Reading notes of Brain and Behavior (IV)

Intelligence is the ability to adapt to change. -Stephen Hawking

霍金说：智能（的其中一种定义）是对变化的适应能力。这句话的英文以leetcode的形式印在一件朋友送我的T-Shirt上。令我惊奇的是，我和为数不多的较我更为年长的计算机科学家和工程师们才能迅速读懂这句话并会心一笑。绝大多数我的同事（他们大多比我年轻至少八岁）对这段使用leetcode编码的英文如看天书。 我说这件事情不是想展示我和其他看得懂的朋友的博学多闻，正相反，这些不懂leetcode出处的年轻人恰恰是今时今日计算机科学创新的主要源泉。

我的《脑与行为》的阅读之旅已经行至第四章。与前几章相同，我总能在本书的每一章中找到令我震惊的有关大脑的新知。本章介绍的是大脑的可塑性（Plasticity）：即大脑对自身结构的动态重构（rewiring）以应对外部的变化或弥补缺失的功能的一种能力。事实上，这也是大脑智慧之源的最根本的原则。也是人类学习和记忆任何事物的基础。因为拥有这样的能力，大脑成为了这个星球上所有生物器官中最具有泛化性的学习机器，它能够在：

• 任意形态和结构的生物躯壳里；
• 任意温度和气候的环境里；
• 任意国家和文化环境里； 找到最优的生存之道。

这里我们不妨重新探讨一个古老的问题：人类学习和认知的先天或后天能力（nature-vs-nurture）。在漫长进化岁月和社会演进的道路上，到底有哪些能力是被预先刻进大脑，又有哪些是可塑的？生物和神经科学给了我们去除浪漫的冷酷答案：从神经元到脑区，每一个部分的存在都遵循用进废退的竞争原则。大脑的神经构造时刻根据身体状况和所处环境在重构的过程中。这就是为什么通常的经验告诉我们盲人的触觉和听觉都较常人更为敏锐。这一过程的发生时间亦无需很久。 实验证明，给一个正常人佩戴眼罩超过两天，原本被视觉信号激活的神经受体就会逐渐开始被指尖的触觉所激活。

大脑的可塑性带来的另一个副作用就是幻觉，不仅是经常被研究的，因为被截肢而导致原先肢体的触觉受体和脸颊或胸部的触觉混在一起而导致的幻肢，还包括渐进性的听觉损失带来的音乐上的幻听。这让我不禁想到历史上最著名的此类例子：贝多芬。我好奇在他后期因梅毒而逐渐失聪的身体状态下，音乐上的幻听在多大程度上给了他创作灵感？练习造就完美（Practice makes perfect）的例子也因为对提琴家钢琴家和非音乐家，杂耍者和非杂耍者脑区结构的对比而得到映证。

当然这并不是故事的全部，如果训练真的就能造就完美，那么只要每一个父母都强迫孩子坐在钢琴前每晚进行繁重而艰辛的练习，世界就能量产郎朗吗？事实上，大脑内部需要某种化学物质催化，或称Gating的机制来进行一种叫做neuromodulation的过程，从而让身体的练习真正转化为脑结构的物理变化。而这种化学物质在儿童的脑内非常充足，可以说儿童的大脑漂浮在这一化合物的海洋中，具有最佳的泛化性，而成人的就困难百倍。大脑可塑性从易到难所经历的时间被称作sensitive period。一个语言学习的例子表明：A new language is not equally learnable at all time points。我不禁为我在儿童时期和少年时期分别都遇到发音和语法都极佳的英语家教而感到幸运。另外，除了我们被硬编码的生物本能，一个广为人知的说法是：环境也是造就不同个体大脑差异的很重要的因素。对此说法支持的证据包括：在其他生物条件相似的情况下，大学教育程度的人相较中学教育程度的人的大脑结构中语言处理部分要发达得多；同样的，伦敦中心区（我相信纽约的曼哈顿区亦会如此）的出租车司机的海马体相较常人会有大得多的体积。一个非常流行的观点是，很多神经链接自出生就存在，但大多数时候处于休眠状态。当短期的变化刺激导致这些休眠的链接开始被增强和加固的时候，更长期变化下新的神经链接也会开始萌芽。

当人类基因组计划完成之后，我们惊讶的发现能构造出世间千变万化的身体和头脑的人类基因只有两万五千个独特种类，那么我们有理由相信大脑在构造我们最初的神经系统时，仅仅粗略的打了草稿，而将其余的精调（finetune）过程留给我们在世界中生活的经验。如果说大脑时人类最大的秘密，那么这个秘密难于破解之处一部分就在于没有必要对世间万物进行编码，这种利用周遭环境的动态编码造就了丰富的个体差异。自从上世纪八十年代起，biohacker们就开始尝试把额外的感觉输入信号映射到我们能理解的信号模态，来增强或弥补我们人类自身感觉系统不足。Elon Musk的NeuralLink和Alphabeta的Verily等公司仍在探索和扩展这一领域的边界。

读完这章之后，送我leetcode编码信息的T-shirt的那位朋友时常问我的那个问题仍然看不到明显的答案。那个问题或者观点是这样的：如果成人的大脑中神经元和连接的数量都有限，那么我们感受和认识世界并进行创造的上限在哪，是否意味着有一些我们被迫硬编码的神经元和脑区，永远无法被改做他途？或者说，只要我们愿意，在身体条件允许（例如数十倍延长寿命）的情况下，通过合适地方法，我们可以任意次数的改造我们的大脑，让我们达到我们渴望的任何成就？我和我的朋友分别持有乐观和悲观的观点，并且至今我们还没有说服对方。

或许在本书接下来的部分中，藏着能更好的回答上面的问题，以及说服我的朋友的内容。