心理肌力的腦科學根據
心理肌力的基礎——內側前額葉皮質
正如我們前面所探討的，構成自我調節能力、社交能力、自我激勵能力這三種心理肌力基礎最重要的神經網路，就是以mPFC（內側前額葉皮質）為中心的神經網路。然而，與誘發恐懼或憤怒等負面情緒相關的杏仁核，當它呈活躍狀態時會全面削弱包括mPFC在內以前額葉皮質為中心的神經網路功能。因此，心理肌力訓練的目的，就是為了降低杏仁核的活性，加強以前額葉皮質為中心的神經網路功能。
在這一節裡，我們將更仔細地探討心理肌力訓練中最重要的大腦部位——mPFC。眾所周知，mPFC是「統合」大腦各種功能的部位。如前所述，mPFC與自我調節能力（毅力、恆心、專注力、情緒調節能力、衝動抑制能力等）、社交能力（處理有關自己與他人的訊息、掌握他人意圖等）、自我激勵能力（內在動機、解決問題能力、創意力等）三種心理肌力有密切的關係。當然不是光靠mPFC這一個部位就負責所有與心理肌力相關的功能，大腦的各式各樣功能是依賴幾個部位同時參與的神經網路發揮作用，而大腦的幾個部位透過同時或依序連結來負責特定功能。然而，mPFC在與心理肌力相關的幾乎所有神經網路中，都扮演著關鍵性的中樞角色。
位於前額葉皮質內側的mPFC，不僅是大腦皮質最前端的區域，還與第一層結構（被稱為「爬蟲類大腦」的腦幹）和第二層結構（被稱為「哺乳類大腦」的邊緣系統）緊密相連，這些結構呈現額頭前側向內捲的形態。mPFC不只在「結構上」與包含杏仁核在內的邊緣系統緊密相連，在「功能上」也有密切的關係，因此也被戲稱為「邊緣系統的延伸」。位於額葉最前端、常被戲稱為「理性腦」的 mPFC，與被戲稱為「感性腦」的邊緣系統相連。mPFC不僅大幅度水平連接三層結構的大腦皮質——頂葉的各個部位，而且還負責垂直連接第一層和第二層。mPFC就像這樣透過各種水平和垂直方式的連接來完成統合作業，所以也被稱為「統合腦」。
mPFC也是預設模式網路的中軸。原本人類大腦不存在「休息狀態」，即使人類什麼都不做靜止不動時，為了維持生命跡象，大腦也會保持運作，譬如胡思亂想、聽到聲音，處理視覺訊息等等。有些人會想起過往沉浸在回憶裡，有些人則會構思未來計畫等等，各自浮現不同的想法和記憶，因此所謂「靜止不動」的意義因人而異。為了解釋「休息無作業狀態時的腦神經網路」這個看起來非科學性也有點奇怪的概念何以能夠成為重要概念的原因，有必要對腦部影像研究的基礎——fMRI進行簡單的介紹。同時，我認為，對「大腦的某個部位被活化」這件事所代表的意思，以及腦部影像研究核心的fMRI研究是如何進行等等做個簡略整理，對後面的討論有很大的幫助。
利用fMRI的腦部影像研究
利用fMRI（功能性磁振造影）的腦部影像研究始於1990年代，MRI（磁振造影）是一種透過在強磁場中引起氫原子核共振來拍攝身體內部影像的技術。前面之所以冠上「功能性」一詞，是因為這是在磁振造影儀每兩秒一次持續掃描整個大腦圖像的同時，施加各種實驗刺激，藉以觀察大腦活化模式變化的一種磁振造影。我們通常在醫院裡拍攝的MRI可以清楚地拍到身體內部的部分「結構」，想獲得一段影像，大概需要花費20到30分鐘以上。大腦也可以採取這種方式拍攝清晰的「結構」，如果想檢查大腦裡面有沒有腫瘤、腦血管狀態如何，就可以透過仔細地拍攝大腦結構來觀察。
fMRI不是像這樣一張照片要拍老半天，而是每兩秒一次大致掠過整個大腦的拍攝技術。在連續拍攝的過程中於固定的時間點給受試者看看情人的照片，或是看看酒瓶、聞聞某種味道、聽聽某種聲音、猜個謎題等等，以各種方式展現實驗刺激物，然後再比較實驗刺激物展現前和展現後的大腦狀態。fMRI就是像這樣在大腦對特定刺激產生反應時，可以粗略地測量某個部位發生了多大變化的技術。這時，fMRI就可以利用統計的方式來感應腦血管中血氧濃度的差異。這就是全部的過程，所以fMRI不是像拍照一樣拍下某種影像。
目前fMRI儀器可以顯示的資訊是有關大腦特定部位的活躍程度，使用被稱為「立體像素」（Voxel＝Volume＋Pixel）的2×2×2公釐立方體作為檢測單位或解析度。大腦特定部位的「活化」，這只表示在相關部位的數十萬到數百萬個神經細胞束附近的血液中觀察到相對較高的血氧濃度。神經細胞的「活化」是指細胞核所在的神經細胞體會將電訊號傳遞給特定軸突，軸突末梢的突觸處會因此釋放特定神經傳導物質，促使與其他神經細胞樹突相連的突觸產生化學訊號，然後再次引發下一個神經細胞的電訊號，而這一連串的過程都是在一瞬間同時發生的（參考【圖2-3】）。為了完成這項作業，神經細胞需要能量；而為了獲取能量，神經細胞就需要有更多血氧濃度相對較高的新血供應。fMRI儀器並不是測量神經細胞本身的活化情況，而是透過供應給大腦特定區域神經細胞束的血氧濃度來推算神經細胞的活化程度。
大腦特定部位的血氧濃度增加，這句話的意思是指該部位的神經細胞正在努力工作，所以需要更多的氧氣和能量。當我們進行肌力訓練時，血液會暫時湧向相關部位，產生「幫浦」作用。大腦也一樣，如果大量使用哪個特定部位，為了供應氧氣和能量到該部位，新血會在一瞬間湧過來，造成血氧濃度變高。
當我們看到例如「給酒精中毒患者看酒瓶時，大腦的某個部位會活躍起來」等新聞報導時，也會看到大腦的各個部位被標示得花花綠綠的。但是真正在fMRI影像中，大腦的活動並不會顯出花花綠綠的樣子。只不過在看到酒瓶前和看到酒瓶後，通過統計分析推斷出大腦的特定部位血氧濃度會相對發生變化而已。研究人員透過這種統計分析得到的結論，就是當大腦特定部位的血氧濃度數據出現顯著的變化時，便可以斷定這裡是受到特定刺激活化的部位。出現顯著差異活化的部位呈現花花綠綠的顏色標示，只不過是研究人員自行塗上色彩以方便自己識別罷了。因此，對fMRI大腦影像的過度解讀是最要不得的事情。
大腦並不是一直處於空白狀態下，然後在受到特定刺激的那一瞬間，與之相關的大腦部位才突然活化起來的。實際上，大腦始終都在忙著處理與生命跡象相關基本且連續的訊息，是同時有好幾個部位一直保持活化的狀態。再加上每個人之間都有很大的差別，所以如果想識別哪個部位受到特定刺激會活躍起來的話，只能以沒有那種刺激時作為基準，來觀察前後的差異。換句話說，所有的fMRI影像都是像這樣的一種訊息，只能透過「基準狀態」和「暴露在刺激下的狀態」之間的差別來顯示。
因此，在腦部影像研究中，受試者會在實驗項目或活動進行之前，先拍攝一張作為「基準」的休息無作業狀態大腦活化模式——這被稱為休息狀態或基線（baseline）影像。之所以需要這種作為基準的基線影像，是因為即使我們什麼事都不做，靜靜地待在那裡，大腦也仍舊勤勉地工作。我們還是一樣需要呼吸、需要消化、需要想著各式各樣的事情，身體也需要不斷地輕微移動。大腦要處理從某處傳來的聽覺訊息、進入眼睛的各種視覺訊息，並相應地回想起各種記憶，大腦就像這樣永不止息地辛勤運作著。換句話說，大腦的各個部位無論是以哪種模式都持續運作中。因此，腦部影像研究只能通過「比較」時時都在接受刺激或執行功能狀態下的活化度與休息狀態下的活化度來完成。休息狀態的大腦活化模式也算是所有腦部影像研究的基準。
在所有fMRI腦部影像研究中，很需要像這樣作為基準的大腦活化模式。然而，將休息狀態當成大腦活化模式的基準，可能不是那麼恰當。例如，當研究人員試圖找出看到酒瓶狀態的大腦活化模式時，就很難將休息無作業狀態的大腦活化模式當成基準。因為當一個人看到酒瓶照片時，大腦中雖然存在會對「酒瓶」做出反應的部位，但也存在對照片或影像本身會做出反應的部位，或者對特定顏色或模樣做出反應的部位。因此，為了精確地識別大腦中會被「酒瓶」刺激活化的部位，以觀看與酒瓶相似但不是酒瓶的其他影像時的狀態為基準會更恰當。那麼，想知道觀看情人照片時會活化的大腦部位，需要用什麼作為「基準」呢？同樣地，這時就需要觀看一張雖然不是情人，但平時很親密的熟悉臉孔的照片。用觀看陌生的非特定人物照片時的狀態和看情人照片時的狀態，來比較大腦的活化程度是有困難的。因為在情人照片所形成的刺激中，除了「情人」這一層面之外，還混合了「認識」的人、「親密」的人等各種刺激，而大腦中反應這些刺激的部位也很多樣化。考慮到這種複雜性，準備最有效率的「基準刺激物」始終是一個艱難的挑戰。
大腦活化模式與執行功能的關係
拍攝腦部影像並不代表可以了解這個人在想什麼、處於何種情緒狀態。打個比方，這就和即使測量了手臂肌肉細胞的血氧濃度變化，也很難具體了解手臂做了什麼事情，是一樣的道理，頂多能知道使用了手臂肌肉中的哪個部位罷了。知道一個人使用手臂肌肉的哪個部位，就可以推理出他是用手臂拿著筷子吃飯，還是拿著筆寫字，但還是完全無法得知這個人究竟吃了什麼食物、寫了什麼內容。
即使如此，許多fMRI研究人員還是想透過腦部活化模式來推理各部位的獨特功能。即使是在十多年前，還是有許多研究人員試圖透過腦部活化模式來理解大腦做了什麼事情。打個比喻，這就像當一個人握筆在紙上寫字時，有人試圖透過檢測手指肌肉和手臂肌肉的活化模式來得知手寫了什麼字一樣。好吧，那就讓我們假設通過這樣的分析，可以找出一個人在書寫特定的字時，他的某根手指頭和手臂肌肉的活化模式。但我們還是很難在之後根據那種肌肉活化的模式，來推斷這個人寫了那個特定的字。同樣地，當大腦在執行某特定功能時確實會展現出特定的活化模式，但卻不能因為找到了這個特定活化模式，就得出大腦正在執行該特定功能的結論，原因是大腦的特定部位並不是只參與一項功能。例如寫特定的某個字時使用的手指肌肉和手臂肌肉，在書寫其他文字，而不是該特定文字時，也差不多都會用到。而且，寫字時使用的手指肌肉和手臂肌肉，在拿筷子或彈鋼琴時也用得到。
因此，大腦的活化模式與其功能之間並非一對一對應。這意味著，無法將某種特定功能固定地與某種活化模式配對解釋。一種活化模式可能涉及多種功能，反之，多種活化模式也可能共同與某一功能相關聯。換句話說，即使在輸入相同的文本，有些人使用左右手「一指神功」也能完成輸入。這意味著，即使手指肌肉的活化模式完全不同，結果仍然是一樣的——完成相同的文本輸入。而相比之下，每個人之間的大腦活化模式的差異甚至比這還要顯著。
從另一個層面來看，當大腦執行特定功能時，被認為與該功能相關的大腦部位會活躍起來，這可以成為該功能正順利執行的依據嗎？舉例來說，與解數學題相關的大腦部位，是在擅長數學的人身上更活躍呢？還是在不擅長數學的人身上更活躍？對此也出現了許多誤解。許多人相信，大腦相關部位愈活躍，才能把功能執行得愈好。果真如此嗎？
再以手指頭肌肉為例來思考一下。長期使用筷子的人，與拿筷子相關的手指頭肌肉會很發達，只要稍微活化相關肌肉，就可以熟練使用筷子。根據研究結果顯示，能熟練地進行某種行為，且與之相關的肌肉愈發達的人，在進行該行為時，相關肌肉的活躍程度就愈低。相反地，無法熟練地使用筷子的初學者，會在手指頭肌肉上用力，讓肌肉變得很緊張。這麼一來，不僅是整隻手的肌肉，連手臂和肩膀肌肉也會緊張起來，變得很活躍。
同樣地，擅長數學的人即使在大腦相關部位幾乎沒有被啟動的情況下，也能順利地解開題目。相反地，不擅長數學的人在解數學題時，大腦相關部位會高度活化。那麼，大腦愈不活躍，功能就發揮得愈好嗎？這可不一定。圍棋選手的大腦為了提前預測目數，並計算複雜情況下的目數，會呈現極端高度活躍的狀態。但是圍棋初學者由於缺乏解讀目數的能力，他們的大腦反而不太活躍。大腦與特定功能相關的部位活化所代表的意義，可以根據情況和條件進行不同的解讀。也就是說「大腦特定部位活躍起來」這句話可以有許多不同的意義，所以在解釋時必須慎重和小心。
如果我們想讓特定部位的肌肉發達起來，就必須針對相應部位加以訓練，有系統地反覆進行相關動作或行為。透過反覆的訓練，實實在在鍛鍊好特定部位的肌肉之後，再和進行該動作或行為時沒有經過訓練的人相比，就會發現自己的肌肉變得沒那麼活化。
心理肌力訓練的原理也類似於此，透過堅持不懈的心理肌力強化訓練，建立起強大的mPFC神經網路之後，不需要特別的努力或費心，就可以充分發揮心理肌力。也就是說，擁有強大mPFC神經網路的人，即使在該神經網路幾乎沒有被啟動的情況下，也可以發揮與心理肌力相關的各種能力。相反地，mPFC神經網路薄弱的人，如果想發揮心理肌力，就必須加大前額葉皮質部位的活化程度。有一點可以確定的是，任何人想強化mPFC神經網路，就必須堅持不懈地進行心理肌力訓練，才能讓mPFC神經網路活躍起來。
為什麼預設模式網路很重要
第一個發現無作業休息狀態下的功能連結網路的人，是1995年當時威斯康辛大學醫學院博士生巴拉特．畢斯瓦爾（Bharat Biswal）。但進一步發展這個概念的人卻是美國神經學家馬庫斯．賴希勒（Marcus Raichle），他在2001年開始將休息狀態的功能連結網路稱為DMN（預設模式網路）。
起初腦科學家們認為，只要讓受試者什麼事都不做，靜靜地休息，大腦也會進入無作業休息狀態。也就是說，他們認為當大腦處於無作業狀態下，所有部位的活躍度都會降低，直到接受下一個作業時，大腦各部位才會被活化，需要消耗更多的能量。然而，研究結果顯示，即使在無作業休息狀態時，大腦仍舊在辛勤地工作。執行目標導向行為或作業時的大腦，與無作業休息狀態時的大腦，能量消耗的差別只有不到5%。而且研究也發現，當注意力集中在特定工作或課題上時，原本在大腦無作業休息狀態時活躍起來的部位，反而活性會降低。無作業休息狀態時更加活躍的神經網路就是DMN，而這片神經網路的核心裡，也同樣有mPFC的存在。
研究結果也指出，在進行自我參照過程，處理有關自己的訊息時，DMN與在這個過程中活化的大腦部位有相當多的重疊。此時採取的實驗方式，是讓受試者選擇最能表現自己的形容詞，或思考自己目前的狀態或感覺，來進行自我參照過程。然而，思考自己本身或意識他人眼中的自己時，DMN也會同時活化起來。因此當我們進行自我參照訓練時，會透過自己觀照自己的情緒或想法，促使與mPFC關聯的神經網路活躍起來。這時，作為自我激勵能力核心的創意力與解決問題能力也會跟著提升。
有研究顯示，創意力高的人，其DMN和IFG（額下迴）之間的功能連結網路也很強大。創意思考能力的核心也是以mPFC和IFG為中心的神經網路，尤其是所謂FPN（額頂葉網路）的神經網路更是創意思考的關鍵。而FPN與DMN之間有著密切的關係，其核心也有mPFC的存在。另一方面，好奇心與自我效能（Self-efficacy）之間有著緊密的關聯，這也成為了創意力的基礎。而誘發作為創意力基礎的好奇心和自我效能的神經網路，也和以前額葉皮質為中心的神經網路有密切的功能性連結。
一連串指稱大腦各部位的陌生名詞相繼出現，或許會讓某些讀者感到複雜和混亂。但是只要忍受這一點點的複雜，仔細探究研究結果的話，就可以發現一個明確的事實，那就是幾乎所有與心理肌力相關的神經網路中，mPFC就如同中藥裡的甘草一樣，隨處可見它的蹤影。
當一個人為了成就某件事而發揮恆心和專注力的時候，大腦就會被要求必須即時處理有關自己個人的訊息，也必須將注意力集中在客體上，還必須克制衝動、延遲滿足，並且必須具有成長心態等多樣化的功能。這些各式各樣的大腦功能由各自連結的許多不同部位的神經網路分別負責，而這些神經網路中幾乎毫無例外地都有mPFC的存在。
希望讀者諸君一定要記住，為了強化自我調節能力、社交能力、自我激勵能力三種心理肌力，務必要活化以mPFC為中心的神經網路。而活化mPFC最有效的訓練法，就是冥想。這是經由各種科學研究早已證明的事實，後文中會對此仔細地一一探討。第三章首先會從表觀遺傳學和神經可塑性理論的角度來探討心理肌力訓練是如何影響大腦神經網路，讓自己可以改變自己。