们用一种方法标记了人类受试者额叶皮层中可供释放的多巴胺量。具体做法是注射一种特定染料,这种染料会被大脑中专门合成多巴胺的神经元特异性摄取。随后,他们在受试者完全清醒的状态下,用一种叫正电子发射断层扫描的技术对其大脑成像。再说一次,具体用什么工具并不一定重要,只是有些人想知道。他们发现,工作记忆广度高的人,也就是能记住较长的数字串、字母串或其他信息的人,往往额叶皮层中可供释放的多巴胺更多。原因可能是他们本身拥有更多的多巴胺神经元,也可能是神经元数量相近,但这些神经元可释放的多巴胺更多。
明白吗?他们也发现了相反的情况:工作记忆广度和能力较低的人,可供释放的多巴胺较少。这就确立了一种相关性,但并不是因果关系。另一项同样经典的研究由 Brzozowski、Brown、Rothwell 和 Goldman 完成。这项研究非常重要,因为研究者能够把少量多巴胺直接导入皮层,并评估工作记忆容量。不管什么时候做工作记忆测试,总会出现同样的规律,而且这与是否向大脑注入多巴胺无关:人,以及动物,都非常擅长记住短序列的数字、字母或其他类型的信息。所以,如果你告诉他们一样东西,比如字母 A,然后问他们:“你还记得那个字母吗?”几乎每个人都记得。
但如果给他们一串 10 个字母,他们能记住的就少于这 10 个。这有点显而易见,但仍然值得强调。因此,随着需要记住的项目从少到多,成绩会呈现一种下降曲线。在这项研究中,当把多巴胺导入额叶皮层后,个体能记住的东西数量就直接增加了。结果非常直接:导入的多巴胺越多,能记住的字母串、数字串和信息串就越长,当然之后也会被遗忘,因为工作记忆本来就是这样:记住信息,然后在不久之后丢弃。我刚才描述的这些发现,与我之前说的那种自然发生的实验相互补充:把人带进实验室,测量他们的工作记忆广度,再看他们产生多少多巴胺。多巴胺越高,工作记忆越好;多巴胺越低,工作记忆越差。
我刚才描述的实验是导入多巴胺的实验,它表明多巴胺很可能是改善工作记忆的限速性,或者更准确地说,容量限制性的神经调质。这是书呆子式的说法,意思就是多巴胺越多,工作记忆越好。但这项实验的一个关键之处在于,他们还做了一系列不导入多巴胺、而是向前额叶皮层导入其他神经调质的实验,比如去甲肾上腺素或血清素。有意思的发现是,加入去甲肾上腺素或血清素对工作记忆没有影响。当然,这些也是神经调质,能够改变前额叶皮层以及其他部位神经元的放电模式,只是在这个实验里它们被加到了前额叶皮层。导入这些神经调质时,工作记忆既没有改善,也没有变差。
换句话说,多巴胺,而且可能只有多巴胺,似乎是调节前额叶皮层工作记忆容量程度的主导神经调质,也就是决定你的工作记忆容量是小、中还是大。当然,在这个背景下还有许多其他实验值得简单一提。例如,找来工作记忆容量高的人,对他们的大脑成像,会发现他们的基线多巴胺水平很高,尤其是投射到前额叶皮层的多巴胺。然后给他们服用一种耗竭前额叶皮层多巴胺的药物,他们的表现就会下降。工作记忆相关文献的好处在于,虽然我没有面面俱到地介绍所有文献,但它们往往彼此吻合,都指向同一个方向:在工作记忆任务期间前额叶皮层释放的多巴胺水平,与完成工作记忆任务的能力高度相关。
多巴胺越低,所谓的工作记忆广度就越低;多巴胺越高,工作记忆广度就越高。好,接下来我们要做另一个工作记忆任务,和我们之前做的那个不同。这样做有一个特定目的:让你能够判断自己的工作记忆容量是多少,并由此推断你的基线多巴胺水平,或者至少是你做这些工作记忆任务时可能释放到前额叶皮层的多巴胺水平。换句话说,我们要试着弄清楚你属于工作记忆容量低、中还是高的人群。当然,这样做部分是为了尝试确定你前额叶皮层中可供释放的多巴胺量可能是低、中还是高。当然,我们并没有把你放进正电子发射断层扫描设备里。
出于显而易见的原因,我们做不到这一点。但请记住,我们接下来要做的,与实验室研究非常相似,某些情况下甚至完全相同。在那些研究中,研究者试图确定人们在我们一直讨论的这些特定神经网络,也就是中脑皮层通路中的多巴胺水平可能是多少。换句话说,你在接下来这个工作记忆任务中的表现,可以较好地提示你前额叶皮层中可供释放的多巴胺水平也许可能是多少。我之所以说“也许可能”,是因为我不想引起不必要的担忧,比如说如果你落入了工作记忆广度低的那一组。事实上,如果你属于工作记忆广度低的那一组,其实有一些很好的工具可以用来改善这些通路中的多巴胺传递,并改善你的工作记忆。
我也不希望大家产生这样的印象:认为这个工作记忆任务的表现以某种方式反映了大脑中更大的多巴胺问题,它当然不是。我再重复一遍,它不能用来诊断帕金森病或任何神经退行性疾病。不过我要说,工作记忆缺陷在帕金森病患者中很常见,原因显而易见:这些患者的多巴胺神经元存在缺陷,不仅是多巴胺的生成,还有多巴胺神经元的数量。这是帕金森病的标志性特征之一,在创伤性脑损伤等情况中也会出现。但你即将进行的这个工作记忆任务,在面向普通人群、一组本科生,或者所谓的正常人或典型对照受试者时,而你们所有人都属于这类人,好吗?所以,除非你正在应对创伤性脑损伤,或者你知道自己患有帕金森病,我们知道你现在得到的数据,与人们在实验室做这类研究时得到的数据非常相似。
也就是说,有些人工作记忆广度短,有些人中等,有些人高,这都是很典型的。今天我们其实只分成两组:工作记忆广度短和工作记忆广度高。我们可以有一定把握地说,这与额叶皮层中可供释放的多巴胺量相关。但是,这一点非常重要:随着我们对工作记忆、神经回路、多巴胺等内容的讨论不断推进,我想澄清我之前说过的一点,那就是增加可用多巴胺的量并不总能提高工作记忆广度。事实上,有一种常见情况:工作记忆容量本来就相对较高的人,通过药物或我们稍后会讨论的其他方法进一步提高多巴胺水平,他们的表现实际上可能会下降。
好吗?如果现在这些内容有点让人困惑,接下来我们会把它讲得非常简单,这样如果你决定实施本期节目讨论的任何方案,你就会知道可以预期什么,以及你是否属于应该或者也许不应该采用这些方案的人群。好,我们再来测试一次你的工作记忆。这次的工作记忆任务会和你之前做的有些不同。在这个任务中,我会给你读六个不同的句子,你的任务是注意这六个句子,因为过一会儿会问你关于这些句子的一些信息。第一句是:房地产价格正在上涨(real estate costs are going up)。第二句是:大西洋在夏天很温暖(the Atlantic Ocean is warm in summer)。第三句是:“现在人们对电动汽车很感兴趣(There's a lot of interest now in electric cars)。”
第四句是:“有些爬行动物一年只吃一次(Some reptiles eat only once a year)。”第五句是:“如今的孩子在清醒时间里有超过 60% 在看屏幕(Kids nowadays look at screens more than 60% of their waking life)。”第六句也是最后一句:“football 在不同国家可能指不同的运动(Football can mean different sports depending on the country)。”好,我给你读了六个句子,我承认它们都有点长。现在,这个工作记忆任务要求你尽可能多地回忆出每个句子的最后一个单词。我给你一点时间。在我告诉你每个句子的最后一个单词到底是什么之前,我想提醒大家,工作记忆容量服从正态分布。所以你们中有些人也许能记住五个甚至六个句子的最后一个单词,不过我必须说,这极为罕见。有些人能记住其中三到四个句子的最后一个单词,这更为典型。
这实际上代表了平均水平,也就是我们所说的均值。然后,更少的人,虽然人数仍然不少,只能记住其中一到两个句子的最后一个单词。好,我假设你们大多数人已经尽力回忆了这六个句子中尽可能多的最后一个单词。也许你把它们写了下来,或者输入到手机里,或者以某种方式记录下了你回忆起的这六个最后单词。现在我来告诉你每个句子实际的最后一个单词。第一句的最后一个单词是 up,因为你可能还记得,这句话是:“Real estate costs are going up.(房地产价格正在上涨。)”第二句的最后一个单词是 summer,因为这句话是:“The Atlantic Ocean is warm in summer.(大西洋在夏天很温暖。)”
第三句的最后一个单词是 cars,因为这句话是:“There is a lot of interest in electric cars.(人们对电动汽车很感兴趣。)”第四句的最后一个单词是 year,因为这句话是:“Some reptiles eat only once a year.(有些爬行动物一年只吃一次。)”第五句的最后一个单词是 life,因为这句话是:“Kids nowadays look at screens more than 60% of their waking life.(如今的孩子在清醒时间里有超过 60% 在看屏幕。)”第六句的最后一个单词是 country,因为这句话是:“Football can mean different sports depending on the country.(football 在不同国家可能指不同的运动。)”好,请对自己诚实,告诉你自己,如果你不想的话不必告诉任何人,这六个句子的最后一个单词你正确记住了几个。记得正确很重要。再说一次,你能回忆起的单词数量,也就是你的工作记忆广度,会因人而异。
但我们可以拿这些分数的正态分布,大致在中间画一条线:如果你能正确记住三到六个句子的最后一个单词,你就属于工作记忆广度高的一组;而如果你只能记住这六个句子中一个、两个,或者可能零个最后的单词,那么你就属于工作记忆广度低的一组。再说一次,我不想让任何人担心。这并不意味着你有任何整体性的记忆缺陷或多巴胺缺陷。但很重要的一点是,尤其是如果你打算采用任何改善工作记忆的方案,你需要如实地,也就是准确地报告你的工作记忆表现,至少对自己如实报告。现在,你还记得,你的工作记忆是低还是高,在这里我们只分成低和高两组。
没有中等。我们就在那条线上一分为二。我们说,如果你能记住三到六个,至少在本次讨论中,我们称之为工作记忆广度高;如果你记住的少于三个,甚至一个句子的最后单词都没记住,那就是工作记忆广度低。我们把它一分为二,把你们分成两组。我们确实知道,当在大量人类受试者中这样做时,其中一些情况下是全部受试者都对其大脑前额叶皮层中可供释放的多巴胺量进行了成像,工作记忆广度短与较低的多巴胺量相关,而工作记忆广度高,或者说广度长,随你怎么称呼,与前额叶皮层中更多可供释放的多巴胺相关。接下来的内容会变得非常有意思,坦白说,对每个人都非常令人振奋,尤其是工作记忆广度低那一组的人。
加州大学伯克利分校的马克·埃斯波西托(Mark Esposito)及其同事,以及其他实验室的研究,探讨了在典型人群的大脑中提高多巴胺水平会带来什么后果。所以这些人并不是帕金森病或创伤性脑损伤患者,而是本科生,我们确实意识到本科生并不能完全代表大学以外的所谓“正常”人群,但也包括社区人群,也就是不是大学生的人,等等。他们提高这些个体多巴胺的方法往往依赖药物。这些是处方药,大多是为了治疗帕金森病、提高多巴胺水平而开发的,但也有其他一些用途。比如溴隐亭(bromocriptine)这类药物,我们知道它们属于所谓的多巴胺激动剂。激动剂是一种能使某种神经化学物质,在这里是多巴胺,的量增加的药物。
而拮抗剂则是一种阻断、阻止或以某种方式降低某种化学物质总可用量的药物,比如多巴胺或血清素等。所以溴隐亭是一种提高多巴胺的药物。人类受试者来到实验室时,没有服用任何药物,还没有服用溴隐亭。当然,研究者也评估了他们是否在服用任何治疗 ADHD 的药物、他们的咖啡因摄入量等等。这项研究有一定的纳入和排除标准。但可以肯定的是,正在服用任何 ADHD 处方药的人没有被纳入研究,或者被排除在研究之外,因为这些药物确实会提高多巴胺以及其他一些神经调质,比如去甲肾上腺素和肾上腺素。我在做过的两期 ADHD 节目中都讲过这些,同样可以在 hubermanlab.com 上找到,只要进入搜索功能,输入 ADHD 就行。
总之,在这些研究中,他们找来没有服用任何提高多巴胺药物的人,测量他们的工作记忆,方法与你几分钟前用那六个句子测量自己工作记忆的方式非常相似,然后让他们服用溴隐亭。他们服用的剂量分为低、中、高三种。90 分钟后,他们进行了一项工作记忆任务。观察到的结果非常有意思,根据我到目前为止所说的一切,你大概能预测出来。最初基线多巴胺水平较低、因此工作记忆广度较短的人,也就是在那六个句子中只记住零到大约三个最后单词的人,表现显著改善。他们能记住四个,有些情况下多达六个句子的最后一个单词。
这与我们到目前为止所说的一切完全一致,只是说明多巴胺对工作记忆很重要。如果你一开始前额叶皮层中的多巴胺储备或可供释放的多巴胺较低,工作记忆表现就较差;通过服用溴隐亭这种多巴胺激动剂来增加多巴胺,我们希望并预期能够改善工作记忆的所有回路变化都会发生,而工作记忆也确实得到了改善。好吗?非常直接。这很有意思,但这项研究更有意思的部分在于,本来工作记忆广度就高的人,服用低剂量或中等剂量的溴隐亭后,工作记忆并没有进一步提高。当然,如果某人本来就能记住六个句子的全部六个最后单词,那他们自然无法再提高成绩了。但工作记忆广度高那一组中的很多人,当然只记住了四个,有些情况下是三个。
通常是能记住四个、五个或六个句子的最后一个单词。当他们服用低剂量或中等剂量的溴隐亭时,工作记忆并没有显著改善,要么没有变化,要么变化非常有限。接下来就很有意思了。当本来工作记忆广度就高的人服用最高剂量的溴隐亭时,顺便说一下,研究确认了可用多巴胺的量确实增加了,这一点很重要,他们也做了确认,结果他们的工作记忆表现实际上下降了,以至于他们现在的工作记忆广度变短或变低了。这告诉我们,多巴胺与工作记忆之间的关系遵循倒 U 形函数。想象一个 U,然后把它倒过来,意思是如果你前额叶皮层中的多巴胺可用量低,工作记忆广度就短。
随着多巴胺量增加,工作记忆会变强。但如果你把前额叶皮层中的多巴胺增加得太多,工作记忆广度实际上会显著下降,低于你起始时的基线。这一点之所以重要,有很多原因,其中很重要的一点是工作记忆与注意力之间已知的关系。在 ADHD 的背景下理解这一点非常重要,但对于那些没有 ADHD、却在日常生活中难以保持专注和注意力、难以完成工作记忆任务的人也同样重要,这里说的不是在实验室里,而只是在日常生活中。因为如今我们非常非常多地听到人们在专注和注意力方面遇到困难。也许,我们并不确定,也许部分原因是过度使用智能手机、社交媒体等等,不过目前还没有确立直接的因果关系。
正在出现的数据表明,过度使用这些东西确实可能导致问题。但无论原因是什么,ADHD 在儿童和成人中似乎确实更多了,专注和注意力方面的亚临床问题也更多了。就神经回路而言,接下来的内容非常有意思。德斯波西托(Desposito)及其同事以及其他实验室的研究,使用了与我之前描述的类似范式:给人们服用药物,把他们的基线多巴胺水平提高到其初始的短时或长时记忆广度容量起点之上,然后让他们完成不同类型的工作记忆任务,这些任务涉及注意力和工作记忆的两个不同方面。到目前为止,我们一直把工作记忆当作一件单一的事情来谈。但工作记忆实际上涉及两件事,或者至少两件事。第一,为了完成工作记忆任务并注意某件事,真正做到专注,我们需要有排除干扰物的能力。
我们需要能够不去注意那些原本会让我们分心的东西。除此之外,我们还需要能够从一个情境切换到下一个情境,对吧?从煮一杯咖啡到穿上鞋出门,在某些情况下,还要把不同的情境叠加在一起,比如一边打电话一边系鞋带,等等。这项研究告诉我们,任务切换和情境切换的能力,也就是转移我们所注意的对象、并在我们注意的不同事情之间穿插交替的能力,这对我们度过日常生活至关重要,在很大程度上依赖于投射到大脑中一个叫基底神经节的结构的多巴胺。我之前在这个播客中谈过这个结构,但如果你没听过,我们可以大致把它定义为参与产生动作和停止动作的结构。
事实上,它常被描述为产生“go”(去做)指令和“no go”(不要做)指令的神经回路。所以基底神经节参与任务切换,而它们参与任务切换的方式,部分就是发出某些指令,“go”去做某些事,“no go”不去做另一些事。好吗?任务切换:停止做这个,开始做那个;开始做那个,停止做这个。而且有时程度各不相同,对吧?我的意思是,我们可以拿任何现实场景,比如一边打电话一边系鞋带,在这个框架下做细致分析。但我想只要你稍微想一想,就会明白,为了完成日常任务,我们需要能够进行任务切换。而这并不总是开始一个任务、结束,再开始一个新任务、结束。很多时候,我们是在不同程度上穿插进行不同的任务。
工作记忆和注意力的另一个方面是排除干扰,不去注意环境中无关的东西,甚至是你自己身上无关的东西。如果你那一刻正想做别的事,你就不能被一颗只扣了一半的纽扣,或者袖子上的一点小东西分散注意力,好吗?ADHD 患者以及在专注方面有亚临床困难的人,在这一点上真的很吃力,对吧?那种刻板印象就是“哦,快看,一只松鼠”之类的。但实际上,对人们来说,这通常是一种更微妙、更棘手的现象:他们要么记不起自己刚才在做什么,要么就是被带向不同的轨迹,不同的思维轨迹或行动轨迹,然后很难回到他们原本想要专注的那件事上。
根据这些关于多巴胺和神经影像的研究,我们知道,排除干扰物在很大程度上是投射到前额叶皮层的多巴胺神经元作用的结果。好,那我为什么要告诉你这些神经回路的内容呢?是的,有很多研究表明,如果选择性地激活向基底神经节输送多巴胺的神经元,就能提高任务切换能力,但排除干扰物的能力不会随之提高;或者如果选择性地增加投射到前额叶皮层的神经元释放的多巴胺量,就能选择性地改善对干扰物的排除,而不提高任务切换能力。从实用角度出发,在本次讨论中,我们要仔细关注数据是否告诉我们,那些特定方案、那些特定方法,是在整体上提高多巴胺,也就是同时增强投射到基底神经节和前额叶皮层的多巴胺神经元的活动,还是选择性地作用于基底神经节,或者选择性地作用于前额叶皮层。
我现在可以告诉你的是,幸运的是,有几种方案,有些是行为方面的,有些涉及特定的非处方补充剂,还有些涉及处方药物,它们可以分别独立地作用于这些系统中的每一个,也可以整体提高多巴胺,从而全面改善专注力和工作记忆。好,我们来谈谈改善工作记忆的方案,具体来说是通过改变大脑中的多巴胺水平来实现。我之前在这个播客中多次讨论过多巴胺。事实上,我们有整期节目专门讲如何优化和调节多巴胺,当然,在 ADHD 那几期以及其他节目中也会谈到多巴胺。再说一次,如果你对多巴胺或任何其他话题有具体问题,可以访问 hubermanlab.com。这个网站经过专门设计,你可以在搜索功能中输入一个词,比如 dopamine,也可以输入多个关键词,比如 dopamine exercise 或 dopamine cold plunge 等,它就会带你到多期节目中讨论这些话题的具体时间点,以及一些新闻简报,其中部分信息已被浓缩成简短的 PDF 等形式。
所以我们现在当然会讲一些通过提高多巴胺来改善工作记忆的内容。但如果你对多巴胺的科学和药理学以及调节多巴胺水平的方案有更广泛的兴趣,所有这些都可以在 hubermanlab.com 上找到。好,假设你的工作记忆广度短或中等,你想尝试提高多巴胺水平以改善工作记忆。可以设想的方法有很多。我们先从已知能增加多巴胺储备的行为工具说起,也就是经同行评审研究证明,能够增加大脑中与工作记忆表现相关的某些回路内多巴胺储备的工具。立刻浮现在脑海中的方案,是使用某些非睡眠深度休息方案。非睡眠深度休息,即 NSDR,其实是我创造的一个术语,因为有一种已经流传了数百年的练习叫瑜伽休息术(yoga nidra),意思其实是“瑜伽睡眠”。在这种练习中,人们,如果你决定尝试的话,也可能是你,躺下来,听一段引导词,也就是听一段音频脚本,它通常会引导你进行长呼气式呼吸,刻意放松面部和身体的肌肉。
瑜伽休息术通常还包括设定某些意念,而且在瑜伽休息术开始时总会给出一条指示:你应该尽量不要睡着。有些人有时会睡着,有些人不会,但其理念是,而且也有数据支持,瑜伽休息术会让人进入一种浅层的睡眠模式。它当然不是深度睡眠,也不是快速眼动睡眠,但它是一种非常有趣且不寻常的大脑状态,我们对它的了解正在逐步加深。实际上,我计划在不久的将来与《我们为什么要睡觉》(Why We Sleep)一书的作者马修·沃克(Matthew Walker)以及其他一些同事合作,试图弄清楚在瑜伽休息术以及与之类似、被我称为非睡眠深度休息的方案进行期间,大脑和神经系统其他部分究竟发生着怎样的神经活动模式。
瑜伽休息术与非睡眠深度休息的区别在于,非睡眠深度休息不包含任何意念设定,并去除了方案中大量晦涩的、有时被称为神秘主义的语言。好消息是,瑜伽休息术的引导脚本或方案,以及 NSDR 的引导脚本或方案,都可以完全免费获取。你当然可以在 Waking Up 这样的应用上找到,也可以在 YouTube 上找到。比如,如果你输入 NSDR 加上我的姓氏,就能找到一段 10 分钟的 NSDR 引导。瑜伽休息术的引导脚本也有很多。如果你更喜欢女声,也有很多很棒的女声可供选择。我特别喜欢的一位是 Kelly Boys,名字是 Kelly,姓氏拼写为 B-O-Y-S。她有瑜伽休息术和 NSDR 两种引导,时长各不相同,从 8 分钟一直到,我记得是 45 分钟。
我为什么要跟你们讲这些?已经有好几项研究,尤其是其中一项。我也清楚我们说的只是一项研究,但它的结果确实很耐人寻味,而且和我们今天讨论的内容相关。在这项研究中,研究人员让受试者实际上做了一个 NSDR 方案。他们称之为瑜伽休息术(yoga nidra),所用的方案本质上就是一段瑜伽休息术引导词。他们让人们躺下,听一段瑜伽休息术引导词并进行瑜伽休息术。他们评估了在进行这段瑜伽休息术之前和之后,大脑中可用的多巴胺含量。他们发现,进行瑜伽休息术方案之后,多巴胺的基线水平,也就是人脑基底神经节和其他几个结构中可用的多巴胺量(当然,这些受试者都是人类),与做了另一种方案(不是瑜伽休息术、也不是 NSDR)的人相比,最多提高了 60%。
那么,这项研究有没有评估瑜伽休息术(也就是 NSDR)的多种不同时长?没有。他们考察的是相当长的、一小时以上的瑜伽休息术练习。不过,还有其他一些数据在认知表现及其他几种情境下探讨了瑜伽休息术,也就是 NSDR,这些数据都指向一个事实:认知表现,尤其是带有工作记忆成分的认知任务表现——它们并不是你们之前做的那种工作记忆任务,但带有工作记忆成分,也就是受试者必须把某些小批量的信息记在脑中,然后丢弃这些信息,才能把任务做好——所有这些研究都显示任务表现有显著提升。所以,虽然 NSDR 或瑜伽休息术这类东西对你们中的一些人来说可能听起来有点玄乎、有点虚,或者按年轻人的说法,有点“弱鸡”,但它绝对不是“弱鸡”。
它真的很有效,而且它的效力恰恰作用于参与工作记忆的那些神经化学物质和神经回路。所以,如果我退一步说:好,有哪些零成本、风险极低甚至几乎没有风险的方案,可以在不需要摄入任何东西、不需要服用任何东西、基本上什么都不用做的情况下提高多巴胺水平——只需要躺在那里,做这种渐进式肌肉放松。NSDR 还涉及其他一些内容,如果你决定尝试就会了解到——并显著改善或提高大脑中可用多巴胺的水平?那么,如果想达到这个目的,NSDR 和瑜伽休息术确实是首选工具。我认为这样说是合理的。而且正如我之前提到的,没有理由认为做 NSDR、瑜伽休息术有任何风险,前提是你躺在一个安全的地方,而不是躺在马路中间之类的地方。
但假设你是在安全的地方做,我会鼓励你在初次尝试时做 20 到 30 分钟。也许你可以做更长时间,不过我个人很难经常做很长的瑜伽休息术引导。整整一小时是很大的时间投入,我一般没有那么多时间。我经常会做 10 分钟的 NSDR。是否针对每一段、所有这些瑜伽休息术引导都做过脑成像实验,来确定大脑中多巴胺增加的量,或者是否有多巴胺增加?没有。但我认为,我们可以从那项来自斯堪的纳维亚的出色研究中稳妥地进行推断:该研究表明,当人类受试者进行这种瑜伽休息术方案时,与工作记忆相关的关键神经结构中的基线多巴胺水平会显著提高。现在,你们中的很多人可能听说过,进入冷水浴池、洗冷水澡,或者在能够安全进行的前提下进入冰冷的海水或湖水中,可以显著提高循环中的多巴胺水平,甚至可能提高到两倍乃至三倍。
而事实确实如此。研究显示,当人们进入冷水中,通常浸到脖子,顺便说一下,这种冷水的温度可以在 40 多度到 60 出头度之间,取决于你在里面待多久,所谓的循环儿茶酚胺会显著增加。什么是儿茶酚胺?儿茶酚胺就是多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素。冷水引起儿茶酚胺增加的证据主要来自两项研究,尤其是其中一项。在那项研究中,他们让人们进入的水,我不会说是特别冷的水,是 60 度出头,顺便说一下,我这里说的是华氏度。他们让这些人类受试者浸入水中直到脖子。我记得他们实际上是让受试者坐在泳池底部的草坪椅上。
但同样,他们的头露在水面上,所以可以呼吸。他们在水里待了相当长的时间,45 分钟或更久。研究观察到,肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺出现了大幅的、具有统计学显著性的增加,并且持续了几个小时或更久。这就是为什么,如果你曾经做过所谓的“刻意冷暴露”,刚进去的时候往往很不舒服,但出来之后你会感觉不一样。在大多数情况下你会感觉非常好,前提是——如果你是我的话——之后洗个热水澡。是的,我喜欢这样做。我知道如果你想提高代谢,也许之后不暖和身体会更好。我喜欢之后洗个舒服的热水澡或者进桑拿房。这只是我个人的做法。但无论如何,刻意冷暴露显然会引发身心状态的转变,大多数人只要做法正确、不进入对自己来说太冷的水里待太久,都会报告这种感受是愉悦的。
我认为可以合理地假设,其中一部分感受是这些儿茶酚胺增加的结果,这也是为什么很多人选择洗冷水澡——如果是我的话,就是冷水澡之后再洗个温水或热水澡——或者在早上泡冷水浴池,甚至可能只是每周一两次。很多人喜欢这样做。通常,人们喜欢的是从冷水里出来的那一刻以及之后的感受,虽然你们中有些“变态”真的喜欢进入冷水和待在里面的感觉,但我不是。这里的重点是,如果我们审视一下零成本的行为工具——实际上是可能帮你省钱的行为工具,也就是减少你的取暖费——而它们已知能提高恰恰参与改善工作记忆的那些神经化学物质,也就是多巴胺,那么我认为可以合理地假设,在进行任何工作记忆任务或任何需要更高专注度的活动之前大约 30 到 60 分钟洗个冷水澡,可能会有用,好吗?
我们不知道。具体的研究还没有做过,但理论上可能有用。从机制上讲说得通,在逻辑上是成立的,可以在刻意冷暴露之后进行。事实上,很多人报告说,刻意冷暴露之后不仅会感到一点轻微的欣快感或感觉良好,还会觉得专注能力提高了。事实上,这种效果明显到很多做刻意冷暴露的人说,他们不需要那么多咖啡因来维持警觉和精力,这一点我们完全不应该感到意外,对吧?它会增加儿茶酚胺,这我们是知道的。所以这是另一个你也可以探索的方案。用冷水澡进行的刻意冷暴露,与在冷水浴池或海里进行的刻意冷暴露之间,是否存在重要差别?坦白说,比较这两者的研究并不多,但我认为合乎情理的是,如果你能使用冷水浴池或者一片冰冷的水域,可以安全地浸到脖子,待 30 秒到一分钟,如果水温在 50 度或更低的话,对吧?
如果你进入更冷的水,我们知道,比如说,如果你进入 45 度的水中,只待 30 秒,你会得到儿茶酚胺的大幅增加,也许与在 60 度的水中待 45 分钟所获得的儿茶酚胺增幅一样大。大多数人没有 45 分钟坐在水里、让水没到脖子,所以大多数人选择在淋浴、冷水浴池或其他水域中进行 30 秒到最多三分钟的刻意冷暴露。再强调一次,只有在能够安全进行的情况下才这样做。千万千万,拜托,看在上帝的份上,千万不要在进行刻意冷暴露时做任何过度换气式呼吸或屏气,因为你可能会昏厥,可能会死。不要把呼吸练习和刻意冷暴露结合起来。就是不要。把这两件事完全分开。
好吗?但我们知道,刻意冷暴露是提高儿茶酚胺(包括多巴胺)的一种非常可靠的方法。所以,如果你想探索刻意冷暴露方案,深入了解温度和时长等方面的细节,你可以完全零成本地找到这些信息。访问 hubermanlab.com,进入 Menu(菜单)标签,向下滚动到 Newsletter(简报),找到冷暴露简报,那里以简短的 PDF 形式详细介绍了所有这些内容。现在,你们中的一些人可能会问:“嘿,如果我属于工作记忆广度高或长的那一组呢?我的多巴胺基线水平应该很高。我是不是不该做瑜伽休息术或 NSDR?是不是不该做刻意冷暴露?”这个嘛,你就只能自己去试验了。同样,正如我之前提到的,做瑜伽休息术、NSDR 基本上是零风险的。刻意冷暴露的话,进入冷水总是有一定风险的。
人们总想知道要多冷。简报里会讲到这一点,但我现在也直接告诉你们。理想的温度是你能够安全进入并在里面待 30 秒到三分钟再出来的温度。有些人选择待得更久,但我认为对大多数人来说,30 秒到三分钟是一个很好的时长,尤其是如果你打算经常做的话。所以这个温度应该让你能安全地待满这段时间,但又足够不舒服,让你有一种想出来的冲动,你必须努力才能待在里面,你必须在某种程度上克服那种肾上腺素释放和想出来的冲动。好吗?所以对有些人来说是 45 度,对另一些人来说是 40 度。
这取决于你对寒冷的适应程度,取决于你休息得怎么样。没有特定的温度,你必须自己去好好衡量。所以要宁可谨慎一些,你可以去试验,前提是在安全范围内试验。所以,如果你在今天做的工作记忆任务中发现自己的工作记忆非常好,我认为没有任何理由回避瑜伽休息术、NSDR 和刻意冷暴露。事实上,可能有理由通过 NSDR、瑜伽休息术、刻意冷暴露来提高你的多巴胺和其他儿茶酚胺。也许对于工作记忆表现来说,它可能会进一步提升。也许它会降低表现,那样的话,你就得到答案了。你不必再做这些方案,而且你肯定不会想在任何需要大量工作记忆和注意力的事情之前做它们。
当然,这些方案还有其他好处,所以没有理由完全回避它们,只是也许在试图改善工作记忆的情境下回避它们。然而,如果你在工作记忆、注意力、专注方面存在困难,那么我认为,我到目前为止谈到的这些方案,会是一个很好的初步尝试,作为提高多巴胺以及当然还有其他儿茶酚胺的方法,看看它是否能增强你的专注力、注意力和工作记忆能力。现在,你们中的一些人可能正在大声喊、大声喊、大声喊:“那运动呢?运动不是能增加多巴胺吗?”确实能。是的,还有其他东西能增加多巴胺,不只是运动。有一些活动能增加多巴胺。有些人可能会说:“等等,玩电子游戏不是能增加多巴胺吗?
性会增加多巴胺。巧克力会增加多巴胺。”是的。是的,确实,这些东西都能增加多巴胺。然而,我一直在谈论的这些方案——NSDR、瑜伽休息术、刻意冷暴露——其有趣且重要之处不仅在于它们能增加多巴胺,还在于它们增加多巴胺的持续时间。好吗?这一点非常重要。如果你想更多地了解所谓的多巴胺峰值与多巴胺基线之间的关系,以及为什么我要强调这些能引起基线多巴胺大幅且持久增加的工具,可以去看我做的关于优化多巴胺的几期节目。节目说明里有链接。现在,在我谈论其他为了改善工作记忆而提高多巴胺的方法——比如 L-酪氨酸、刺毛黧豆(mucuna pruriens)这类非处方补充剂——之前,我想简短地提一下,我保证会很简短。我知道有时候我说简短,结果花了 20 分钟跟你们讲某件事。
但非常简短地,我只想花两分钟跟你们讲一些方案,我们目前还不知道它们是否会提高多巴胺水平,但我们确实知道它们能改善工作记忆,因为毕竟这期节目讲的是工作记忆,而不仅仅是多巴胺与工作记忆。研究表明,使用双耳节拍,好吗?双耳节拍是指在两只耳朵中呈现或聆听不同频率的声音,通常通过耳机,我认为已经证明这样效果最好。两个频率之间会产生一个差值,使得大脑倾向于被“带动”,或者说开始跟随某个特定频率,不是整个大脑,而是某些神经回路。所以,如果你听说过比如 15 赫兹双耳节拍或 40 赫兹双耳节拍,这并不意味着你听的是 15 赫兹的声音或 40 赫兹的声音。
你听的是两种不同频率的声音——赫兹只是声音频率的计量单位——分别在两只耳朵里,而它们之间的差值是 40 赫兹或 15 赫兹。有几项研究显示,工作记忆表现有并不巨大的——好吗,我想说清楚——小到中等程度的改善,但在某些情况下是显著的改善。我会在节目说明中提供这两篇论文的链接,但我先通过标题和主要结论简要介绍一下。第一项研究题为《双耳节拍与单耳节拍刺激对不同情绪性水平受试者认知功能的影响》。这是一项非常有趣的研究,发表于 2019 年。受试者人数相对较少,只有 24 名参与者,16 名男性、8 名男性,年龄在 19 到 31 岁之间。他们聆听了这种 40 赫兹的双耳节拍。
顺便说一下,外面很容易找到零成本或花很少钱的 40 赫兹双耳节拍应用和其他资源,你只要搜索 40 赫兹双耳节拍就行。研究考察了工作记忆任务以及其他一些认知任务的表现,发现在某些情况下,工作记忆任务上的认知表现有小到中等程度但显著的改善。该研究中考察情绪性的部分没有发现显著效应,所以情绪性在这里似乎并没有影响。但无论如何,这项研究加上另一项题为《双耳节拍对视觉空间工作记忆和皮层连接的影响》的研究——这项研究发表于 2016 年——总体上发现了类似的结果。在这项研究中,他们使用的是 15 赫兹双耳节拍,以下是我的转述:它产生了具有高信息传递特征、连接强度一致的网络活动。他们真正说的是大脑内神经活动模式的变化,这些变化导致了视觉空间工作记忆的改善,或至少与之相关。
视觉空间工作记忆任务与你们之前做的工作记忆任务不同。视觉空间工作记忆任务涉及在你脑海中进行认知生成,也就是所谓的“视觉空间画板”。也就是说,你看到某样东西,然后在脑海中把它大致勾画出来。你必须知道事物在空间中的相互关系,注意它们是什么,并把它们记在脑中——同样,因为这是工作记忆——只记到完成任务所需的时间为止。这就是视觉空间工作记忆。可以想象,它可以迁移到大量日常活动中,这些活动都需要专注、注意力、学习和表现。而事实上,15 赫兹双耳节拍能够在这类工作记忆任务上带来小幅但显著的改善。所以我想再次强调,我们并不知道双耳节拍与多巴胺之间的关系,至少从这些研究中看不出来。
但我觉得,如果不提这两项研究就是我的疏忽,它们表明 40 赫兹双耳节拍、15 赫兹双耳节拍确实能改善工作记忆表现。在这类情境中,受试者是在做工作记忆任务的同时聆听双耳节拍,在某些情况下是在做工作记忆任务之前聆听。两种方式似乎都有效,这取决于具体研究。还有很多其他研究。但我想提一下双耳节拍,因为我知道很多人对它感兴趣。再说一次,这是非药物的、零成本的改善工作记忆的方法,因为你可以在外面零成本找到生成双耳节拍的工具。好,那么那些已知能增加循环多巴胺、可能改善工作记忆,而且确实已在同行评审研究中被证明能通过增加循环多巴胺——推测也增加了大脑中的多巴胺水平——来改善工作记忆的非处方化合物呢?
嗯,我能想到两类具体的补充剂,也就是非处方化合物,至少在目前在美国是合法的,能够提高多巴胺水平。这两种是 L-酪氨酸——一种氨基酸,是多巴胺的前体——以及刺毛黧豆,信不信由你,它是一种天鹅绒质感的豆子,或者说是这种天鹅绒豆子的外层成分,含有 99% 的左旋多巴(L-DOPA),或者说相当于 99% 的左旋多巴。左旋多巴是通向多巴胺生成的生化级联反应中的一个关键成分。事实上,左旋多巴常被开给帕金森病患者,作为提高其多巴胺水平的手段。据我所知,至少有三项研究使用刺毛黧豆来提高多巴胺以治疗帕金森病。换句话说,刺毛黧豆会提高多巴胺水平,而且是的,它已被证明能改善帕金森病患者的部分症状。
我们今天不讨论帕金森病的治疗。我要提醒大家,不要在未咨询医生的情况下使用任何补充剂来治疗帕金森病或其他疾病。好吗?这一点非常、非常关键,必须指出来。如果我们讨论的是通过补充剂提高多巴胺以改善工作记忆的方法,我认为应该从 L-酪氨酸开始,因为 L-酪氨酸不同于刺毛黧豆,它在上游的位置更靠前一些——实际上,它在通向多巴胺生成的生化级联反应中位置靠前得多。不过,多项研究已表明,补充 L-酪氨酸确实能增加多巴胺。而且,我这里引用一项发表于 1999 年的研究的标题——我知道那是好些年前的了,但当然,好些年前甚至更早也有一些出色的研究——《酪氨酸改善多任务环境下的工作记忆》。这项来自 Thomas 等人的研究有一些有趣之处,也有一些让我有点瞪大眼睛的地方,但并不一定是因为结果有多么惊人。
事实上,当你查看这篇论文中的全部数据时,你会发现,像这项研究中那样补充 L-酪氨酸,确实带来了多任务条件下工作记忆的改善,正如标题所示。这些改善是显著的,但并不巨大,好吗?它们具有统计学显著性,但并不是巨大的提升。真正巨大的——也是我当时瞪大眼睛、至今仍会瞪大眼睛的原因——是研究中使用的 L-酪氨酸剂量非常大。他们让受试者服用每公斤体重 150 毫克的 L-结晶酪氨酸。而且不知出于什么原因,他们让受试者把它拌在苹果泥里服用,或者服用安慰剂。他们设置了多种不同的对照条件,以确保他们观察到的 L-酪氨酸的任何效应确实是由补充 L-酪氨酸引起的。为什么我看到每公斤 150 毫克酪氨酸会瞪大眼睛?
嗯,我体重 220 磅,大约是 100 公斤。所以如果我体重 100 公斤,每公斤 150 毫克,那就意味着如果我是这项研究的受试者,他们会在我做这些认知任务之前给我 15,000 毫克,也就是 15 克 L-酪氨酸。在我看来,15 克酪氨酸是非常、非常高的剂量,坦白说,我无法凭良心推荐这个剂量。为什么?嗯,也许我只是对 L-酪氨酸过度敏感,但我服用过 1,000 或 1,500 毫克的 L-酪氨酸,服用 1.5 克——不是 15 克,是 1.5 克——L-酪氨酸后,我确实体验到了警觉性的提升。事实上,在主观层面上,500 毫克 L-酪氨酸就能让我感到警觉性和专注力有明显提升。所以我无法凭良心建议人们照搬这项研究中的确切剂量方案。
尽管如此,正如标题所示,这项研究表明补充 L-酪氨酸确实能提高工作记忆能力,尤其是在多任务环境中,而这在很多方面都可以迁移到生活中对工作记忆和注意力能力的那类要求上——以一种非常专注的方式(找不到更好的词了),一种非常有条理的方式:做这个、做那个、切换任务、多件事情、交替穿插。这就是度过一天,或至少度过一个工作日,或任何需要认知和专注的事情所涉及的内容。所以首先,我要说一句我在讨论任何化合物或处方药时总会说的话:如果你有补充剂方案,在没有先咨询你的医疗保健提供者、确认你可以安全服用某种补充剂之前,永远不要在方案中添加或去掉任何补充剂。现在,很多医生、医学博士并不熟悉大多数补充剂,所以你可能需要在电话问诊或就诊时带上一些文献。
当然,也有很多医疗保健提供者,包括一些医学博士,对补充剂持开放态度,尤其是如今补充剂已经变得——我会说——总体上更被接受了。有些补充剂,比如维生素 D3、鱼油之类的,比 L-酪氨酸更常见,但也有很多医生愿意讨论 L-酪氨酸这类补充剂。如果你知道自己可以安全地补充 L-酪氨酸,并且选择这样做,你可能会服用什么剂量?嗯,这里我们必须看看这些研究中使用的剂量。我认为唯有公平、唯有安全的做法是承认这些剂量真的非常、非常高。我认为合乎逻辑、安全的做法是从最小有效剂量开始。所以如果你体重 50 公斤,与其一开始就用相当于这项研究的剂量,也许你可以从 250 毫克 L-酪氨酸开始。
如果你体重更重一些,像我一样,100 公斤或 75 公斤,也许你可以服用 500 毫克 L-酪氨酸,看看自己是否在工作记忆、注意力和表现上体验到显著效果。所以这里的思路是确定最小有效剂量。我还应该指出,有些人——不是所有人,但有些人——在补充 L-酪氨酸后会经历一种“崩溃”,也就是说,他们会感觉更警觉、更专注、更能完成工作记忆任务、更好地处理一天的事务,但三四个小时后会经历某种下降。所以你需要留意这一点。事实上,对于任何增加多巴胺的药理手段,你都需要留意这一点。这也是我喜欢我们前面谈到的那些行为方案的原因之一,因为已知它们能让多巴胺和其他儿茶酚胺产生大幅但持久、并缓慢回落的增加。
现在,对于那些对刺毛黧豆感到好奇、甚至可能想尝试的人,请务必先和你的医生谈谈。刺毛黧豆本质上相当于左旋多巴。正如我之前提到的,左旋多巴是一种处方药,而刺毛黧豆能强效地提高多巴胺。什么剂量的刺毛黧豆能提高多巴胺?嗯,通常在针对帕金森病患者的研究中,以及在探讨没有帕金森病的普通人在认知任务或运动表现方面的研究中,所探讨的剂量从 1 克到 5 克刺毛黧豆不等。再说一次,刺毛黧豆是提高多巴胺的一种非常强效的方式。在这里,如果你的医疗保健提供者批准,而你决定尝试,我会建议从非常、非常低的剂量开始,同样是为了找到最小有效剂量。所以也许只用 500 毫克,甚至不到 1 克的剂量,也许甚至 250 毫克,并认真评估多少刺毛黧豆能对你的工作记忆和注意力产生有意义的影响。
所以,刺毛黧豆可以说是非处方补充剂和处方药之间的一座桥梁。我说它是桥梁,是因为它与处方药左旋多巴极其相似。当然,还有一长串已知属于多巴胺激动剂的处方药,其中好几种——事实上是很多种——已被证明能改善工作记忆。你之前已经了解过其中一种,就是溴隐亭。你需要医生开的处方才能拿到溴隐亭。但根据我之前谈到的 D'Esposito 及其同事的研究,我们知道溴隐亭会增加多巴胺。它大约在 90 分钟内起效,大约 90 分钟达到多巴胺的峰值水平,并能改善起始工作记忆广度较低的个体的工作记忆,而我们从神经影像学中知道,这些个体的基线多巴胺水平较低。那么,你是否应该赶紧去找医生要溴隐亭呢?
也许吧。大多数医生不会因为这个理由开溴隐亭。我应该提一下,D'Esposito 实验室和其他实验室的研究表明,创伤性脑损伤(尤其是额叶损伤),以及某些神经退行性疾病如帕金森病,还有其他形式的痴呆,以及 ADHD,其标志性特征之一都涉及工作记忆和注意力的缺陷,考虑到我们对这些疾病症状的了解,这是说得通的。而溴隐亭已被超说明书用于治疗这些疾病,并取得了一定程度的成功。不过,这些都属于超说明书使用的情况。目前据我所知,溴隐亭并没有在整体人群层面上专门被开来治疗这些疾病。它不在 ADHD 或创伤性脑损伤的常规用药对照表上,但某些消息灵通的神经科医生和医生确实会因为这个理由开这种药。在这个背景下,还有其他相关的多巴胺激动剂。
我想你们大多数人最熟悉的,是那些用于治疗 ADHD、能增加多巴胺和去甲肾上腺素的药物。我在 Huberman Lab 播客中专门做过一整期节目讲这些化合物,比如阿德拉(Adderall),比如利他林(Ritalin)——顺便说一下,利他林与阿德拉在引起多巴胺相对于去甲肾上腺素增加的程度上有很大不同。我在那几期节目中讲了所有这些内容,你只要访问 hubermanlab.com,输入 ADHD Adderall 或 ADHD Ritalin 即可,我还谈了其他内容。我也稍微谈到了莫达非尼(Modafinil),这是一类完全不同的药物,已知能改善认知表现,在某些情况下针对 ADHD,但也适用于所有人。所以有很多不同的药物可以改善工作记忆。其中大多数是通过增加多巴胺的传递或多巴胺的可用性来实现的,也就是通过以某种方式提高大脑中的多巴胺水平来改变它。
所以,如果你在工作记忆、专注力和注意力方面存在困难,请去看那几期节目,并请和你的医生谈谈是否可能使用药物来提高多巴胺。不过——这一点非常重要——很多在专注力、注意力和工作记忆方面有困难、属于亚临床 ADHD 范畴的人,甚至一些患有 ADHD 的人,无论年少还是年长,都通过使用行为工具、营养工具、基于补充剂的工具来管理症状,在某些情况下还改善了专注力,这些方式要么让他们减少了处方药的总剂量,在某些情况下甚至完全停药。我绝对不是说人们应该完全停用这些药物。事实上,我想在这里表明一个非常坚定的立场,因为我知道这有点争议,但我就直接告诉你们:在把全部文献反复评估了好几遍之后,我确实认为,我个人相信,对于某些儿童和成年人来说,服用这些增加多巴胺和肾上腺素的化合物是有充分理由的。
是的,这些化合物是不同形式的苯丙胺(安非他明),但我们知道,这些化合物能够在控制专注、注意力和工作记忆的神经回路中增强神经可塑性,也就是重新布线、LTP(长时程增强)、LTD(长时程抑制)等等。所以对某些人来说,它们确实有其用武之地。我们不想把它们排除在外。它们是否被过度开具了?我的感觉是,是的,它们很可能被过度开具了。不过,也有相当多的人从中获益良多。所以,如果你打算为了改善工作记忆而尝试使用这些化合物,尤其是如果你打算为了改善年幼孩子的工作记忆和专注力而尝试使用它们,请咨询你的医生。因为它们是处方药,你无论如何都需要咨询医生。但不管你是想改善孩子、成年人、创伤性脑损伤(TBI)患者还是帕金森病患者的专注力和工作记忆,我认为合理的做法是,你在进行这样的对话时,不仅要了解可能可用的处方药,还要了解一些基于补充剂的工具和一些行为工具,因为正如我们所知,也正如我的一位非常出色的医生好友所说:借助化学过上更好的生活,仍然需要更好地生活。
意思是,是的,处方药可以对大脑功能的这些方面产生积极影响,能够真正改善人们的生活,但行为工具同样有效。事实上,它们可以以一种非常协同的方式共同作用,增加相关回路中的神经可塑性。所以我的观点是——而且我愿意相信,越来越多的人也持有这样的观点——行为、营养、基于补充剂的工具和处方药都可以在不同程度上发挥作用,具体取决于情况和个人。好,今天我们讨论了工作记忆,这是我们大脑一项了不起的能力。事实上,这是一组特定的大脑回路,其设计目的是让我们吸收在环境中感知到的信息,使用其中相关的部分,然后把它扔掉,直接丢弃,忘掉它。所以它与短期记忆和长期记忆非常不同,后者我们也讨论过,我们还谈到了其中的一些机制。
我想你会同意,工作记忆是大脑功能中更为了不起的方面之一。想一想,这是一组神经回路,它们在不同情境中反复运用同一套算法,使我们能够在新环境和熟悉的环境中应对自如,穿插进行不同的活动、采用不同的策略,切换任务,排除干扰。它对我们清醒生活的方方面面都至关重要。幸运的是,也有零成本和低成本的行为方法、基于补充剂的方法以及处方药方法,可以改善我们称之为工作记忆的这项了不起的能力。所以今天也很高兴能与你分享其中一些方法。如果你正在从这个播客中学习和/或享受这个播客,请订阅我们的 YouTube 频道。这是支持我们的一种很好的零成本方式。此外,请在 Spotify 和 Apple 上订阅本播客。也请关注本期节目开头及过程中提到的赞助商。
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