【前沿动态】大脑受创后变成天才！科学家寻找发掘脑部潜能方法
有一些人在遇到意外脑创伤后，会突然拥有超出常人的艺术或才智方面的天赋，研究人员希望，能够找到一种方法，在无需患病或遭受脑损伤的情况下，就能释放出蕴藏在每个人大脑中的巨大的潜能。
10岁那年，奥兰多·瑟雷尔(Orlando Serrell)有一天被棒球意外击昏，从那以后，他发现自己能够准确记得这次意外之后的任意一天是星期几，以及当天的天气。他甚至能清楚地记得此后每天发生的事情，哪怕是那些细枝末节的琐事。
2002年，詹森·帕吉特(Jason Padgett)遭遇了一起恶性抢劫，脑部受到了严重震荡，不久后他发现自己经常会看见一些“图形”。他把这些图形画在纸上，展示给别人看时，才意识到原来那些不断重复、自身相似的图形是一些“分形”(fractal，又称碎形，在几何学上通常被定义为一个粗糙或零碎的几何形状，可以分成数个部分，且每一部分都近似整体缩小后的形状，比如叶片和螺壳上的纹路)。
瑟雷尔和帕吉特遭受意外后，都患上了一种被称为获得性学者综合征(acquired savant syndrome)的疾病。1988年的电影《雨人》(Rain Man)让“白痴天才”(savantism)这一形象变得为大众所熟知——学者综合征患者从小就具有非凡的音乐、艺术、数学或记忆等方面的才能；但与之形成鲜明对比的是，他们在语言、社交和其他方面的能力却存在明显缺陷。
例如在电影《雨人》中，由演员达斯丁·霍夫曼(Dustin Hoffman)饰演的“雨人”拥有强大的记忆力，在数学、日历推算等方面表现惊人，但因自身潜在的自闭症倾向，在认知和行为方面存在严重缺陷。
相比之下，获得性学者综合征患者拥有的那些接近天才水准的艺术才华或智力技能，却是在患上痴呆、头部受到严重撞击或其他脑损伤之后才显现出来的。这提示我们，或许每个人体内都潜藏着艺术或才智方面的天赋，也就是说，我们每个人身体里都住着一个“内在的天才”。如果真是这样的话，也许我们能够找到一种方法，在无需患病或遭受脑损伤的情况下，就能释放这些被封印的才华。
发掘内在潜能
我从事学者综合征研究已经很多年了。在20世纪80年代中期之前，我一直以为学者综合征是一种先天性疾病。但参加阿隆索·克莱蒙斯(Alonzo Clemons)的首场个人雕塑展，看到他那精美绝伦的雕塑作品后，我的看法发生了改变。婴儿时期的克莱蒙斯聪明伶俐，然而，大概在3岁的时候，一次意外的摔倒让他脑部受损，这使他的认知发展骤然减缓，在词汇和语言学习方面出现了严重的障碍。
但是，从那以后，他却拥有了一项非凡的技能——能够用手边的任何材料进行雕塑，甚至包括厨房里的起酥油。与此同时，克莱蒙斯对动物也越来越着迷。例如，他可以照着杂志上马的照片，在半小时内塑造出一个复制品，而且每块肌肉和肌腱都复制得丝毫不差。
克莱蒙斯激起了我对获得性学者综合征的兴趣，我开始在医学文献中查找这方面的报道，但仅找到为数不多的几个实例。1923年，心理学家布兰奇· M· 米诺格 (Blanche M. Minogue)曾描述过，一个3岁的孩子在一次脑膜炎发作后，展现出了非凡的音乐才华。1980年，心理学家T·L·布林克(T. L. Brink)报道，一个9岁男孩在左脑受到枪伤后，表现出了出众的机械操作才能。他能够拆卸、组装和改良变速自行车，而且还发明了一种拳击吊袋，能够模仿真实对手进行左挡右闪。
1980年以前，关于获得性学者综合征的报道非常稀少，由此反映出这种病征的罕见性——脑震荡和中风导致认知和创造力提升的几率非常小。随后，我决定收集有关获得性学者综合征病例的记述。到2010年，我收集记录了全世界319起知名的“天才”案例，其中仅有32例是属于后天获得的。
美国加利福尼亚大学旧金山分校的神经学家布鲁斯·米勒(Bruce Miller)及同事的研究工作也在我的收集之列。1996年，米勒开始研究最早的12个病例，这些病例患有一种名为额颞叶痴呆(frontotemporal dementia，FTD)的退行性疾病。确诊之后，这些老年患者平生第一次展露出了音乐或艺术才华，有时甚至称得上是技艺超群。与阿尔茨海默病不同，额颞叶痴呆患者的神经退化仅发生在额叶，而非大脑的广泛区域。
具体说来，FTD患者的受损脑区通常是大脑左前颞叶(left anterior temporal area)及眶额皮层(orbitofrontal cortex)。正常情况下，上述两个区域会抑制位于大脑后部、负责处理眼部信号的视觉系统的神经活动。而在额颞叶痴呆患者中，左前颞叶和眶额皮层可能无法发出抑制性信号，从而让个体获得了全新的艺术敏感性。如此一来，大脑就能以一种全新的方式来处理视觉和声音。尽管额叶的损伤可能会导致患者出现一些病态的异常行为，但也会将患者的艺术敏感性或其他创造力释放出来。米勒说，“FTD是通向艺术殿堂的一扇意外之窗。”
进一步研究提示，因为意外事件而表现出特殊才能，可能缘于大脑某些区域活动减弱，以及某些区域的活动增强。具体来说，这涉及大脑损伤之后(以左脑受损最为常见，类似于米勒收集的FTD病例)的一系列事件，我称之为“3R过程”。该过程始于“募集”(recruitment)，这个步骤主要发生在大脑皮层仍旧完好的区域，比如右脑，这里的大脑活动会增强；接着就是“重连”(rewiring)，也就是大脑会在以前没有形成神经连接的区域间建立起新的连接；最后就是潜能的“释放”(release)，因为新的神经连接，某些脑区的活跃程度升高，以至于一些处于休眠状态的能力被释放出来。
此前，悉尼大学才智中心的理查德·齐(Richard Chi)和艾伦·斯奈德(Allan Snyder)，曾运用当时相对较新的技术手段做了一次实验，在一定程度上证明了，大脑的上述改变，可以解释后天获得的特殊才能。
研究人员使用经颅直流电刺激(transcranial direct-current stimulation, tDCS)技术，让自愿者产生了某些特殊才能。tDCS技术可产生一种极化电流，减弱左脑与感观输入(sensory input)、记忆、语言以及其他脑功能相关的部分脑区的活动，同时增加右脑(主要是右前颞叶，right anterior temporal lobe)的活动。
研究人员让自愿者在接受和没有接受经颅直流电刺激的情况下，分别完成一项具有挑战性的九点谜题(nine-dot puzzle)——这一任务需要自愿者打破常规，提出一种创新性的解决方法。自愿者需要将三点一排，总共三排的点用四条直线连起来，途中不能抬笔或有折返线，多数人都会被这一任务难住。在接受经颅直流电刺激之前，没人能够完成这项任务。
当研究人员对29名自愿者进行“假”刺激(仅安放电极但没有释放电流，以测试安慰剂效应)后，他们仍然束手无策。然而，释放电流后，约有40%的自愿者——33人中的14人，成功完成了这项任务。
一个人为何在接受电流刺激之后突然表现得如此出色？在通电的瞬间，这些自愿者，以及那些先天的和后天的“天才”似乎一下子就知道了他们以前不知道或者没学过的事情。克莱蒙斯，那个雕塑家，从未接受过正规的艺术训练，但他凭借本能就可以知道如何为雕塑作品制作支架，以便塑造出一匹匹奔驰的骏马。
对于学者综合征患者表现出的那些特殊才能——无论是与生俱来还是后天因脑损伤所致，一个合理的解释是，这些才能和知识肯定是以某种方式通过遗传而来的。在生命之初，我们并非一张白纸，任凭成长过程中受到的教育和其他生活经历在上面“写写画画”。相反，在我们出生时，大脑可能便预装了一套“系统”，帮助我们处理眼睛看到的东西，或是理解音乐、艺术或数学方面的“内在规律”。只是，“天才”比一般人更“擅于”开发和利用那些与生俱来的才能。
重复经颅磁刺激的技术可以把正常人身上潜藏着的一些特殊才能暂时性地释放出来
打造天才
既然这些与生俱来的才能可以在日后的生活中显现，那是不是意味着每个人都有可能成为天才，并且无需以脑损伤或变成痴呆为代价呢？
重复经颅磁刺激技术(repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)便是一种可以将潜能释放出来的技术，它像一顶“有思维的帽子”(thinking cap)，可以“启动”或“关闭”不同脑区，增强大脑的创新能力。然而，技术手段并非唯一的实现途径。冥想，或刻苦练习某项技能，也可以让我们的右脑更具创造性，从而开发出潜在的艺术才能。
随着对大脑认识的不断深入，研究人员可能会找到一些新方法帮助我们了解，当某些大脑回路的功能受到激发或抑制时，会出现什么情况。用于精确定位神经元联系(即纤维示踪，fiber tracking)的弥散张量成像(Diffusion tensor imaging, DTI)和弥散张量纤维束示踪(diffusion tensor tracking, DTT)技术，就比早期的方法更适合用于显示人脑内部纷繁复杂的神经连接，从而使研究人员能够更好地“破译”大脑活动与突然显现的才能之间的关系。
揭示学者综合征背后的神经生物学机制的难点之一在于，这些患者在执行一些创造性任务时，往往需要运动，这样就很难观测他们的大脑活动。一方面，病人根本无法在核磁共振成像仪内进行雕塑或弹钢琴；另一方面，任何运动都会对图像的精度造成影响。
不过，一项更新的技术——近红外光谱术(nearinfrared spectroscopy, NIRS)，则可以避开这些问题。在这项技术中，一顶舒适的头颅帽(skullcap)会替代庞大笨重的机器，头颅帽可以测量大脑血管中血液的氧含量，并将这些信息传送至图像处理软件。更令人兴奋的是，科研人员近年还研发出了一款新式仪器，它应用另一种成像技术——正电子发射断层扫描(positron-emission tomography，PET)，可以对坐着、站着甚至是运动的人进行监测。
获得性学者综合征的研究意义十分重大，这种病例说明，每个人大脑中都蕴藏着巨大的潜能。而目前的挑战在于，如何寻找一种最好的方法，来发掘封印在我们体内的“内在天才”——有点类似“雨人”，只是在其他方面比他更健全。
（本文转自新浪科技，原文来源：环球科学，作者：Darold A. Treffert，翻译：徐新杰，审校：韩济生)
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天才大脑的秘密全在这儿！
1955年，在爱因斯坦去世的7小时后，普林斯顿病理学家HarveyThomas解剖了爱因斯坦的大脑并报告说没有看出特别之处，仅有衰老带来的微微皱缩，以及比平均尺寸略微小一点。Marian Diamond是加州伯克利大学的神经科学家，上世纪80年代早期，她分析了几片取自爱因斯坦大脑前额叶及顶叶的脑片。这几个区域属于“联合”皮层的部分，与高级思维有关。通过与其它11个对照大脑的相应组织切片比较，她发现爱因斯坦的大脑中胶质细胞／神经元的比例高于常人。鉴于组织保存和切片的方法，胶质细胞的绝对值难以测得，不过看上去爱因斯坦大脑左项叶的胶质细胞是正常数量的两倍。
90年代中期，另一项研究则把注意力投向爱因斯坦右前额叶的外层数毫米的皮层组织。该区域与工作记忆、计划安排、智能行为的调节、运动协调等有关。伯明翰州阿拉巴马大学的Britt Anderson报告称，此处神经元的数量与大小显示与常人无异，但皮层厚度比平均值更薄，所以说爱因斯坦的皮层神经元比常人堆积得更为紧密。Anderson猜测更紧密的堆积可能加快神经元之间的交流。
随后，1998年Witelson研究了爱因斯坦的大脑照片。他发现只有顶叶比较特别。爱因斯坦该处的尺寸比平均值宽15％，于是大脑形状更符合球形。其次，该脑区两条主沟(major groove)合并成一条大沟(furrow)，据Witelson推测，这会造成局部环路高度整合。此外，正常大脑并不对称，而爱因斯坦的顶叶却是对称的。综上结果，在某些对空间和逻辑能力很重要的关键脑区，可能爱因斯坦的大脑结构与众不同。
“天才技艺可能以高级认知为代价”
天才总是在某个方面有不可思议的记忆力，其神经心理学基础尚不清楚。一些研究人员称天才的技能来源于不断地练习，有的天才显然是过度痴迷和集中精力于某项练习。也有些研究人员则认为大脑的发育偏差会导致一小部分人对细节问题过分专注，却对整体视而不见。
澳大利亚悉尼才智中心AllanSnyder的研究则想说明，每个人都有可能成为天才。他相信部分“基于规则”的高级认知的关闭可以造就天才。这类高级皮层认知功能通常负责更高效的思考和归纳概括的能力，正常情况下将大量基本的下意识信息转化为有用的有意识的概念。Snyder利用跨颅磁刺激(用一束磁脉冲无损防地暂时中断高级脑功能)，使志愿者的一小块大脑皮层失活，然后要求志愿者画画，校勘，或完成复杂运算。他发现普通人的上述技能会因此提高。如此说来，也许只有当大脑一些部分失去活性，记忆力和信息处理能力才会达到极限。
超感
我们大多数人眼睛里有三类光感受器以感知色彩，但还有些人有四类，因此他们的颜色感知多了一个维度。这些所谓的四色视者无一例外都是女性，因为相关基因位于X染色体上。有位受到研究的四色视者从事室内装饰，她会对一般人眼中的米色系列敏感——因此可见有时超感也发挥不出优势。
还有一类超级味觉者，味蕾比常人多，感觉到的味道也就更强。敏锐的听觉大多发生于青年人，能听到高达20000赫兹的频率，年纪大了就听不到高于8000赫兹的声音了。不过，大脑的超感并没有什么特别。貌似人类感觉皮层能处理感觉器官传来的所有信息，局限大脑的只是输入的信息量多少，而非处理信息的灰质。
然而，还有一种情况似乎是大脑自己拓展了感官的边界，叫做通感。感官经验相互牵扯，一种感觉唤起另一种感觉。有的人听到某种声音或看到字词数字，会产生颜色感觉。有的人听到声音的同时还有触觉感受，抑或是味觉感受的同时唤醒形状知觉。有种理论认为大脑不同的感觉区域之间连接加强是造成通感的原因。
每23人中1人具有通感，通感有家族遗传性，也就是说有遗传成分的影响。然而我们平常也会用到“有形的味道”或“柔软的声音”等等修辞手法，或许意味着这种超常的心智能力可能我们每个人都至少在某种程度上有所体验吧。
（来源：环球物理）
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