改变大脑的精神力量:基于冥想训练的大脑可塑性探讨_可塑性论文

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      [中图分类号]B 842.1;G 44 [文献标识码]A [文章编号]1001-9162(2014)03-0109-08

      “可塑性”(plasticity)的概念可追溯至美国心理学之父William James。他在《心理学原理》一书中将可塑性定义为“一种由经验引发的、具有一定稳定性的结构的产生。这种结构足以对某些意识活动产生影响,但是不能对所有意识活动产生影响。这意味着可塑性必然伴随着一种生物性结构的改变”[1]。于是,James首次在神经可塑性(neuroplasticity)或脑的可塑性(brain plasticity)与经验或心理行为之间建立起了联系。比如,重复的动作练习会增加神经系统的可塑性,从而形成习惯(habit)。因此,脑的可塑性也被视为“大脑中蕴含的一种改变自身的巨大能力”[2],主要包括大脑结构、功能分布或特异性(specificity)以及激活模式等变化。从进化心理学的角度来看,大脑的可塑性帮助人类习得新的知识与技能,从而在复杂多变的自然与社会环境中生存下来并繁衍后代。

      近三十年来,伴随认知神经科学的长足进步,认知科学家已经积累了大量脑可塑性方面的证据。这些证据显示,可塑性并非只存在于种系与个体发生学层面上,也可以发生在成人的大脑层面上。例如,截肢或脑损伤患者以及舞蹈家或专业国际象棋选手等特殊技能的掌握者[3]。其中,最引人注目的是由某些特殊训练所诱发的精细的脑可塑性研究。沉思训练(contemplative training)作为一种有着两千多年历史的修行与实践模式,其在心智观照与意志砥砺方面的作用有目共睹。这使得认知科学家开始思考,这些训练是否也会引起练习者意识经验的变化,并改变其大脑的结构与功能?本文首先阐述了沉思训练的类型、内涵与目的,随后介绍并分析了有关脑可塑性的沉思训练研究,最后反思并前瞻了目前研究中存在的问题以及该领域的发展趋势。

      二、沉思训练的类型、内涵与目的

      宗教人类学与意识人类学家Laughlin对于沉思训练的意义有过一个精彩的比喻:“未经沉思训练的心智有时好似一只猴子一直拼命尾随于一头暴怒的大象后面,而经过沉思训练的心智就像是猴子坐在平静的大象之上并为其引路”[4]。两千多年来,以佛教为代表的众多宗教派别提出了一整套关于探索心智与意识经验的方法论体系,从而实现对主体通达、把握外部世界(认识对象)与内部世界(自身意识经验)本质的能力加以培养、训练与实践。其目的是培养“一种不需要经过分析、推理,而对客体直接洞察、完整把握的认识能力和思维方式”[5]或“观察事物的真实面目”的“内观”(vipassana)[6]。这些主要包括冥想(meditation)①与正念(mindfulness)的训练与实践方法可以统称为沉思心理训练(contemplative mental training)、沉思实践(contemplative practice)或正念—觉知训练(mindfulness-awareness training)[7]。

      1.冥想的内涵

      冥想是佛教在意识经验研究上的典型方法。在一般意义上,冥想可以被理解为对任何对象的深度专注[8]。印度瑜伽和佛教均认为专注是获得任何对象之知识的方式。心意通过专注得到透镜的特性,并能够深入地渗透到任何对象之中,无论是外在的还是内在的对象,都必须感知到它的真正本性。但冥想又不仅仅是专注,它也是一个动态的精神过程。冥想者借助它与认识对象合二为一。因此,专注(dharana)只是冥想过程的预备阶段,当专注变得容易时,就演变为冥想的(dhyāna)的形式。这时,心意在其中持续流向它的对象,直至认识主体完全融入认识对象,即三摩地(samādhi)的阶段。冥想也不同于西方哲学与科学传统中的反思性、基于逻辑规则的推理与内省。推理与内省作为理性的形式只为获得一个清晰的事物观念,而冥想作为灵性的形式则寻求对它们的直接知觉。冥想亦不是一般意义上的沉思(contemplation)。如果将沉思比作一只围绕花朵嗡嗡作响的蜜蜂,落在花朵上吸吮它的甘露,那么当蜜蜂落在花上品尝甘露时,它就到达了冥想状态[8]。

      冥想在中国佛教传统中主要以禅的形式出现。禅意指静虑、摄念,即集中精神和平衡心理的方式方法,是一种“以心观心而识心的过程”[9]。禅具有许多功能,比如集中注意力,为宗教修持提供稳定、良好的心理状态;调节心理平衡、带来宁静与快适的感受。三摩地汉译为“定”。“定”是令心神专一、不散不乱的精神作用,或指一种心境的超稳定状态。一般地说,定是修得的,是禅修的结果。在中国佛教中,有时“禅”也当作定的一个要素,被摄于定的概念之中。故而,也将两者合并称为“禅定”,藏传佛教中称之为“sgom”。由此,禅定或冥想也被视为“一些综合性的心理和行为训练,它有助于个体建立一种特殊的注意机制,达到心理上的整体提升”[10];或“从旨在促进放松到运动的技术,再到形成更深远意义上的目标(比如增强幸福感)的各种练习”[11]。

      2.正念的内涵

      正念是沉思训练中集中注意力的一种方法。主要指不加任何判断和抵抗而全身心地关注自身的体验,即一种平稳、不被干扰、警觉和清晰的清醒意识状态[12]。一些西方学者认为,可以根据其过程、结果或技巧的不同来对正念进行定义[13]。Kabat Zinn将正念描述为“经过一种特殊的方式集中注意,有意的保持在当下且不做评判”[14]。即“对注意、描述和真正非批判的参与保持有意的过程,关注此时此刻,并且尽力去做到。”[15]Bishop等在此基础上提供了一个由两部分组成的正念定义:(1)自动调节注意以使其保持直接经验,因而允许对当前的心理事件加强认知;(2)一个特殊重要的目标是为了其经验保持在当下,这一目标被描述为好奇、开放和接纳[16]。Fletcher和Hayes则根据四个相互关联的过程来定义正念:接纳(acceptance)、摆脱(defusion)、当前流动的觉知(present moment awareness)和观察者自己(the observer self)[17]。接纳意味着允许思想和感情保持原本的样子,不试图改变其内容、形式或发生频率。接纳是避免不受欢迎的内部经验的对抗手段;摆脱是在不局限于伴随着这些经验的短暂且可评估的语言字面意思下,将思想、情感和身体感受认作暂时的事件;当前流动的觉知是指与当前刺激事件保持联系,并保持对思想、感情和身体感受的觉察;观察者自己就是作为自己经验的观察者的感受,而不是对自己适当的认同。正念的这四个活动过程相互配合并引起更开阔的行为反应。

      3.生成觉知:沉思训练的目的

      需要指出的是,虽然沉思训练所归属的宗教分支以及形式是各种各样的(如印度吠陀、瑜伽、藏传佛教、禅宗、萨满等),但是作为一种旨在培养稳定的(stability)、聚焦的(focus)与开放性的(openness)心智品质的科学框架[18],所有的沉思训练均具有一定的相似性。首先,无论在哪种沉思形式或过程中,最基本的原则是:当大脑中出现各种想法的时候不是去对抗、抑制它们,而是将其释放出去。在这种状态下,冥想能够将意向性的力量聚焦于练习者希望检验的任何心智的属性与活动之上,从而对外部或内部世界产生深刻的洞见。冥想过程中产生的开始觉知(becoming aware)意识状态以及在此状态下对身心状态的调控和觉知,都要求观察者“悬搁”所有先入之见、“如其所是”地接受、观照心理活动。这种观照可以帮助观察者更清晰地洞悉到原先那些难以进入与描述的自我、情绪、意志等意识活动,从而增强对自身心智或经验的敏感性或实现“亲历地熟识”(first-hand acquaintance)自身经验。其次,沉思训练有助于练习者调控自身的心理或精神状态、实现与内心的有效沟通并培养单纯的思想。最后,所有沉思训练都旨在帮助练习者能够将意向性的力量聚焦于其希望检验的任何心智的属性与活动之上,最终进入到藏传佛教中那种“使自己变得习惯”(to become habituated to)或“使自己变得熟悉”(to become familiar with)心理事件的连续瞬时的意识状态[19]。

      三、有关脑可塑性的沉思训练研究

      按照目前神经科学的研究,沉思训练对脑可塑性的影响又可分为对脑结构可塑性(structural plasticity)与脑功能可塑性(functional plasticity)的影响两大类。前者主要指大脑内部的突触、神经元之间的联结可以由于学习和经验的影响建立新的联结,从而影响个体的认知与行为。后者主要指大脑皮质并非以单独的、固定的功能区形式存在,而是以实时动态联结的网络或回路(circuitry)形式存在。这些网络经常在学习与经验的影响下发生变化[20]。相关的研究进展主要集中在以下三个方面:(1)沉思训练对脑结构的影响;(2)沉思训练对注意网络的影响;(3)沉思训练的类型与脑可塑性之间的关系。

      1.脑结构可塑性:沉思训练对脑结构的影响

      大量研究清楚地显示冥想训练会造成大脑结构的改变。比如,灰质一般被认为代表着大脑内容纳神经细胞体和传递感知信息功能的区域。Lazar等通过使用核磁共振成像(MRI)测量大脑皮层中的灰质容量,发现冥想者在大脑的某些区域上比非冥想者更厚[21]。这些区域包括:脑岛、内侧前额叶皮质(MPFC)、躯体感觉皮层、听觉皮层以及颞枕部脑叶。而且,研究者还发现冥想经验的多少也与大脑皮层厚度有关,但是与冥想者的年龄无关(年轻冥想者与年长冥想者的皮层厚度不存在显著差别)。这说明,冥想练习可以防止通常伴随着衰老而发生的大脑皮层厚度的衰减[21]。H

lzel等的研究使用“基于像素的形态测量学”(voxel-based morphometry,VBM)②对这一研究进行了深化。该技术为测量那些比拉扎尔研究的皮层更深层次的亚皮层结构提供了便利。该研究发现,冥想者的右前脑岛(right anterior insula)、左侧下颞叶回(left inferior temporal gyrus)和右侧海马体(right hippocampus)的灰质更为集中[22]。另有研究表明,较之控制组的被试,在经常练习禅坐的冥想者身上并不存在原先假设的年龄、脑灰质和注意力衰退之间的相关[23]。这些研究表明,冥想可能锻炼了大脑中的目标区域,并且可能起到了预防神经功能衰退的作用。此外,Luders的研究显示,长期接受正念冥想训练的修行者的后侧海马与右侧眶额皮层(right orbito-frontal cortex)的灰质体积明显增大。鉴于上述脑区均与情绪调节与认知监控关系密切,因此,这说明沉思训练有助于促进沉思训练者保持稳定的情绪以及高度的自身观照能力[24]。

      此外,在当代社会中,压力已经成为一种严重影响身心健康的危险因素,而神经科学的研究已经确认压力反应会造成某些大脑区域的过度激活,长期处于压力情境下会进一步导致这些皮层出现结构性的改变。例如,杏仁核(amygdala)灰质密度增加。基于沉思训练开发出的正念减压疗法(mindfulness-based stress reduction,MBSR)③可以有效地管理并缓解压力,改善练习者的身心健康。H

lzel等利用fMRI对16名参加为期8周的正念减压疗法的被试在冥想训练前后的大脑变化进行了研究,并通过压力问卷调查参与者的压力变化情况。研究发现,较之对照组,参与冥想训练的被试脑区在训练初期就已经有所改变。例如,冥想训练者海马中的脑灰质密度有所增加,而海马被认为是学习和记忆的核心脑区[25]。此外,后扣带回、颞顶联合区(temporo-parietal junction)与小脑灰质密度也有所增加。这些脑区已被证实与怜悯和内省有关。此外,本研究还发现,那些报告压力减少的冥想训练者的杏仁核的灰质密度有所减少,而杏仁核被认为是与焦虑与压力的产生有关的脑区。这个研究有力地证明,即便是非常短暂的冥想训练都可能使训练者的大脑产生变化。

      2.脑功能可塑性:沉思训练对注意网络的影响

      注意网络(attentional networks)是另一个与沉思训练的认知神经科学研究相关的重要主题,并一度成为了学者们研究沉思的神经相关物(neural correlates)的首选对象。当前已有的认知神经科学研究以视觉注意力为基础,分离出了与注意过程有关的大脑网络系统以及影响可分离的注意过程的途径。这些途径主要包括:投入(engaging)、脱离(disengaging)、重新定向(redirecting)与保持注意(sustaining attention)[26]。在此基础上,许多研究者尝试对冥想过程中的注意力及其神经网络的活动特征进行探究。例如,Brefczynski-Lewis等关于集中式注意冥想的fMRI研究表明,对象中心(object-centered)的冥想能够激活一些与注意过程相关的脑区。包括与刺激监控有关的背外侧前额皮层、参与视觉注意的视觉皮层,以及与注意的定向有关的顶内沟(intraparietal sulcus)和额上沟(superior frontal sulcus)。在该实验中,研究者将被试分为三组:(1)非冥想者或新手(novices)。(2)平均经历19000小时实践的专家型冥想者(expert meditators)。(3)平均经历44000小时实践的专家型冥想者。在实验设计上,采用年龄配对(agematched)组设计。冥想者以间隔一段休息时间的方式开展冥想活动。研究者使用fMRI对三组被试的冥想所激活的大脑区域进行扫描。研究结果发现:一般冥想者与专家型冥想者在持续冥想的时段上的差异影响着他们的大脑激活区域,这种差异可以形成一个U形弧线。研究者借此推断冥想训练是一种技能获得(skill acquisition)的训练[27],就像音乐、高尔夫球等其他领域一样。初学者往往需要付出更多的努力,而专业人士投入较少的精力即可获得。他们进一步指出专家型冥想者的注意网络的运作更加高效,因为对于专业冥想者来说注意力训练的稳定性意味着他们只需调用较少的认知资源。

      上述研究证明了冥想训练与注意技能的获取之间存在密切联系。因此,许多研究者开始进一步关注冥想训练是否能影响对注意冲突的调控能力。Slagter等使用EEG对一项持续三个月左右的内观冥想(vipassana meditation)④训练对被试分配有限注意资源的效果进行了纵向研究。研究者将注意瞬脱(attentional-blink)作为注意冲突的重要指标。该研究将注意瞬脱任务作为测量由高强度的冥想实践而引发的注意过程的效率提高的行为证据。在注意瞬脱范式中,研究者向被试呈现由字母或数字组成的一连串的刺激(50个图像/S),被试的任务是从非目标流中寻求目标刺激(例如一个特定的数字或字母)。当目标以200—600ms的间隔被分开时,被试往往很难可靠地察觉到第二个目标。这就证明注意资源的分配需要时间。但是经过三个月的高强度的内观冥想训练后,当冥想新手在非冥想状态完成这项任务时,注意力开始减弱,而这种减弱状态对于专家型冥想者来说更为明显。EEG的分析进一步证实,由颅顶电极(Pz)记录的第一目标诱发的P3b波的减弱与注意瞬脱中观察行为减少之间存在相关性,这证明内观冥想训练可以更有效地帮助冥想者分配注意资源[28]。Pagnoni等的fMRI实验进一步发现,当禅坐新手与专家型禅坐(Zen meditation)实践者均专注于呼吸时,后者大脑对冥想过程中由外界语义干扰引发的分心(distraction)具有更快恢复注意的能力。这些研究证明,不同冥想类型均对训练者改善注意力有所裨益[29]。近来甚至有研究显示,与放松状态相比,一项仅持续5天的正念冥想训练就可能改善对注意冲突的控制行为[30]。这进一步说明,冥想是一种有效改善注意力的沉思训练。

      3.沉思训练的类型与脑可塑性之间的关系

      然而仅仅论证某些特定的大脑区域具有结构或功能可塑性本身并不能说明沉思训练的独特之处。因为运动心理学、人格心理学领域内的大量研究显示,任何器官的长期活动都会造成像肌群、声调或者心血管功能等身体结构或功能的改变。例如,有研究发现在学习蹦极、魔术等技能的人群身上,与该技能大脑相关区域的灰质均得到了增长[31]。这说明要想进一步论证沉思训练的意义及其对脑可塑性的影响,则必须同时关注各种沉思训练对应的心理过程与神经过程。例如,修习瑜伽休息术的冥想任务与禅坐或内观、超觉静坐(transcendental meditation)⑤等其他冥想活动存在显著的差异。禅坐与内观在很大程度上是不受指导的活动,而超觉静坐则专注于咒语(mantra-focused)的冥想实践。又如,集中注意式冥想(focused attention meditation,FA)重在培养一种“反身的觉知”(reflexive awareness)以确保练习者在更大程度上进入到每一种经验的丰富特征之中,而开放监控式冥想(open monitoring meditation,OM)则重在培养一种非反应的元认知监控(non-reactive metacognitive monitoring)以确保增进对内源性的(endogenous)、自动化的感知觉与情绪活动的敏感性[32]。由于这些心理活动各有不同,所以试图一概而论地分离出沉思训练的神经相关物的做法是有失偏颇的。

      为了揭示不同冥想过程中潜在的差异,一些研究者开始对不同的冥想训练对大脑活动的影响产生兴趣。Lou等在瑜伽师伴随音乐练习瑜伽休息术(Yoga Nidra)时对其处于冥想状态的大脑活动进行了PET扫描。当冥想者处于冥想状态时,伴随着想象,海马体和后侧感觉联合皮层(posterior sensory and associative system)的活动增强了。而当冥想者处于休息状态时,冥想者执行注意的系统(systems of executive attention),包括背外侧前额皮层、眶额皮层(OFC)以及前部扣带回(ACC)的活动都增强了[33]。另有研究运用多巴胺标记(dopaminergic marker)⑥的PET扫描发现,在瑜伽休息术的冥想状态中多巴胺的产生量有67%的增长。同时,产生了对一种皮质纹状体的含谷氨酰胺能传递(corticostriatal glutaminergic transmission)的抑制,而该递质已被证明与执行控制(executive control)有关[34]。这些证据均说明在瑜伽休息术训练中,执行注意系统与休息活动有关。然而,Lazar等的研究却得出了截然相反的结论。他们使用fMRI记录了5位练习了4年昆达利尼冥想(Kundalini meditation)⑦的冥想者在进行一次简单冥想时的神经活动,同时观察记录其呼吸的变化。研究发现,在冥想过程中冥想者的注意执行系统的活动都增强了。这些区域包括背外侧前额皮层(DLPFC)、前扣带回、顶叶皮层、海马回/海马旁回(parahippocampus)、颞叶、纹状体(striatum)以及中央前回与后回(pre-/post central gyri)等[35]。因此,本研究证明了在昆达利尼冥想训练中,执行注意系统与冥想活动有关。上述几项研究揭示了不同种类的冥想活动或许会产生类似的效果,但不同冥想训练有着明显的差异,并且会产生不同的神经反应。这是因为不同的冥想训练牵涉到了截然不同的心理学过程。比如,瑜伽休息术会鼓励训练者被动的放松和引导性的视觉想象,而昆达利尼冥想则鼓励训练者进行有意识的呼吸。这对于研究者如何在有关沉思训练的研究中正确理解神经生理学证据提出了更高的要求。

      四、问题与展望

      就目前来看,未来的研究还需要从以下几个方面进一步明晰、深化沉思训练与脑可塑性之间的关系。首先,深入考察沉思训练中参与各种心理活动的脑区及其相互关系,进而分析沉思训练影响脑可塑性的具体神经机制。大量研究显示,沉思训练涉及到一系列从低级到高级、从简单到复杂的心理活动(如觉醒、注意、学习、感知觉、记忆、想象、思维、情绪和执行控制等等),而目前的研究往往集中在对沉思训练诱发的、与某几种心理活动分别相关的大脑活动,这妨碍了对沉思训练过程中大脑活动复杂性及其功效产生的认识。事实上,一旦需要明确在沉思训练中这些不同的心理活动之间的关系时会出现许多争议。以沉思训练中注意力与情绪反应之间的关系为例。上述Brefczynski-Lewis等的研究结果显示,冥想活动是通过调控与抑制情绪反应而增强注意的。然而,H

lzel等重新检验了上述假说,结果却发现了与之相矛盾的结论[36]。他们运用fMRI来比较冥想者与非冥想者的大脑激活。实验的任务是要求冥想者在冥想活动的间歇时间(1分钟)内完成一项数学计算任务。与Brefczynski-Lewis等的结论相反,他们发现与冥想初学者相比,专业冥想者的前扣带回和背内侧前额皮层会出现不断增强的反应。由于这两个脑区都与情绪反应有关,这可能反映了冥想者在冥想过程中产生了更强的情绪反应。因此,未来的研究需要明晰参与沉思活动的各个大脑区域之间的因果关系。

      其次,借助神经动力学建模,从寻找沉思活动的静态神经相关物转向探索沉思活动的动态神经网络(neural networks)。按照神经动力学的理解,大脑产生意识经验是借助一种专门化的“瞬时粘合”(temporal glue)的神经集合活动实现的,即脑内大尺度整合(large-scale integration)模式。这种动力学特征决定了选择单一的神经相关物或专门化神经元回路来研究沉思过程对应的神经活动并不恰当。一些研究者建议,研究这种瞬时整合机制的最佳候选方案是对发生在多频段的振荡神经元群(oscillating neural populations)之间的相位同步(phase synchronization)⑧与去同步化(desynchronization)⑨的瞬间模式进行测量。神经相位同步是一种大脑局部的(local)、区域的(regional)与远程网络(long-range networks)中的神经元之间通过交互和动态联结而构成神经集合(neural assemblie)的过程[37]。在神经动力学的指导下,Lutz等的研究发现,藏传佛教的长期修行者在冥想过程中α与γ频段上的脑电活动十分显著,尤其进入到“非指涉的怜悯”或“无缘悲心”(Non-Referential Compassion,Migme Nying-je)的冥想状态时,其γ频段的神经同步振荡最为激烈[38]。而人脑的γ波是由负责与快乐等人类情绪相关的额叶和顶叶联合皮质区的联合活动引起的,这说明冥想能够有效地调节正向的情绪体验,从而产生一种面向有情众生的“无条件的慈爱与怜悯”。未来的研究需要进一步探索各种沉思训练以及某种沉思训练的各个阶段中脑内大尺度整合的动力学指标。

      最后,在方法论上寻求第一人称方法与第三人称方法之间的“互惠约束”(reciprocal constraint)。由于沉思训练所诱发的各种心理活动始终具有“活生生的经验”(lived experience)的主观特征或“第一人称特征”(first person character),因此,完全借助以神经科学为代表的第三人称方法(third-person method)来探究沉思训练对脑可塑性的影响会遗漏许多有用的信息。近年有一些认知科学家开始倡导恢复内省法(introspection)的地位,通过对大量沉思训练者在冥想结束后的言语报告(verbal report)的质性分析来获取某些沉思经验的不变量,并将这些第一人称数据融入到经由神经科学获取的第三人称数据(如脑成像与动力学数据)中,形成两种数据之间的相互制约与启发,最终产生出新的数据[39]。

      当然,探索沉思训练对大脑可塑性的影响之意义或许在于神经科学家Lutz等的展望:“我们的许多核心心理过程,例如觉察、注意、情绪调控以及获得快乐与怜悯(compassion)的能力,都被视为是可以训练获得的技能。各种传统的冥想提供了那些经由长时间演化而来的、能够增强并最优化人类潜能与幸福感的、引人注目的策略与技能。虽然对于这些冥想传统的神经科学研究尚处于萌芽阶段,但是初步的研究发现已证实,在不久的将来我们能够借此揭示这类训练产生效果的神经机制,以及作为复杂心智功能基础的大脑回路的可塑性”[18]。

      ①也有学者将“meditation”译成“禅定”、“禅修”、“静心”等。但事实上,西方认知科学界对作为冥想形式之一的禅定或禅修有特定的术语“Chan Meditation”(中国禅宗)或“Zen Meditation”(日本禅宗)。而“静心”也只能算作冥想的前提条件,无法描述出其过程的概貌。

      ②该技术主要通过像素来对脑结构图像自动且全面地分析,从而定量地检测脑组织成分的密度。

      ③由临床心理学家J.Kabat-Zinn(1979)提出的一种心理治疗方法,旨在基于正念训练应对管理压力。

      ④一种轮流培养集中式冥想和正念冥想的冥想形式。

      ⑤瑜伽的一种,以咒语为基础的冥想训练。咒语的作用是帮助冥想者集中注意力。

      ⑥奖赏系统中的一种主要的神经递质传导素。

      ⑦瑜伽的一种,强调对全身气脉运行的觉知。

      ⑧指大量神经元的振荡节律趋向同步化。这使得这些神经元在放电活动中出现位相上、起止上的时空一致性。

      ⑨指神经回路中的神经元活动失去了同步性,既不能同时开始,又不能同时停止,而位相又不相同的相对独立的放电过程。

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