终生可塑的大脑
我与大脑的一见钟情

在立志成为科学家之前，我梦想当一名百老汇明星。我的父亲是一名电气工程师，他可能是我见过的最忠实的百老汇粉丝了。每当百老汇到旧金山巡演时，他都会带我们去看，旧金山距离我的家乡森尼韦尔市只有一小时车程。我看过85岁的尤尔·伯连纳（Yul Brynner）表演的《国王与我》，98岁的雷克斯·哈里森（Rex Harrison）表演的《窈窕淑女》和理查德·伯顿（Richard Burton）年迈时表演的电影《圣城风云》（ Camelot ）。我是看着秀兰·邓波儿的作品和所有好莱坞经典音乐剧长大的。每年电影院放映《音乐之声》时，爸爸都会带我和哥哥去看，我们前后看了不下20遍。我幻想自己是朱莉·安德鲁斯、雪莉·琼斯和秀兰·邓波儿的完美结合。在做白日梦时，我会不自觉地唱起歌，幻想自己可爱而非常勇敢地扭转败局并赢得白马王子的爱慕，仿佛这一切都可以一下子实现。

尽管我爸爸喜爱百老汇的一切，但他显然还是希望我从事某种严肃的工作。我是第三代日裔美国人，我的祖父于1910年来到美国，在西海岸建立了当时最大的日语学校。家族里的长辈们对他们的孩子都抱有很高的期望，我并不是说他们用言语表达过这些高期望，他们从来也不必这样做，但我就是知道我应该在学校努力学习，追求他们引以为傲的严肃职业。我一直知道我只有三种职业选择：医生、律师或某个专业的学者。总之，听起来名头越大越好。我没有对抗过他们的这些期望，他们让我觉得这都是合理的。

在很早之前，事实上是在基础教育六年级时，我就开始了一生的科学追求。当年的科学老师特纳先生教我们认识人体骨骼，他的考试方式是让我们把一只手伸进一个黑箱子里，通过触摸来分辨骨骼。我太喜欢这门课了，完全没有感到局促不安，这种形式的挑战反而让我非常兴奋。当第一次解剖猪和青蛙时，我甚至变得更加兴奋。尽管它们的气味让人感到恶心，但我知道我必须进行更多探索。小小的器官是如何紧密而完美地组合在猪的身体里的？它们又是如何无缝地协同工作的？如果猪的身体内部结构是这样的，那么人体构造看起来又是什么样的呢？从我第一次闻到福尔马林那令人窒息的气味起，生物解剖的过程便引发了我的无限遐想。

我身体中潜藏的科学家属性还对跳跳糖非常着迷。当班级里其他孩子满足于跳跳糖在他们舌头上爆炸的感觉时，我却想搞明白是什么触发了这些爆炸，如果把它们和其他一些东西，比如碳酸苏打水、热茶或冰水一起放在嘴里，会有怎样不寻常的感觉或化学体验。不幸的是，妈妈认为这些实验有让人窒息的危险，因此我的探索过程很快就停止了。

我的高中数学老师特拉沃利先生慈爱地引导我探索三角学中蕴藏的美与逻辑性。我非常喜爱数学等式的优美，如果我算得正确，它们就能够揭开原始世界的谜底，让等号两边保持平衡。我已经感觉到学好数学是我想从事研究工作的关键（虽然在高中时我还不知道自己想做什么），我刻苦学习以取得全班最好的成绩。特拉沃利先生用他那抑扬顿挫的意大利口音一遍又一遍地对我们说，我们这些在高中便学习大学预科课程的学生是“精英中的精英”。我把这既看作鼓励，也看作庄严的责任，充分发挥了我在数学方面的潜力。我从小就是一个严肃认真的孩子，后来我成了更加严肃认真的青少年。

随着渐渐长大，看电影成了我心中百老汇式激情的唯一寄托。我拜托父母允许我去看《周末夜狂热》（ Saturday Night Fever ），我告诉他们那是一部“音乐片”，却没有提及电影是限制级影片。当父母意识到我看的是什么样的电影时，他们很不高兴。后来我痴迷于类似《辣身舞》（ Dirty Dancing ）这样的电影，虽然自从小学时学了点儿芭蕾和踢踏舞之后，我再也没有上过一节舞蹈课，但我会在看电影时，想象自己毫不费力地和约翰·卡索（Johnny Castle）一起热舞，大出风头。

念高中时，我生活的天平发生了严重偏移，百老汇闪烁的灯光在我心中逐渐变得暗淡，我成了一名踏实刻苦、发愤图强的学生，终日宅在家里，完全过着科学“极客”的生活。当我回忆起高中时自己的形象时，它仿佛就在眼前：弓着背，一脸严肃，抱着一大摞书，在穿过走廊时尽量不引起别人的注意。是的，每当在电视上看到我最喜欢的音乐剧时，我的百老汇明星梦仍会浮现，但是在那个时候，这些梦想都被深锁在家中的小房间里，而那个用功的“极客”女孩在现实中接管了我的生活。我完全沉浸在学习中，门门功课拿到A，并进入了最好的大学。甚至在学习期间，我连想起那些梦想的时间都没有，更不用说安排它们与我热爱的科学、数学并存了。

我的性格极其腼腆，在高中时完全没有勇气和任何人约会。我在学校网球队待了4年，我怎么可能放弃网球啊！我的妈妈是积极、热情的业余网球选手，她要求我一年到头都要打网球，并且每年夏天都会把我送去网球夏令营。父母认为打网球能让我更全面地发展，但事实上，我极需要的是教我如何与男孩相处的夏令营。好吧，我从来没有去过那样的夏令营，因此在初中和高中阶段我从来没有约会过，也没有参加过一次毕业舞会。换句话说，如果有为书呆子式的科学“极客”举办的美国壁花小姐 比赛，我一定会夺冠。

人们对于没有约会、令人讨厌的科学书呆子的刻板印象都是真的吗？嗯，我用事实证明了它们是真的。

投身实验室的“小白鼠”

尽管我对科学的着迷、优秀的成绩以及对学习的干劲都没有为我赢得约会，但它们把我引向了一个好地方，虽然当时我还不确定自己想从事哪种科学研究事业，但我知道了自己想在什么地方求学。加州大学伯克利分校距离森尼韦尔市很近，也是我家人的母校。是的，我曾不太认真地考虑过去其他大学上学，甚至还想过去东海岸的韦尔斯利学院求学，但我太爱加州大学伯克利分校那美丽的校园和镇上古怪而酷酷的氛围了，我知道那是适合我的学校。之后，我申请了加州大学伯克利分校并成功被录取，这使我在那个春天成了名义上最幸福的女孩。我很快收拾好行装，对这趟新的冒险旅程简直迫不及待。

事实证明，我没用多长时间就找到了自己热爱的学术领域，它以大一新生研讨班的形式出现。在加州大学伯克利分校的第一学期我便参加了“大脑与大脑的潜能”研讨班项目。教我们课的是著名神经科学教授玛丽安·戴蒙德（Marian C.Diamond）。班上只有15名学生，这使得我们可以和老师进行更直接的互动。

我永远忘不了第一天上课时的情形。

首先，给我们上课的真的是著名的戴蒙德教授本人，她像科学摇滚巨星一样站在教室前面，高高的个子，金色的蓬松发型显得她无比高大，她拥有运动员般的体格，充满了自信。她穿着优雅的丝绸衬衫和裙子，外面套着雪白的实验室大褂。

其次，戴蒙德教授面前的桌子上放着一个印花大帽盒。在对我们表示欢迎后，她戴上了一副橡胶手套，打开帽盒，慢慢地、“含情脉脉”地捧出一个经过保鲜处理的人类大脑（见图1-1）。

那是我有生以来第一次看到真的大脑，我完全被它迷住了。

戴蒙德教授告诉我们，她手里拿着的是人类已知的最复杂的东西。正是这个器官限定了我们如何看、如何尝、如何闻以及如何听周遭的世界；它限定了我们的性格特征，使我们可能在转眼之间破涕为笑。我现在仍然记得她捧着大脑的样子，她手中捧着的这个东西曾经是某个人的整个生命，决定了那个人的存在。她尊重这个令人敬畏的事实，这体现在她对待那个宝贵的人体组织的方式上。

大脑的外表呈浅棕色，后来我才知道那种颜色主要来自保存大脑的化学物质。大脑的顶部看起来像不规则的粗管子组成的致密团块。大脑整体呈椭圆形，一端稍微比另一端宽些。当戴蒙德教授把大脑转向侧面让我们观看时，我看到了大脑更多复杂的结构。我第一眼就明显地看出，左右脑各自分成了不同的部分，即脑叶。

大脑的各个部分

神经科学家曾经认为，大脑不同的分区掌管着各种特定的功能，但现在我们知道这种说法存在局限性。虽然特定的脑区确实具有特定的功能（参见以下清单），但我们一定要记住的是，所有脑区互相连接着，就像一个巨大而复杂的网络。

◆额叶： 额叶在大脑的前部，其中容纳着非常重要的前额叶皮层（构成了额叶的前部），被称为人格的所在地，也是负责计划、注意、工作记忆、决策，以及管理社交行为必不可少的脑区。初级运动皮层的作用是让我们可以移动自己的身体，它构成了额叶最靠后的部位。

◆顶叶： 这部分脑叶对于视觉—空间功能很重要，它协同额叶帮助我们做出决策。这部分皮层使我们能够感受到来自身体的感觉，所以也被称为初级触觉皮层，它位于顶叶的最前面。

◆枕叶： 这部分脑叶使我们能够看到东西。

◆颞叶： 这部分脑叶与听觉、视觉和记忆有关。

◆海马： 它位于颞叶的深处，对形成长时记忆非常重要。海马还涉及情绪和想象的一些方面。

◆杏仁核： 它对加工情绪（比如恐惧、愤怒和吸引力）以及针对情绪做出反应很重要。杏仁核位于颞叶内部的深处，恰好在海马的前面。

◆纹状体： 当把大脑从中间切开时，我们便能很清楚地看到纹状体。它与运动功能有关，在如何形成习惯（以及人为什么会积习难改）上发挥着重要作用。它还是大脑奖赏系统的组成部分，与成瘾密切相关。

就像所有优秀的老师一样，接下来戴蒙德教授把乍看起来复杂到无法理解的大脑知识用浅显易懂的方式解释给我们听。她告诉我们，这个复杂的人体组织其实仅由两种细胞构成：神经元和神经胶质。神经元是大脑的“骨干成员”，每个神经元包含一个细胞体，细胞体是神经元的控制中心。输入结构被称为树突，它们的外形看起来就像树枝，用于接收进入细胞体的信息。而细细的输出结构则被称为轴突，它同样有很多分支（见图1-2）。

神经元与身体中其他细胞的不同之处在于，它们能够通过短暂的电活动爆发来进行沟通，短暂的电活动爆发被称为动作电位或峰电位。一个神经元的轴突与另一个神经元的树突之间的交流发生在两个神经元之间特殊的通信点上，这个通信点被称为突触。大脑所有功能的基础就是这种大脑的电“交谈”，即轴突与树突间的通信。

那么神经胶质是怎么回事？“胶质”字面的意思是“胶水”，这些细胞之所以被这样命名，是因为19世纪的科学家误以为它们的作用是避免大脑散开。虽然有些胶质细胞确实发挥着类似脚手架的作用，但现在我们知道了，它们对神经元具有各种不同的支持作用。胶质细胞为神经元提供营养和氧气，它们构成了神经元特别的外层，即髓鞘，正常的突触传导离不开髓鞘。胶质细胞可以攻击细菌，是大脑的清洁大军，它们可以除掉死亡神经元的残骸。令人激动的新证据显示，胶质细胞甚至在某些认知功能（包括记忆）上发挥着重要作用。很多神经科学家认为，神经胶质的数量是神经元的10～50倍之多，但最新的研究对这个常常被提及的统计数字提出了质疑，因为最新研究显示它们的数量比例接近1:1。

戴蒙德教授说，如果我们有一大桶神经元和一大桶神经胶质细胞，那么至少从理论上说，我们可以用它们制造出一个大脑。但是我们需要解决的重要谜题是，如何把这些神经元和神经胶质组合在一起，才能像真实的大脑那么精致迷人，时而完美，时而不完美，时而正确，时而失误。在那天，我了解到戴蒙德教授的研究主题是，搞明白这些连接以及大脑是如何组合在一起的，换个说法就是“神经解剖学”。

然而在上课的第一天，真正吸引我的是戴蒙德教授对大脑可塑性的描述。她说，大脑具有随着一个人的经历而发生改变的基本能力，就像一块具有延展性的塑料。她所指的“改变”是，大脑内部能够产生新的连接。我还记得她给我们做的类比，如果你学习非常努力，你的大脑就会疼痛，因为所有的轴突和树突都在生长，都在努力建立新连接。

事实上，戴蒙德教授作为当时极少数女性科学家之一，自20世纪60年代初就一直负责一项研究，即探索大脑究竟具有多大的可塑性。如今，这项研究被人们视为大脑研究的经典项目。当时神经科学家已经知道人类从婴儿期成长到成年期，大脑会发生全面的改变。但是他们认为，人一旦进入成年期，大脑就会像石头一样固定不变，不能再生长或改变了。

戴蒙德和其在加州大学伯克利分校的同事们对这一理念提出了挑战。他们提出了一项著名的研究，即探索如果把成年大鼠放在“刺激丰富的环境”中，它们的大脑会发生什么变化。他们让大鼠们生活在“迪士尼乐园”里，为其提供很多五颜六色的玩具和很大的跑动空间，还让它们可以和其他大鼠交往。研究者希望借此推翻成年人大脑固定不变也无法改变的观点。为了解答这个问题，戴蒙德和她的团队改变了大鼠生活的环境，并探究这对大鼠的大脑结构是否会产生影响。如果证据表明大鼠的大脑发生了改变，那么这意味着在特定的条件下，人类大脑也能生长、适应环境或发生改变。

研究那些生活在“迪士尼乐园”里的大鼠得出了什么结果呢？与生活在几乎没有什么外部刺激的环境中（没有玩具，只有很少的同类玩伴）的大鼠相比，生活在“迪士尼乐园”里的大鼠具有更大体积的大脑。戴蒙德证明，在刺激丰富的环境中，大脑树突会延长，使细胞能够接收并加工更多信息。事实上，她不仅证明了大脑中的树突分支会变得更多，而且突触连接和脑血管也会更多（那意味着大脑能够更好地获得氧气和营养），大脑中有益的化学物质水平会更高，比如神经递质中的乙酰胆碱和某些生长因子的水平便会增高。

戴蒙德解释说，大脑在体积上的差异直接反映了大鼠生活环境的性质。换句话说，大脑的大小和功能（无论大鼠的还是人类的）对环境的所有方面，包括物质方面、心理方面、情绪方面和认知方面，都具有高度的敏感性和反应性。大脑与环境之间不断互动并对环境做出反应，进而改变自身解剖结构和生理机能的能力，就是神经科学家所说的“大脑可塑性”。执行新任务或与新个体互动会刺激大脑产生新连接，使大脑的体积增大。如果剥夺了大脑的新刺激，或者日复一日地做相同的事情，让大脑感到乏味，那么其内部连接就会逐渐退化，大脑体积会慢慢变小。

也就是说，你的大脑会不断对你与世界的互动方式做出回应。互动越多样化、越复杂，大脑的神经连接就会越多；你的生活环境和体验越缺乏刺激，大脑产生的神经连接就会越少。生活在“迪士尼乐园”里的大鼠并没有什么特别之处，事实上，研究中使用的大鼠对刺激具有相同的反应能力。你会弹钢琴吗？如果你会弹，那么相对于不会弹钢琴的人来说，你大脑中表征手部运动功能的脑区已经发生了改变。你会画画吗？你会打网球吗？你会打保龄球吗？所有这些运动都会改变你的大脑。现在我们已经知道，我们获悉的每一件事情，比如星巴克那个服务员的名字，或者我们想看的某部电影，都是大脑学习的对象，它们都会相应地引起大脑结构的细微改变。

在上课的第一天，我们需要吸收的有趣信息实在太多了。但是有一件事是肯定的：“大脑与大脑的潜能”课程在第一天就改变了我的人生。走进教室时，我是一个充满热情而好奇的大一新生，想要吸收所有的知识；走出教室时，我依然是一个充满热情而好奇的大一新生，但不同的是，我带着新发现的人生目标与意义。在上完那节课之后，我知道自己此生想做什么了。我想研究那团凹凸不平的人体组织，发现人之所以为人的秘密。我想成为一名神经科学家。

在接下来的4年里，我上了很多戴蒙德教授的课，包括她那非常受欢迎的大体解剖学 课程和比较高深的神经解剖学课程。你或许意识不到，一名老师需要有多少激情、多少热忱和多么清晰的讲解外加一点魔法，才能让解剖课变得真正有趣。大体解剖学是为了让我们记住人体的每一个细节（从骨骼到肌肉，包括骨骼连接的具体位置）、每一个内部器官以及它们如何连接在一起而进行的实践性课程。人体由7 500多个部分组成。正如你所想象的，记忆每一部分的知识都是一项艰巨的任务。如果教授只是单调地、清单式地呈现所有这些解剖学的信息，那么上课就会像阅读纳税法一样枯燥无趣。但戴蒙德教授的解剖学课就像在令人激动的新宇宙中进行的伟大冒险，让人感到既熟悉又陌生。她还将课程内容与自我认知联系起来。她告诉我们，学习身体的解剖结构能够让我们懂得自己是谁。既然在余生中自身的身体结构和大脑会一直陪伴我们，那么搞清楚它们难道不是很合理的事情吗？

戴蒙德教授非常擅长把解剖学术语的起源，或一些不太为人熟知的解剖学事实与基础课程结合起来，使最新的信息变得对我们有意义。

举个例子，她问我们：

1. 子宫（uterus）这个词在拉丁文中的意思是“歇斯底里”，你们赞同这种解释吗？

2. 你们知道人体中最大的器官是什么吗？是你们的皮肤！照顾好它！

3. 头发与发型心理学是不是很吸引人？我们可以用整整一堂课来讲它。

通过每一段评论和每一次授课，她使得解剖学与我们每个人发生了联系，也让解剖学变得异常生动。我记得在选修大体解剖学的那个学期，我碰巧看到阿尔文·艾利舞蹈团第一次到加州大学伯克利分校巡回表演，那是我第一次看到他们著名的舞蹈剧《启示录》（ Revelations ）。那天晚上的舞蹈令我陶醉不已，但不止于此，由于我刚刚复习了关于腿部肌肉的起端和附着处的知识，因此我可以在解剖学的层面上欣赏所有这些动作了。对我来说，在舞台上看到的形体和动作是展现人体之美的最好例证。

戴蒙德教授非常善于激励学生。显然她热爱并重视自己所教授的课程，真心希望我们也能同样热爱并重视这些知识。她不仅关注学科问题，也非常关心学生们。不仅我们可以找她解答问题，而且她认识班上150多名学生中的一大部分，会随机地从学生名单中选出两名学生和她一起吃午饭，边吃边聊。在我选修她的课程期间，几乎所有学生都曾得到邀请，在清晨去校园北面的网球场和她来一场双打。对来自森尼韦尔市、会打网球的神经科学“极客”来说，这个邀请听起来是不是很完美？好吧，我不得不承认我腼腆的性格打败了我，在伯克利求学的那些年里，我从来没有鼓足勇气去和她打网球。时至今日，这依然是我大学期间最大的憾事之一（见图1-3）。

她的一些教学魔法对我产生了影响。我记得在某天下午的实习课上，教室里摆放着一堆器官，她让我们仔细观察并了解这些器官。我对由多个肝小叶组成的致密肝脏和末端悬挂的一截胆管特别感兴趣。我找到了在课堂上学过的肝脏的所有组成部分，这时一位同学从旁边经过，他问我们应该从这些样本中看到什么。我向他解释了我的发现，他很快就明白了。在接下来的30分钟里，我负责向所有走过来的同学解释这个器官的主要特征。那天我成了肝脏解剖学“专家”。我认为在那天我还成了一名“老师”。我学到了让我在接下来的人生中受益良多的宝贵经验：深入地学习知识的最佳方法是，把它讲给其他人听。直到今天我还在运用它。

我肯定不是唯一一个喜欢戴蒙德教授的大体解剖学课程的人。在最后一次课堂上，一些学生拿着鲜花来到教室，可以说他们疯狂地喜爱着戴蒙德教授。我和他们一起欢呼叫喊，庆祝这门了不起的课程的结束。唯一让我感到遗憾的是，我没有想到带鲜花来庆贺。

出租车司机的大脑为何与众不同

自从玛丽安·戴蒙德教授对刺激丰富的环境中的啮齿类动物进行研究之后，我们在探究大脑可塑性方面走过了很长的道路。现在证明大脑具有可塑性的证据非常多，包括人类的大脑也具有可塑性。在成人大脑可塑性方面的例子中，我最喜欢的是我的同行英国伦敦大学学院的埃莉诺·马奎尔（Eleanor Maguire）所做的研究。马圭尔并没有把她的人类被试送到迪士尼乐园去生活一年。她研究了一群非常认真、具体且全面地了解自己所处领域的人。她研究的是伦敦市的出租车司机。出租车司机不得不熟悉伦敦市中心的25 000多条街道，数以千计的标志性建筑和其他名胜古迹。这是一项令人生畏的任务。了解所有这些空间信息的训练阶段被称为“获取知识”阶段，通常需要三四年的时间。如果你去过伦敦，看到人们骑在轻便摩托车上，车把上摊着地图，那么你会感叹伦敦出租车司机的记路能力。

只有很少一部分有雄心的出租车司机能通过严格的考试，考试被吓人地称为“见面会”。不过那些通过考试的司机确实表现出了对伦敦市建筑空间分布与导航知识的全面了解，令人印象深刻。对于大脑研究项目来说，他们是多么有趣的一群人啊！

马奎尔的团队将重点放在了研究一个大脑结构，即海马的体积大小上，在接下来的章节中我会对此做详尽的探讨。这是大脑中一个长长的海马状的结构，位于颞叶的深处，与长时记忆功能有关，包括空间知识的学习与记忆。更具体地说，马奎尔和她的同事将空间记忆功能定位在海马的后部，他们想探究与具有相似年龄和教育背景的控制组被试相比，出租车司机大脑中海马的这个部分是否比前部更大。事实上，那正是他们的发现。

马奎尔的研究以及其他对专家（比如音乐家、舞蹈家和具有特定政治立场的人）和非专家的大脑进行比较的研究，都是人类大脑具有可塑性的实例。虽然大脑可塑性是对这些数据的一种可能性的解释，但另一种可能是，伦敦市出租车司机可能天生就具有较大的海马后部。换句话说就是，可能只有天生具有较大海马后部的人才具有超群的空间记忆能力，才能成功地成为伦敦市出租车司机。如果真是这样，那么它就根本不是大脑可塑性的证据。

那么我们是否能区分这些可能性？为了检验成为伦敦市出租车司机的过程是否改变了被试的大脑，我们需要追踪一批开始获取这些知识的人，然后比较最终通过考试者的大脑和未通过考试者的大脑。这正是马奎尔和她的团队所做的。这种研究很有说服力，因为你可以清楚地看到出租车司机训练给被试大脑带来的改变。研究者发现，在训练开始前，所有毫无经验、想要成为伦敦市出租车司机的人都具有相同大小的海马。当他们完成训练，并且知道谁通过了考试，谁没通过考试之后，研究者再次检查他们的大脑。其研究发现，与开始训练之前相比，通过考试的准出租车司机现在具有了更大的海马后部。

这就是大脑可塑性啊！与没有通过考试的司机相比，通过者的海马后部更大。换句话说，这个实验证明了成功通过考试的司机的海马确实增大了，而那些没有记住足够多信息的司机的海马没有增大那么多。

这只是日常生活中体现大脑可塑性的一个例子。我们所做的每一件事，以及做的过程持续的时间长度和强度都会影响我们的大脑。作为一名专业的鸟类观察家，你大脑的视觉系统会发生改变，使你能够识别出体积很小的鸟类。如果你把大量时间用在跳探戈上，那么你的运动系统会发生改变，以适应脚部做出的所有精确动作。多年前我在戴蒙德教授的课堂上学到了一个人生教训，即我每天都在塑造自己的大脑，你也同样。

我的门卫实验

不只是伦敦市的出租车司机具备特殊技能，纽约的门卫也身怀绝技。如果他们看守的是三四十层高的大楼，他们需要能够将熟悉的人与陌生人区分开。如果有机会的话，我想对纽约的门卫们做个实验。我想检查门卫的大脑中负责面部识别的脑区，将他们的这个脑区与其他不需要记住那么多人的工人，比如地铁售票员的脑区进行比较。大脑中负责面部识别的脑区在什么地方呢？在颞叶的底部，这是一个很独特的脑区，被称为“梭状回面孔区”，专门帮助我们识别不同的人。如果一个人大脑的这个区域受损，他便无法识别面部特征，这种疾病被称为“面孔失认症”。演员布拉德·皮特（Brad Pitt）、著名的肖像画家兼摄影师查克·克洛斯（Chuck Close）和哈佛教授霍华德·加德纳 都是患有面孔失认症的名人。由于他们不能进行面部识别，因此要依赖他人的声音、发型、步态和服装等其他特征来记住他人。对于能够快速识别出几百个人面部特征的门卫来说，我预测他们大脑中的梭状回面孔区会比地铁售票员的这个区域明显更大。或许某天我将做这个实验。

丰富的环境，焕然一新的改变

我大学生活的重点是取得好成绩，不过虽然多少有些笨拙，但我在伯克利上学的头两年里确实和几个人约会过。尽管像大多数年轻女孩一样我很害羞，但我有一颗爱冒险的心，我渴望看一看世界，出国去旅行。对我来说加州大学伯克利分校拥有完美的海外游学项目，我在大三时报名参加了这个项目。我了解到，如果去某些海外的学校，我甚至可以选修计入学分的科学课程，这样在我的生理及解剖学专业上，我就不会损失任何学分。那时，我唯一想去的国家是法国。自从高中时开始学习法语以来，我便迷上了法语。我可以选择位于波尔多或马赛的学校，换种说法就是，我可以选择葡萄酒或鱼汤。但显然我最终选择的是葡萄酒。在报名参加大三海外游学项目时，我只知道法国具有独特的文化、动听的语言、悠久的传统、美食美酒、时尚的服装、奇特的博物馆、杰出的教育系统和才华横溢的居民（尤其是男士），但没想到在未来12个月中法国对我来说则成了“刺激丰富的环境”。

语言学习是否存在关键期

所有人都赞同婴儿出生后的最初6个月是其大脑特别善于学习语言的时期，因此被称为关键期。华盛顿大学的帕特里夏·库尔（Patricia Kuhl）教授的研究显示，在这一时期，婴儿能够吸收和学会不止一种语言。

但是如果你较晚才开始学习一门新语言，那会怎样呢？像我们这一代的大多数人一样，我在进入中学、年满12岁时才开始学习第二种语言（我选的是法语）。哪部分大脑有助于我学习第二种语言呢？事实证明，学习外语和学习母语会用到很多相同的脑区。不过如果较晚才开始学习外语，你似乎需要调用额外的脑区。这些额外的脑区位于左侧额叶的底部，被称为额下回。另外，你还需要用到左侧顶叶。另一项研究显示，较晚开始学习外语的人（像我），左侧额下回的皮层会变厚，而右侧额下回的皮层会变薄。

在12岁或12岁以后开始学习外语是大脑可塑性的另一实例。当我们刺激大脑产生新连接时，它确实会这样做。这可能需要花费更长时间，也更困难，但这却是有可能的。

我非常喜欢在法国度过的那一年，因为我完全沉浸在异国情调的文化中。在1985年时美国文化的象征，比如麦当劳、科恩科连锁超市和反复播放的《老友记》，还没有像今天那样过多地渗透到法国文化中。海外学习的那一年还给我带来了人生中最浪漫的经历之一。

所有这一切都要从我和定居在波尔多的一家人住在一起开始讲起。他们家有一架钢琴，而我从7岁就开始弹琴，直到上高三才中断。在伯克利上大学时，我偶尔还会弹一弹，以便不忘记我的经典保留曲目。与博维尔夫妇相处令人感觉非常愉快，他们家楼上有几间多余的卧室，其中一间便放有钢琴。我来到他们家后不久的某天下午，博维尔夫人希望我能够待在家里，因为她请的钢琴调音师要来。我愉快地答应了，等着白头发、矮个子的调音师上楼来调音。不过让我吃惊的是，来调音的不是一位老爷爷，而是一位年轻、热情的法国小伙儿弗朗索瓦。他开始给钢琴调音，并用法语和我聊天。在那天之前，我从来不认为自己非常擅长调情。但是在那天，我发现我真的善于此道，我甚至可以用法语调情。在那一个小时里，不仅我们的钢琴被调好了，我还得到了一张写着乐器行地址的名片。弗朗索瓦就在那里做兼职，他欢迎我随时过去聊天。

当然，我会从上课、喝咖啡、吃羊角面包的忙碌日程中抽出时间去乐器行找他，他邀请我一起吃东西。仅仅在乐器行里约会了几次后，我们便成了情侣，我突然有了一位非常甜蜜、喜欢音乐的法国男朋友。

我怎么会战胜害羞，迈出了这么大的一步呢？我不知道。但现在看来，那一年我的大脑表现出了巨大的可塑性。这感觉比生活在迪士尼乐园里还要好。一切都不一样了——我不仅在生活中一直说法语，和班上的同学用法语交谈，而且我真的觉得自己在说法语时像变了一个人似的。突然之间，我不再是无人问津的书呆子和壁花了。在法国时我被同学们认为非常具有异域风情，因为我是来自美国的亚裔女性，我不说日语，而是操着一口流利的美式英语。小时候我生活的加利福尼亚州北部，亚裔美国人比比皆是，现在我有生以来第一次被认为具有异国情调，这对我来说意义重大。不仅如此，法国人总是互相亲吻。这是惯例，所以你不得不同其他人亲吻，如果你不这样做，别人就会对你皱眉头。最后，对于来自从不拥抱和亲吻的家庭的我来说，这让我有了亲吻每一个人的借口——我仿佛身处极乐世界。

对法国了解得越多，我就变得越快乐。

在法国，与别人亲吻使我走出了自己的舒适区，变得更自由、更深情。现在我意识到，做出这类改变从事实上扩展了我的自我：随着我改变自己的行为，有了新的体验，我的大脑便根据这些新信息和新刺激做出了调整。

我的法语变得更流利了，除了经常与弗朗索瓦交谈的因素之外，还因为我要上一些严肃的科学课程，不是和美国学生一起上，而是和其他法国学生一起上。那意味着整个授课过程都是用法语，最令人恐惧的是，所有口头考试和书面考试也都必须用法语。我并不担心书面考试，因为大多数法语的科学词汇类似于英语的相应词汇，有时甚至完全相同。但是在之前我的学习生涯中，我从来没有接受过口头考试，更不用说还是用外语进行考试了。我吓坏了。

我清楚地记得有次在口头考试中，我回答教授提问时的情形。当时我非常紧张，突然不会用正确的法语腔说话了，虽然说出口的都是法语词汇和语法，但听起来像纯正的英语。我可以听出来自己在用浓重的美国口音说法语——太可怕了！幸好那次考试是根据内容，而不是根据口头表达来打分的。最终我在所有科目上都取得了A。显然在我的法国新生活中，令人讨厌的书呆子形象依然潜藏在身体的某处。

留学法国的经历还给予了我另一份意料之外且受用一生的礼物。正是在法国时我开始着迷于记忆研究的，记忆是另一种形式的大脑可塑性。我很幸运地在波尔多大学选修了“记忆的神经心理学”课程。教授这门课的是非常受尊敬的神经科学家罗伯特·贾法德（Robert Jaffard）。他不仅管理着一个活跃的实验室，而且他的授课非常清晰而有吸引力。在选择来波尔多大学求学时，我并不知道这所大学拥有强大的神经科学研究团队，这真是一个幸运的巧合。

我最早是从贾法德那里了解到记忆研究的历史，以及当时记忆研究领域中那场激烈争论的。这场争论涉及加州大学圣迭戈分校的斯图尔特·佐拉-摩根（Stuart Zola-Morgan）和全美医学研究院的莫特·米什金（Mort Mishkin）。当时我完全不知道在未来的10年里，我将和这三位科学家共事，并且分别是作为加州大学圣迭戈分校的研究生和全美医学研究院的博士后。最重要的是，贾法德会把志愿者带到他的实验室去，我很高兴可以在业余时间测试家鼠的记忆，这是我对实验室研究的最初尝试。我喜欢实验室工作，此外戴蒙德教授的课程让我拥有了很好的神经解剖学背景（在伯克利的最后一年，我一直都在戴蒙德的实验室里工作），这促使我决定本科一毕业就向研究生院提出了申请。

我在上课和完成实验室工作之余，便与弗朗索瓦约会。他不仅能给钢琴调音并演奏钢琴，还对“沙滩男孩”乐队的音乐极其着迷。所以说，我找到了一个拥有加州情怀的法国男人。“沙滩男孩”所有专辑的录音带他都有，我常看到他在客厅里戴着耳机专注地听他们的歌曲，不辞辛苦地试图记录下所有复杂的和弦。在这样做的时候，他是那么快乐而专注，我不忍心打断他。我也是“沙滩男孩”的忠实粉丝，不过在认识弗朗索瓦之前我从来没有意识到他们音乐中和声的复杂性。我觉得“沙滩男孩”的歌曲很有趣，适合跳舞，但弗朗索瓦则拥有受过音乐训练的耳朵，他给我讲解他最喜欢的和弦与即兴重复段落，为我打开了另一个世界的大门。

我们喜欢一起做的事情之一是钢琴二重奏。一开始弗朗索瓦的公寓里只有一架钢琴，但是因为他在市里最大的乐器行工作，所以最后他又买了一架二手钢琴，这样我们就可以在他的公寓里练习我们的二重奏了。我在他公寓里度过的时间越来越多。我喜欢演奏古典音乐，所以我们经常演奏古典音乐，准确来说，我们演奏的是巴赫的曲目。

不过真正有趣的是，我们喜欢晚上在乐器行歇业时去那里。在空无一人的乐器行，我们用华丽的八脚大钢琴演奏我们的曲目，这些钢琴曾被用于当地剧院中的表演。我总是用贝森朵夫钢琴演奏（我非常喜欢它低音键发出的声音），而他总是用施坦威钢琴。在那里，我们想演奏出多大的声音就演奏出多大声音，想演奏多长时间就演奏多长时间。这些钢琴音色美妙，加上是弗朗索瓦亲自调音，让弹错的音听起来都很动听。我认为那些夜晚是我和弗朗索瓦共度的最美好的时光。

除了一起演奏之外，我们也会一起听很多古典音乐。我最喜欢的音乐之一是巴赫的无伴奏大提琴组曲。我会一遍一遍地听马友友演奏这些曲目的唱片。弗朗索瓦注意到我有多么喜欢这些乐曲，那年圣诞节我收到了人生中最宝贵的礼物：一把大提琴。

我简直目瞪口呆。

对于一个在大学前两年只有很少约会的人来说，弗朗索瓦就像是我的浪漫速成班老师，我希望这门课永远不要结束。我认为，关于法国人是世界上最浪漫的民族的传说绝对正确。

大脑怎样聆听音乐

你是否曾想过，当你一遍又一遍地聆听同一首曲子时，你的大脑会发生什么事情？听那首曲子甚至会让你浑身发抖。蒙特利尔神经病学研究院的罗伯特·萨托雷（Robert Zatorre）和他的同事证明，当人们倾听能使他们产生强烈的情感和生理反应的音乐时（对弗朗索瓦来说是“沙滩男孩”，对我来说则是巴赫的音乐），大脑中与奖励、动机、情绪和唤醒有关的脑区会发生显著改变。这些脑区包括杏仁核、眶额皮层（前额叶皮层的底部）、腹内侧前额叶皮层、腹侧纹状体和中脑。因此，当弗朗索瓦和我沉浸于演奏和聆听音乐时，我们激活了大脑中的奖赏与动机中枢（详见第8章）。难怪我那么喜欢法国！

因此，法国刺激丰富的环境赋予了我新的语言、新的人格，让我感受到爱情与冒险，当然我还必须在这个清单中加上美酒和美食。正是那段与弗朗索瓦在一起的时光，我真正开始爱上了法国菜。我的父母，事实上我们全家人都很热衷于美食和节日庆典，无论是毕业庆典还是演奏会，我们总会在非常棒的餐厅里进行庆祝。但是在法国，我的美食体验上升到了一个全新的、更精致的层面。虽然我是一个穷大学生，但在波尔多依然可以吃得像国王一样，尤其是如果你有一个像弗朗索瓦那样的当地小伙儿做向导。是的，我会像科学“极客”一样工作和学习，但在吃吃喝喝方面，以及利用闲暇时间弹奏钢琴时，我就像一个恋爱中的法国女人，性感而妩媚。看看我，来自森尼韦尔的世界级壁花拥有一个极出色的法国男朋友，拥有丰富的社交、饮食和文化生活。在这样刺激丰富、令人兴奋的环境中，这是很容易做到的。

美食、美酒以及新脑细胞的形成

生活在法国，你不难吃到许多可口的食物，喝到很多甘甜的葡萄酒。确实，我品尝、啜饮并享受过来自法国各地（如勃艮第、卢瓦尔河谷、普罗旺斯和波尔多等）的各种葡萄酒，有白葡萄酒、红葡萄酒、玫瑰葡萄酒，当然还有香槟。可以说，所有这些新口味的葡萄酒让我的大脑变得异常兴奋。正如上文提到的大鼠实验所显示的那样，刺激丰富的嗅觉/味觉环境对大脑具有重要影响。

研究显示，一旦我们长大成人，便只有两个脑区能够出现神经发生（neurogenesis，产生新的神经元）。第一个脑区是海马，它负责长时记忆和情绪（在接下来的章节中我们会更多地探讨这两个特点）。第二个脑区是嗅球（olfactory bulb），它负责我们的嗅觉，对味觉也有贡献。研究显示，如果你丰富大鼠的嗅觉环境，让它们闻到各种各样的气味，那么它们嗅球的神经发生就会增加，这些新的神经元会使大脑的体积增大。这说明，我在法国的经历不仅让我学会了鉴赏美食和美酒，而且可能增大了我的嗅球。从来没有人对嗅觉体验增加导致嗅球体积改变的人做过明确的研究。研究人类大脑可塑性的这种潜在形式非常具有吸引力。我认为在神经科学领域将会出现对品酒师进行的新的大脑可塑性实验。

总之，我爱法国。我爱和弗朗索瓦共度的生活。但是一年过去了，我知道我不得不面对现实，我该回加州大学伯克利分校开始关键的大四学习，还要回去开始我人生的下一个阶段。对我来说，这是一个艰难的时刻，因为从很小的时候开始我就一直很难做到顺其自然。小时候在夏季接近尾声时我会非常紧张，痛哭流涕，因为我不希望夏季结束，不想开学。我喜欢学校，只是不喜欢结束。我觉得像暑假这样美好的事物一旦结束是非常可怕的事情，我再也找不回它们了。我不知道这种恐惧来自哪里，也许是因为小时候我的玩具被夺走过，我说不准。不过我确定地知道，在1986年春天法国游学的生活即将结束时，我感到了步步逼近的悲伤。

事实上，我认真地考虑过留在法国完成学业，在法国读研究生。那是可行的，对吧？当时我已经在实验室工作了，但一位和我一起在贾法德的实验室工作的法国科学家说服我，应该回美国读研究生课程，他说我在美国会有更好的发展前景。为此我对他一直心存感激。他是对的，但那不是我想听到的答案。我的父母不愿意我和一个没有学位或没有受过高等教育的调音师混在一起，他们希望我立刻回家，到加州大学伯克利分校上课。

但是我不希望这神奇的一年结束，或者我和弗朗索瓦的关系画上句号。我怎么会愿意放弃做一个具有异域风情、说英语的亚裔女孩，放弃热情性感的法国男朋友，继续过以前那种科学“极客”的孤单生活呢？还有什么比这更糟糕？

我知道自己处在人生的关键时刻，我也知道我不得不回去。一年的游学生活结束后继续留在法国是不现实的。我在内心深处知道，我不仅必须在伯克利完成学业，而且我真心希望在伯克利完成学业。不过弗朗索瓦可以和我一起回美国，不是吗？我们一起在美国生活，然后再决定下一步怎么办。在我回到伯克利再次开始上课之后的几个月里，我们继续做着这个梦。我们就像法国和亚裔美国版的罗密欧与朱丽叶，我的父母则扮演着极力反对的家人角色。事实上，我父母之间也互相反对，他们足以扮演罗密欧的蒙太古家族与朱丽叶的凯普莱特家族。我每天会用法文给弗朗索瓦写很长的信，告诉他，在美国的一切都和法国不一样，我是多么怀念在波尔多的生活。我们都希望继续保持我们热烈的情侣关系。对我来说，他是热情性感的法国调音师，对他来说，我是热爱科学、具有异国情调的亚裔美国女孩。

这个梦持续了几个月，直到有一天现实来敲我的门。具体来说就是，申请和上研究生院的现实摆在我面前。我突然意识到，弗朗索瓦在美国不可能靠给钢琴调音谋生，尤其是他不会说英语。对我来说，最困难的是承认我在内心深处虽然喜欢和他一起出去玩，但他可能不是适合我的终身伴侣。此外，21岁的我懂得什么？他只是我第一位认真交往的男朋友。

直到今天，我和弗朗索瓦最后一通电话时交谈的内容依然非常清晰地印刻在我的记忆里。我记得当时我坐在伯克利一居室的小公寓里，我清楚地记得我当时的坐姿，怎么痛苦地拿着电话。我更记得在交谈中我所感受到的痛苦、内疚和不安。一切都好像发生在昨天。我和他提出分手，我知道我完全没有沟通的技巧，但那时我不知道还能有什么其他方式。我本应该更有爱意、更体贴，我本应该更清楚地解释我们的状况和我的想法。但是我对接下来独自一人的生活备感压力，因此对待他的方式是粗鲁而生硬的。我知道自己为什么能记得那次打电话的所有细节。情绪，无论是像我那天所体验到的消极情绪，还是非常积极的情绪，都有助于加强记忆。一个被称为杏仁核的大脑结构（位于颞叶中，在海马的前面）在形成强烈情绪的牢固记忆方面具有重要作用。那天我的杏仁核在加班加点地工作（在下一章中你会更多地了解到为什么我们能记住情绪性事件）。

那天我选择了科学，放弃了弗朗索瓦。这是一个艰难的决定，我用了几个月的时间来恢复。但是现在我知道了，那是一个影响我整个后半生的决定。

大脑进化的先锋

前额叶皮层位于前额的后面，是大脑中最后进化出来的部分。科学家们赞同，是前额叶皮层将人类与其他动物区分开来的。它是人类最高等认知能力的基础，具体表现为工作记忆（我们用来把事情记在脑子里的记忆，也被称为暂存式记忆）、决策、制订计划和灵活地思考。从本质上说，前额叶皮层是大脑所有执行功能的指挥中心，我们做什么和我们怎么想在很大程度上都取决于它。你将会看到前额叶皮层在某些方面的作用，比如将新概念应用于其他学习情境、管理我们的应激反应以及监督奖赏系统。一定要密切注意强大的前额叶皮层哦！

大脑可塑性

◆大脑仅由两种细胞组成：神经元（脑细胞）和神经胶质（支持性细胞）。

◆大脑可塑性就是大脑可以根据环境发生改变的能力。刺激丰富的环境中的大鼠具有更厚的皮层、更多的大脑血管，某些神经递质和生长因子的水平更高。

◆经过训练成为伦敦市出租车司机是大脑可塑性的实证。与没有通过考试的出租车司机相比，学习并通过困难的资格考试的出租车司机具有更大的海马后部。大脑的这个脑区与空间记忆能力有关。

◆学习第二种语言时会用到的脑区包括左侧额下回和左侧顶叶的部分脑区。总的来说，语言是由左侧大脑控制的。

◆音乐激活的脑区与奖励、动机、情绪和唤醒有关，其中包括杏仁核、眶额皮层、腹内侧前额叶皮层、腹侧纹状体和中脑。

◆前额叶皮层是经过进化的人类大脑中的指挥中心，监督着所有的执行功能。

◆具有许多不同气味的嗅觉环境会刺激嗅球中脑细胞生长，嗅球是负责嗅觉的重要脑区。