我的人生第一研

让我在这里先来讲述一下我的职业生涯里做的第一项研究。为了适应不同读者/听众的要求，我准备了两个版本。

版本一：一分钟精简概要版

我的研究是想知道，如果我们需要提升我们的感官的能力的话，我们的大脑会做出怎么样的调整。比方说，你想成为音乐家，你要练听音；你要卖染料，你要会辨别细微的色彩区别。在这种情况下，通过学习和训练，我们能够提升我们的感觉能力。而我的研究发现，这种感觉能力的提升不是因为眼睛或者耳朵这些感觉器官本身变得更厉害，而是因为大脑皮层里的某些专门处理相关信息的神经细胞变得更加灵敏。

版本二：三十分钟时间杀手版


经常有一种说法，脑子越用越聪明。这到底对不对呢？我的研究就是关于这个的。

在我之前的科学研究发现了这么一个有趣的现象：成年人的大脑里的神经细胞数目要比新生儿少很多(有一项研究说少41%)。在婴儿时期，他们大脑里的神经细胞就开始不停地死亡，而这个过程是和婴儿所处的环境息息相关。简单的说呢，在他们的环境里有用的细胞就被留下了，而没有用的细胞会被淘汰。在大脑的发育过程中有“关键期”这个说法。在这个关键期里，大量的神经细胞死去，同时，剩下的神经细胞之间形成了复杂的连结来适应外来环境所带来的刺激。过了关键期，大脑的神经网络的结构就基本定型，大脑的功能也就基本稳定下来了。

关键期对一些疾病的形成是非常关键的。一个例子是婴儿斜视。如果婴儿因为斜视两只眼睛不能聚集而产生重影，大脑从两只眼睛那里收到的信息不匹配。结果大脑会只采用一只眼睛送来的光影信息而忽略另一只眼睛送来的信息。如果在发育的关键期里这种状况没有纠正的话，大脑里处理没有用到的那只眼睛的信息的神经细胞就会永远消失。而这个婴儿长大了以的视力就会受到永久的影响，哪怕是他的眼睛视力得到纠正也是这样，因为他的大脑已经定型了。

这种发育方式其实对于帮助我们适应不同的环境是很有用的。想象一下一个生活在丛林里整天看到的是参天大树这样环境的人，他对视力的要求是和生活在旷野之中的人有很大不同的。因为在密林中不能远望，相反他的眼睛需要在近距离能迅速分辨在繁茂的植被后面隐藏着的潜在危险，比如说蛇、豹子等等。而生活在旷野中的人，更需要远望去发现狼群、水草这样的目标。在发育过程中，大脑通过对环境要求的识别来选择发育的方向，使得我们能够更加适应我们生活的环境。

但是问题是，我们在长大成人之后，有时也会面临新的环境和新的要求。这时候我们的大脑已经过了发育的关键期，那么我们的大脑还能做调整来适应新的要求吗？

从对一些病人的研究来看，答案是肯定的。比如说，我们经常听说，在一个成年人因为某种原因丧失视力之后，他的听觉的能力会大大提升。通过对猴子的类似情况的研究指出，这种变化不是因为耳朵或者周边神经系统的敏感度发生变化，而是因为大脑发生了变化。甚至有研究发现，后天造成的盲人的大脑里主管视觉的大脑皮层会开始对声音有反应，这说明大脑也会把原来处理视觉的神经元开始用作别的用途。

不过，这种损伤所造成的大脑变化的例子是非常极端的。而我更想知道，正常人的大脑的感官系统会不会因为通过学习和训练而发生调整。

我自己就有一个有趣的例子。我漂洋过海来到了美国。这里有不少白人蓄着大胡子。而我刚过来美国的时候发觉，一旦他们留的胡子一样，我很难从他们的脸分辨出谁是谁来。这多半是因为我在中国很少见到大胡子，大脑不太适应这样的任务。但是在美国呆的时间久了，这个问题渐渐地也就没有了。

很多科学家定量地研究过我们感觉系统的能力，这种定量的研究方法也叫心理物理学。为了能够作到定量，他们训练一些人做的测试都是可以用数字来衡量的东西。我的实验里用到的是一个判断角度的测试：判断两个图形的倾斜角度是不是一样。据发现，经过训练以后，人们能够检测出来的最小角度差有明显的提高，有时可以达到一个数量级以上。有趣的是，这种感官能力的提高常常有非常明显的局限性。就按上面判断角度的测试来说，如果在整个训练过程中，受测试的人所判断的角度都在45度左右(比如说让他们比较44度和46度的差别)，那么在训练之后，他们判断45度角的能力大幅提高，但是如果用135度角去测试他们，他们的能力却没有什么进步。这个发现说明，这种训练的结果的确是仅仅限于我们的感官系统，而不是因为我们更加能够集中注意力之类的高级认知方面的学习。

但是问题也随之而来，为什么不是眼睛得到了训练，而是大脑呢？我们做这个结论的一个理由是：眼睛里的视网膜细胞是不区分角度的。它们大致类似于数字照相机里的感光像素，每个神经细胞报告它所对应的像素的亮度。是大脑把这些细胞所传送来的信息综合在一起，形成对角度敏感的神经细胞。如果是眼睛里的这些视网膜细胞通过训练变得更敏感了，我们对所有的角度的判断能力应该都有进步。但是情况不是这样。

为了获得直接的证明我们的大脑在经受了这样的训练之后发生了变化，我们训练了一些猴子去做这种关于角度的测试，然后在他们做测试的时候测量他们神经细胞的反应。我们用非常细微的电极去测量大脑里单个神经细胞的活动，这些电极可以测到神经细胞发送的脉冲。我们测量的这些神经细胞位于大脑的视觉皮层内一个叫做V4的区域。它们会根据不同的视觉信息发出不同的反应，也就是频率不同的脉冲。比方说，一个神经细胞对倾斜角是90度的图形特别敏感。每当猴子看见这样的图形的时候，这个神经细胞就会发出频率比较高的脉冲，而看到倾斜0度的图形的时候，这个神经细胞几乎没有反应。大脑里存在着无数类似这样的细胞，它们涵盖了所有可能的倾斜角度，这些神经细胞也就是大脑得以感知角度的基础。而我们发现，如果我们用45度角的图形对猴子进行长期训练，不但他们判断这个角度的图形的能力大大提高，而且他们的大脑里对45度这个角度敏感的神经细胞数目增加了，而且它们的敏感程度也增加了，同时对其他角度敏感的细胞则没有什么变化。这应该是一个不错的证据，来支持训练是可以改变大脑的这个假设的。

整个实验花了我们几乎五年的时间。为什么呢？首先，我们需要训练猴子去学习判断角度的测试。我们用电脑显示图形，然后教给猴子按不同的开关来代表他们的判断。如果猴子做对了，就给他们奖励，通常是喝果汁。我们从非常容易的测试开始，一开始的角度差是90度，等猴子明白了他们需要做的事情之后，再慢慢减少角度差，增加难度。直到最后，猴子的判断能力到了一个瓶颈，无法再提升了，这才算训练结束。这个训练过程对一只猴子几乎就是一年时间。我们前后训练了三只猴子以便比较印证我们的数据。然后在训练之后，我们要去测量神经细胞的反应。我们需要在大脑不同的区域收集许多细胞的数据。大脑里神经细胞数以百亿，而我们每天能够测量的细胞多则四、五个，少则没有。当然我们也不是完全大海捞针地盲目去找，我们知道在脑后部的神经细胞掌管视觉。我们只是需要寻找具体和学习相关的神经细胞的位置。尽管如此，我还是需要测量大脑的许多区域上千个细胞。最后我们在V4这个区域发现了这些和训练相关的神经细胞，这又是三年多的时间。这个漫长的实验最后给我带来了一页博士学位的纸。