## 《我们如何学习》5：旧脑的新用

这一讲的主题是学习给大脑带来的变化。也就在一百年前，世界上大部分人都是文盲。人们做的都是一些粗糙的工作，主要靠力气谋生，而今天相当大比例的人是从事脑力劳动，做非常精细的工作。这个变化不可能是自然选择的结果，生物进化太慢了。这是教育的力量，是学习的力量。

学习，只需要不到二十年，就能把一个父母都没上过学的人变成数学家。

这是怎么做到的呢？我们设想，数学家的大脑跟没上过学肯定有重大的区别……那是什么区别呢？斯坦尼斯拉斯·迪昂在《我们如何学习》这本书中说，区别的确是有区别。只要扫描一下大脑，任何一个脑科学家都能看出来谁是数学家谁没上过学 —— 这个区别是硬件水平的差距。但是，这个区别不是什么本质的不同。数学家的大脑也是他父母给的，后天的学习并不能彻底改写大脑结构……

就好像孙悟空学会了七十二般变化也不得不保留自己的尾巴一样。你再怎么学，也会偶尔流露出原始大脑的本性。

你说我们在做加减乘除计算的时候，是在做数字符号式的计算呢，还是模拟生物式的计算？我先说说这是什么意思。我们算乘法都是背口诀，八九七十二，二六一十二，8×9 和 2×6 这两道题的难度对你好像是一样的，你并不关心其中数字的大小，顺着口诀就说出来了答案，数字对你来说只是符号。如果是这样的，那就叫符号计算。

但是对加减法，我们通常不是靠口诀。算 2+1=3，我们好像就是想象两个东西加一个东西是三个东西，我们好像产生了某种“数量”的直观感受。

迪昂没说乘除法的事儿，但是迪昂认为，我们算加减法是模拟生物式的运算。科学家有充分的证据表明，人们算 9 - 6 所花的时间比算 9-4 要长，而算 9-4 又比算 9-2 用的时间长。我们就好像刚学算数的小孩用手指头算减法一样，先想象 9 个东西，然后一个一个地拿掉 6 个、4 个或者 2 个东西。要拿掉的东西越少，计算时间就越短。

数字在我们大脑中并不是单纯的、抽象的符号，而是真的代表数量 —— 这是原始人、包括动物也有的数量感。

因为我们对数量有直观的“感”，我们有时候会做一些事后想想有点怪的事儿。比如有一天上午你去签约买房。房子成交价是两百多万，其中有个小细节涉及到一万多块钱的争议。你心想两百多万的房子都买了也不差这这点钱，就直接同意了。

然后当天下午你在淘宝买一根二十多块钱的数据线，你花了五分钟又是琢磨性能又是评估质量货比三家，终于节省了两块钱。

如果你不在乎一万多块钱，为什么要在乎那两块钱呢？根本原因就是我们的大脑对数字*本身*的感觉，比数字的*单位*强烈得多。200万和200元给我们的数字感差不多，两块钱之于二十块钱的比例对我们的刺激很深。

学习再高级的数学，也离不开这个数字感。

迪昂本人提出一个关于人类学习的关键思想，叫做“神经重用假设（neuronal recycling hypothesis）”。

迪昂认为，学习带给我们的新能力，不管你是数学家、音乐家还是抽象艺术家，不管多么高级，都是对人类大脑中早就存在的旧脑区的新利用，而不是开辟一个新的脑区。你不是在白纸上建设一个新功能，而是把大脑已有的功能区域给来一个重新定向使用。

这个假设如果成立，就说明学习改变不了大脑的根本结构，只是把大脑的神经网络变得更敏锐、更精细化而已。而这也就意味着，我们的学习要受到大脑结构的限制。

脑神经科学的新研究给迪昂提供了有力的证据。

*

我们的数字感来自大脑的顶叶皮质（parietal cortex）和前额叶皮质（prefrontal cortex）中的神经网络。每个数字都对应特定的神经元，当你看到阿拉伯数字“5”的时候，你大脑中并不只是一个符号，而是一个数量。原始人和动物不会掌握精确的数字，有些原始部落里的人无法表达比 3 大的数 —— 但是，他们都有一个“近似的”数字感。他们对 5 和 6 之间的差别确实不敏感，但是 5 和 10 的差别很大，他们完全能感受到。

顶叶皮质里的神经活动是一维的，专门处理数量关系。哪个小哪个大，从低到高的排序，甚至包括社会地位的高低顺序，只要跟数量和大小有关，就归顶叶皮质管。你是再厉害的数学家，没有这个区也不行。

顶叶皮质本来是动物们用来模模糊糊地评估数量大小的，我们学了数学以后，它就好像焕发了第二春一样，获得了思考高精度数学问题的能力。职业数学家考虑数学定理也用顶叶皮质，就跟小学生算算术一样。这就是神经重用。

当然数学计算还需要调动其他的脑区。后顶叶（posterior parietal lobe）本来是帮助动物转移凝视的对象和注意力用的，而现在它开始参与数学计算了：要算个加减法，你得想象数字在空间移动，你的注意力一次处理一个数。

为什么一个从小失明的人长大之后成了数学家，还研究几何？因为几何调动的关键脑区不是视觉之类的感官区域，而是顶叶、后顶叶和前额叶。迪昂认为盲人也能成为数学家这件事恰恰说明每个人对数学都是本身具足：要不是他们已经拥有抽象思维的能力，又怎么可能只靠那么有限的感官经验掌握数学呢？事实上失去视觉对盲人搞数学可能还成了一个优势：本来视觉信号进入大脑之后要在皮质进行分析，现在大脑皮质不用管视觉了，就可以更多地用来做数学。

*

有些看似简单的能力，都是基于特定脑区的。为什么你能看懂二维的东西，比如说地图、表格和统计分布图？因为你的大脑中有个“内嗅皮质（entorhinal cortex）”，其中的神经元编码是二维的。否则要是光靠顶叶皮质，我们就只能理解一维的数学。

类似地，腹侧视觉皮层（ventral visual cortex）善于思考线条和形状，布若卡氏区（Broca’s area）善于处理语义树。不同的脑区对世界的逻辑结构有不同的假设：有的认为世界是一维的，有的认为是二维的，有的认为是树状的……你得先拥有产生这些假设的能力，才能去验证、去理解相关的知识。

原始人用这些脑区去识别动物花草和区分大概的数量，今天的人们才能用它们来做计算、编程和搞艺术创作。但我们并没有脱离它们。

民间哲学家王东岳发明了一个说法叫“递弱代偿”，说生物的生存能力总是一代比一代弱，同时越来越依赖外界的支持。神经重用假设是一种递弱代偿吗？我们把那些脑区都用在学习新知识上了，它们原本的功能会不会因此减弱呢？

我认为“递弱代偿”既不符合进化论也不能解释所有的相关现象，根本就不是一个科学理论，没有预言能力，只能让人拿来对社会变迁发发感慨。没有任何证据说因为人脑学了新知识，旧的功能就变弱了。

我们不要低估大脑的潜能。咱们说一个迪昂本人参与的研究。

视觉皮质里有一个小区域，本来是专门识别人脸和给各种物体分类用的，它位于大脑的左半球。我们学习文字、把文字转换成声音和意思，也用这个区域。我们把它称为“文字区”。

迪昂专门去葡萄牙和巴西研究了几个从来没上过学的成年人，扫描发现他们的文字区已经被识别人脸和物体的功能占满了。他们面对文字就好像《侠客行》里的石破天一样，只能看见各种线条和形状。而对比之下，识字的人看文字能看出声音和意思来，不管文字是大是小、变换字体、位置和大小写，你都不在意。你的文字区里除了人脸和物体分类功能之外，多了一个文字功能。

这个过程是小孩从六七岁上学开始逐渐进行的 ——

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/202006/29/202006292000223337436644.jpg)

上学之前，这片区域中有物体、有人脸、有地点专属区，同时还留有一些空白。上学之后，空白的地方就慢慢被文字所占满。而那些从来没上过学的人，则继续用物体、人脸和地点占满剩下的空白区。文字，抢占了其他功能的地盘。

但是！人脸、物体和地点功能并没有就此止步 —— 它们在人的右脑对称的位置，开辟了新的领地。我理解那片领地本来是个冗余，现在因为你受教育，而变得有用了 ——

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/202006/29/202006292000531336799050.jpg)

所以学习文字并没有让你损失人脸识别能力，只是让你的大脑更有用了。

不过问题并没完。我们要是用得再狠一点，会怎么样呢？职业数学家阅读数学公式是个超能力。普通人看公式如读天书，数学家扫一眼就知道怎么回事儿。这个功能也是长在识别人脸的那个区域，而且数学家用得比较狠，把大脑左右半球的两个相关区域都用上了……那么数学家在识别人脸上会不会有困难呢？

没有证据能证明这一点。是，有些数学家好像有社交障碍，不怎么在意人脸 —— 但是别忘了，很多不懂数学的人也这样。而且也有很多数学家非常善于交际。

不管怎么说这都跟“递弱代偿”没关系，科学结论是多学点东西对大脑根本不是负担。多数人只会一种语言，但大脑不是只为一种语言准备的：有些人从小听着两种语言长大，大脑不但够用，而且语言学习潜能还被开发出来了，将来再学第三门、第四门外语都很容易。教育对绝大多数人的作用只是开发大脑，不是挤占大脑 —— 大脑里的神经元很多，原始人会的那点技能很少。

***

“神经重用假设”给我们的教训和启发大概有这么几个。

一个是大脑发育“敏感期”很重要。六七岁开始学文字是一个非常恰当的窗口期，文字区没被占满而且正在成长之中，这就是为什么小孩学得快。等到长大成人，文字区变“硬”了，再学认字可就难了。从小学音乐的人读乐谱的速度都比后学的人快。

迪昂研究过两个成年以后才学认字的人。一个人是从来没上过学，他最后费了很大的劲，竟然在通常的文字区之外新开辟了一个记录文字的脑区，但是学得很慢。另一个人则是因为中风把文字区整个破坏了……他努力了，但是终究没有长成一个新的文字区。

我的一个启发是所谓“数学家的直觉”，到底是什么呢？机械化的计算谈不上直觉。现在我们知道大脑是个模拟设备，那些区域里本来一切都是形象化的东西，那么直觉也许就是某种形象思维。

我还有一个问题是，既然我们学会的每项新技能都对应大脑里原有的一个脑区，那有没有可能存在这么一种知识，它根本无法对应到原始人的脑区上，那这样的知识是不是我们根本无法理解的呢？

脑科学家也许没研究过这个问题，但这是一个合理的疑问。量子力学中微观粒子“鬼魅般的”行为是日常生活没有的，也是原始人不需要考虑的，也许就没有一个相应的脑区。平时我们可以用类比和比喻的方法想象一些抽象概念，但并没有一个定律说一切概念都能用打比方的方式让大脑理解。

没人观察的时候电子到底在干什么？也许这样的问题，是我们这个旧大脑永远都无法理解的。

### 💡 精华要点
- 学习带给我们的新能力，不管多么高级，都是对人类大脑中早就存在的旧脑区的新利用，而不是开辟一个新的脑区。你不是在白纸上建设一个新功能，而是把大脑已有的功能区域给来一个重新定向使用。
- 这个关于人类学习的关键思想，叫做“神经重用假设“。这个假设如果成立，就说明学习改变不了大脑的根本结构，只是把大脑的神经网络变得更敏锐、更精细化而已。而这也就意味着，我们的学习要受到大脑结构的限制。

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/202006/29/202006292001399790374011.jpg)
