第三讲
神经迷思
周亮
你的大脑只被开发了10%吗?
你是左脑型人,还是右脑型人?
你的脑门儿那么大,一定很聪明吗?这些从小听到大的话,是对还是错?
·我们的大脑只被开发了10%吗?
·你是左脑型人,还是右脑型人?
·你的脑门儿那么大,一定很聪明咯!
这些都是从小老师和家长们就挂在嘴边的话。它们是对还是错?且看神经科学领域对这些著名传言的看法。
主讲人
周亮,网名“周不润”,北京大学神经科学研究所博士,目前在芬兰赫尔辛基大学神经科学中心做博士后研究,主要研究领域为阿尔茨海默病(Alzheimer's disease)和抑郁症,曾负责阿尔茨海默病诊断的中日多中心合作研究与研发,参与芬兰药物公司抑郁症药物研发,熟悉神经科学与心理学常规方法,正致力于不同测量手段的数据与模型整合中。芬兰是小企业创业圣地,拥有众多神经药物、仪器、应用等初创公司,不久的将来会在芬兰开始神经科学相关的创业。
主持嘉宾
采铜,本名崔翔宇,浙江大学心理学系学士、博士,博士期间主要研究方向为视觉认知。毕业后在某科技公司担任用户体验研究员,同时活跃在“知乎”,已出电子书《开放的智力》《深度学习的艺术》。现为自由职业者,主要从事学习、思维与创新方法的独立研究与写作。也是一名父亲。
讨论时间
北京时间 2014年11月14日。
神经科学到底研究什么
周亮:每次我跟人说我是做神经科学研究的时候,即使是同在生物学领域的人,都会忍不住称赞一句“高大上”,而完全忽略生物学研究“搬砖”的本质。我一直在想这是为什么,一方面可能所有人都深知大脑的复杂性,另一方面媒体报道中跟脑科学有关的新闻都显得很“科幻”。总之,就是我们对大脑很好奇,但又所知甚少。那么:
神经科学到底研究些什么?与心理学有哪些区别?
这是非专业领域的人常问的问题。在这个研究细化、多学科互相交叉的时代,有时候,即使专业人士也很难说清楚这两者的区别。在我看来,它们的相同点在于:都希望知道大脑如何工作,也希望在此基础上更好地发挥大脑功能,并缓解或治愈一些神经系统疾病。
传统的心理学更侧重于人类的行为学,通过收集行为学数据来研究认知过程,是一个关于“why”的研究,即希望搞清楚人类为什么产生这样的行为。这些研究把大脑当作一个黑箱,不关心里面是什么,只关心研究者的输入(给予的刺激)和被研究者的输出(行为)。
图3–1
传统的神经科学,则更侧重于分子、细胞及组织层面的研究,是一个关于“how”的研究,希望能明白大脑是怎样通过其特有的结构基础完成一系列活动的。像这样:
图3–2
这些研究,建立在20世纪分子生物学飞速发展的基础之上,所以进步也飞快。但不足也显而易见,微观与宏观世界相差甚远,想单纯用分子和细胞来解释复杂的人脑和人类行为,是不会很准确的。
今天要分享的内容,很多就是建立在传统神经科学试图解释人脑的基础上。原本心理学与神经科学泾渭分明,目的、方法都有区别,而20世纪末兴起的认知神经科学(Cognitive Neuroscience),使这两者之间有了融合。认知神经科学更偏向于把大脑作为一个整体来测量,这样使得心理学有了“how”的内容,也为神经科学和实际的认知过程建立了桥梁,于是现在的研究类似这样:
图3–3
随着各学科的发展,尤其是最近30年的发展,几个学科间互相都有重叠,大家的最终目标都没有变,研究领域和研究方法也没有了那么明显的界限。目前的神经科学可以算作一个广义的概念,涵盖了一大批与脑有关的研究,后面所说的神经科学其实算是广义上的神经科学。正是由于神经科学研究领域的快速发展,越来越多的看似没有关系的领域也有了神经科学的参与。例如:
·经济领域的那些我们从小听到大的传言——营销神经学(neuro- marketing)
·管理领域的领导神经学(neuroleadership)
·教育方面的教育神经学(neuroeducation)
·法律领域的法律神经学(neuro-law)
·艺术领域有神经迷思
更别说那些本来就有紧密联系的领域:药物、人工智能、神经机器人技术(neurorobotics)(还记得巴西世界杯那个开球的男孩吗?)很多名词,连我们这些神经科学领域内的人看了都暗暗心惊:原来已经有了这么广的发展了。
采铜:神经科学跟这么多学科都可以交叉吗?
周亮:你也吓到了吧。
媒体对于神经科学的兴趣也越来越浓厚,这点体现在很多新闻和书籍的标题里。以前的很多标题类似这样:“你为什么睡不好?”“谁偷走了你的快乐?”现在的很多标题都变成了:“你的大脑为什么休息不好?”“谁偷走了你大脑的快乐?”
例如,最近《哈佛商业评论》有篇文章:Why your brain loves storytelling(你的大脑为何喜欢讲故事);再如,近期《福布斯》也有一篇文章:How Netfix is changing our brains(网飞公司如何改变了我们的大脑)。
还有很多类似例子,这些对神经科学的兴趣和信息的快速传递,也带来了很多传言,其中最著名的一些,是我们从小时候开始就经常听说的。这些传言有几个共同点,比如都和实际应用有关,都相信人可以变得更聪明。大多数人对此深信不疑,认为这些都是科学的解释,并以此来教育孩子们、培训成年人。这一类看似很符合神经科学的说法,在英语里叫作“Neuromyth”(神经迷思)——一些与大脑有关的传言。
采铜:那些传言感觉是认知神经科学兴起之前就有了吧?
周亮:很多是从20世纪早期就兴起了,在不同国家不同时期内传播。
大脑只利用了10%吗
最著名的一个莫过于10%传言,相信群里很多人都知道这是假的,并且清楚为什么。
最近电影《超体》(Lucy)的上映又引起了关于这个话题的争论。这个谣言由来已久。
1908年
美国著名心理学家詹姆斯(William James)就在他的《人的能量》(Energies of Man)里写过:“我们只运用了我们心理和生理资源的很少一部分。”但他之前的说法从何而来,已经很难考证了,只知道那个年代的科学家们,有一部分是支持这种观点的。
20世纪二三十年代
美国著名心理和行为学家卡尔·拉施里(Karl Lashley)认为,记忆并不是储存于脑内某个特殊部位的,而是以一种痕迹的形式存在,他把这种痕迹称为“记忆痕迹”(engram)。
他训练大鼠走迷宫之后,移除了大鼠的部分大脑皮层,发现它们仍然能够记住如何走出迷宫,移除不同位置的大脑皮层也不会影响大鼠的学习和记忆能力。
由此,拉施里认为:
学习和记忆功能并不依赖于脑的特殊部位,而是遍布于整个大脑皮层,大脑皮层损失越多,记忆力下降越厉害。但只要有足够的脑组织,剩下的就可以取代损失的发挥功能。所以即使部分脑区受损,也不会影响整体记忆功能。
他的研究给人们留下了一种印象:我们大脑的脑区之间可以轻易地相互取代,所以正常情况下大脑并没有被充分利用。
现在我们当然已经知道,“记忆痕迹”并不存在,至少记忆并非均匀地遍布于整个脑内。但当时的人们已经有了“大脑利用率不足”这个印象了。
回过头来看,在当时的技术条件下,采用损毁脑区和迷宫来检测大鼠记忆的定位并不合适,很大的原因在于大鼠走迷宫是一个包含复杂的感知和运动的过程,例如视觉、触觉都在其中起着关键的作用,而拉施里后来认为记忆存储的位置,正是初级视觉皮层。因为他发现切除了这个部位,大鼠不会走迷宫了,实际上只是大鼠的眼睛不好使了。况且,按照大脑开发了10%的逻辑和拉施里的脑整体论,我们可以假设移除了脑的90%,对我们应该是毫无影响的。
事实上,部分脑区受损可能造成严重的后果。
·运动皮层(motor cortex)受损可能导致半身不遂。
·布洛卡区(Broca’s area)受损可能导致不会说话。
·海马的退化可能引起阿尔茨海默病。
·脑黑质的多巴胺神经元死亡则可能造成帕金森氏症。
这些证据都在显示,大脑作为一个紧密联系的整体而运行,任何轻微的损伤都可能造成某一种或多种功能的丧失。
另一个源头来自20世纪30年代
加拿大著名神经外科医生怀尔德·格雷夫斯·潘菲尔德(Wilder Graves Penfeld)在做手术时用电极刺激病人的脑部,此时的病人是有意识的,而且能够说出自己的感受。这么做的目的是防止手术破坏病人的某些重要部位,比如语言中心。
潘菲尔德发现:某些部位的刺激,会引发病人生动的想象,某些部位的刺激则引起情绪的波动。但同时他也发现,很多脑区在被刺激时,并没有反应,他称之为“静区”(silent area)。
实际上,从现在的眼光看,潘菲尔德对这些“静区”的刺激太过粗糙,某些低级加工区域,比如初级感觉皮层,的确很容易对电极的刺激起反应,而高级加工区域,往往需要综合不同区域传来的精细信号后,才能产生有意义的信息并起反应。
潘菲尔德简单粗暴的刺激,并不能有效刺激这些区域,产生足够的信号。但这些在历史条件下有局限性的实验结果,在传播过程中被进一步夸大和歪曲了,一些著名作家、记者、科学家也对这个谣言的传播起了推动作用。比如卡内基在他大卖的书里就写过,甚至爱因斯坦也曾经用这种说法来回答记者们“为什么你这么聪明”的提问。
采铜:感觉这些神经迷思的来源都是非常“古董”的研究,竟然会传到现在。
周亮:对,是不是有点枯燥?那么在现代,我们如何来证明“大脑只被开发10%”是谣言?
加拿大心理学家巴里·拜尔斯坦(Barry Beyerstein)列举了几条重要的证据:
·如果90%的大脑没被使用,那么对这些大脑区域造成的损伤不会影响大脑功能。这显然是不可能的,那个时候正是分子生物学发展的黄金期。
·神经科学这么多年的研究,没有发现一块没有任何功能的脑区。
·正电子发射断层扫描(PET)和功能性磁共振成像(fMRI)[1]的技术可以让人们监测大脑的活动,它们证明了我们就算是在睡觉,大脑也会有一定程度的活跃度,而清醒时,任何一个区域都不会是静区。
·即使当人没有任何活动、大脑不关注外界活动的时候,大脑也处于默认模式网络(default mode network)下,随时保持着活性。
·单细胞电位记录的技术,可以记录单个脑细胞的电活动,没有任何细胞是完全没有电活动的。
·没被利用的脑细胞会有衰退的趋势,因此如果90%的脑细胞没有被使用过的话,大脑会出现大面积衰退,但实际上并没有。
·进化论的观点:大脑只占了人体总重量的2%,却要消耗高达20%的身体能量。如果90%的大脑是不需要的,那么人类在进化过程中,自然会选择去除如此低效的大脑,而这样的大脑也很可能不会成为人体最重要的部位。
由此:我们可以确定地说,“大脑只被开发10%”的说法属于谣言。
采铜:那么对于这个迷思,有哪些直接的反证呢?
周亮:大脑默认模式网络,有人说在监视外部环境过程中起着重要的作用,有人说是人的内部心理活动。它重塑了人们的智力、创造力、直觉等一堆观念。
左右脑的迷思
周亮:第二个神经迷思:左右脑。
关于左右脑的说法我们经常见到这几种:
·说某人是左脑型人或是右脑型人;
·称某人左脑发达或者右脑发达;
·想要对某人开展右脑的开发或教育。
人脑按左右分可以分为两部分,分别是左右半球,连接着两部分的组织叫作胼胝体[2]。我们知道,人体并不是严格对称的,所以尽管脑左右半球无论结构还是功能都很相似,其中总有不同的地方。比如,左脑的外侧沟几乎总是比右脑的长。
对95%的右撇子来说,布洛卡区[3]定位于左脑,70%的左撇子的布洛卡区定位于左脑。
但是,在那些流行的传言中,左脑和右脑的差异被无限放大了。左脑变成“理性的左脑”“逻辑思维的左脑”,而右脑变成了“感性的右脑”、“创造性思维的右脑”。也由此催生了无数的性格评估测试、开发右脑的产品,还有教师培养学生的手段,这可能也与当年的一些实验结果有关。19世纪60年代,法国神经解剖学家保罗·布洛卡在运动性失语症病人的尸检中,发现左脑半球额下回受损可能是导致病人不会说话的原因,由此发现了这个运动语言中枢——布洛卡区。人们也开始真正意识到,原来脑的左右半球是有区别的。
采铜:感觉这个迷思在幼儿教育领域非常普遍。早教领域,明目张胆鼓吹右脑开发、全脑开发。
周亮:嗯,现在主要跟教育有关,而对于脑功能侧化理论则是由100年后的美国神经生理学家罗杰·斯佩里(Roger Sperry)提出的。
切开部分或全部胼胝体,会阻止两个半球之间的交流,从而降低癫痫发作的严重性。
这一类患者后来都被称为“裂脑人”。罗杰·斯佩里和他的博士生迈克尔·加扎尼加(Michael Gazzaniga)正是对这一类病人进行了研究。他发现裂脑人左视野看到物体时,不能说出物体的名称,只能用其他方法来表示;而右视野看到物体时则能正确说出名称。
他的实验得出:
·左眼接收的图像信息发送到右脑;
·左右半球之间存在交流;
·大多数人的语言控制中枢在左脑。
其后的宣传却偏离夸大了这个结论:人们认为左脑是语言的脑,是阅读、记忆、书写和逻辑思考的脑。
那个年代治疗癫痫的最终手段,是胼胝体切开术。而右脑负责许多高级功能,诸如形象的学习和记忆、图形识别、几何学方面的空间知觉,是音乐、美术空间知觉的辨别系统。在这样的说法中,
一种误解在于:左脑负责逻辑思维或理性思维,右脑负责创造性思维或感性思维,但其实这是一种简单粗暴的分类方法,因为所谓的逻辑思维或者创造性思维,并不专属于一侧半球。
例如:我现在正把我所学到的知识总结出来,并打在电脑上与大家分享,人们会认为这是一个理性思维活动,因为这是有逻辑的总结与思考,我现在并没有任何创造性的、发散的想法,也没有施加任何情绪。
采铜:这是完全错误的,还是部分错误的?
周亮:可以算是部分错误的,因为是对实验结果的夸张,但实际上,我的视觉系统在接收屏幕上传来的信息,我需要调用记忆系统去取得关于这个主题的记忆(里面可能还包含视觉和听觉记忆)。
把它们打成文字需要用到语言系统,而打字这个动作也需要运动系统的参与。这样一个简单的任务——把想到的东西打在电脑上,都需要如此多的脑区共同参与。那我们平时所说的学习过程中的逻辑思维或者创造性思维,必然需要更多脑区共同参与才行。
另一种误解在于:教育中把学生划分为左脑型和右脑型,或者提倡“开发右脑”。
这个出发点无疑是好的,因材施教是值得提倡的。在中国,所谓的“开发右脑”从当年批判应试教育就开始流行,认为学生专注于背诵和题海,缺乏创造性思维。所以很多人认为,学生缺乏创造力,是因为教育只重视了左脑的开发,而缺乏右脑的开发。
但像上面所说的,所谓的开发右脑是对神经科学实验的错误认识。对学习者来说,即使是最简单的学习任务,也需要左右脑的共同合作才能完成,绝不会出现左脑忙得不可开交,右脑在一旁闲着的情况。
以解数学题为例。如果一道题最后需要计算班上有多少人,那么背公式和计算的具体工作,需要左脑来完成。但如果最后计算出的结果是40.5人,你马上就会反应过来,肯定算错了。这是右脑的功劳,它一直在对计算结果进行预测。
当然,这也是一种很粗略的分工。随着研究越来越深入,我们也许会发现右脑也参加了计算过程,左脑也参与了右脑的工作。大脑的模块化和协同性,远不是我们目前了解的这么简单,还有更多复杂的机制等待我们去发掘。
卡卡:那么左右脑发达程度不同,实际会造成人的天分差别吗?
周亮:理论上是有可能,但取决于要怎么定义发达程度。
脑门越大越聪明吗
采铜:我们经常听到人说:这个孩子脑门儿大,一定聪明!那么脑门儿越大,里面的脑越大吗?脑容量越大,真的越聪明?
周亮:这是头体积、脑体积与智商关系的问题,在不同物种之间,不同物种的智慧程度很难通过某个单独的指标来衡量。比如大家都知道,大脑体积不能决定智慧程度,不然有着8公斤大脑的抹香鲸就是这个地球上最聪明的动物了。
神经元数量也不是一个良好的指标,不然以猫两倍于狗的神经元数量,猫应该比狗聪明得多,但目前猫狗的智商是存在争议的,甚至很多人认为狗的社会性较强,构成狗比猫更聪明的重要原因。
曾经有一段时间,脑/体重比例(Brain-to-body mass ratio)是用来衡量物种之间智慧程度的重要指标。例如最大的抹香鲸体重是普通大象的20倍,而脑重量却不到大象的两倍,脑/体重比例一下就显出了两者的巨大差距。
但脑/体重比例仍然过于简单,因为体重轻的动物占了巨大优势,比如人的脑/体重比例为1∶40,鸟的比例为1∶14,显然人不可能比鸟笨的。脑化指数(Encephalization quotient)与脑/体重比例相似,也描述大脑与身体比例之间的关系,但在其中考虑到了动物异速生长的因素,现在看来比较符合实际情况。常见哺乳类动物的脑化指数如下,已经比较符合我们的判断了。
表3–1 哺乳类动物脑化指数
资料来源:维基百科
表3–2 哺乳类动物脑/体重比例
资料来源:维基百科
采铜:嗯,不能说大头儿子就比小头爸爸聪明很多倍。
周亮:尽管看上去比较完美,但脑化指数也不能成为决定物种智慧的唯一指标。有些研究发现,在灵长类动物的智慧评价中,大脑体积比脑化指数更好使。这一点下面会说到。也有其他大量的研究认为,大脑折叠的程度(即表面积)、突触数量、突触复杂性、突触上特定蛋白数量、大脑组织结构、动物的社交行为等,都对物种智慧起着重要的作用。这些因素可能在将来被新的算法分析,得到一个更准确的衡量物种智慧的方式。
所以在不同物种之间,“脑容量越大越聪明”是不成立的。
那么:同样是人类,是不是脑门越大就越聪明呢?
人们经常称赞头大的人聪明,这是不是事实呢?早期的人类学家和心理测量师认为这两者是相关的。从1974年美国进化生物学家瓦伦(Van Valen)的研究开始步入正轨,他发现脑体积与智力水平的相关性达到0.3,意味着两者存在着弱相关性。
采铜:所以还是相关的啊……
周亮:此后的大量研究,包括独立研究和元分析(meta-analysis),都得到类似的结论:脑体积与智力水平的相关性在0.3~0.4之间,两者具有中等的相关性。而头的体积与智力只有很弱的相关性,这也从侧面证明了头大未必脑大。
如今的科学家们对相关性不高的研究都不是很感兴趣,所以目前的研究都基本放弃了对整个脑体积的测量,而转为测量具体脑区的大小,比如额叶的体积、灰质或白质的体积、皮层的厚度等等。
卡卡:定义IQ(智商)本身就挺难的吧。
周亮:定义IQ是件非常有争议的事情……
2007年,雷克斯·莱格(Rex Jung)和理查德·海尔(Richard Haier)总结了37个独立的神经影像学研究,发现人类智力与额叶和顶叶的神经网络有关。与不同物种的智力研究一样,科学家们一直在考虑各种复杂的因素与智力的关系,而非仅仅体积这一种指标。
因此,我们目前可以说,同在人类之间比较,“脑容量越大越聪明”是有一定依据的,但这显然不是最终结论。随着越来越多生物学数据的产生与整合,相信更精确的模型会被应用在这项研究中。
采铜:我有个问题:前额饱满和聪明关系大吗?
周亮:确实一度有额头大人就聪明的说法。一方面,可能是因为人们觉得额头大,大脑就大,人就聪明,在前面说过了,有一定的证据,但证据仍然不是很充分;另一方面,人们一直认为人类在进化过程中,额头以及额叶是在不断增大的,而人也显然变得越来越聪明,于是把这两者联系起来。但2013年的美国《国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的一篇文章认为,相对于脑的其他部分,人的额叶在进化过程中并没有更快变大,即使有所增加,也是跟其他脑区一起增加。虽然额叶有很高的重要性,但其体积与人类智力的关系还没有确定的证据可以解释。
叶舟:请问老师:人的聪明程度是可以不断提高的吗?比如通过学习多门语言,挑战困难科目等等,还是说一出生就决定了?
周亮:聪明程度是一个很复杂的概念。聪明有很多种不同的方面,前面说过,比如记忆力、注意力、推理能力、计算能力等等。单拿一种能力来说,理论上是可以通过训练来提高的,由于可塑性的存在,有无限的可能,但生理基础也会决定其上限。
神经迷思的积极意义
阳志平:似乎所有神经迷思都在提供两类暗示:(1)你不太成功是因为你的潜力还没有用尽,如果你更勤奋,你可以更聪明乃至更成功;(2)聪明存在捷径,比如听古典音乐会更聪明,头大更聪明。我想问的是,人类相信这些神经迷思,是不是因为它更容易被人类大脑接受?这一方面,有没有什么神经科学证据?
简而言之,神经迷思似乎有保证人类进化的积极意义。以前讨论神经迷思,似乎只考虑了它的负面意义。不知道这一方面有没有什么新研究,比如,《超体》导演明明知道大脑只用了10%是错误的,但是拍出来的片就是好看。
吴宝沛:很多神经迷思或许还涉及科学思维对文学的误解,文学语言描述的事实跟科学语言描述的事实不太一样。李白说自己白发三千丈,庄子说鲲鹏九万里,都是夸张,背后表达的是一种形象化的长和大。也许,说大脑只用了10%,不过是用一种文学的语言来描述这样的潜台词:大脑还有很多开发空间,10%仅仅强调了大脑的“少”,可当成泛指。
李颖生:接着阳老师的,关于“10%”有另一种说法:不是说大脑区域只使用了10%,而是说大脑的能力,可能只使用了10%,所以这也有积极意义。请问周老师,这算不算迷思?
周亮:神经迷思的积极意义,我也不了解,我个人认为,怀有科学思维,懂得思辨,不要始终坚持自己不成熟的看法,也许是我们了解神经迷思的积极意义吧。神经迷思也许给人们带来了追求聪明的希望和动力,但这种希望与动力建立在了错误基础上,把两个复杂的现象太过简单地联系在一起,我认为这可能是南辕北辙,弊远远大于利。
我还没看《超体》,只是听说,我觉得一个电影如果建立在错误的基础上确实不好,但貌似这应该算科幻电影?科幻电影可能会有一些基于事实的合理想象成分,如果它的根据是那个10%的传说,那是不科学的;如果它的根据是我们的大脑还有某些潜能可挖,以后可能诞生超级大脑,我觉得也算是合理想象。
一种说法是大脑的能力还有90%,一种说法是大脑的潜能还有90%,我理解这种说法,但恐怕只是一种美好的愿望。功能要以结构为基础,如果从结构上,比如神经元数量、突触连接等等,你找不到这多出来的90%,自然从功能上也不能说还有90%没有用。
自由谈
神经科学和教育的关联
邹吉林:从神经科学(而非心理学或教育学)的角度看:教育神经科学的前途如何?在教育领域应用神经科学证据,应该注意什么?
周亮:教育神经科学无疑有前途,我觉得需求是最大的原因,在教育过程中需要更先进的方法,也需要说服别人相信这些方法。之所以出现神经迷思,因为过去有些教育工作者会选择性地选取他们认为正确的东西加以宣传,教育与神经科学成果的衔接也做得不好。现在看来,两者结合的越来越多和紧密,可靠性会大大增加。
在教育领域应用神经科学证据,我认为最重要的是客观。神经科学的研究人员不能夸大自己研究成果的适用范围,媒体和教育领域的工作人员则要清楚研究结果与实际应用之间的差距,不盲目、不带有偏见地去寻找全面的证据。
阳志平:我帮周亮老师补充一本书。你的问题在这本书里面回答得特别详尽。在2008年,特蕾西审查了2 200多篇教育神经科学文献,并组织神经科学、心理学与教育学领域20位研究者召开研讨会。会上总结出关于脑与学习的几十种观念,将其按照非常靠谱、可能靠谱、聪明推测与流行神话四类进行归类,并提炼出21条经受住考验的“脑是如何学习”的原则。特蕾西的这本著作是《The New Science of Teaching and Learning:Using the Best of Mind, Brain, and Education Science in the Classroom》(教学新科学:课堂上智力、大脑、教育科学的最佳应用),这本书目前还没有引入国内,但算教育神经科学领域必读书。深入研究神经迷思,这本书不可错过。
智力的测量及可变性
卡卡:智力的定义本身很难,那么那些需要比较智力的研究是怎么做的呢?因为我觉得智力测量的可信度直接影响研究结果的可信度。
周亮:我们常说的智商(Intelligence Quotient,IQ)就是对智力的一种检测方法,许多的经典研究使用了传统IQ测试。传统的IQ测试存在着各种各样的争议,有的只测视觉,有的只测数学,或者记忆、阅读等等。现在的研究越来越注重多种能力的测试,即智力是由许多不同方面的能力组成的,比如视觉、听觉、记忆、注意力、推理能力,甚至单词量等,智力测试正在向越来越全面,也越来越复杂的方向发展。当然,在一个研究中,目前所进行的智力测试还不能完全反映一个人的智力,但最起码会是在现有的技术条件下得到广泛公认的测试,具备一定可信度。随着研究水平的提高,这个可信度会越来越高。
吴宝沛:我比较关心智力的稳定性和可变性,两者应该都有,孰大孰小,孰强孰弱,貌似很难定,不知道周老师有什么看法。
周亮:智力是一个充满争议的话题啦……我不太明白稳定性是怎么回事。
吴宝沛:因为我教人格心理学,里面有专门涉及IQ的章节,意思是把智商作为人格特质来看。既然作为人格特质来看,智商就应该具有相对的稳定性,即随着时间的推移,个体的智商水平(或在群体中的相对位置)不会发生剧烈变化。
周亮:IQ的测试不等同于人格测试。IQ测试部分反映了人的能力,还有一部分其实是做题能力。基于弗林效应(Flynn effect)[4],总做一种类型的题目会提升分数,所以有的研究中发现个人的IQ分数是越来越高的。当然,由于年龄的增长,真实能力有所下降,也有研究发现进入成年后IQ测试分数是递减的。如果要从智力上来说,人的大部分能力,比如记忆力,在30~40岁以后,都会呈下降趋势,只有解决问题的能力,或者说基于经验的能力,是上升的。综合起来,随着年龄增长,人的认知能力到底怎么变,还需要进一步的研究。
陈忻:考虑到生物基础,智力应该有稳定性,但是联想到德韦克的实验,也有可变性,而且,表现出来的智力还要受动机(motivation)之类的非智力因素的影响。
李颖生:关于智力稳定性,我读到的文章,很多都是说大脑可以产生新的神经元,而且重建回路,那这样是不是证明智力的确是可以提高的呢?
陈忻:有意思。难道我们以后的讨论要分实际智力和运用出来的智力吗?我们怎么可能知道实际智力呢?只有通过测试,表现出来,大家才知道。
吴宝沛:我的判断,即使大脑的可塑性是有限的,这个有限空间也非常大。因此,稳定性跟可变性都可以有,这倒让我越来越相信,两个可以不打架,或许通常就是不打架。
情商是否算是一种神经迷思
TonyYet:谢谢周老师分享!我有问题:情商(Emotional Quotient,EQ)算是神经迷思吗?为什么?
卡卡:这个我也很感兴趣,在我自己的理论中,真正的聪明包括社会适应度强。
周亮:情商可能不算,我其实不太懂情商的主要内容,但想来与情绪、社会性有关,情绪本身就是高级认知功能,杏仁核的位置也与许多高级认证功能脑区相关;而社会性是公认的智力的重要因素之一,所以情商与智商类似,只是一种用来量化人类情绪与行为的手段。情商的提出可能只是一个假说,随着研究的进展希望可以建立一个模型,来分析人类的情绪对行为的影响。虽然这个假说/模型还没有得到证实,还存在很多争议,但在目前来看,一直在不断发展和更正中,不能算作神经迷思,只是不要在传播中太过肯定或夸大就好。
审美的神经学研究
王佩:传统所说的审美使用了大脑的哪个区域?为什么个体之间有审美的差异?
周亮:审美最重要的肯定是视觉相关脑区,我记得前额叶和扣带回是加工美学信息的重要位置。个体差异应该是有的,我想除了基因差异以外,环境、文化导致的认知差异都需要考虑进去。
李颖生:关于王佩老师提到的个体之间的审美差异问题,我想推荐两本书作为参考,分别是:
·《艺术直觉:美,悦和人类进化》(The Art Instinct: Beauty, Pleasure, and Human Evolution);
·《美丽的生存:艺术,科学和进化》(Survival of the Beautiful:Art, Science, and Evolution)。
发展敏感期
王雅芯:大脑发展一旦错过各部位最佳发展期,是不是很难弥补?这种发展是不是不可逆?对于那些早年发展不好的青少年,有什么可以弥补的办法吗?
周亮:理论上是很难弥补的,因为确实有关键期(critical period)。例如在小鼠生下来以后,一直把小鼠的眼睛遮住,那么长大后它就是失明的,因为在关键期没有得到足够的光线刺激,成年以后想要恢复视力是很难的一件事。
王怡人:那如果早期只有初步开发的情况呢?
周亮:人类类似,但并不像实验室的小鼠生活在简单的环境里。我认为要定义清楚什么是“发展不好”,是不是真的在关键期缺少了足够的外界刺激,如果真的是这样,那只能说很遗憾,只能在将来想办法补救。不过毕竟很少有儿童是被隔绝起来,完全接收不到外界刺激,如果过分强调了关键期,反而有反作用。
而可塑性(plasticity)的存在其实是为过了关键期的人提供了可能性。就像前面所说的,即使是蒙住了眼睛的老鼠,也是有希望恢复视力的。有人用药物刺激,有人用光刺激,有人用电刺激,都让老鼠恢复了部分视力。那么对人类来说,即使是更高级的认知功能,也会有方法恢复或增强,科学会带来希望。
陈忻:非常同意!
大脑默认模式网络
阳志平:周亮提到“破解人类大脑只用10%”这个迷思的时候,提及人类的大脑默认模式网络。实际上,它与人们的创造力、艺术直觉、智力都紧密相关。根据大脑默认模式网络的最新研究发现,高创造力的人之所以创造力很高,是因为他们有大量空闲时间,激活了大脑默认模式网络。
简而言之,与传统观念大不一样。你的直觉、创造力、想象力来自大脑默认模式网络的工作机制。而大脑默认模式网络需要你大量的休闲时间。并且研究发现,不能是那种假装的休闲,而必须是真正的放松、休息状态。这也是谷歌推行“20%时间做自己项目”背后的神经科学依据。
采铜:大脑默认模式网络的基本概念是什么,我个人经验,真正的放松状态是洗澡的时候、躺在床上的时候……
大猫:难怪常有人说洗澡的时候容易来灵感。
李颖生:这个默认模式和拆包模式是同一个概念吗?
周亮:大脑默认模式网络,有点类似走神的状态,我们一般是在专注和走神之间切换,比如你看到我打字,可能会想着这人怎么还没说完。可能散步、洗澡的时候处于大脑默认模式网络中的比例会加大,但应该不完全这样,毕竟偶尔也是要看路、要注意水温等,当对外界关注的时候,就从大脑默认模式网络中切换出来了。
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1.虽然我读书不多,但作为经历中国语文课程培养,读了大量课文与课外书的青年人,大约总有那么几个作家偷偷在脑中留了那么几句话,以至于今后的一举一动都在潜移默化地受着他们的影响。其中,王小波的“有趣”就成了我做选择时候的一个指南针。
2.我对“有趣”的定义很庸俗:新奇又有用处的东西,就是有趣。在神经科学研究中遇到的,有时是新奇,有时是无聊,但总的说来,都是短期内看不到具体用处的。翻看我在“知乎”里的回答,充满了大量的“可能”“也许”“假说”和“治不了”。面对亲朋好友和网友们问“家里老人痴呆了能治好吗?”或者“痴呆怎么预防”之类的问题,回答通常都是“抱歉,没办法”和“这样可能有点用,但我也不确定”。对我这种崇尚实用的人来说,神经科学实在如镜花水月一般,难以触碰到它的实用价值。
3.只要我们没彻底了解自己,这个领域就少不了神秘的玩意儿。神秘、了解自己,基本上可以构成我的有趣观了。
4.不理解世界,不了解自己,可能只是因为“身在此山中”吧。
荐书

- Introducing Neuroeducational Research
保罗·奥瓦尔·琼斯著,劳特里奇出版社(Routledge),2009。
简评:布里斯托大学(University of Bristol)的琼斯(Paul Howard-Jones)今年还在《神经系统科学自然评论》(Nature Reviews Neuroscience)上发表了一篇相关的综述,值得一看。
2.《追寻记忆的痕迹》(In Search of Memory)
埃里克·坎德尔(Eric R. Kandel)著,罗跃嘉译,中国轻工业出版社。简评:可能很多人都看过,值得一看。诺奖得主埃里克·坎德尔的回忆录,回顾了20世纪神经科学发展的历程,中文版也算很优质的了。
3.《神经科学:探索脑》(Neuroscience: Exploring the Brain)
马克·贝尔、巴里·康纳斯、迈克尔·帕罗蒂斯著,高建军译,高等教育出版社。
简评:本书是国际流行的神经科学本科教材,美国的布朗大学、明尼苏达大学等著名高校以此为教材。该书体系新颖,全书只分四大部分,但包括了神经科学的方方面面,这样的安排有助于学生抓住神经科学的精髓。
4.《认知神经科学——关于心智的生物学》(Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind)
迈克尔·加扎尼加、理查德·伊夫里、乔治·曼根著,周晓林、高定国译,中国轻工业出版社。
简评:教科书的翻译都很好,中英文都可以看。本书的三位作者都是国际认知神经科学界的著名人物,其中加扎尼加教授是认知神经科学的重要创始人之一,他曾经是诺贝尔生理学奖得主罗杰·斯佩里(Roger W. Sperry)的学生和同事。加扎尼加教授除了编撰这本教科书之外,还主编了一套大型的《认知神经科学》文集,由麻省理工学院出版社出版,2009年已经出版了第四版。
[1] 功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是一种新兴的神经影像学方式,其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变。由于fMRI的非侵入性、没有辐射暴露问题以及其较为广泛的应用,从20世纪90年代开始就在脑部功能定位领域占有一席之地。目前主要是运用在研究人及动物的脑或脊髓。——维基百科
[2] 胼胝体(Corpus Callosum)是哺乳动物大脑的一个重要白质带,它连接大脑的左右两个半球。胼胝体是大脑最大的白质带,其中包含约2亿~2.5亿个神经纤维。大脑两半球间的通信多数是通过胼胝体进行的。——维基百科
[3] 布洛卡区(Broca’s area)主管语言信息的处理、话语的产生。1861年法国神经学家兼外科医生保罗·布洛卡(Paul Broca,1824—1880)对一些失语症患者进行研究及治疗时发现此区域,位于大脑皮层额下回后部的44/45区,故以其发现者的名字命名为布洛卡区,与威尔尼克区(Wernicke area)共同形成语言系统。——维基百科
[4] 弗林效应:指智商测试的结果逐年增加的现象。——编者注
