Note of The Brain That Changes Itself

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一本关于大脑可塑性的科普书,此书从知识层面和生活层面都给予了我很大帮助。

中译书名:《重塑大脑 重塑人生》 原书名:《The Brain That Changes Itself:Stories of Personal Triumph from the Frontiers of Brain Science》 作者:Norman Doidge 诺曼·道伊奇 译者:洪兰 出版社:机械工业出版社 ISBN:978–7–111–48975–7 版次:2015年12月第一版第三次印刷

作者简介:
医学博士,精神科医生、心理分析师,哥伦比亚大学心理分析训练和研究中心教授和研究员,多伦多大学精神医学系教授。在专业领 域之外,他是一位畅销书作家、评论家和诗人。他曾4次获得加拿大国家杂志写作金奖(Canada’s National Magazine Gold Award)。

译者简介:
台湾著名教育家、加州大学实验心理学博士、脑科学家、台湾任认知神经科学研究所所长,台湾教育部终身学习推展委员会委员,翻 译了大量欧美优秀的神经科学及脑科学相关著作,并撰写教育类杂志专栏20年。

本章以一个前庭半规管受损而导致无法站立的女士(切尔茨)的故事开启,通过回溯保罗·巴赫-利塔(Paul Bach-y-Rita)如何用 一顶人造的神奇帽子一步步治愈切尔茨的故事,以及他用类似手法使盲人看见,瘫子行路以及中风老人的复原等案例,引出了平衡感 与幸福感的关系,大脑与人工仪器兼容合作的可能性,对传统大脑功能区域特定论的质疑,最后引出本书最重要的一个观点 — — — — 大脑 的适应力超乎想象 — — — — 大脑具有很强的可塑性。

平衡感与幸福感

“你跌到的时候是什么感觉?”我问她,“那个就要跌到的感觉在你倒地后没有消失吗?” “过去有的时候有,”切尔茨说,“当我失去踩在地上的感觉时······好像地窖的门打开了,把我吞了进去。”即使她已经跌到在地上了,她还是感到身体继续往下掉,好像滴入一个无底的深渊,一直在坠。

平衡感是千百年来被我们忽视的功能,它天衣无缝地融入到我们的生活中 — — — — 包括我们迈出的每一步。精神科医生Paul Schilder的研究显示,平衡感与人对自己身体健康与稳定状态的评价有密切的关系。当我们感知诸如(feeling settled)安定感、(balanced)平衡的、(rooted)深植的、(grounded)脚踏实地的,这些词的词义时我们会带有一种“平和的幸福感”。反映在生活中就是,一个整天昏昏沉沉甚至都无法站立的人是怎么也不会觉得幸福的。

大脑与人工仪器兼容合作的可能性
“可能性”这个描述其实不够精确,按照书中巴赫-利塔经手的几个案例来看,可以用“可行”这个词。

CASE1: 切尔茨戴上一个装有平衡传感器的工地安全帽,舌头上粘上带有144个微电极的塑料带,并将二者连接。当她的身体倾向一侧时,电讯号从帽子经由塑料带传至她的舌头的相应一侧部位来提醒她的倾斜,一开始她还需要借助电脑屏幕,但很快她便闭上眼睛感知这种讯号,在很短的时间内她便忘记了那些电讯号是由舌头感知的,由此来“重新教育”她的大脑感知平衡。在此过程中还发现戴上帽子1分钟后再取下帽子并不会马上失去平衡,而会有20秒的“残余效应”,增加戴帽子的时间后又发现这种“残余效应”的时长并不是线性增长的,比如带20分钟帽子后维持了1个小时的平衡。(1997年)

CASE2: 一个天生的盲人坐在一个椅背有20*20=400个刺激点矩阵的椅子上,刺激点直接接触到盲人的皮肤。这些点连接到一个计算机处理中心,计算机处理中心连接到一台摄像机。当摄像机中的画面传到计算机中的时候会被处理为“明”或“暗”两种信号,暗的信号引发震动,明的信号不动,震动信号传至盲人背部皮肤。仅仅是对皮肤的简单刺激,就使这些盲人从简单的识别电话机等6个对象到识别当时的超模Twiggy,再到后来他们几乎可以通过移动摄像机来“看见”人或物,而且他们的心智可以正确的区分来自背部刺激点附近的瘙痒和来自摄像机的信号。(20世纪60年代)

从这两个例子中都可以看出,我们对外界的感知并不一定“必须”由特定的感觉器官来执行,舌头可以代替前庭半规管保持身体平衡,皮肤可以代替眼睛“看见”,当然这一过程不会自发的发生,而是借助了人工仪器 — — — — 甚至当时的人工仪器并没有媲美今天的科技含量,反过来这一点也说明了大脑与人工仪器兼容合作的前景空间。

大脑不同区域的功能是特定的吗?
我们常读到类似这样的话:“大脑的哪一部分对应着视觉信息处理,哪一部分对应着听觉信息处理,哪一部分对应着······” 如此导致的误解就是,我们天然地认为大脑每一部分的功能及感官的传导路线都是先天设定的,而且是固定的,当某一特定功能区域的大脑受损后是不可恢复的。

当时科学界的心理定势是假设大脑定型了就不能改变,而我们的感官,外界信息和经验进入我们大脑的路径,是先天设定的,这个想法叫做“功能区域特定论”,到现在仍有人支持、拥护它。

这一看法从17世纪被提出,几百年延续至今,虽然早就有大量实验证伪了这个理论,但是几百年的思维定势,加上其他各种原因(媒体不经查证的宣传,无知庸众的盲从)到今天好像这一错误理论还在作为一种“常识”广为流传。

但是对巴赫-利塔来说,眼睛只是负责接收到光能的改变,是我们的大脑在看,在产生知觉。 巴赫-利塔认为皮肤和它上面的触觉感受体可以替代视网膜,因为皮肤和视网膜都是二维空间的薄层,上面铺满了感受体,使图像可以在上面形成。

刘未鹏在《暗时间》一书中提到,人眼感知到的图像都是二维的,只不过漫长的进化使我们的大脑发展出一种脑补三维画面的功能。 巴赫-利塔在对猫分别进行视觉,触觉,听觉刺激时监测猫大脑的活化区域,发现感知这几类刺激的大脑区域是存在重叠的。这也再次证明了“功能区域特定论”的错误。他认为大脑的大部分具有“多重感觉”,感觉器官收到的信息都是以电流方式传到大脑,区别只在于电流的不同形态。对于CASE2中提到的盲人案例,他提出了这样的解析:

在大脑重新组织的过程中,他怀疑从触觉感官送上来的信息(本来是在大脑顶端的感觉皮质区处理的)已经重新规划路线,送到大脑后端的视觉皮质处理了。这表示从皮肤到视觉皮质的神经回路正在发展中。

另外一个例子来之巴赫-利塔的父亲。他的父亲于65岁中风导致偏瘫,巴赫-利塔的哥哥乔治将他父亲送去医院进行了4周的传统复建课程,然而并没有用。天真无知的乔治并不知道现行的悲观理论(中风偏瘫病人的恢复是个小概率事件),于是:

“我决定与其教他困难地走路,还不如教他爬。”我说“你是从爬开始学走路的,你先爬一阵子。”

通过爬,玩游戏,学说话,练打字,他父亲竟然一步步的地恢复。三年后,重新站上讲台授课。70岁退休后四处游玩爬山,72岁时和好友爬山至9000英尺(2743.2米)时心脏病发而死。父亲死后巴赫-利塔请他的朋友解剖了他的大脑,发现从大脑皮质到脊椎的神经有97%被破坏了。这表示他的大脑后来完全重新组织过,因为之前做的那些练习。 神经科学家瑟尔用外科手术的方法将雪貂的视觉神经连到其听觉皮质上,他发现雪貂还是可以看得见,虽然视力有所下降。这表明由感觉器官产生的电流带有可以分类识别的编码信息,当一类信息(如视觉信息)被送到并不与之对应的皮质区域(如听觉皮质)时,大脑会改变自身结构来适应传来的信息,产生功能上的转变。

这一章例举了众多案例,几乎都是反“常识的”,为大脑具有可塑性奠定了坚实的事实基础。抽离这些案例,得到如下结论:

大脑皮质终身具有学习适应能力,并能够随着学习周期的推进改变自身结构来适应新情境。 大脑皮质不是天生的顽固派,只要你愿意(足够强的动机)它终身准备着学习新技能或重新学习丢失的技能。 当感觉器官到大脑的神经回路(往往是最短的捷径)被阻断或感觉器官被破坏时,二者都有替换方案来重新达到感知目的。

第二章 为自己建构一个更好的大脑

本章的主线围绕一个自身具有脑部缺陷却最后又在这一领域有着重大发现的女士展开,她叫巴巴拉·艾洛斯密斯·杨(Barbara Arrowsmith Young)。

1951年出生的杨从小就表现出她脑部功能的左右不对称性(同时影响到她的身体),她的前额叶发育良好,具有良好的事实记忆功能,计划能力及执行力。但她大脑的布罗卡区发展不完善,所以她有严重的学习障碍:她咬字不清,缺乏空间推理能力(缺少在脑中记忆物品位置的能力,出门就会走丢,无法正确估判物体相对于自己的空间位置),她对语法、数学概念、逻辑、因果关系的理解有问题 — — — — 她无法区分“父亲的兄弟”和“兄弟的父亲”之间有什么区别,她知道5X5=25,但却不知道为什么。而且杨从来不知道她的手臂和腿离开自己的左边身体有多远,她的右脚比左脚长,右臂伸不直,左眼比较迟钝,脊椎不对称,视角很窄,患有镜像书写(把b和d以及p和q弄反,把was念成saw)······总而言之,她发展良好的前额叶为她带来了一点点优势,但却被不对称带来的缺陷淹没一空。

靠着她良好的事实记忆功能及实现目标的良好执行力,杨考上了圭尔夫大学(Guelph of University)儿童发展专业,以期找出自己的问题所在。一位极端聪明却有学习障碍的同事柯恩在了解到杨的情况后建议她去看一下俄国神经心理学家鲁利亚(Aleksandr Luria)的书。在《破碎的人》(这本书是鲁利亚对一个病人日志的详细记载和对其的看法)一书中,记载了一个名为“札兹斯基”的军人,他脑部中弹,子弹射入左脑深区,奇迹般的苏醒后他不再了解逻辑、因果或空间关系,也不了解跟关系有关的语法介词,如in,out,before,after,with等,所以他的整个世界都“破碎”了。看到这些症状,杨在想:

“他所描绘的正是我的生活。”

但书中记录的这位军人通过三十多年的努力也没能恢复到从前的心智水平。

当她了解她能力的缺陷有多大后,他变得更疲倦、更沮丧,觉得自己没有办法再这样下去了。在地铁站的月台上,她寻找一个跳下去立刻会死的地方。

幸运的,她在此时读到一篇罗森威格(Mark Rosenzweig)教授的论文,他正在研究在有丰富刺激和贫乏刺激环境下长大的老鼠,并比较二者大脑切片中神经生长的情况差异,发现有丰富刺激的老鼠大脑比较重,神经传导物质比较多,血管分布比较密,有更多的血液来支持大脑的工作 — — 他是第一个用这种实验证明神经可塑性的科学家。 罗森威格指出大脑是可以改变的,这使28岁的杨一扫之前的绝望,她决定自己设计锻炼心智改造大脑的练习题来重新构建自己的大脑。

她没有把握这种练习一定会有效,但是她全力去练习最弱的一环 — — 找出符号彼此之间的关系。

其中一种是在几百张卡片的正面画上不同时刻的钟表图,在背面写上正确答案,每次确保把卡片全部洗乱,然后每一张每一张地去识别图上的指针与时间之间的关系。几周后,她不但能比一般人看钟看得更快,对别的符号关系的认知也进步了。她开始第一次了解语法、算术及逻辑,还有理解别人在说什么了。收到如此大的正反馈之后,她继续针对自己的缺陷设计不同的项目来练习,把所有自己的缺陷项练到了正常水平。后来他和柯恩(前面提到的那个聪明而有学习障碍的同事)结婚,创立了一所帮助儿童摆脱大脑功能缺失的学校。

杨的经历可以得出与第一章相同的结论,即大脑具有可塑性,不管是在哪个年龄段。另一点是,某一特定类型的心智能力(如杨提到的对符号间关系的判别)是具有延展性的,即一种专项练习可以使相关联的其他功能同时受益,如果觉得不合理的话可以反过来想,如果我们大脑的一项功能受损,是不是同样会影响到相关联的其他功能,这其实是一种相对“中立”的机制。

这一章的最后,作者再次提到了大脑“用进废退”的机制。从罗森威格的那个经典实验开始,后人做的许多实验都证明了刺激大脑会增加神经联结的发展。且例举了一些实验数据:

在丰富环境中长大或有做许多心智训练的动物,它们的:
大脑皮质比对照组重5% 直接受刺激的大脑部分比对照组重9% 经过训练或刺激的神经元不仅细胞体积增加,还增加了25%的分支(增加了与其他神经元发生联系的概率) 这个改变到晚年还是可以发生 这个现象目前在所有测试过的动物身上都能看到

大脑像肌肉一样可以通过练习而增长这并不是一个比喻。

第三章 重新设计大脑

— — — — 科学家改变了大脑的知觉、记忆、思考和学习

本章以迈克尔·梅策尼希(Michael Merzenich)对大脑可塑性几十年的研究为主线,从不同的生理尺度,时间尺度,以及不同应用方向对这一观点进行了论证。

学习可以改变大脑地图

他认为人的一生,从摇篮到坟墓,都有这种可塑性,即使老年人,也可以改善他的认知功能,例如学习、思考、记忆和知觉。

梅策尼希治愈了许多过去认为无法治疗的病人,他领头开发的“Fast ForWord”训练程序改善了具有各类认知障碍的病患,还意外地发现对自闭症儿童也有帮助。李笑来用实践告诉我们,要不断升级自己的操作系统。而梅策尼希用实验结果告诉我们,当我们从思维层面升级自己时,大脑也从硬件层面改变了自己。

“大脑皮质这个大脑外面薄薄的皮层,”他说,“是有选择地精致化它的处理容积使人能做好手边的作业。他不是只有学习,它是学习如何学习(learning how to learn)”

这句话是否很熟悉 — — 学习如何学习。

他的意思是大脑地图可以在正确的学习情境中改变自身的组织结构以不断优化自己。

1)梅策尼希利用微电极测定的方式勾画出了更加精细的大脑地图。发现在身体结构上临近的感知器官往往也会在在大脑地图上临近,这种法则同样适用于习惯上常常同时使用的身体部分,或某些有着固定发生顺序的行为。这种空间上的安排可以使相关神经元能更高效有序地展开工作。

2)梅策尼希同样反对功能区域特定论。基于他自己所做的大量实验以及早在1912年布朗(Graham Brown)和谢灵顿(Charles Sherrington)所做的实验,他确定大脑地图是动态的,且越靠近边界越明显,从长期来看会更明显。也就是说,只要人可以活的足够长,大脑地图完全可以因为丰富的经历而彻底改变之前的版图。而且大脑也可以做出与学习相反的动作“去学习”,这里的“去”指的是去除、擦除的意思,这一点会在后面提到。

可塑性可能是大脑的基本特质,演化来让人类在竞争上占上风,它可能是大自然给人类的好礼物。

3)用进废退 的法则已经被多次提到,这一法则不仅针对某一功能区域的加强或削弱,大脑内部也遵循这一规律。经常使用的部分会侵占不常用的部分,有限的大脑资源会引发“竞争”。由这一点引出了为什么成人学习新语言会相对困难的问题。

你问的是你必须多频繁地去练习一个技术来保证它在大脑中的位置不会被其他技术抢去。

当我们年龄越大,我们使用母语的频率就越高,母语占据我们语言地图的空间就越大……母语像暴君一样,不给新语言机会。而在幼年时,假如两种语言在差不多同样的时间学习,两者都会在大脑中抢到地盘。当然这还涉及到“关键期”的问题,后面也会提到。可塑性的竞争本质也解释了为什么坏习惯一旦养成就很难戒除。

最好一开始就教对,不要等到坏习惯已经做大、有了竞争优势再去拔除它。

梅策尼希在发展完善自己理论体系的过程中不断受到传统的大脑区域功能特定论支持者(主流观点)的反对和攻击。

但是事实上,这个实验已经做了很多次,我了解主流流派的人是高高在上、自以为是、不听别的声音的,你再怎么讲都没有用。

这节标题我第一次读到的时候也十分费解,直到读完整本书再返过来读第二遍的时候才彻底理解。这里指的一起发射可以换个词 — — 一起触发。先上两个例子压压惊:

CASE1. 在一个非常聪明的实验里,梅策尼希绘出一只正常猴子的手部大脑地图后,把猴子的其中两根手指缝在一起,使两根手指只能同步活动。几个月后,这两根手指的地图边界消失了,变成一个地图了。触碰两根手指中的任意一根,整个地图都活化了。

CASE2. 其他科学家在人类身上验证了梅策尼希的发现。有些人天生手指就是连在一起的,这种情况学名叫蹼指症候群(webbed-finger syndrome)。据上面猴子的实验很容易推测他们先天地手指的大脑地图是连在一起的。当用外科手术的方式将他们的手指分离后,清晰的大脑地图边界出现了(当然是在一段时间内)。

1949年海伯提出学习会使神经元产生新的联结,当两个神经元持续同时触发或一个神经元总是连带另一个神经元触发时,二者都会有化学上的改变,因此他们会紧密地联结在一起。但这一理论早在60年前佛洛依德就曾提出,后来由加尼福尼亚大学的神经科学家一谢兹(Carla Shatz)综合成了一句神经学上的名言:一起发射的神经元会连在一起。

梅策尼希在证实大脑具有可塑性后,又提出了进一步的疑问:大脑是如何组织它自己使其在组织上和功能上利于我们的使用的?之前谈到了大脑地图与身体结构的对应关系,这种地形学上的安排是比较有效率的。这种排序是怎样发生的呢?还是以手指为例,书中例举了一个抓苹果的情景,当我们用手去抓苹果时,会先用拇指和食指接触苹果,再用其他手指去包裹(这一情况可以延伸至无数种类似的动作),根据“一起发射的神经元会连在一起”,千百次的重复后,这种顺序就在大脑中形成了。

大部分大脑的地图是依照一起发生的概率在空间上组织在一起的。

CASE3. 在一个实验中,科学家先绘出猴子触觉皮质的地图。然后训练猴子用合适的力度去触碰一个旋转的圆盘10秒钟。猴子需要把控两个关键点:一是力度不能太重,不然阻力会让圆盘停住;二是对10秒这个时常的拿捏,误差允许的范围很小,超过太多或短了太多都不行。每一次成功的触碰都会得到食物奖励。经过几千次练习后开始阶段性地测量猴子大脑中对应手指的地图变化。开始阶段,可以看到对应地大脑地图变大了,也就是说有更多的神经元参与到这项活动中,但随着越来越熟练,发现单个神经元开始变得更有效率,因此不需要那么多神经元来参与了,相对应的大脑地图又会重新让出部分空间 — — 这就是为什么我们在学习新的技能时不会很快用光所有的空间。

接着上面的例子,我们可以作一个猜想:即使不断学习新的东西导致大脑地图几乎要被占满了,它一定也会以某种形式重新整合已使用的空间,说不定这一改变又会使大脑产生另一次质的改变。

梅策尼希发现神经元经过训练后会变得更有效率,处理信息的速度也会变快,这表示我们的思考速度也是有弹性的,也因为速度快,信号会更清晰,我们的记忆也会更清晰(我们必须看得或听得很清楚才能记得清楚)。当我们的思考速度更快,思维更清晰时,我们其实就从另一个维度压缩了单位时间内的思考密度,相对的来说 — — 我们会比别人活得更长。

在CASE3及其他很多的实验中,梅策尼希都发现了另一个现象:只有当猴子全神贯注地做一件事时,长久的大脑改变才会出现,当它很自动化的做一件事时,改变只会是暂时的。这一点与流行的10000小时理论中提到的刻意练习不谋而合。格雷·格麦吉沃恩在其《精要主义》一书中提到的你可以同时推进几件事情,但是在每一个当下你只能专注于一件事,这样才能高效完成任务。本书中作者同样提到了这个观点:

我们常常称赞一个人可以一心多用,你当然可以一心多用地学习,但是一心多用不会使你的大脑地图产生永久的改变。

基于这些实验的成果,梅策尼希和另外几人创立了科学学习(Scientific Learning)公司,用神经可塑性的研究成果来帮助人们(主要是一些有大脑残障的儿童)重新设定他们的大脑。

这个公司的员工包括儿童心理学家、可塑性研究者、人类动机专家、语言治疗师、工程师、计算机程序设计师及动画制作者。

他们使用的就是前文中提到的Fast Forword系列课程,这个课程训练最基本的大脑语言功能,从语音解码能力一直到理解力 — — 这是一种横跨不同皮质的训练。其基本原理就是在训练过程中给予正确的奖励(正向反馈),每一次正确的判断或操作都会得到迅速的反馈,使大脑分泌多巴胺和乙酰胆碱,这会帮助他们固定刚刚改变的大脑地图。1996年发表在《科学》(Science)上的研究中,他们进行了对照实验,证实了训练效果的真实性。在随后的追踪里他们量化统计(样本为35个地点的500名儿童)了这项练习的效果:

受过这个训练6周的孩子平均来说,在语言发展上往前推进了1.8年。

另外,他们还收到来自这个训练的附加益处的反馈,如书写进步了,专注力提高了,梅策尼希认为这些益处是因为这个课程增进了一般性的心智处理能力。很多孩子在上完这些课程后,不但语言文字能力提升了,练数学、科学和社会科学的成绩都有进步。更惊喜的是,他们发现了这项训练对自闭症的孩子也有帮助。

自闭症是精神医学到现在还不知道原因的儿童发育障碍,这些孩子不了解别人的心智情况,而且这种不正常渗透到发展的许多层面,是一种广泛性发展障碍,他侵害到智力、知觉、社会技能、语言和情绪。

自闭症成因的一种假设

自闭症儿童大部分智商低于70,而且对声音和触觉等知觉超级敏感,一点点刺激都会让他们感到无法忍受,他们的神经网络看起来太过活化, 很多自闭症儿童有癫痫。

梅策尼希需要先了解自闭症的产生原因,一个原因当然是遗传上的概率所致。但这不足以解释全部,他猜测可能是环境因素在影响这些孩子的神经回路,迫使他们的关键期在大脑地图还没有完全分化时就提前关闭了。基于这一假设的下一条线索来自丽塔·列维-蒙塔尔奇尼(Rita Levi-Montalcini)的实验,她发现小鸡的神经纤维在有老鼠肿瘤在旁边的情况下生长地比较快。所以她认为肿瘤可以分泌一种物质去促进神经的生长,在生物化学专家科恩的帮助下,她分离出这种蛋白质,她把它叫做神经生长因素,二人还因此获得1986的诺贝尔奖。他们的研究引导出一系列关于神经生长因素的发现,其中有种叫大脑衍生神经胜肽(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的物质引起了梅策尼希的注意。

梅策尼希发现适量的BDNF可以在关键期内启动使我们保持专注的基底神经核,这相当于在关键期内有个老师在大脑中说:“这是非常重要的,你们一定要记住,考试会考的。”另一种情况是,过多的BDNF会关掉基底神经核的开关,并帮助结束关键期,也结束了不花力气轻松学习的阶段。想要再次开启这个开关,只有在重新进入关键期或有新奇的东西出现,或者我们努力专注去学习时才会再被活化。

这一线索对他之前的猜想形成了支撑,他认为自闭症儿童在关键期时有一些因素使得他们的神经元过度兴奋而使大量的BDNF被释放出来,过早的关闭了关键期,而这时他们的大脑还没有分化完成,造成全面性的发展失常。当他们受到外界刺激时,激活的不是对应的大脑地图,而是一大片大脑地图都被激活了,这会使他们不堪重负。

噪音与自闭症

有好几个研究使梅策尼希警觉到环境因素的影响。其中一个研究是关于噪音的:

研究显示,住得越靠近德国法兰克福机场的孩子,他们的智商越低; 另一个研究了住在芝加哥靠近高速公路的住宅中的孩子,发现公寓越靠近公路,孩子的智商越低。

梅策尼希开始怀疑包括噪音在内的环境因素可能对人健康的影响,尤其是对天生带有自闭症或其他病症基因的孩子,环境因素很可能成为重要的诱发因素。

前文中曾提到过大脑中的听觉皮质一般会按照声音频率的高低来排列地图,而持续的背景噪声(如飞机、汽车、机械)中包括了许多频率的声音,这会对听觉皮质造成很大的刺激。这种刺激使得BDNF大量分泌,导致关键期提前关闭了,而此时大脑的地图分化还未完成,任何频率的声音进来都会引发神经元一起触发,使自闭症儿童不堪重负。而最近的大脑扫描支持了这一假设,同时梅策尼希还认为没有分化的大脑也使他们的大脑神经元无序而大量触发,形成一种“大脑背景噪声”,导致他们无法集中注意力或者获得清晰的信息,加之外界的一点点刺激都会让他们极度敏感,所以他们启动了自我保护机制,退回到自我保护的壳中。

现在,如何在关键期后重新分化大脑地图成为了梅策尼希关注的焦点。他先用老鼠做了类似情况的实验,第一步使用白噪声使老鼠的听觉皮质地图不分化;然后尝试用一次一个音的方式来重新分化听觉皮质地图,使其正常化。结果是,这种练习使老鼠的听觉皮质分化在正常化水平之上。基于这个结果他们修改了Fast Forword的程序,使它适用于自闭症儿童,并取得了部分成功。

成年人的关键期与认知衰退

关键期内学习新语言相对轻松,梅策尼希希望用重新启动基底神经核的方式帮助成年人专注而轻松地学习。他和同事设计了一个实验,想看看基底神经核被激活后,能不能在没有奖励机制的情况下让老鼠去做他们正常情况下无法专注地做,做了也没有报酬的事。他们用微电极活化老鼠的基底神经核,然后把老鼠放进一个9赫兹的声音环境中,一周后发现老鼠9赫兹的大脑地图大大地扩展了,他们发现了一个用人工方式重新打开成人关键期的方法。

这个研究打开了生命后期高速学习的可能性。现在可以用电极的方式启动基底神经核,或用注射某种生化物质,或用药物的方式来活化这个基底神经核,你很难想象会有人不被这个新科技所吸引,因为它可以使你想当轻松地学会科学,历史,或某一专业,你唯一需要做的只是暴露在那个环境之下……当然这种激烈的介入性药物可能会对大脑产生副作用,更不用说会影响我们自律的能力,但是这会在医学上开创一个新的领域。

对抗老人的认知衰退

“等到现在65岁的人过世时,平均寿命会升到80多岁,但是当你85岁时,你会有47%的概率得阿兹海默病。”他笑着说,“所以我们创造了这个很奇怪的情境,我们使人们活的很长,长到一半的人活到不知道自己是谁才过世,我们必须想办法来延长人的心智生命,使他跟人的身体生命一样长才行。”

他成立了新公司Posit Science,专门帮助年老的人保留他们的大脑可塑性,延长他们心智功能的寿命。他不赞同主流流派通过用改变脑中化学物质浓度治疗认知衰退的方式。他认为主流流派对大脑需要什么来学习一个新技术并不了解。“他们想象假如你操弄正确的神经传导物质浓度……记忆就会回来,认知功能都可以复原,你可以像羚羊一样开始跑跳。”他认为老年人认知衰退的原因有二: 1)一个共识的原因是,一切都在走向衰退。 2)当我们步入中年后,绝大多数人不再专注的去学习新的东西。大脑中的信号越来越模糊,大脑地图也不再重新组织改变自身,基底神经核也在荒废中衰退,这使得大脑变得十分嘈杂。

平常我们看报纸、上班、说母语都是在用我们已经熟练的技能,这不是学习。

专注地学习与科学地训练逆转认知衰退的时钟

前文中提到过,激活基底神经核的除了自然进程和人工干预,还有一种方式就是专注地学习 — — 当然这种方式的保持需要长期意志力,但是一旦形成习惯,将会形成良性循环。梅策尼希和同事们将专注地学习拆分细化成对应的训练项目。他们认为发展大脑训练课程的关键在于给予大脑适量的练习、正确的顺序及恰当的时机,从而促使大脑改变。这种训练同样也使用了激励反馈机制。

唯一条件就是这个人必须有足够的报酬或惩罚来使他集中注意力以忍受有人认为相当无聊的训练过程,假如能做到这一步,他说:“这个改变能够像婴儿大脑中的改变一样大。”

在《美国国家科学院院刊》的一份正式报告中,60~87岁的老人,经过一天一小时, 一周五天,八到十周的听觉记忆训练后,他们中许多人的记忆时钟被往回拨了10年,最多的的回拨了25年。他们的训练也有针对听觉与前额叶的练习。

大脑橡皮擦

梅策尼希之前的研究一直在致力于拓展大脑地图,现在他认为我们在有些情况下也需要缩减一些无用或有害的地图,他在研究一种可以“格式化”某一块地图的大脑“橡皮擦”。他继续在挑战“我们生下来时大脑是什么样,一辈子就是什么样”的看法。

本章内容存在很多交错,前后差不多4天时间才整理出笔记。梅策尼希同巴赫-利塔一样是一位值得尊敬的科学家,他对主流声音的反抗,以及各种精妙的实验设计让人敬佩。如果要再精要一下本章的要点,如下:

1)我们的大脑地图终生可塑,且时刻处于动态变化中;

2)基地神经核的活化程度决定着我们的学习效率,错过“关键期”的人除了人工生化干预这个危险选项还有另一个选择 — — 不断专注专注专注地学习新知识;

3)以往我们对噪音等有害环境因素的不利影响的认识是笼统的,只知道有害 — — 更进一步说是对听觉等知觉器官的伤害。而梅策尼希从大脑层面的研究告诉我们,这些环境因素伤害的还有你的大脑认知功能,所以,尽量为自己和亲人选择适合的生活区域;

4)老年痴呆是其实是一个严重的慢性问题,一位病人就会拖累整个家庭。梅策尼希基于实验事实的建议是:设法让老年人学习新的东西,或给予科学的基本知觉方面的训练,这样不仅仅是在预防,甚至直接会逆转认知衰退;

5)作为年轻人,持续而专注地学习新知识不仅是对你竞争力的保证,也是为了防止让自己在年老时成为家人的负担。

第四章 喜好和爱的力量

— — 大脑的可塑性教导我们对性的吸引力和爱

这章的内容比起之前的几章相对通俗一点,主要讲了后天习得的性偏好、对A片的上瘾、激素如何在特定阶段帮助我们重塑大脑。

跟别的动物比起来,人类性的可塑性大太多了。

作者通过人类性行为中的常见现象来说明了人类性的可塑性:

1)在性行为上,人类花样更多,我们可以感受到性兴奋和性满足的身体部位也比动物多了很多。而动物的目的只是生殖,不会搞那么多花样。

2)对有些人来说,吸引他的类型会随着年龄、经验而改变。

3)性偏好偶尔也是会变的,有些人在生命的某一阶段是异性恋,而他并没有双性恋史,后来又加上了“同性恋”,或是同性恋变成了异性恋。

4)人类性兴奋的对象可以不是人。比如恋物癖喜欢没有生命的东西,如鞋子,袜子等。

这些不同的性行为之间又可以排列组合成许多种类型的性偏好,如此多的变异性说明人类的性行为与繁殖的本能发生了一定程度的分离。而且这其中的很多想象和癖好都是后天发展而来,说明是大脑中关于性的部分在发展历程中经历了某些“变量”,最终导致人类在性上的多样性。

这种性与它主要目的分离的可能是她可塑性最初的征兆。

爱也是有弹性的。作者基本是从历史上关于爱情的文化变迁来谈这个问题的。比如之前的政治婚姻,包办婚姻,到近代的自由婚姻观。从这个演变过程来说明爱的观念的可塑性也是在不断变化中的。 更多的内容作者也没有再提了,可能因为“爱”太宽泛,也没有准确定义,所以作者直接就跳到关于性的内容去了。

性与爱的大脑地图没有位于前面几章介绍的关于知觉的大脑皮层,属于非皮质区域,作者的观点是即使是非皮质区域也有可塑性,大脑中调节本能(包括性)行为的地方在下丘脑,还有负责处理情绪和焦虑的杏仁核也具有可塑性。但大脑的皮质相较而言有较大的可塑性潜能,因为他们有比较多的神经元和神经联结可供改变。甚至海马回也有可塑性(这是使我们的记忆从短期转换到长期的地方),掌管我们的呼吸,处理原始粗糙的感觉,以及处理痛觉的地方。海马回的介绍让我想到了关于冥想的内容,有研究显示冥想能够增加海马回的厚度,从海马回住司的功能来看,冥想能够改善记忆和一些慢性疾病带来的疼痛也就可以理解了。关于非皮质区域的可塑性没有相关实验供参考,作者也只提到了一个个案:

饰演超人的电影明星克里斯多福·利瓦伊在他从马上摔下来、脊椎严重受伤七年间,通过不断的复健,恢复了一些感觉和运动的能力。

作者提到了弗洛伊德的奠基作用,虽然柏拉图也提到人类的性欲有许多形式,但弗洛伊德最大的贡献之一是他发现了性可塑的关键期。

佛洛依德认为一个成年人能够在不同阶段对人产生亲密与性欲的爱,源起于他在婴儿期与他父母的强烈依恋。

当然辩证地看,这只是一种目前比较受主流群体认可的观点。他认为早期跟父母的关系会影响以后的性生活,这一时期相当于之前提到的“关键期”。

这是一个非常短暂的开窗期,这时一个新的大脑系统和地图因环境中人们所给的刺激而发展。

作者认为关键期有两次,一个是孩童时期,第二个是青春期。而成年之后一些后天习得的性癖好则说明了性的可塑性是伴随一生的。

在西方文化中,当成年人在前戏或表达他们最亲密的感情时,常用“宝贝”或“甜心”这些他们小时候母亲常用的亲昵称呼,而母亲用这些字眼时,通常是在喂奶,抚摸或跟宝宝说话时,这就是弗洛伊德所谓的“口唇期”,这是性的第一个关键期。

他还提到了一些例子,比如“讲脏话”,源于小时候只知道性器官都是用来排泄的,很脏,而长大后知道其与性的关系,但并不会觉得脏,是因为在青春期时,性带来的愉悦盖过了“脏”这个概念,而脏话有时反而为在性行为中成为“兴奋点”,想想前面几章提的“同时发射的神经元会连在一起”。

作者说主流观点是认为对性吸引力的影响不是来自童年历史,而是来自生理上的吸引。比如模特儿和电视明星,因为他们的外形被显示为有生育力的状态。但他认为这个观点过于简化,并不是每一个人都喜欢身材好的人。作者提到了一些娱乐杂志上的模特在几十年里面的变迁,他认为性的喜好显然受到文化和经验的影响,通常是后天习得的,然后才设定在大脑中。他对“习得”这个词作了一番描述性的解释:

“习得”的定义就是后天学习而来,不像天生的口味,一个婴儿不需要学习乳汁的味道,也不需要学习喜欢水或者甜味,他们马上知道这是令人愉悦的东西。需要学习才会得到的东西 — — 开始时是不喜欢或没有感觉的,后来才变得喜欢,如寿司的味道、酒、咖啡、鹅肝酱、主要中所带着的尿骚味,等等。

而关于一些有些人为什么会在成年后习得一些性癖好也就有了进化心理学的基础 — — 有些东西是基因中就带有的,而有些东西是文化和环境以及经历所塑造的。许多我们认为是“自然”的品味其实是需要学习才会变成第二天性的,这也就说明了人在性方面的可塑性。

现在色情A片的泛滥让我们看到性嗜好或性喜好是可以后天习得的,这些色情的图像通过互联网传播,可以满足任何一种性喜好。

作者认为网络色情同样可以重新塑造人的大脑,特别是对没有性经验的年轻人或说是心智还没成熟的人。那些看色情录像带的人根本不知道他们的大脑已经被色情片重塑过了。此观点还认为色情片会提高人们对性的耐受度,也就是需要越来越对或者越强烈的视觉刺激才能满足。

对网络色情上瘾并不是一种隐喻。并不是所有的上瘾都跟毒品或酒精有关,人可以对赌博上瘾,甚至对慢跑上瘾。 所有的上瘾都跟大脑的神经可塑性有关,这些改变是长期的,有时是终生的。

用来说明这一观点的同样还是前面频繁提到的“多巴胺”的作用,当一个人看A片时,多巴胺会因兴奋而释放出来,增加他的性欲,同时活化大脑的快乐中心,所以会上瘾,而且每多看一次,这个神经回路就会多固化一次。最后甚至可以打开一个基因开关,使多巴胺系统受到永久性的伤害。作者解释,人有两个关于快乐的系统,一个跟欲望相关,一个跟欲望被满足后的快乐相关。前者释放多巴胺,后者释放脑内啡(一种让人感到满足、宁静、极乐的物质)。而A片大大刺激了前者,使前者的大脑地图不断扩大,而新发展的大脑地图如同做了一天办公室的我们急需一些运动和刺激,导致我们的感官也跟着想被刺激,从而使我们整天都想着“那些”。

作者在这里提到了恋爱关系导致的巨大吸引力可以让人克服“客观的美丽”,觉得爱人的一切在自己眼里都是美丽的,甚至包括一些痘痕之类的东西,类似中文的“情人眼里出西施”。而这种感觉的出现不仅仅是只针对爱人的,人在热恋时会激活边缘区多巴胺系统,边缘系统是大脑处理情绪的地方,这个地方的多巴胺系统被激活后,我们所有经验的东西都会变成愉悦的。可卡因也有相同的作用,其实就是降低了快乐中心的阈,使它比较容易发射。一个热恋中的人会觉得周围的一切都是美好的,包括一些平时不在意的生活细节,这种情绪就是”全面的快乐感“。这种感觉不仅带来快乐,还会降低对痛苦的敏感度。所以作者认为爱也是有化学机制的,但是爱同样也会产生耐受性,尤其是长时间面对同一个人,所以过了热恋期的恋人才需要一些新鲜的刺激来重新激活多巴胺系统。

前面讲到过“一起发射的神经元会连在一起”,因为两个神经元同时发射时二者内部的化学构成都会产生一些变化,使二者的联结强化。而这一过程的反向过程就是“去学习”,一种抑制联结的机制。对于失恋的人来说,后者显得尤为重要。而催产素就是其中一种与“去学习”关联密切的物质。催产素可以融化以前存在的神经联结的依恋关系,使神经元之间有可能再次产生大量的新的联结,比如在坠入爱河时和初为父母时,这是一种极其重要的可塑性机制。

就像多巴胺使我们兴奋、动作加快、引发性兴奋,催产素使我们安静、心情温和、语气婉约、容易依恋到别人身上,并使我们降低戒心。 催产素可以把习得的行为擦洗掉,这已经使科学家称它为“失忆荷尔蒙”。

作者认为爱与性最深的意义不是在快乐,而是在提供一个机会去克服唯我主义者的鸿沟,让自己接纳别人,更加包容。

概括一点说可以解释为不该合在一起的大脑地图合在一起了。比如有个人在儿童时期,他酗酒的母亲经常打他和进行一些不当的性挑逗,同时给他性和暴力的感觉。这种感觉积累发展到一定程度是,便会使大脑中关于性和关于暴力的地图连在一起发射,使这个人在想到暴力时会感到性兴奋,反之亦然。这就造就了一些人的性虐倾向或受虐倾向。他们的大脑将痛苦色情化了。 但这种说法似乎有悖直觉,一般人更是无法想象,痛苦明明是一种负面感受,怎么会和性愉悦性兴奋合在一起。作者认为这只是我们根据经验的一种假设,至少是绝大多数人的经验,但是你没经验过的,不代表不存在(不管前一类人在样本中占了多大比例,也不能代表所有样本的集合)。他描述了一些关于情绪转化的例子:

传统上我们认为不愉快的情绪,如悲哀,可以通过音乐,诗歌,艺术表现出来,使人不只感到沉痛的悲哀,而且还可以将情绪生化。

看到这句话我想到罗永浩的一个段子说的是“令人愉悦的忧伤”,大概意思是讲现代人过惯了安逸平淡的生活,总想找一些刺激,有些就总喜欢去看那些悲情忧伤的东西,反而使自己觉得愉悦,类似我们说的小资。

不好的性偏好可以改变
本来以为作者会提出许多具有建设性的意见,但是这最后一段加起来还不到500字。第一点是关于A片上瘾,他说这个很容易改,大部分人都能说戒就戒。因为这种后天习得的性偏好比在关键期形成的偏好容易改变。而那些由于童年经历或在关键期形成的性偏好他说可以经过严密的治疗(这种提法真的是···),最后用了一句话结束这一章,算是给了点希望。

这种用进废退的大脑原则甚至在性欲和爱情方面也都适用。

第五章 午夜的复活

— — 中风的病人学习如何行动与说话

此章有个主线人物 — — 爱德华·陶伯(Edward Taub)博士。围绕他如何通过自创的“限制-诱导”运动治疗法恢复中风病人的各项功能,与前面几章中的主要人物相比,他的整个研究过程多了一些戏剧性和悲壮感 — — 又是一个值得尊重的科学家。

陶伯博士是最早在动物身上看到大脑神经联结会因外界刺激的要求而改变的人,是一个有创意又勤奋做实验的神经心理学家,不幸生不逢时,碰到20世纪80年代动物解放营蓬勃的时候,他的实验被“动物解放军”攻入,破坏一切,并将他告上法庭,说他虐待动物。事实上,所有医疗研究在用到人体实验之前,都是先用动物做实验。他被美国国家科学基金会及美国国家卫生院停权,不准做实验,官司缠身许多年,最后他赢了,但青春已去,他到了德国,又作出几个有名的实验,最后改行开复健诊所,将他早期在动物身上看到的,在他打官司期间已经被别的实验室确认可行的改变大脑结构方式,拿来用在中风病人身上。

以上这段为译者在书中的批注,概括的讲了下陶伯经历。

这一章节的内容相对简单,没有那么多案例穿插,我试着拆成两条线来写,看是否能在理解上更为清晰。

陶伯的动物实验对象为猴子,在他初期做了几次实验,准备再进一步扩大实验来验证他的一些大胆假设时,事情发生了。 1981年5月,陶伯49岁,他正领导位于马里兰州银泉的行为生物中心。他筹备做一些实验来验证一些关键性假设,以此推进此项疗法对中风病人的帮助。此时有个乔治·华盛顿大学政治系的22岁学生亚历克斯·帕切科志愿要来他的实验室工作。这位学生诚恳地告诉陶伯他想成为一名医学研究者,且表现得和蔼而热心,陶伯便接受了他,但帕切科没有告诉陶伯,他和他女友其实是善待动物协会的共同发起人,这是个好战的保护动物权利的组织。

善待动物协会过去反对、现在仍然反对所有用动物做实验的医学研究,即使是癌症、心脏病、艾滋病的研究都不可以。他们强烈反对人类吃荤,也不可以喝牛奶、吃蜂蜜(他们说这是吃母牛和蜜蜂),也不准养宠物(他们说这是蓄奴)。

这个22岁的年轻人来陶伯实验室的真正目的是解放17只银泉猴子。陶伯所做的是切断猴子手臂感觉神经的实验,虽然实验并不会太痛苦,由于失去知觉,猴子有时会伤到自己而不知道或把没知觉的手当做其他猴子的手或其他东西去咬,偶尔就会出现受伤的情况,但场面怎么也不至于用“残忍”这个词来形容。

1981年夏天陶伯外出度假三周,帕切科闯入实验室,拍了许多猴子看起来十分痛苦的照片,并以此为据说动了警方去突袭陶伯的实验室,并将陶伯告上法庭。马里兰州的法律规定,即使为医学研究也不可以对动物残忍,所以陶伯陷入了麻烦之中。

动物权力的激进分子将陶伯恶魔化,连美国国家卫生研究院(全世界用动物做实验最多的地方)都惧怕麻烦上身而附和善待动物协会,转而攻击陶伯。

善待动物协会变成法律的捍卫者,虽然帕切科自己说过,为了减轻动物的痛苦,他们不惜防火、破坏财产、偷窃、抢劫。

陶伯以虐待动物罪受审,检察官起诉他119项罪名,三分之二的国会议员投票停止他的研究经费,因为收到大批民众的抗议。他的太太出门被跟踪,两人都受到死亡的威胁。之后的6年里,陶伯一周工作7天,一天16个小时,来洗刷名誉,他担任自己的律师,官司初期他的银行户头有10万美元存款,打赢官司时,只剩下4000美元。而且他无法在任何一所大学找到教职,一次又一次的开庭、上诉、开庭、直至最后打赢官司。

官司过程中,陶伯指出了帕切科所拍的照片是作假、故意摆拍、经过加工的。而且警察在收容了实验室的这些猴子后,交给了善待动物协会的一个叫洛里·雷纳的人,她起初将猴子关在地下室,接着所有的猴子都失踪了。而当善待动物协会发现没有那些猴子就不能起诉陶伯,而窃取证物是重罪时,那些猴子又突然出现了。后来证实这些猴子被运送到了2000 英里以外的佛罗里达州,而这来回4000英里的颠簸让猴子得了运输热,还变得易怒、咬人。

很具讽刺意味的是,整个银泉猴子事件中,唯一让动物忍受无意义的压力、紧张和挫折的时期,是善待动物协会介入的时期,它们神秘的消失,被送到2000英里外的佛罗里达州又被送回来,经历完全不必要的旅途颠簸。

陶伯赢了官司后,仍然没有大学接收他,也没有猴子让他做实验。1986年亚拉巴马大学终于决定聘用他时,学校有示威游行反对,但包括心理系主任卡尔·麦克法兰在内的所有了解他研究的人都站出来支持他。他终于拿到了研究经费去继续对中风的研究,并成立了一家诊所。

本书前半部分曾写道巴赫-利塔的父亲中风后通过“非常规”的复健过程而奇迹复原的例子。这属于个案,有一定参考价值,不过整个恢复机制还未理清,而陶伯经过一连串实验一步步证实自己的假想,且不论这些实验对中风病人的意义,实验过程中逆向思考和大胆假设的思维方式也很值得学习。

陶伯是一个整洁、自律、注意细节的人,他现在已经70多岁了,不过看起来比实际年龄轻得多。他穿着整齐,头发一丝不乱,每一根头发都待在它应该在的地方。在谈话中,他很仔细以确定他所讲每一句话都是正确的,他声音柔和,态度温文有礼。

这是作者面见陶伯后对他的描述。下面来梳理陶伯整个实验是如何一步步推进的:

1)对前人研究的推敲
1895年,诺贝尔生理学或医学奖的得主查尔斯·斯科特·谢灵顿(Sir Charles Scott)做过一个实验 — — 切断猴子手部的输入神经,这样猴子的手就失去了知觉,更进一步的表现是,猴子也不再用这只手了。这个实验当时是用来证明我们所有的动作都是由脊椎的反射引起的,而不是由大脑发出指令引起的,因为当时主流行为主义科学家认为思想、感觉、欲望都是主观经验,无法测量,大脑也是一个不可变动的“黑盒子”,而动作的发生都是像膝跳反应那种由脊椎引起的反应。 陶伯的疑问是,切断的只是感觉神经,并没有切断从大脑到手的运动神经,为什么手不能动了,而行为主义把人类所有动作,甚至复杂的行为都归自反射反应的连锁反应,也把行为与心智和脑的关系都排除掉了。从今天我们普通人都知道的常识来看,这显然是错误的,但这却是当时行为主义的主流看法。

2)更进一步的实验:切断手臂A的感觉神经,但用绷带把手臂B固定
如题所示的方法,陶伯这么做源自一个假设:猴子之所以不用手臂A,一是因为失去知觉无法感知,二是因为他还有另一只好手臂,所以他想强迫猴子用手臂A,如果猴子不用的话就会被饿死。 结果他成功了,猴子果然去动用那只没有知觉的手。

陶伯说:“我记得非常清楚,我看到猴子用它们的手好几个星期了,但是我没有讲出来,因为我并不预期会看到这样。”

3)把两只手臂的输入神经都切断,四肢的也切断
结果是:两只手都会动了。

这个发现是很奇异的:假如一只手的感觉神经被剪断,猴子就不用这只手了;假如两只手的感觉神经都被剪断,猴子两只手都会用了。

在此基础上,陶伯再进了一步,把手臂双腿连接到脊椎的输入神经都切断了 — — 结果四肢都可以用了。至此,他彻底推翻了谢灵顿的结论。根据前面的实验,陶伯认为猴子不去用切断神经的手臂是因为“学会”了不用,因为在手术刚做完时,会有一段“脊髓神经休克期”,时长两至六个月不等,在此期间神经元不容易发射,动物尝试去动那只被剪断神经的手几次后发现不行,就会改用另一只手,且每一次都得到正反馈,于是大脑中发生用进废退的改变,一边手臂的地图萎缩,另一边的扩张。陶伯把这叫做“习得的不用”。不过证明这种理论的证据只是间接的,于是他再一次推进了实验。

4)切断手臂A的感觉神经,固定手臂A
初看这个实验会心生疑问,什么意思?陶伯的意图是切断A的感觉神经后固定住A,让猴子不知道手臂A不能动,直至度过脊髓神经休克期。再一次,他又成功了。这个实验强化了他对“习得的不用”这个理论的信心,他的下一步是想看已经形成的习得的不用能不能被改正回来。

5)诱导修正“习得的不用”
陶伯的这一次实验采用的是2)中的方法,加上正反馈激励。过程中他发现,如果只是在猴子每次动那只不用的手时给予奖励,猴子不会有太大的进步,而是要猴子做出规定的动作。 陶伯认为,即使是中风的病人也只是大脑受损,而原来的运动神经系统还保留在身体中,所以这种方式可能也会对中风病人有帮助。

基于实验成果和理论假设,陶伯开始发展他针对中风病人的复健训练。而这种方式,有点类似巴赫-利塔父亲用的那种方式的规范版本,但本质上相同 — — 从最基本的规定动作开始,一步步推进,由易到难。他发现只要还能动一点手指头的病人几乎都可以有显著的恢复。作为一个严谨的科学研究者,他又用控制组做了对照试验。

显示80%已经失去手臂功能的人有显著的进步。许多严重中风患者有显著的进步。甚至有中风4年以上的患者,在接受这种限制-诱导疗法后,也有显著进步。

陶伯用这种治疗方式帮助了许多中风病人和其他类型的大脑受损病人,在众多案例的治疗过程中,他也总结出一些规律:

训练的项目越接近日常生活用到的技术,效果就越好; 训练应该慢慢进阶、循序而上; 训练应该集中在很短的时间内完成,即所谓的“大量练习”,他发现短时间内大量练习远比时间拖得长、次数不频繁的练习效果好。

他认为这种习得的不用可以推论到语言的学习上,以上的这些要点同样适用于外语的学习。

第六章 打开锁住的脑

— — 利用大脑可塑性停止忧虑、偏执想法、强迫性行为和坏习惯

每个人都有烦恼,因为我们是智慧的动物,所以才会担忧。智慧的本质就是预测,它使我们能够做计划、定策略、有想象力、敢梦想、可以形成假设,同时也使我们担忧,预期坏的事情要发生。但是有些人会比别人更担忧,他们担忧的程度使他们自成一群。他们但有的事不见得都是真的,事实上,想法“都在他们的脑中”,也因为都在他们的脑中,所以逃不掉。

此章篇幅很短,主要讲的是强迫症的相关内容。分成两大块来说,一是形成机制;二是应对策略。

强迫症在大脑中的形成机制

Step 1 强迫性想法和行为的出现
强迫性想法的首次出现一般是由于某一事件的诱发,不管是明显或不明显的。多数人都会有自己忧虑的事情,但强迫症患者的症结在于他们无法放手让这些想法离去,他们尝试各种方法回避强迫想法,切换各种场景和自我说服的角度,不去想它,最终却做不到。很多时候这些担忧并不实际,是想象自己可能会犯下的错。当自己从认知上无法让这些想法离开,他们能缓解这种压力的方式就转移到了行为上 — — 即重复地去做能够解决那些想象中的错误的事。他们所做的一切都是为了消除那个强迫性的念头,或这个念头给他们造成的压力。

Step 2 大脑被锁死在“强迫性”档位
精神科医生杰弗里M.舒瓦茨(Jeffrey M.Schwartz)在一次比较正常人和强迫症患者的大脑扫描图时得到了一些灵感。他从更普遍的关于人犯错时的反应过程来诠释强迫症患者的症结所在。他认为我们犯错时,有三件事情会发生:

1)我们会有一种“噢,我犯了个错误”的挥之不去的不适感;

2)我们变得焦虑而想去改正错误;

3)当改正了错误时,我们的大脑会自动换挡去接着做下面的事情,之前的焦虑随之消失。

强迫症患者的症结在于第三点 — — 他们的大脑不会自动换挡,犯错和焦虑会一直循环而被强化。

从大脑结构来看强迫症的发生序列
从大脑扫描得知,有三个部位与强迫症相关:

1)眼眶额叶皮质:在发现错误时活跃;

2)皮质深处的扣带回:这里接受来自1)的信号后开始活化并使我们感到焦虑,觉得不好的事情可能要发生了,除非我们马上改正;

3)大脑深处的尾状核:负责修正(行为上或思想上)错误后的“自动换挡”。

大脑扫描显示强迫症患者的这三个部位都过度活化,好像一直锁定在“ON”的档位。主要原因在于尾状核没有换挡,眼眶皮质和扣带回就继续发射信号(为了修正错误)想去消除焦虑,结果却增强了这种感觉。引起这种“卡档”的可能原因有:遗传所致;尾状核受感染而肿胀。

这里可以看到引发强迫症的三个部位在大脑中的深度是由浅到深(从表层皮质到大脑深处)的,尤其是关键部位尾状核 — — 位于大脑深处。从进化角度来看,越是靠近深处的大脑越原始,历经的进化历程也越长,因此由这些部位引发的行为就越难改变,这也是强迫症不容易治疗的原因之一。本人据已有知识猜想,非原书观点。

用大脑皮质解锁换档

看完这个用大脑皮质解锁强迫症患者大脑的方法后,我不得不说这跟冥想中提到的认知模式极其类似。

他在想,病人可以用不停地集中注意力,保持警觉的“人工”方式来替尾状核换挡吗? 用这个方法,我们不是打破坏习惯,而是用好的行为去取代坏的。

舒瓦茨的方法有两个认知阶段和一个解决方案:

1)让强迫症病人在发作时把事情重贴标签 — — 把一切强迫性行为或想法标记为“强迫症症状”;

这个标签使他抽离偏执的内容,跳出来看这件事,这种方式好像是佛教徒在打坐时看众生的苦一样,观察但不卷入。

2)认识到并记住这个挥之不去的念头是大脑回路出了问题,而这个回路是可以改变的。

3)把注意力重新定向到一个积极的、正向的、有意义的行为上。注意,这种方式强调的是你的感觉不重要,重要的是你的行为。舒瓦茨解释,不是要让那种强迫的感觉走开,或者去抵抗它或产生情绪上的抵触,而是直接用行为去“绕开”,一开始肯定会感到困难,但这种抵抗即使只有几分钟也是有意义的,这会铺下新的神经联结的基础。实质上这个方法使用还是“一起发射的神经元会连在一起”和“不在一起发射的神经元不连在一起”这个原则。

从这个解决方案上来看,这种方式的确很像冥想的方式 — — 跳出想法,去观察而不去反应,持续的把注意力集中到呼吸或者某一个身体部位上(舒瓦茨说的是集中到积极正向的活动上,冥想要求集中的部分可能更偏中性)。至此这章就基本结束了,遗憾的是书中没说舒瓦茨有没有对这种疗法进行控制组的对照实验,只是点到为止的提了些案例和收到的效果,至于管不管用,我反正在完全确定之前保留一半的怀疑。

第七章 疼痛

— — 可塑性的黑暗面

当我们希望我们感觉完美时,神经可塑性是一个恩赐,但是当它为疼痛效劳时,可塑性是一个诅咒。

拉玛钱德朗是一名在印度出生在美国工作的神经学家、医生、心理学博士。与主流科学家相比,他是个离经叛道的人。 8岁开始他就躲避运动、宴会、自顾自地发展自己的兴趣:古生物学、贝类学、昆虫学、以及植物学。他告诉作者,如果没有成为神经科学家,他会是一个考古学家,研究美索不达米亚的苏美尔人或事印度河谷。他的办公室里并没有高科技的仪器,只有19世纪简单的机器,一些吸引孩子接触科学的简单发明,还有佛洛依德的半身像,一张达尔文的肖像及少许性感的印度艺术品。这些行为选择上的不同可能也使他能从另一个角度看待科学研究。最突出的一点就是他并不完全笃定现代科学所讲求的大样本群的研究,他认为个案对科学也有研究。对于这一观点他有个风趣而略带讽刺的比喻:

想象我把一只猪呈现给一位充满怀疑的科学家,坚持这只猪会说英文,我挥一挥手,这只猪就说英文了,你认为这个科学家说:“但是这只是一只猪,拉玛钱德朗,再给我看一只会说英文的猪,我才会相信你。”这句话合理吗?

我很讨厌科学上的一窝蜂。

他不喜欢去参加科学会议,那种几千人的研讨会。“我告诉我的学生,当你们去参加科学会议时,看到别人去一个方向, 你就朝反方向走,不必锦上添花。”

这种逆大流的思维也可以反映在他的研究活动上,他早期研究的是有幻觉的病人。他没有用现代的技术就找出了这些病的原因,为正常的大脑功能带来了新的认知。

“我瞧不起那些复杂昂贵的机器,”他说,“因为你要花很多的时间去学会用它,我对数据要经过太多处理才得到的结论都很怀疑,你有很多机会去操弄数据,不管是不是科学家,人都喜欢自我欺骗,人倾向于看到他所期待的数据。”

这可以看出他对人类认知偏差的警惕,在其他诸多伟人身上,这种特质几乎成为了共性。

神秘的幻痛与幻肢

虽然此章的大题目是“疼痛”,但这个话题太宽泛,若再与大脑可塑性挂上钩,那就要长篇大论了。所以副标题限制了一下内容,具体的,此章是以拉玛钱德朗对幻肢与幻痛的研究为主线,延伸出了一些与前面几章有所呼应和更进一步的观点。

先解释下幻肢和幻痛。幻肢,即某人的手臂或腿脚被截去后仍然感到那只手臂或腿脚还在自己身上,甚至还在使用它们做些往常会做的动作的幻觉。幻痛,包含了幻肢感到的疼痛但不仅限于此,还有妇女在切除子宫后仍然感到经痛和产痛,有男性在胃溃疡的胃和神经都切除后仍然感到胃溃疡时的疼痛,如此等等,即可以说是“莫须有”的疼痛。

根据个人感觉,这章写得有点乱,不论是观点之间的衔接或例子之间的结构关系都让人有点一头雾水,若是没有看过前面几章的话,几乎是无法理解的,所以我不按书上的顺序叙述,按照一种易于理解的思路来总结后面的内容。分成几个要点

1.幻肢疼痛的原因分析

2.拉玛钱德朗治疗幻肢幻痛的“盒子”

3.“盒子”及其所能推导出的大脑可塑性相关结论

1.幻肢疼痛的原因分析
书中对于幻肢疼痛的原因并没有明确指出,各处散落的几句解释也与语境不太契合。经过梳理应该可以这样归纳: 某肢被截去的过程是瞬间的,大脑中对应的地图突然失去了反馈。此时:

a.大脑地图感受不到来自某肢的感觉反馈,于是将之前整个肢体的感觉(多为僵与痛)作为默认设置将其固化,这种机制有点类似大脑为了避免神经回路的冲突而设的简便设置(大脑总是习惯于走捷径)。

b.对应的大脑地图失去了用途于是渴望接手一些新的工作,于是往四周牵线搭桥,也发出让周围大脑延伸过来的邀请,这本身是一个自然过程。但由于截肢是突然发生的,失去反馈也是立即的,这种剧烈的变动让大脑再某种程度上“慌乱”了,在形成新的联结过程中形成了许多错误的回路,比如将原来接受触觉的神经元和感受痛觉的神经元连在一起,这就导致了感觉上的紊乱,结合c过程,这一现象会被强化。

c.突然失去反馈的大脑继续发送各种指令到截去的某肢,由于持续的没有收到反馈,大脑认为是发送的指令太弱,所以就不断加强送出的指令,直至达到极限。这种信号强化和b中描述的情况结合起来就可能形成巨大的错觉 — — 幻肢痛。

2.拉玛钱德朗治疗幻肢痛的“盒子”
读到这个神奇的“盒子”疗法真的佩服他的想象力,但从本质上说,跟之前陶伯采用的是一个套路,那就是“骗”你的大脑(在网上搜拉玛钱德朗可以看到ted上他对这个实验的讲解)。书中对这个盒子的描述如下:

这镜盒跟大的蛋糕盒一样大,没有盖子,分左右两个隔间,盒子侧面有两个洞,供手臂伸入。盒子中间是一面直立的镜子,病人伸入一直手时可以看见另一只手的幻相。 当病人把好的手臂放进去时,他看到了镜子里的另一只手,当他动真正的手臂时,他同时也感到幻肢在动了,幻肢上一直存在的僵硬和痛感也减轻了,反复多次后,幻肢痛不仅不见了,幻肢也不见了。这说明截肢后的幻肢及其痛觉是病人大脑习得的,这种习得的幻痛是可以“去学习”的,方法就是用某种方式去骗大脑,打破习得后固化的神经回路。

3.“盒子”及其所能推导出的大脑可塑性相关结论
当盒子里的幻肢重新“动了”后,幻痛立马减轻了。这说明以往被固化下来的幻肢中还囊括了截至前的痛感和僵感,这种感觉时包含在幻肢中的,而当镜子中的幻肢“动了”后,大脑误以为失去的手臂又回来了,而且可以正常活动,好像回到了健康时的状态,当这种刺激被不断的重复,被习得的痛和僵也会随着虚假的正常化消失。这不仅说明了大脑神经回路的可塑性,同时也说明人的心智具有不同的层次,这个案例中,病人从理智上肯定很清楚这种幻肢又回来了现象只是个视觉上的把戏,但是视觉信息传达到大脑后,自动处理身体部位识别的模块会迅速地匹配这种感觉,理智可以让你认清幻相,但不能阻止幻相在大脑自主系统中形成“真实”的错觉,因为后者的进化历程长达数百万年,许多基本模块具有自动、自发、高效的特点,而前者(属于皮质)进化历史较短,虽然有着强大的“新功能”,但耗能高、反应慢,优点是它可以脱离反射式系统,在更广义的范围内被塑造或干预其他系统的塑造。

这一结论是从幻肢的案例中推导而来,拉玛钱德朗说:

你的身体是一个幻象,是大脑为了方便起见构建出来的东西。

也许正向地去理解这一结论有点费力,换一个角度也可以这样理解。与其说大脑的每一块地图对应一部分肢体,不如说是每一部分肢体索要了一块大脑地图来支配。想象(只是假象,无法证实)这样一种极端情况:一个人出生后颈部以下就被完全固定了,没有任何身体部分可以活动。那么几年后他大脑中有没有各个肢体的地图与概念?在这个情境中,幻象(没有身体)和实体(确有身体)脱离了。在幻肢的例子中,我们把时间尺度分别往两端推,那么可以说先是身体和大脑共同构建了我们躯体的幻象,而截肢后,实体不在了,幻象还在。溶解这种幻象(包含在其中的各种感觉)的方式就是用“正常”的幻象让大脑地图回到一个手臂不痛不僵的“系统还原点”,先让不适的感觉消逝,然后在这种渐进的过程中“说服”大脑自主系统 — — 让它慢慢接受手臂已经不在了这个事实。

拉玛钱德朗告诉我们,这种幻象的构建其实只需极短的时间,来看这个实验情境:

一本书挡在你真实手臂和一只假手之间,假手更靠近你,你也几乎只能看到假手。现在我的双手同时用同等力度去搔两只手的相同部位 — — 当然你能看到的是我在搔那只假手,但是由于真手也被搔了,所以你的视觉信息和触觉信息很匹配。这样连续地换三四个不同部位进行不同触碰后,几乎在一瞬间,你会感觉你真实手臂的感觉消失了,你的所有感觉都是来自那只假手的。

然后拉玛钱德朗做了个更“过分”的实验: 同样的套路,不过这次不要假手,只是要你把自己的手伸到桌子下面让自己看不到。然后跟上面那个例子中一样同时去触碰你的手和手上方的桌面(对,没有假手,就是桌子),几次之后,你就不再感觉到他是在触碰你真实的手臂,那些感觉全都是来自桌面的,你的身体影像已经转移到了桌子上!

书中没有深入分解这现象产生的过程,只是为了说明大脑、身体、幻象之间的关系。这个实验与之前镜盒的实验原理相通,肢体识别模块是大脑中基本的模块,漫长的进化过程几乎将这个功能“硬件化”了,所以它的效率极其的高,不需要思考,瞬间就可以识别出这是什么东西。不过“快”带来的后果就是“不会拐弯”,只知道朝一个方向执行,通俗的说就是“蠢”,所以很好骗。哪怕你的大脑皮质经过思考判断告诉你这是假手,不过自主系统一是蠢二是犟,视觉信息在脑中强大的映射让你“不得不”持续地固化错觉,哪怕你的理智知道你在被骗。这也说明自主心智和理性心智是可以并行运行的,因为前者几乎不占用大脑带宽。

幻肢、幻痛、镜盒实验、假手实验。似乎都在阐释着大脑的可塑性,书中甚至讲到痛感也是由大脑构建的,而不单是由身体引起的(这一观点在文中的阐释较为混乱,在此只简单描述)。文末作者提到了拉玛钱德朗的印度人身份,自然又延伸到了瑜伽和冥想上。他猜想,是不是这类活动确确实实地改变了某些大脑回路,所以有减轻痛苦以及其他的正向作用。

拉玛钱德朗提醒我们,不管科技怎么进步,还是可以用很简单的方法创造出很伟大的科学。

其实那些你所属于操作的工具和熟练的技能已经被大脑认为是你身体的一部分了,不管它与你的身体是否处于分离状态,仔细想下这个实验所告诉我们东西。

第八章 想象力

— — 思想如何造就想象力

基于忠于原书的原则,此章副标题为原文,不过我认为副标题未能传达书本内容的意涵。

实验显示,我们可以用想象改变大脑的生理结构。

这句话基本概括了本章论点。

我们知道部分盲人学习并使用手指“读取”盲文,这个实验找来了一定数量的没有学习过点读盲文的盲人,通过监测他们在学习过程中大脑中产生的变化,试图发现此过程中他们的大脑发生了什么变化。

实验让被试一周五天(周一至周五)每天学习两个小时,晚上还有附加练习,周六周日休息两天。此过程中用仪器监测他们的大脑都发生了什么。

观测到的结果如下:

  • 实验一开始时,就可以观察到手指对应的运动皮质区域持续扩大,从星期一到星期五一直持续;
  • 一周内手指对应的运动皮质会迅速扩张,但经过周六周日两天的休息后,下个周一对应皮质又退回到了原有基线;
  • 这种扩张 — — 退回的循环一直持续了6个月,6个月时,周五的地图仍然在扩张,只是没有刚开始时那么迅猛;
  • 但从6个月左右开始,星期一的地图出现了缓慢扩张;
  • 对比之后每个周一的地图,这种扩张呈现稳定的状态;
  • 到10个月时,增长进入了高原期;
  • 让被试们休息两个月不再学习;
  • 两个月后进行测试,发现对应皮质与10个月时一样大;

因此每天的练习会导致短期戏剧性的改变,但是永久性的改变是在星期一的地图上看到的。

帕斯科-里昂认为前六个月内周一到周五的变化是大脑在试图发展新的神经回路联结 — — 手指感知到文字语言的联结 — — 这个回路以前是没有的,如果一个人是后天失明的,那他之前与文字语言地图相连的会是听觉和视觉地图,现在他需要发展新的输入回路。6个月后的稳定扩张表示着新的结构正在形成,不再是以前试探性地延展。而10个月时出现的高原期可能说明适应新的输入方式的回路已经铺设完成,之所以出现所谓高原期,个人推测是因为练习的强读,频率是不变的,大脑发展出的回路只需要恰好能胜任训练设置的难度即可。大脑不可能为1MB/s的信息流量自动设置5MB/s的回路宽度 — — 当然作为我们自己肯定喜欢这样事半功倍的效果。

书中有一句话

他发现这种可塑性的改变是以一星期为周期循环的。

不知是我太愚钝没有看懂实验设计还是实验者犯傻(虽然不太可能,但我只是提出疑问),你实验设计就是默认的7天一个周期,那么出来的结果肯定是以7天为循环的了,怎么谈得上“发现”了这个周期。若是我不不休息每天练,固化也许会更早出现。

当然,抛开疑问,实验事实能够告诉我们的信息还是显而易见的。

  • 持续地以恰当强度学习才可能在一段时间后固化学习效果;
  • 学习一项技能刚开始的6个月很可能会感到自己好像进步快,退步也快,而实际上新神经回路铺设的准备工作正在暗流涌动;
  • 你需要足够的耐心坚持持续学习练习6个月以上才会感觉到稳定持续地进步;
  • 同样强度、相同频率、相同方法的学习练习会在6个月后的某个点(10个月只是针对盲文学习而言)出现高原期;

星期五和星期一的差别可能是造成有些人像“乌龟”,很慢才学会一个新技术,但是最终学得比“兔子”好的原因,因为那些很快学会的人如果没有一直练习、使学习固化的话,也会很快忘记的。

实验后续:
帕斯科-里昂用仪器干扰被试学习盲读之前视觉皮质的大脑地图,发现被试无法感知到用来点读的手指或者暂时失去了点读的能力,这一实验结果验证了巴赫-利塔的大脑重塑理论。

实验2

帕斯科-里昂最崇拜的科学家卡哈早在1894年的论文中提到:

思考的器官,在某个程度之内,是可以塑造的,并且可以通过很有效的心智练习趋于完美。

1904年,卡哈又提出在心智练习中一直重复地思考会加强现有的神经联结,而且创造出新的联结出来。他在直觉上认为这个过程在钢琴家身上会很明显。当然这只是一个假设,不过现在帕斯科-里昂有机会来验证这个假设。

实验设计如下:

  • 找来一些没有学过钢琴的被试,随机分成两组;
  • 一组被试参与实际的钢琴学习与练习(把这组称为实际组),另一组被试在教给他们练习的方式后让他们仅用心智在大脑中想象自己练习钢琴而不参与实际练习(称这组为想象组)。
  • 一周五天两组练习同样的时间,练习前后都测量每个被试的大脑改变。
  • 所有练习结束后,用计算机测试每个被试弹奏音符的准确性。

实验中发现,想象组的大脑改变程度几乎和实际组相同。不过到第五天时想象组的进步不及实际组,不过在经过一次两个小时的实际练习后,想象组的整体水平进步到跟实际组一样的程度。

书中没有对实验过程有更具体的描述,存在一些小的疑问,但这个实验如果是真实且可以重复验证的,那么这就说明心智的练习同样可以改变大脑,甚至让我们可以“凭空”学会一项技能。不过个人认为心智练习有个漏洞是,你必须对练习的每一个步骤和细节能够清晰具体地想象,如果只是泛泛地练习大脑是不太可能自动变清晰的。而且想象过程中有没有出现错误也难以知晓,因为老师无法看到你脑中发生了什么,也就无法给予及时的反馈。我不知道帕斯科-里昂是如何考虑此问题的,或者在实验设计阶段就已经用聪明的手法控制了这一漏洞。

他在实验够得出结论:

显然心智练习是用最少的实际练习来学习新肢体技术的有效方式。

萨拉斯基是犹太籍计算机专家,1977年被冤指为美国间谍,在牢中关了九年,其中有400天时间被单独囚禁在冰雪之下一个5X6英尺宽的黑暗牢房中。曾经被关在这里的犯人中有很多都精神失常,因为用进废退的大脑需要不同的刺激来维持大脑地图。萨拉斯基于是想出个办法来保持大脑的活动 — — 用心智下棋。

他同时下黑棋和白棋,在脑中要记住那么多棋,尤其要同时考虑对立的角度,对心智是很大的挑战。 出狱后他成为了以色列内阁成员,当世界西洋棋冠军加里·卡斯帕罗夫跟所有内阁成员对弈时,他赢了所有人,除了萨拉斯基。

萨拉斯基仅用心智练习便成为了世界级的西洋棋棋手。

一个年轻的德国人鲁迪格·加姆智商一般,20岁时他在银行工作,那时起他每天做4个小时的计算练习,26岁,他成为了计算天才,他可以心算一个数字的9次方或5次开方。他可以5秒内回答68X76等于多少。

科学家用正电子断层扫描仪扫描他计算的大脑时,发现他能征召超过5处的大脑区域来帮助他计算。

这一点充分说明了大脑可塑性的机制是多么强大,背后遵循的原则依旧是用进废退。 心理学家安德斯·艾瑞克森认为这个银行职员依靠的是长期记忆来解决数学问题而不是短期记忆。

专家不储存答案,但是储存重要的事实及策略,使他们可以快速得出答案。

从这一点上来看,专家拥有的不是海量的答案,而是一种高效的思维结构和一些支撑结构的重要事实。类似一种算法模型,当遇到具体问题时,这些问题会被看做一些参数,调入模型内一算就出结果了。

艾瑞克森发现要变成某个领域的专家通常需要10年的专心练习。

从神经科学观点来看,想象一个动作跟实际执行其实没有很大差别。

科学家发现当你闭上眼睛想象字母“A”,你的视觉皮质区亮了起来,好像你真的看到了它。大脑扫描显示,实际执行动作和想象这个动作所活化的大脑地图存在很多重叠。

这就是为什么可视化会增进表现。 这一点在一些研究运动员心理的书里也有提到。

直觉上我们会认为想象一个动作和实际操作应该是有巨大差异的,这很符合我们的惯常思路。

但是你可以想一想,很多时候,如果你可以越快想象某件事,你就能越快把它做出来。

法国科学家狄西提做了一个很简单的实验:分别想象你用右手和左手在大脑中写出你的名字,哪只手更快?

心智的想象跟实际执行一样慢,因为两者都是大脑中同一个运动程序的产品,我们的想象速度可能遵守运动程序中神经发射速度的规范。

帕斯科-里昂认为,大脑能在极短的时间内发生新联结和重组的现象与神经元的生长速度是相悖的,神经元不可能在那么短的时间里生长出如此多新的联结路径。这说明一个问题,即这些通路原本就一直存在,特定练习造成的重组现象其实只是重新启用这些被埋没的联结,虽然它们可能很弱,但它们确实存在,练习过程只是将特定回路不断加强和拓宽的过程。

我们的大脑是以一系列特定运算符方式组织的。

即大脑处理某类信息的方式是叠加了不同信息的综合运算。比如我们看到“挥手”这个动作,并不是仅仅看见就完成了的。

  • 首先,感光是第一步,没有光,什么都看不见。
  • 接下来(顺序未知)还有:模式识别让你瞬间判断这是一只手;基于对周围环境的参照,你知道这只手在动;过程中对手的模糊程度的观察,你判断了运动速度的快慢;基于色彩识别模块你看到了手的颜色;透视与明暗信息结合运算,让你看到的手是立体的而不是平面的。

我看着都觉得累,但是现实生活中这个过程发生的是如此自然和轻松。

当然大脑中的处理类型很多,处理方式也复杂得多。这说明了什么呢?说明有些基础路径是通用的,之所以大脑出现区域分化特征是竞争的结果,即那一部分大脑能最有效地处理那一类信息,他就会被安排在这个“职位”上 — — 但这并不说明他不能胜任其他职位的工作,只要其他部门需要,可以随时征召他去帮忙,此时的大脑就表现出他的基础属性 — — 可塑性。

这个理论提供了区域理论和神经可塑性理论两者的中间桥梁。

即可塑性是基础属性,区域分化只是竞争选择的结果和现象。这种竞争选择机制也就是“神经达尔文主义”。作者提到,只要有足够的动机和正确的方式,大脑的改变就可以发生。

实验证据告诉我们:

你的非物质心智每一次想象时都会留下物质的痕迹。你的每个想法都会在微小层次上改变大脑突触的生理状态。

笛卡尔认为大脑是物质的,而心灵是非物质的,不占据任何物理空间,也不服从物理法则。现在看来,这个想法是过时的。

第九章 把纠缠我们的鬼魂变成祖先

— — 心理分析是神经可塑性的疗法

这章的题目让人感到困扰,也可以看到内容是关于心理分析的,而这一点需要一点背景补充。

心理分析 又称精神分析,代表人物就是在民间广受爱戴的弗洛伊德,为什么说民间呢?因为在心理学学界内,其实精神分析学派是没太多地位的。它只是众多心理学流派的一个分支,且弗洛伊德提出的一套理论涉及的梦,潜意识,显意识之类的概念在实验上操作性不强,没有办法验证其真伪。由他的理论派生出的一些疗法其实早就被科学家证明没有作用,甚至对病人有伤害。注意,这里的意思不是说所有相关的心理治疗都是错的,只是说弗洛伊德的精神分析虽然高度自洽,但很多方面由于模糊而无法验证,所以持科学的怀疑态度是合理的。如果你要问那为什么弗洛伊德那么被人熟知?个人认为一是他是最先提出一套完整自洽心理学相关理论的人,当然很容易被人记住。二是他的理论中充斥着许多关于人的精神的玄幻的解说,这很迎合大众的口味。这两个原因足以在100年时间内让他在民间广为流传并由于先入为主的偏见形成强大的路径依赖。

公众不了解主流的科学心理学已经在实证主义的道路上行进了很远。心理学是一门科学,必然要遵循科学的标准,即研究的必须是实证可解的问题;方法上要遵循系统的实证主义;研究结论是公开知识,即能够被重复验证(可再现性),并能经过同行评议。这三条也是区分科学心理学与其他伪心理学的分水岭。心理学的研究因此也与操作定义、实验组和控制组、变量控制、数据统计等词汇联系起来,而不是个人化的体验及感悟、头脑风暴或纯粹的逻辑推导。 — — 《How to think straight about psychology,10th Edition》

而这一章一半的内容都涉及到对个别病人的精神分析,为了让内容更加简明,这一部分内容将被精简。

这是一种大型的叫海兔的海蜗牛,它的神经元巨大,有1毫米宽,肉眼可见。科学家可以方便地通过它来研究人类的神经细胞是如何工作的。这基于演化上的一个共识 — — 在微观层面上,神经细胞的基本工作方式在低等或高等生物身上是一样的。 海蜗牛神经系统遵循生物趋利避害的本能。它用鳃呼吸,鳃表面覆盖了一层薄薄的虹吸管,虹吸管中的感觉神经元侦测接收到危险信号,会把信息送给6个运动神经元,把鳃缩回到壳中。这就是海蜗牛整个神经回路的工作机制。科学家对它做了如下实验:

  • 如果在短期内重复用电刺激海蜗牛,它会变得敏感,发展出“习得的恐惧” ,即对一些小的或无害刺激也会过度反应,类似人类的焦虑症。
  • 当海蜗牛变得敏感后,反复多次给予它无害的刺激,不再给予电击,它逐渐戒除了“习得的恐惧”。最终会忽略这个无害的刺激。
  • 先给予海蜗牛一个好的刺激,紧跟着再给予一个电击,一定数量的刺激后,它会把这两件事联系在一起。当它再受到一个好的刺激时,它会直接把这个刺激当作危险信号,做出相应的防御反应。
  • 最后,科学家发现,上面的4种刺激方式,在被使用10次后,神经回路的改变和海蜗牛的反应可以保留几分钟。而如果对海蜗牛每回10次刺激,间隔几个小时或一天再刺激10次,那么它的神经回路和反应的改变可以维持3周左右 — — 海蜗牛发展出了原始的长期记忆。

不难看出,这种神经元微观层面的底层法则依旧是“用进废退”。也验证了神经元既可以学习,也可以逆向地“去学习”。前提是给予正确的训练。

值得一提的是第三种实验中,我们看到了微观层面的神经元细胞似乎自己“总结”出了一些关联事件的因果关系,当然这种因果关系是天真而错误的,但这也许是对人类总喜欢错误地总结因果 — — 归因谬误 — — 的隐喻。

科学家发现海蜗牛的短期记忆向长期记忆转变后,神经元从原有的1300个突触联结发展到2700个,当然这种巨大的改变不可能是细胞自发的,是在基因指导下发生,这种基因的改变是由一种酶进入神经元细胞细胞核引发的,正是某个基因的开关被打开,致使蛋白质转录过程发生改变,于是神经元的突触联结翻倍。

这一过程说明学习导致的神经元细胞体的改变实际上是基因改变引起的。所以我们的心智活动会引发神经元内基因的改变,从而导致神经元间联结的改变,反过来再影响我们的心智。即我们其实是在自己塑造自己,这一点上有点类似自证预言的理论。

目前科学家的研究达成了一个共识,即海马回是促使人的短期记忆向长期记忆转化的关键构造,而人的快速眼动睡眠对这一过程有重要作用。

有几十个研究显示睡眠帮助我们巩固学习和记忆,而这影响大脑的可塑性改变。当我们在白天学会一个新的技能时,假如我们晚上好好睡一觉,第二天这个技能的表现会更好。

如果一个人在童年遭受创伤,会引起海马回的巨大改变,使他无法正常学习和形成外显的长期记忆。一个解释是创伤会激发大脑的自我保护机制,让大脑倾向于不让这些痛苦的记忆转入长期记忆,这个手段就是缩小海马回。这不仅让痛苦的事件不能进入长期记忆,还连带学习能力受损,用俗语说就是一棒子打死一片。这一点在抑郁症患者身上也可以看到。

我们已经了解到可塑性是大脑的基础属性。但这其中有些微妙的是,可塑性可以把大脑塑造得具有可塑性,可塑性也可以把大脑塑造得僵化而不可改变。如果想直观的找到这种现象对比,那就看看老年人之间的差异。有的老年人的思维的确是十分僵化的,当然这部分占了大多数。但有的老年人却保持着惊人的思维弹性。可以确定的是这种思维差异有部分是由基因决定,但基因的因素没有那么重要,海蜗牛的实验告诉我们,思维其实是自我塑造的,所以一个人最终的思维质量取决于他接受了怎样的知识与思想。而这种思维倾向的分化一定始于一些事件的启发或刺激,也许是一本好书,也许是一席谈话,运气在这其中占了很大的比重。

这章的内容能有什么启发呢:

  • 你如果知道自己想成为什么样的人,就应该主导自己的思维训练,如果你放弃了主动,那么请放心,这个世界有多得很的人会热心地“帮助”你。
  • 路径依赖的力量是强大的,即使你已经很清楚这一点你也不可能完全逃脱这个陷阱,所以有些路需要彻底断掉,有些路需要勇敢地开启。
  • 设法远离不好的思想来源,至少应该去到概率分布上有更多好思想的地方。
  • 自证预言在整体上看不完全是一个假说,它在很大程度上是对大脑自我塑造机制的解释,多大程度上呢,我觉得是70%。
  • 想办法提高睡眠质量。
  • 祈求好运的时候不要光想着钱啊、配偶啊。如果是我会祈求能有更多的智者走进我的生命,有更多的好书被我碰到。

第十章 返老还童

— — 神经干细胞的发现及如何永保大脑的功能

1 坦利·卡伦斯基的故事

开篇以90岁的斯坦利·卡伦斯基(Stanley Karansky)生活经历为样本,从他的个人特质中找到了诸多书中提到的关于可塑性的证据。

他1916年生于纽约市,1942年在杜克大学医学院完成他的住院医生训练,参与了二战中的救护工作。后来在陆军中做医官,最后他在夏威夷定居并在那里做麻醉科医生直到70岁退休。

按普通人的视角来看,斯坦利的一生差不多就这样了,退休后种点花花草草,颐养天年。事实上并非如此,退休对他来说并是生命走向结束的一个界标,而是一个新的开始。他重新训练自己成为家庭医生,在一家小诊所看诊直到80岁。 之后一些事情改变了他的生活。

1)参与大脑训练科目

后来他参加了梅策尼希团队开发的听觉记忆训练项目,这个练习需要他判断听到的声音是上扬还是下降,在几个音节中依频率作序列排列,在一组声音中辨识出相同的声音,听一个故事然后回答相关问题 — — 这些作业都是要使大脑地图边界敏锐,刺激调节大脑可塑性的机制。

“在练习结束的头6周,我并没有发现有什么不同,而在第7周时,我开始注意到我比以前更警觉,我注意到在联系中,我答对的次数增加了,我对周围事务的感觉变好了。我开车时的警觉性,不管白天还是晚上,都进步了。我跟别人说话的次数增多了,说话好像便容易了。过去几个星期里,我感到我的书写能力有进步,当我在签名的时候,我感觉我签字的方式好像跟20年前一样。”

然后他每间隔几个月都去做这个练习。这些练习直观上看只是针对听力和记忆,但最后结果却是整个大脑的功能都得到了改善。

2) 坚持规律的运动

斯坦利所在的家族并没有显示有长寿的基因,他母亲40多岁就死了,他父亲60岁时也过世了 — — 他有高血压。然而斯坦利已经90多岁了。 不过他说他曾经死过,他在65和83岁时经历了两次心脏病发,都险些丧命。他曾经迷恋长跑,但自从65岁在一次长跑中心脏病发后他不再参加高强度的竞争性长跑了,他每周还是跑25英里,只是跑得较慢。 现在他与太太每周三次机械健身,之后做30–35分钟的运动脚踏车。

3)终生学习

这一点是至关重要的,斯坦利身上有许多终生学习的特质:

  • 他读数学方面的书籍,喜欢玩游戏,字谜,前缀诗句和数独。
  • 他喜欢读历史,当他对某一时期的历史着迷时,他会花很多时间精力去深挖那段时期的历史,直到他认为已经足够了。

或许有人认为这是不务正业,但是这使他一直接触新奇的东西,这种新奇感使得调节可塑性的系统及分泌多巴胺的神经元不会萎缩。

  • 他每找到一个新的兴趣都会发展为一种专注的热情。五年前他对天文学产生了兴趣,他买了一副望远镜。他还对岩石感兴趣,搜集了很多岩石样本。
  • 他和太太之前都不喜欢旅行,但是他在81岁时学了俄文,参加了俄国的科学探险队,去了南极。过去几年他去了好几个国家。
  • 83岁那次心脏病发后,他不再参加大型聚会,虽然他有很多朋友,他宁可跟有共同兴趣的人促膝长谈而不愿讲些泛泛的应酬话。

“我很愿意全心全意去做我认为有趣的事情,当我到达比较高的境界,不必再花同样的注意力来做这件事情时,我会开始再度寻找,将章鱼般的触角送出去搜寻我会感兴趣的东西。”

作者认为斯坦利看上去比一般人更不焦虑、不紧张。当他问斯坦利是否是一个乐观者时,斯坦利这样回答:

“并不全然,但是我了解或然率,知道事情会偶然发生,不在我的操控之内。我不能控制它的发生,我只能控制我对他的反应。过去,我曾花很多时间去担忧我不能控制的事,现在我只担忧我可以控制并可以影响结果的事,我终于学到了如何去应付事情的人生哲学。”

斯坦利的故事到此为止,从科学的角度出发,一个人的经历当然不能作为充分的证据去说明学习、运动对于人的一生多么有好处。不过当我们把斯坦利的这些特质与其他很多(智慧上)颇有成就的人对比时,却惊人的发现,他们身上那些重要的特质是如此的相似。

2 神经元真的不可再生?

你是否常常听到这样的论调:我们的脑细胞是不可再生的…每秒有多少个脑细胞在死去…衰老会加速脑细胞的死亡… 如果不追溯这些理论的源头,那么这些声音最多的来源是哪里 — — 电视和各类科普文章。

我们都知道人的肌肉、皮肤、血液这些其实都是在不断更新再生的,那为什么唯独大脑不是这样呢?20世纪有一个理论认为是人的大脑是一个完整而闭塞的神经系统,如精密的机械般在运转。突然来了1000个新的神经元细胞,该往哪里加呢,加进去不就打乱了原有的精密结构了吗 — — 那大脑就乱套了。其实再想想前面一个理论,神经元在不断死去,那这也不是相当于破坏了这个封闭的系统吗?为什么人没有神经错乱呢。显然这些理论在逻辑上都无法自洽,科学而完整的实证研究就更不说了。

1)神经干细胞的发现

1998年,几个科学家共同发现了海马回中存在神经干细胞。

他们是可以分裂、分化成神经元或是在大脑中支持神经元的神经胶质细胞。它们没有分化,看起来一模一样,它们可以不断分裂而不分化,关键是不会有任何老化的迹象。

科学家在临死的人身上做了相关的研究,家发现人的大脑一直到死亡前,都会一直不停地长出新的神经细胞。这个地方目前能观察到的是在海马回。
之后科学家又在嗅球、隔膜、纹状体和脊椎这些地方发现了冬眠不活动的干细胞。
科学家正在研究如何唤醒这些干细胞,或者将这些干细胞移植到受损的大脑区域进行人体的自我修复。

2)如何促进神经细胞的再生

科学家用老鼠做实验,发现在丰富刺激下和经常运动的老鼠的海马回的神经元数量是一般老鼠的5倍。他们认为有两个原则可以增加神经元数量:一是刺激大脑使其分裂新的神经元;二是使已经存在的神经元有更长的寿命。这两个原则直观而简单,然后他们提出了如何操作。

a.运动可以促进神经细胞的再生

b.学习,甚至不需要学习新的东西都可以延长神经细胞的生命

需要提的是关于运动促进神经细胞再生的解释,当然这是一个理论层面的假说,不过思路值得学习。科学家是从生物演化的角度来看这个问题:在自然环境中,长期的快走会使生物离原本一直生活的地方越来越远,会进入新的陌生的环境,而新的环境很可能需要学习新的生存技能,而这个时候大脑就会做出响应,为了应对可能到来的新的学习任务,开始分裂新的神经元,为未来做好准备。这便是从演化角度来解释为什么运动可以促进神经元再生的理论。

这就是运动和学习对于神经元数量的意义,运动在y轴上增加数量,学习在x轴上延长生命。二者共同作用。

人脑中的神经细胞的确可以再生,但随年龄的增加也会有更多神经细胞死去,这也是事实。研究发现我们在年轻时处理一类问题所用的大脑区域和年老时是不一样的,这种改变说明大脑在用可塑性适应自身的衰亡。且人到老年时,以往只在一侧大脑处理的问题会变为同时由两侧大脑共同处理。有观点认为这是年老时当一侧大脑力不从心就会征召另一侧大脑来帮忙处理。

面对不可阻挡的衰亡过程,我们应该怎么办?

现在也有很多的实验确认心智活动越活跃的人,他们的大脑功能越强,我们所受到的教育程度越高,越常跟别人来往,社交生活越丰富,每天运动的量越多,收到心智刺激越丰富,我们越不容易得老年痴呆。

不过作者提到重要的一点:只有那些需要全神贯注地心智活动才能有效降低心智退化的概率,如学习新乐器、玩桥牌、打麻将、阅读和跳舞都可以。不过诸如打保龄球、看顾小孩、打高尔夫球等所需要的活动力及专注力比较少,效果就不太好。 但从我个人角度来看,这个区分不太科学,其实很多简单的活动要想做好也是需要很多思考与专注力的。比如打保龄球时专注于自己的姿势,技术细节,能不断总结和提高,而不是学会基本动作后就仅仅当做一个消遣,随便玩玩。其他类型的活动也是如此,是否花费注意力和心智,其实更多的是一种主动的选择。

梅策尼希的大脑训练法表现出与降低老年痴呆有相关性,但并未证实是因果关系,这只是概率问题,如果能在练习后明显感到改变,那么尝试也无害。

第三章中曾提到,研究显示运动可以刺激神经生长因子BDNF的分泌,这在大脑可塑性方面是关键的因素,所以坚持适量运动是绝对必要的。

我们常常听到这样的归纳总结,历史上许多伟人都在30岁之前完成了一生中最重要的发现,比如牛顿,爱因斯坦。当然,以这些伟人作为论据确实让人感到极具说服力,不过我觉得这个归纳一定漏掉了无数在老年时迸发创造力的人,这个说法只是结论先行,然后找到了部分有利且有力的例子来支持结论,无意也故意漏掉了统计意义上的大多数。这个观点也让许多30岁以后的普通人失去了部分努力的信心。

美国著名建筑师赖特在90岁时,设计了古根海姆博物馆。 富兰克林在78岁时,发明了双焦眼镜。

李曼和西蒙顿在研究创造力时,发现35~55岁时大多数领域创造力的高峰。60岁和70岁的人,虽然他们动作比较慢,但是他们跟20岁的人一样有生产力。

来看一个有力的研究结果:

哈佛大学的精神科医生乔治·范伦特主持了一个长达60年的观察研究,他研究了824名受试者,从他们的青春期后期到老年。受试者分为三个组,一组是哈佛毕业生,一组是贫穷的波士顿人,第三组是智商非常高的女人。观察结果发现,许多老年人学习新的技术,人生经验丰富,他们更善于社交,态度从容,谈吐有智慧,这些老年人比年轻人更不容易得抑郁症。

作者还提到,挑战心智的活动可以增加海马回神经元存活的概率,所以老年人可以去做梅策尼希的大脑训练,不过长期训练太浪费生命,最好的方式是去做你一直想要做而没有机会做的事情。

只有做自己想做的事才会产生强烈的动机,而动机才是关键。

当一个老人想要去学一项新的技能时,如果他想:我在干什么?我在骗谁呢?我一只脚都跨进坟墓了。这种想法是会自我实现的预言 — — 自证预言。这只会加速心智的衰退,因为大脑是用进废退的。

当大提琴家帕布罗·卡萨尔斯91岁时,有一位学生问他:“大师,为什么你还持续不断在练习?”卡萨尔斯回答说:“因为我还在持续不断进步。”

一小段话来总结这章内容:神经细胞并不是“只会死”,科学研究已经证实它确实是可以再生的。促进神经细胞再生和长寿的主要方法a.坚持运动 b.终生学习。想老而不呆?参照前面一点。

第十一章 比部分的总和还多

米歇尔今年29岁,她出生时表现出许多不正常的特质。体重增长缓慢,不好动,几乎不发出声音,不会用眼睛去追踪运动的物体。再后来发现她的右手无法伸直,无法自己翻身,7个月大时不能像其他婴儿一样爬行。直到一岁时,她紧握在胸前的右手打开了。两岁时,她终于开口说话了,简单的ABC。她的智力似乎是正常的。当她成年后,又发展出许多与普通人不同的特质:

  • 超乎寻常的计算能力(具体的而非抽象的计算)
  • 方向感极差,在不熟悉的环境中会迷路
  • 无法理解抽象的概念或主题
  • 被问及她无法回答的问题时,会冒出一连串无意义的单词释放情绪
  • 右视野是盲的(注释1)
  • 听觉超级敏锐,当然也无法忍受分贝稍高的声音
  • 对具体的事件有超强的记忆力,包括任何细节
  • 能记得1984年秋天以来,每一天发生的事情
  • 能快速准确的说出哪一年的某天是星期几,但却不完全依靠计算
  • 她没有朋友,与书为伴。

这些特质所反映的,很像是大脑的某些异构带来的后果。这么描述说对了一半,事实上,她只有一半的大脑 — — ##她完完全全的没有左脑。##

注释1:右视野是两只眼睛左半边视网膜所看见的东西,并不是右眼看见的东西,这两者有很大区别。我们两只眼睛的视神经在视叉(chiasma)相交,汇集两只眼睛视网膜左半边和右半边送过来的信息后,才把左边的信息送往右脑,右边的信息送往左脑。

这个案例又是一次对大脑功能区域论的证伪。有多少次你听到类似这样的话“左脑是理性脑,右脑是感性脑”。这类理论实际上不能算理论,只能算是对一种现象的概率描述。传统理论认为左脑处理与语言,文字,符号相关的内容,如说话,写字,算数等。如果按照这个理论的推断,没有左脑的米歇尔应该并不具备这些能力。显然这与事实相悖。

米歇尔的例子让我们看到我们对人类大脑的最基本功能是多么无知。

美国国家卫生研究院的格拉夫曼(花絮1)医生是一位研究大脑的科学家。他对两个方向的研究感兴趣:了解额叶的功能;了解神经可塑性。

格拉夫曼曾在军队中工作,参与过越战,他可能是世界上看到最多额叶受伤病人的医生。额叶已经在书中多次被提及,其主要功能是抓住事情的重点,形成意图目标,以及与计划和执行能力相关。他的理论认为前额叶是人类演化过程中的独有现象,它使人类具有提炼信息并长时间保存的能力,并使人类产生出与动物明显不同的一项能力 — — 远见。左前额叶专门负责储存事件的记忆,右前额叶负责抽取主题或从一些列的事件中找出重点过抽象的联系。这个理论合理的解释了米歇尔所有感到困难的方面 — — 抓住重点,了解格言,隐喻,观念和抽象思考。

有个疑问是,米歇尔根本没有左脑,所以她拥有的只是右前额叶,那她惊人的事实记忆能力不是与理论描述的相反吗?这个现象要从大脑更低层的工作原则来解释 — — 可塑性。米歇尔是从来没有过左脑的,而按照自然发展规律,人是会先产生事实和画面感知记忆能力,之后才会有抽象思考能力,甚至后一种能力是必须经过后天才能习得的。当事实记忆能力率先发展并快速占据右前额叶的空间后,后来应该继续出现的抽象思考能力便失去了发展空间。那为什么米歇尔的事实记忆能力并不与普通人相近,而是有了更长远的发展呢?格拉夫曼说,人为什么会有左脑与右脑,并不只是为了分工,也是为了各项功能的相互制衡。

在大脑发展的初始阶段,两个半球是没有明确分工的,比如听到声音时,两边半球的对应区域都会被激活,但随着时间推移,工作效率更高的半球区域会抑制另一个半球的相关区域,最后几乎所有处理声音的区域都会转移到一侧。而米歇尔的情况是,她只有一侧大脑,所以便失去了另一侧大脑的抑制作用,这导致她的一些感官功能过于强大或过于敏锐。

因为大脑同时有千百件事情在进行,我们需要抑制、控制和调整的力量以维持我们心智的正常,不会发疯。这种抑制的功能在大脑中非常重要,没有它,我们的思想和行为会同时向四面八方进行。

我们直觉上总是担心大脑失去某项能力,却从来没有从另一个角度思考大脑也需要抑制某项能力来达到平衡。我们也总倾向于把问题归因于缺少什么,不会反过来想真正原因会不会是我们多了什么。

格拉夫曼认为,我们从脑造影所学到关于边界神经元的新知识都显现出它们可以快速地扩展,在几分钟之内数量快速增加,以应付我们临时的需求。

从他的研究中,找到了四种可塑性:

1)地图的扩张。即为了满足临时的需求,边界的神经元可以实时地作出工作性质的改变。

2)感官的重新分配。即比如视觉丧失后听觉或触觉会变得更敏锐,是因为闲置的大脑地图被重新分配了。

3)代偿作用或代偿策略。即我们可以用地标来认路,也可以用方向感来认路。之前也提到过一个盲人用皮肤“看见”的实验。

4)对应区域的接手。即当一侧大脑的某项功能受损,另一侧大脑会接手并适应这项工作。

花絮1:格拉夫曼有着曲折的生活经历。他还在小学时,父亲严重中风引起大脑损伤,导致父亲的性格大变,暴躁易怒,无法知晓别人说话的重点。但年幼的格拉夫曼并不知道这是为什么,这给他带来了巨大的精神压力。后来父母离异,父亲在一家旅馆死于二次中风。 在这个打击之下,格拉夫曼小学辍学,成了不良青年。但他心中仍有对知识的渴望,他早上去图书馆读书,在那里他发现了陀思妥耶夫斯基和其他人的小说。下午他去艺术学院,直到后来他发现那个地方对年轻的男孩不安全。晚上他去旧城的爵士乐酒吧,他学会了街头生存之道。为避免进入少年监狱,他在少年之家及教养院度过了4年时光。在此期间他接收社工的心理辅导,这拯救了他,让他知道了以后的人生该怎么走。高中毕业他离开了阴暗的芝加哥,来到加尼福尼亚州,他爱上了约塞米蒂国家公园而决定做一个地质学家。后来一次偶然的机会他选修了一门讲梦的心理学课,改变了他的志向,从此变成了一个心理学家。

文化塑造大脑

— — 不但大脑塑造文化,文化也塑造大脑

“文化”是一个十分宽泛的概念,而其本身又在不断变化,任何定义事实上都可能存在漏掉的视角。直觉上文化是由人创造的,如果我们作一个假设,假设世界各地的环境,资源,气候等所有自然条件都是相同的,只是存在地域上的隔离,那么到今天,人类的文化会不会还有如此大的差异?在演化历史上,人类出现的初期和其他生物在本质上是没有区别的,我们存在的唯一目的都是生存,而不是传承文化。一切文化的起源都是人类与所在自然环境的互动,和由此慢慢发展出的一系列生存法则和思维方式。其根本目的还是生存。

许多动物也会使用工具,也有种群内的等级,这也算一种初级的文化,那为什么只有人类文化后来能够不断发展,而动物文化却停滞不前,有一个最重要的生理基础 — — 大脑可塑性。我们和黑猩猩98%的基因,我们的神经元的基本结构和黑猩猩甚至和海蜗牛都一样。2%的基因差异为什么会带来如此关键的差异,答案还是在于大脑。动物大脑和人类大脑在发育之初几乎遵循同样的路径,但人类神经元的分裂数量远超黑猩猩,达到1000亿个,而黑猩猩只有人类的三分之一。我们知道从理论上讲,任何两个神经元都可以直接或间接相连,如此巨大的数量差异带来的潜在联结数量差异就不仅仅是倍数关系,而是数量级上的差异 — — 而且是巨大的。科学家埃德尔曼写道:

“假如我们考虑所有可能的神经联结,看到的会超越天文数字:10后面至少有1000000个零,目前宇宙中已知的粒子总共只有10后面79个零那么多。”

这是人类文化可以不断变化、传承的基础,也是大脑可塑性的基础,更是无限可能性的基础。

在发现大脑可塑性之前,人类始终认为大脑的改变跟人的其他身体部位的改变遵循同样的法则,即需要通过漫长的演化历程。但可塑性的发现让我们知道,大脑的改变是可以立马发生的,且这种改变可以跨越遗传壁垒直接传达给下一代。当然这种传递不是先天的结构改变,而是认知行为模式对下一代的影响必然会改变下一代的大脑结构。这是一种脱离了“硬件”的遗传。你读书、学习改变了你自己的大脑,下一代通过模仿你,接收你的思维方式的浸泡相当于用上一代的软件改变下一代的硬件。

科学家揭示出大脑的改变不是独立发生的。其中一部分的改变必然会牵连到另一部分,两者的或者更多部分的联结可能会远远大于单纯相加的效果,当然这种改变有好的,也有坏的。当一部分大脑受损以后,同样也会牵连到与之相关的其他部分。但可塑性作为大脑的基础属性,形成了各种补偿机制,这一点可以从许多案例中得到证实。

这里的冲击不含贬义,只不过有的人可以适应有的人无法适应。可塑性是基础属性,所以它可以把你的大脑塑造的如雕像般顽固,也可以把你塑造的如流水般柔软,当我们出生时我们都差不多,但随着我们不断被文化环境所影响和塑造,不同个体大脑的可塑性产生了巨大差异。这一点就好像有的文化闭塞而有的文化包容。当我们还是婴儿时我们可以听出几千种语言之间的差异,但随着我们不断听到母语,在关键期后,大脑便会剪掉与母语发音无关的神经元,致使我们失去辨识和使用其他几千种语言的能力。然而从小生活在多语言环境中的人却可以掌握几门语言而不需要专门的学习。这种去学习能力同样适用于文化大环境,从小在一种文化环境中长大的人,适应了这种文化的思考方式。当他彻底更换文化环境 — — 比如留学、移民 — — 时,新的文化便会对他的大脑造成强烈的冲击,这种冲击不仅来自语言的改变,更多的还有新文化的思考方式,甚至在这种文化中生长起来的城市外观,生活节奏等,都会对大脑造成冲击。如果要努力适应这种改变,必然会在大脑中产生一系列的去学习和重新联结,这种改变极其耗费认知资源,只有一部分人有勇气且能坚持到最终改变完成。

文化环境可以影响一个人的思考方式。这个结论已经被大多数科学家接受,不过一个更前卫的看法认为,文化甚至会影响更底层的基础感官和知觉层面,比如文化会影响我们看东西的方式,甚至决定你可以看到什么。科学家设计了一个分别让日本学生和美国学生观看一个鱼群在水中游弋的动画,发现日本学生更关注整体如背景之类的东西,美国学生更关注个体或细节。这会导致同一个问题如果更换一个新的背景,日本学生更有可能犯错,而美国学生不会。这一点可能是美国教育更注重Critical Thinking的原因。科学家认为,当人们改变文化时,他们是学习用新的方式去知觉。

事实上,大脑的知觉是主动的,永远在调整它自己。

神经科学家法尔(Manfred Fahle)和托马索·波吉奥(Tomaso Poggio)已经用实验证明高层次的知觉会影响低层次大脑感官部分的神经可塑性。

之前曾提到过的海洋吉普赛人曾躲过2004年的海啸,他们看到海水不正常的褪去,大象开始往高处爬,他们听到蝉突然不叫了,他们知道“吃人的海浪”来了。于是他们弃船上岸,往最高的山头奔去。而当时缅甸的渔人也生活在海上,当他们却对此没有反应。有人问海洋吉普赛人为什么你们都如此熟悉大海,缅甸人却没能躲过一劫。吉普赛人回答:

“他们在看鱿鱼,他们没有在注视(look at)任何东西,所以他们什么都没有看(see)到,他们不知道该怎么注视。”

或许这个例子不完全契合这一观点,但从语言文化上来讲,如果一种语言中缺少一个概念,那么很可能在此文化中生活的人便不会有对应的行为,这也解释了为什么多语言多文化的学习可以拓展一个人的认知边界。

极端宗教思想,迷信等情况以及存在了几千年,虽然现代科学不断证实它们其中的错误思想,但情况似乎并没有太多好转。从根源上讲,这也与大脑可塑性相关。一方面可塑性让我们从小接受周围环境的影响,极端宗教思想,迷信文化这类东西本身具有封闭性与排他性,这使得我们的大脑结构也跟着变得顽固和封闭。另一方面大脑的改变需要大量的认知努力和能量资源,从本性上来说,大脑习惯于走捷径,也更喜欢低耗能的思维模式,这导致我们倾向于跟类似的人在一起,只相信自己愿意相信的等一系列认知偏差。两个因素相互联结强化使得这类人的大脑难以改变,而这种思维同样以上文中提到的非达尔文方式传递给了他们的子子孙孙。

在没有电子媒体的时代,人类用眼睛看真实的世界,读纸质的书籍,用耳朵听实时发生的声音,欣赏从真人口中实时的歌唱和实时的乐曲演奏。我们获取信息的手段十分有限。电子媒体的出现使一切发生了改变,电视,电脑,手机,互联网。从现象上看,我们获取信息更容易了,信息的传递不再受到空间和时间的局限。从大脑层面看,这些媒介已经改变了我们感知世界的方式,同时也改变了我们的大脑结构。电子媒体虽然受到诸多诟病,但我们仍然无法完全离开它们而生活。就像拉马钱德拉所做的那个实验 — — 我们使用的一切工具 — — 不管是实物工具还是软件,甚至一种思维方式 — — 其实都可以视作一个新的器官,或者说是身体的延伸。

大部分人在批评媒体卷带大量有害信息是其主要坏处,而忽视了电子媒体本身传递信息的方式其实也对大脑有害。有科学家认为现代人注意力缺失与经常观看电视有很高的相关性,这种现象在青少年身上更为明显。一种解释认为,处于自然界中的动物(包括人)在看到快速移动的物体或听到突然的响声时会顿时停下来,将注意力转到刺激源,这其实是一种自我保护本能。你可以想象一下一群鹿在低头进食时突然听到不远处传来响声会有什么反应,它们会立马抬起头转向声音的来源查看是否存在危险因素,同样在有物体快速掠过时他们也会有如此的警觉反应。人其实也是一样,只是我们的生存环境相对安全,部分恐惧与好奇心结合了起来,我们同样会有跟动物相似的反应,在我们的祖先看来,这是一种躲避猎食者的本能。

电视媒体的呈现形式如剪接、放大、移动拍摄、缩小俯视和突然出现的噪声改变了大脑,因为它活化了巴甫洛夫所谓的“定位反应”(orienting response)。当我们感觉到身旁的世界突然改变,尤其是突然的动作,我们会本能地停止原来在做的事情,将注意力转移到会动的东西上面。

这也就是为什么我们在看电视、电影,尤其是那些有精彩打斗或其他火爆场面情节时不容易将视线移开的原因而一些剧情紧凑的连续剧则利用了普通人对不确定性的高度厌恶心理,让你无法控制的将整部剧看完。

因为音乐录像带、连续镜头及电视的广告每一秒都引发定位反应,因此看他们会使我们持续不断地处于定位反应之中,没有机会休息。难怪人们觉得看完电视后更累了。

现代媒体不是外加在这个世界外部的,而是从世界内部生长出来的一部分。我们无法退回到没有它们的时代,当然我们也不想。现代媒体只是一个工具,它本身没有好的或坏的目的,而如何使用它们是人类自己的责任。

可塑性是在最近几十年才得到了科学界的广泛接受,其实在这之前已经有许多人从非科学的角度提出过可塑性,也有科学家做过类似的实验证实了这一观点,但却在时间中遗落。 早在1762年,哲学家让·雅克·卢梭(Jean·Jacques Rousseau)就不赞成当时对大自然的机械看法,他认为大自然是活的、有历史的。他认为人性是可以改变的,教育可以转变一个人,他写道:

“要了解一个人,去看他周围的人,要了解人类,去看动物。”

他认为人和动物的区别就在于人有不断追求尽善尽美的意愿,而且也拥有这种能力。

1783年,查尔斯·邦纳(Charles Bonnet) — — 瑞士哲学家,自然学家 — — 在写给意大利科学家马卡拉尼(Michele Vincenzo Malacarne)的信中提出了神经组织对训练的反应可能就像肌肉一样。马卡拉尼分别用鸟和狗实验做了对照试验,让实验组在刺激丰富的环境中长大,让对照组在自然条件下长大。然后解剖他们的大脑,发现在丰富刺激环境中长大的鸟和狗的大脑比对照组大。但他的研究成果在那个时代被淹没了,直到100多年后其他科学家重做这个实验,他的名字才再度被提起。

今天我们重新拾起这块琥珀,了解到其珍贵的价值,并用来指导自己的生活学习。这也提醒我们,许多重要的事可能会被反复的忘记、误解,保持一颗开放而带批判性的心就是对大脑可塑性的最好保护。

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