讀古今文學網 > 刻意練習:如何從新手到大師 > 大腦擁有無限的適應能力 >

大腦擁有無限的適應能力

21世紀頭10年之前,大多數科學家斷然否認類似馬圭爾等人對倫敦出租車司機的大腦進行研究的成果,他們覺得這不可能。科學界一般認為,一旦某個人已成年,他的大腦「布線」就已經相當固定了。沒錯,我們每個人都明白,在你學習一些新知識時,大腦的某些部位一定會有一些調整,科學家們認為,這些調整只不過是強化了某些神經連接,弱化了另一些神經連接,因為大腦的整個結構及其各種各樣的神經網絡仍然是固定的。上述這種觀點,與下面這種觀點密切相關:個人在能力上的差別,主要由大腦「布線」的不同而導致,它是由遺傳基因決定的,而學習,只不過是發揮某人遺傳潛能的一種方式而已。

一個常用的隱喻是把我們的大腦描述成電腦:學習就像載入數據或安裝新的軟件,使你可以做一些以前做不到的事情,但你的最終效果總是受到一些因素的限制,比如隨機存取存儲器(RAM)中的數據數量,以及中央處理器(CPU)的能力,等等。

身體的適應能力

相反,如我們已經提到的那樣,人們身體上的適應能力總是更容易辨別。關於身體的適應能力,我最喜歡用做俯臥撐的例子來證明。如果你在20多歲的時候身體相對健康,而且是男性,你也許能做40個或50個俯臥撐;如果你能做100個,你的朋友可能對你刮目相看,而且,如果他們和你打了賭,那他們毫無疑問會輸。那麼,根據上面的這些信息,你認為俯臥撐的世界紀錄會是多少個?500個還是1000個?1980年,一位日本人創下了連續做10507個俯臥撐的紀錄。在此之後,吉尼斯世界紀錄不再接受人們提交的紀錄申請,轉而接受在24小時之內做完的最多次數俯臥撐的紀錄。1993年,一位美國人在21小時21分鐘之內做完了46001個俯臥撐,這一紀錄當前仍然沒有被打破。

或者,想一想引體向上的例子。即使是相對健康的男性朋友,通常也只能做10個或15個,儘管如此,如果你真的訓練過,也許可以做40個或50個。但在2014年,一位捷克人在12小時之內做了4654個引體向上。

簡單地講,人類身體的適應能力令人難以置信。這種適應能力,不僅僅是骨骼肌肉的,還是心臟、雙肺、循環系統、身體的能量儲存以及更多其他方面的,凡是與身體爆發力和耐力相關的各個方面,都包括在內。儘管適應能力依然存在極限,但並沒有跡象表明我們已達到那些極限。

從馬圭爾以及其他學者的研究成果中,我們瞭解到,大腦的適應能力也與我們身體的適應能力非常相似,不但程度相近,而且類別相差無幾。

盲人大腦如何「重新布線」

對這種適應能力(或者像神經系統科學家所說的「可塑性」)最早的觀察結果,在一些研究中多次出現,這些研究著眼於盲人或聾啞人的大腦怎樣「重新布線」,以便為大腦中專門用於處理視覺或聽覺的部分找到新的用途,這些部分對於失明或失聰的人來說已經用不上了。絕大多數失明者由於眼睛或視覺神經出了問題,無法看見東西,但視覺皮層和大腦中其他的部位依然在充分運轉;他們只是無法從眼睛那裡獲得任何信息。如果說大腦真的像電腦那樣是硬連接的,那麼,這些視覺區域永遠在那裡空閒著。不過,我們現在知道,大腦會重新分配它的神經元的路徑,以便這些以其他方式無法得到運用的區域也可以用來做其他的事情,特別是涉及其他感覺(如觸覺、味覺、嗅覺等)的事情。失明者必須依靠其他那些感覺,從周邊的環境中獲得信息。

例如,為了能夠閱讀,失明者要用他們的指尖來觸摸布萊葉點字法(盲文的一種)上突起的小點點。研究人員使用磁共振成像機器來觀察失明的研究對像在閱讀盲文時大腦的活動,看到大腦中發亮的部分,就是視覺皮層。對於視力正常的人們,視覺皮層可能在處理來自雙眼(而不是指尖)的信息時才會發亮;但對於失明者,視覺皮層幫助他們解讀在指尖觸摸到盲文上突起的小點點時的感覺。

有趣的是,重新布線並不只是發生在沒有以其他方式得到運用的大腦部位上。如果你足夠多地練習做某件事情,你的大腦會改變某些神經元的用途,以幫助完成那件任務,即使它們已經有了其他事情要做。在這方面,最引人關注的證據也許來自20世紀90年代科學家所做的一個實驗。研究人員觀察了一組十分熟練的盲文閱讀者在閱讀時,控制他們手上各個不同手指的大腦部位的情況。

參與研究的是用三個指頭來閱讀盲文的失明者,也就是說,他們用食指來閱讀構成單個字母的點的圖案,用中指來判斷字母之間的空間,用無名指來追蹤他們閱讀時特定的行數。大腦中負責控制手指的部位通常開始布線,以便每個手指頭的動作都有一個截然不同的部位負責。例如,正是因為這樣,我們才有可能清晰地判斷哪個指頭的指尖碰到了物體,以及碰到的物體究竟是鉛筆筆尖還是一顆圖釘,而根本不需要低頭去看我們的手指。研究中的參與對象是一些盲文老師,他們每天都要用手指頭去觸摸盲文,一摸就是幾個小時。研究人員發現,他們經常使用三個手指頭,已經使大腦中專門用來負責這三個指頭的部位增大了許多,以至於那些部位到最後都重疊起來了。結果,參與研究的對象對這三個指頭上的觸覺格外敏感,和視力正常的研究對像相比,他們能夠察覺到輕柔得多的觸碰,但通常無法分辨到底是觸碰了三個指頭中的哪一個。

這些對失明研究對象的大腦可塑性的研究,類似於對失聰研究對象的大腦可塑性的研究,其結果告訴我們,大腦的結構和功能並不是固定不變的。它們會根據你對它們的運用而改變。因此,通過清醒的、刻意的練習,以我們期望的方式來塑造大腦,包括你的大腦、我的大腦以及任何人的大腦,都是可能的。

研究人員剛剛開始探索可以將這種可塑性付諸運用的各種不同方式。迄今為止最引人關注的結果,可能對一些特定人群有特別的含義,即那些隨著年齡增大而飽受遠視痛苦影響的人們。幾乎每個50歲以上的人,對那種遠視都有切身體會。這項研究是由美國和以色列的神經系統科學家及視力研究人員進行的,其結果於2012年發佈。科學家組織了一組中年志願者作為研究對象,他們所有人都難以對附近的物體聚焦。這種情況,官方的名稱是老花眼,是由於眼睛本身的問題而造成的,因為眼睛的晶狀體失去了伸縮性,使得人們更難充分地聚焦,以觀察微小的細節。此外,老花眼還存在一種難以覺察亮與暗之間的對比度的情況,這加劇了聚焦的難度。這些結果,對於驗光師和眼鏡商來說是一種好處,卻時刻困擾著50歲以上的人群,他們中幾乎所有人都需要佩戴老花鏡才能閱讀或者從事需要細緻觀察的工作。

研究人員讓研究對像每週來實驗室3次左右,連續3個月保持這樣的頻率,並且每次花30分鐘來訓練他們的視力。研究人員要求他們觀察一張小小的圖片,將圖片放置在與其形狀非常相似的背景之中;也就是說,圖片與背景之間的對比度很小。要觀察圖片,需要高度集中注意力,還得付出巨大的精力。隨著時間的推移,研究對像學會了迅速而準確地辨別圖片。到3個月的訓練結束時,研究人員組織了測試,以瞭解研究對像能夠觀察多大尺寸的圖片。總體而言,研究對像能夠閱讀比他們在剛開始訓練時小了60%的文字,而且,每位研究對象都改進了視力。此外,在訓練之後,研究對像能夠不戴眼鏡讀報了,這是他們中大多數人在接受訓練之前無法做到的。不但如此,他們讀報的速度也比從前更快了。

令人驚奇的是,所有這些改進,並非由眼睛本身的變化造成。研究對象的眼睛還和從前一樣,晶狀體依然缺乏伸縮性,而且難以聚焦。相反,這些改進是由他們大腦中某些部位的改變引起的,這些部位負責解讀來自眼睛的視覺信號。儘管研究人員並沒有準確地指出這些改變到底是什麼,但他們認為,研究對象的大腦學會了對圖片「去模糊」。人們看圖片模糊,是由兩種不同的視覺缺陷共同引起的,一是無法看清微小的細節,二是難以察覺對比度中的差別。這兩個問題,都可以借助在大腦中執行的圖片處理來緩解,其方式很大程度上與電腦中的圖片處理軟件一樣,或者像照相機那樣,可以通過操縱對比度等來修飾圖片。開展這項研究的研究人員認為,他們的訓練教會了研究對象的大腦對視覺信號進行更好的處理,這反過來使研究對像能辨別更加細微的細節,不需要改善來自眼睛本身的信號。