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看了《假如给我三天光明》,孩子向我提出了一个问题:
海伦凯勒在很小的时候就失明失聪,看不见也听不见,她怎么还能学会说话、手语、盲文,最后还成了伟大的作家和教育家?
我一开始没觉得这是个问题,但越想越觉得艰难:一岁半因病失去视觉和听觉,就算之前的海伦已经学会了说话,后来漫长的时间一直生活在安静的黑暗中,再也没有来自影像和语言的输入,婴儿时期残留的记忆不会逐渐模糊吗?她被人们称道的学习过程:“通过用手触摸学会手语,摸点字卡学会读书,用手摸别人的嘴唇,终于学会说话”,可是在完全看不见、听不见、不会说话的情况下做到的呀!
试想一下,在一片安静的黑暗中,就算有个人拉着我的手让我摸什么东西,我怎么能理解她到底是啥意思?她要我干啥?而在不借助解释(听不见)、无法自主重复(看不见)的过程中,如何凭借大量练习(甚至都不知道这是练习)获得积累的效果呢?
太难了。
难怪马克· 吐温会把海伦凯勒与拿破仑并列为“十九世纪两个了不起的人物”,美国《时代周刊》更将她奉为“人类意志的伟大偶像”。
2
最近,读完了大卫·伊格曼的新作《粉红色柔软的学习者——迷人的大脑可塑性》,我对于海伦凯勒艰难的学习之旅有了新的认知。
本书作者大卫·伊格曼是享誉全球的脑神经科学家、斯坦福大学教授,以感觉替代、时间感知、大脑可塑性、联觉和神经法学方面的工作而闻名。这本《粉红色柔软的学习者》是他的“自我进化四部曲”中的最后一部,其他三本书分别是:《1立方厘米银河系的我》、《皱巴巴果冻的绚丽人生》和《三磅褶皱的创造力》。
光凭这几个书名也能看出,虽然研究的“脑神经科学”这个主题看起来复杂而严肃,但这位大佬本人无论是表达习惯还是写作风格,都带着让人轻松愉悦的特点。他的语言极富感染力,用很多隐秘有趣的故事把独特清晰的观点织成一张大网,为读者徐徐道来。
读书的过程流畅而轻松,而书中揭示的原理却非常震撼:原来大脑中的神经元时刻都在“动态重联”,理论上每个人都能和海伦凯勒一样,通过主动选择来改变大脑的神经地图,成为“更好的自己”!
3
1951年,神经外科医生彭菲尔德将电极插入患者的大脑,在展开大量研究后,获得了一张“身体部位与大脑区域对应的神经地图”,并把它命名为“小矮人”。
这张地图显示,那些感觉更细致或动作更精细的身体部位——比如手指、手臂——对应着更大的神经区域。
在彭菲尔德的研究基础上,伊格曼进一步指出:
大脑并非像硬件一样固定不变,而是会被动态地重新分配职责。
大脑的神经地图不是由基因决定的,而是由输入的信息塑造的。这个过程依赖于现实生活经验。
无论你的身体结构是什么样,它都会自然地映射到大脑的表面。
也就是说,当身体发生变化时,“小矮人”也会跟着变!
人们常说的“瞎子的耳朵特别灵”就是这个原因:一个后天失明的人并非天生携带强大的听觉基因,而是在丧失视觉、被迫主要依靠听觉信息输入过程中,逐渐锻炼出了强大的听觉能力,扩大了“小矮人”中由听觉控制的神经区域。而先天失明者的“视觉”皮质会转而对应听觉、触觉或其他感官。
到目前为止,我们已经知道截肢、失明或失聪等感官输入的改变会导致大规模的皮质重组……大脑在一项任务上投入的精力越多,它的“分辨率”就越高。
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在书中,伊格曼教授提到了一个有趣又惊人的实验:在牙科治疗椅的靠背上嵌入一个刺激点矩阵,可以通过尖端伸缩刺激背部皮肤;再将一台摄像头与椅背连接,将拍摄到的影像转换成信号,控制椅背上的尖端伸缩。让一位盲人坐在治疗椅上,当摄像头扫过不同物体时,请他仔细留意背部的感受。经过几天的训练,盲人参与者就能很好地通过触觉来识别物体了。
换句话说,这个盲人可以用背部来“看见”东西了!
对大脑来说,无论是通过眼外肌移动眼球来获得视觉,还是通过旋转摄像头来获得触觉,建立循环的方式并不重要。大脑最关注的始终都是如何建立起输出与输入之间的映射关系。
对于失去视力的大脑,不仅皮肤可以成为输入视觉数据的途径,耳朵、手指,甚至舌头也都可以。
另一个实验将摄像头连接了放置在舌头上的电极刺激矩阵,通过强弱不等的微电流来刺激舌头,感觉就像孩子们吃跳跳糖一样。盲人参与者很快就通过自行摸索学会了识别这些刺激,逐渐辨别出外界物品的举例、形状、运动方向和大小等。
视觉不是出现在眼睛里,而是出现在大脑中。
换句话说,大脑知道如何从输入的信号中提取信息,而不必考虑这些信号输入的途径,无论是视觉、触觉还是听觉。探测器的细节并不重要,重要的是它们所携带的信息。
对此,伊格曼教授风趣的表达为:大脑只关心谁来了,不关心是怎么来的。
5
当我们知道盲人可以利用舌头或背部来“看”东西,再来理解他们学习阅读盲文的过程就容易多了。
最开始盲人只是触摸纸上的凸点,但很快大脑就会超越媒介(凸点)的细节,根据自己的理解逐渐建构起对内容的映射规则。这个过程很像婴儿的学习状态:
小婴儿……一会儿咬脚趾,一会儿拍自己的额头,一会儿拽头发、弯手指,学着将他的运动输出与他收到的感觉反馈对应起来。通过这种方式,他就可以明白自己的身体语言,即刚刚的输出是如何与接下来的输入联系起来的。
海伦凯勒的学习过程也是这样。最开始接触到盲文、点字卡和别人的嘴唇时,她当然没办法立刻知道此刻的感觉代表着什么意思。但随着一次又一次的尝试,她的大脑逐渐建立起了身体与外界相互作用的模型,“连通了内部系统和外部世界,建立了二者间的反馈循环”。
插入新的数据流,大脑自会找到使用它的方法。
即便如此,我们也不能轻视海伦凯勒和其他残障人士的艰辛学习过程。与人类物种演化数百万年才拥有的“天然技能”不同,因为身体残疾,他们不得不借用“非常规方式”为大脑输入信息,相当于训练出了另一套神经回路。这个过程绝非易事。
视觉正常的人被蒙住眼睛一小时,当用手指执行任务或听声音时,他们的初级视觉皮质会变得活跃。去除眼罩后,视觉皮质则迅速恢复为只对视觉输入做出反应。
大脑用手指和耳朵“看”的天赋依赖于和其他感官早就存在的连接,但只要眼睛还在输入信息,它们就不会被启用。
这说明,每一个视力正常的人也完全可以学会用手指、耳朵、背部、舌头来“看”东西,只不过……我们中的绝大多数都没有足够的动机花费大量时间来重塑自己的神经回路。
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虽然我们非常幸运地用不着通过大量练习来重塑视觉的神经回路,但海伦凯勒的学习过程和大脑已被发现的运作规则,对于每个普通人来说,依然是非常有价值的。
无论是孩子们在学校里的知识类学习,还是成年人在生活中不断面对的各种新变化,每一种需要“学”的东西,本质上都是重塑大脑回路的过程。
如何才能让大脑按照自己的预定方向改变呢?伊格曼博士在书中给出了三个方向的指点:
第一:你所关注的事物塑造了你的大脑
一般来说,大脑的改变与你的目标有关。如果你生活在维度较高的地方,需要具备冰上捕鱼和区分雪花形态的能力,你的大脑就会将编码重点放在此类事情上;如果你生活在赤道地区,需要具备避开毒蛇和辨别可食用蘑菇的能力,你的大脑则会把资源调去学习这些。以事件与目标的相关性为指导,大脑可以灵活地获取生活中的重要细节。脑中的数十亿神经元就像一张巨大的画布,我们过着怎样的生活,都会呈现在上面。
想要学得好,首先得有明确的目标。
第二:给予奖励有助于重新连接大脑
如果在一个实验中,你回答关于声音键细微差一点额问题可以赚到钱,而关注敲击的节奏没有奖励,那么你的听觉皮质会发生变化,而躯体感觉皮质则没有,在这两种不同的奖励机制下,尽管来自客观世界的刺激完全相同,大脑皮质发生改变的区域却大相径庭。
能否获得积极的反馈,决定了大脑将如何绘制神经地图。
第三:感兴趣的学习才能促进大脑改变
大脑需要接收特定的模式,才能刺激神经递质释放并引发神经重连的模式,这些特定模式与投入、好奇心和兴趣有关。
当人们在网上搜搜一个词条时,他们可能会因兴趣点击词条里的其他关键字,不断浏览关联词条。即使他们这样做时不带有特定的目的,也已经在高效的学习了。
想让一个人学得好,就得帮助他“爱上学习”。
海伦凯勒的伟大,不仅因为她学习的过程无比艰难、举得的成就令人惊叹,更是因为她的经历,早在脑神经科学还没有这么发达的时代,就已经用事实揭示了大脑的秘密——
只要你正在做的事与奖励挂钩、与你的目标一致,大脑就会根据你在每件事上花费的时间的长短来进行自我调节。