研究1 一个脑还是两个脑

大脑的两半球并不相同,且它们的功能也不同。例如,大脑的左半球负责身体右侧的行动,反之亦然。大脑左半球控制语言能力,而大脑右半球则更多地涉及空间关系, 如艺术活动所需要的相关能力。

许多人相信,大脑的每侧或每个“半球”确实是可以完全分离的智力系统,它们各自具有独立的学习、记忆、认知世界甚至感受情绪的能力。这一共识的建立是多年来认真研究割裂脑的结果。

这方面研究的先驱是罗杰·W·斯佩里(Roger W.Sperry,1913年 ~1994年),他的研究在本章涉及的论文发表前15年就开始了。在以动物为被试的早期研究中,斯佩里获得了许多重大发现。例如,通过外科手术切断一只猫大脑两半球之间的联系,并改变它的视觉神经,使猫的左眼只传输信息至左半球,右眼只传输信息至右半球。手术后,这只猫表现得很正常,并且几乎没有显示出不良后果。然后蒙住它的右眼,让 它学习一种新的行为,比如穿过一个小迷宫找到食物。在这只猫能熟练地通过迷宫后,放开右眼,再蒙住它的左眼。然后把它再放入迷宫,它的左脑对在哪儿转弯根本没有印象,不得不重新开始熟悉整个迷宫。

为了理解割裂脑研究,首先需要介绍一些人类生理学方面的知识。 大脑的两半球通过胼胝体(corpus callosum)相互联系,胼胝体是由约2 亿根神经纤维构成。在一些非常特殊的极端案例中,对无法控制的癫痫患者来说,切断胼胝体可以极大地减少、甚至消除癫痫发作。

1.1 理论假设

研究者力图揭示人脑两半球能独立行使职能的范围以及它们是否有互相分离的、独一无二的能力。提出以下疑问:

  • 如果大脑两半球之间的信息传输被中断,你身体的右侧会不会突然变得无法与左侧协调?
  • 如果语言由大脑左半球控制,在这个手术后,你说话的能力和对词语的理解能力会受到怎样的影响?
  • 思维和推理过程是否都独立存在于两个半球中?
  • 如果大脑真的被分成两个脑,当这两个脑不再交流信息时,一个人还能正常地行动吗?
  • 既然感觉输入是同时作用于左右两侧的,那么视觉、听觉、触觉等会受到怎样的影响?

1.2 方法

  • 视觉:使一张印有一个物体、一个单词或者只言片语的图片只能投射到大脑的右半球或左半球的单侧视觉区域(称作“视野”),而不是同时投射到大脑的两个半球。
  • 触觉:患者只能去触摸,却看不到给出的物体、字母块或由字母块组成的单词。
  • 听觉:想要限制听觉信息只输入大脑的一个半球,即使对割裂脑患者,也是不可能的。然而限制大脑一个半球对这些输入信息作出反应则是可能的。做法如下:想象有几种普通的物品(一把汤勺、一支钢笔、一个玻璃球)放在布袋里,然后要求你摸出特定的物品。你也许毫不费力就能做到。如果你把左手放进袋子里,这只手是由大脑的右侧控制的,反之亦然。你认为大脑的一个半球可以单独完成这个任务吗?就像你在后面将会看到的,大脑的两个半球在执行这项听觉任务时并没有同等的能力。

1.3 结果

  • 视觉:没看明白?????
  • 触觉:把某一种物品放在患者的右手中,不让患者看到或听到,物品的有关信息只传递到他们大脑的左半球,在这种条件下,患者能够叫出物品的名字,并能描述它,指出它的用途。然后,当同样的物品被放在患者的左手(与右半球相关联)时,患者不能说出物品的名字,也不能描述它。但患者知道物品是什么吗?研究者为了找到答案,要求被试在他面前的各种物品中找出与左手中的物品(记住,被试并没有看见它)相配的物品。他们就像你我一样,很容易地将它找出来。
  • 视觉触觉联合实验:在展示某一物品的图片(比如香烟)给被试的右半球时,允许被试在屏幕后触摸10种物品,但里面却没有香烟,并让其选择最接近图片的一件物品——在本研究中是一个烟灰缸。后续研究发现,即使在被试正确反应之后,并在他们左手握着烟灰缸时,他们也不能说出或描述实物烟灰缸以及图片上的香烟。显然,在知觉和知识方面,左半球和右半球完全分开了。当“HEART”这个词被投射到患者的视野中,其中右视野可以看到“HE”,左视野可以看到“ART”,患者将会口头报告看到了“ART”。当被试面对印有单词“HE”和“ART”的两张卡片,并且要他们用左手指出所看见的单词时,他们全都指向“HE”!这证明大脑右半球能理解语言,虽然它使用了不同于大脑左半球的方式,即一种非言语的方式。

1.4 结果与意义

大脑的两半球有许多特有的技能和功能。大脑左半球更擅长于言语、写作、数字运算、阅读,等等, 是主要的语言中枢。大脑右半球则在加工人像、解决空间关系问题、符号推理、艺术活动等方面更有优势。

此外,加扎尼坚持认为,即使大脑完好无损的正常人,大脑两半球之间的联系也并不完全充分(Gazzaniga,1985)。例如,如果特定的信息,比如形成某种情绪的信息,没有以语言的方式存储起来, 大脑左半球就不可能提取它。结果就可能是你感到伤心,但却说不出原因。由于这是一种令人不适的认知困境,因此大脑左半球会试图用语言来解释这种悲伤(毕竟,语言是它的主要工作)。然而,由于大脑左半球并不具备所需的充足资料,所以它的解释可能完全是错误的!

1.5 近期应用

最近的研究提示,在将加扎尼加的研究成果应用于教育时需要特别注意(Alferink & Farmer-Dougan,2010)。一种广泛流行的观点是大脑两半球控制着明显不同的认知功能。这一结论来自于因病而进行外科手术、切断胼胝体的少数病人。我们不能没有限制地将这些结论用于大脑正常的人身上。基于大脑半球负责特定任务加工观点的教育模式将是非常危险的。一些研究者指出,上述研究中的病人即便在手术前,其大脑功能也是异常的,因此,在针对正常人的教育上,我们应该避免只关注大脑的一个半球。

大脑半球偏侧化能够显著地预测个人的职业选择。在Morton的研究中,83%的生物化学家是左脑取向者,天文学家 中有29%的人是左脑取向者。生物学家和化学家更多地依赖于其语言能力,而天文学家必须在空间关系方面具备更好的能力。

研究2 丰富的经历是否等于更大的大脑

1785年,意大利解剖学家玛拉卡尼(Malacarne)研究了同一胎产下的几对小狗和同一窝蛋孵出的几只小鸟。他有目的地长期训练每一对中的一只,而另外一只会得到同样良好的照料,但并不接受训练。然后,通过对动物的尸体进行解剖,他发现受过训练的动物的大脑表现得更为复杂,带有更多的褶皱和沟回

2.1 理论假设

由于心理学家最终的兴趣在于人而不是老鼠,因而就必须指出这种不用人作被试的研究的合理性。在这些研究中,为什么选择老鼠作被试就成了研究理论基础的一部分。作者解释说,由于多种原因,使用啮齿类动物比使用高级的哺乳类动物(如食肉类或灵长类动物)更方便。这 项研究的重点是脑部,老鼠的脑部是平滑的,并不像更高等的动物那样曲折而复杂。因此,对其大脑的检测和测量就更容易。

2.2 方法

三只雄鼠都是从一胎所生的老鼠中选择的,它们被随机分配到三种不同的实验条件中:

  • 第一只老鼠仍旧与其他同伴待在实验室笼子里,有几只老鼠生活在足够大的空间里, 笼子里总有适量的水和食物。
  • 第二只分配到“丰富环境”的笼子里。贫乏的环境是一个略微小一些的笼子,老鼠被放置在单独隔 离的空间里,笼子里总有适量的水和食物。
  • 第三只被分派到“贫乏环境”的笼子里。丰富的环境几乎是一个老鼠的迪士尼乐园(并没有冒犯米老 鼠的意思),6~8只老鼠生活在一个“带有各种可供玩耍的物品的 大笼子里。

实验人员让老鼠在这些不同环境里生活4周到10周不等。经过这样不同阶段的实验处理之后,实验人员将对老鼠进行解剖以确定脑部发育是否不同。

解剖老鼠的大脑后,对各个部分进行测量、称重和分析,以确定细胞生长量与神经递质活动的水平。在对后者的测量中,有一种叫作“乙酰胆碱”的脑酶引起了研究者们特别的兴趣。这种化学物质十分重要, 因为它能使脑细胞中神经冲动传递得更快、更高效。

2.3 结果

结果证实,生活在丰富环境中的老鼠,其大脑在很多方面都有别于贫乏环境中的老鼠。在丰富环境中生活的老鼠的大脑皮层(即大脑对经验作出反应的部分,它负责行动、记忆、学习和所有感觉的输入,如视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉)更重且更厚,并且这种差别很显著。前面提到神经系统中存在的“乙酰胆碱”酶,在身处丰富环境的老鼠的大脑组织中更具活性。

两组老鼠的脑细胞(又称为神经元)在数量上并没有显著差别,但 丰富的环境使老鼠的大脑神经元变得更大。与此相关,研究还发现,丰富环境中的老鼠的RNA和DNA(两种对神经元生长起最重要作用的化学成分)的比率也相对更高。这意味着在丰富环境里长大的老鼠其大脑 中有更高水平的化学活动。

丰富环境老鼠:

  • 大脑皮层更重且更厚
  • “乙酰胆碱”酶更具活性
  • 神经元更大,特别是神经突触比在贫乏环境下长大的老鼠的神经突触大50%
  • RNA和DNA比率也相对更高
  • 大脑皮层与大脑的其余部分(即皮层下部)的重量之比上迅速增加。

2.4 讨论

毫无疑问,大脑构造及其化学成分的很多方面可以被经验改变。

营养不良可以使一个人对环境刺激的反应迟钝,长期持续的营养不良可能限制大脑的发育。

2.5 相关研究与近期应用

科学家们发现丰富环境的生活经历有助于提高学习本身,即使是在贫乏环境中长大的成年动物,当它被放在一个丰富环境中的时候,其大脑发育也能获得提高。

现有的一些证据表明,经验确实改变了人类大脑的发育。通过对自然死亡者的尸体解剖,研究者发现当一个人具有更多的技术和能力时, 他的大脑确实变得更复杂也更重。在对那些没有某种特定经历的人的大脑进行解剖时,他们发现了另外一些结果。例如,与视觉正常的人相比,盲人大脑的视觉皮层部分明显发育不良,沟回较少,皮层较薄。

玛丽安·戴蒙德(Marian Diamond):“在生活中,我想我们应该对大脑老化持一个更乐观的态度…主要因素是刺激,神经细胞因刺激而存在,所以我认为好奇心是一个关键因素。如果一个人在一 生中始终充满好奇心,那这将刺激他的神经组织和大脑皮层…我寻访在88岁以后还极有活力的人。我发现那些经常用脑的人,大脑不易老化。事情就是这样简单。”

另一篇文章也引用了罗兹维格在1972年的研究,对近来一些试图用 过分简单化的丰富环境策略来促进儿童大脑发育的做法提出了批评 (Jones & Zigler,2002)。正如你料想的那样,当公众了解到罗兹维格等人的研究后,就有可能掀起一些看似极有吸引力的热潮,但它们却极少建立在科学事实之上。20世纪90年代出现的“莫扎特效应”(Mozart Effect)就属其中一例。这一股狂热开始于一些初步研究所发现的结果:儿童听莫扎特(而不是其他古典作曲家)的音乐,学习将变得更好。这一思想在互联网上发展到了极致,“莫扎特效应”可使儿童和成人从中获益,并宣称特定的音乐能够促进全身健康、提高记忆力、治疗注意缺陷、减少抑郁和加速身体创伤的愈合。

研究3 人的本性是“天生的”吗

是什么因素使你变成了现在的你?

一般而言,你会和大多数人一样,将此归结于父母对子女的教育以及他们灌输给子女的价值观、人生观和权衡轻重的原则等。你也许会认为这其中有兄弟姐妹、祖父母、叔叔阿姨以及在你的品格塑造方面起关键作用的同伴、老师和其他良师益友的影响;有些人还会想到生命中的一些重大转折,如生病,失去自己所爱的人,对大学、专业甚至是对特殊生命历程的选择,都有可能对一个人人格的塑造产生极大影响。以上这些只是众多影响因素中的一部分。然而,所有这些影响都具有一个共同的特征:那就是它们都是环境因素。几乎没有人会对“你为什么是这 样的一个人”这个问题报以“我生来就是这样”、“这都是我的基因使然”的回答。

几乎没有人会想到在人的心理品质中,基因也起着很重要的作用。

很多人不愿接受基因在其人格塑造中起决定作用的观点,而宁愿相信真正起作用的是他们在生活中所作出的各种选择。因为前者带有宿命论的味道,而且无法体现人的“自由意志”。

事实上,完整的人格是通过遗传和经验的相互作用而塑造起来的,我们所要问的唯一 的一个问题是:此二者中,哪个占了主导地位?或用媒体的惯用表达方式来说,便是:“人性是先天的还是后天的?”

3.1 理论假设

找到两个具有相同基因的人,从出生起就把他们分开,在两种截然不同的环境中把他们抚养成人。但研究者到底怎样才能找到两个一模一样的人呢?社会中,数以千计的同卵、异卵双胞胎为不同的家庭所收养, 他们在不同的、有时甚至是截然不同的环境下长大,而且他们通常都不 知道自己还有个双胞胎的兄弟姐妹。

  • 同卵双胞胎:实际上就具有完全一致的遗传结构。之所以称其为同卵双胞胎是因为他们始于同一个受精的卵子,简称受精卵,然后才分裂成为两个相同的胚胎。
  • 异卵双胞胎是两个不同的精子细胞使两个不同的卵子受精后的结果,所以把他们称为异卵双胞胎。异卵双胞胎和其他非双胞胎的兄弟姐妹一样,仅具有遗传的相似性。

鲍查德和莱肯从1983年便开始鉴定、寻找这类双胞胎并将他们集中起来,他们最终找到了56对分开养育的同卵双胞胎(MZA)。

3.2 方法

研究者想要在双胞胎来访的一周内获得足够多的资料。每一名被试 完成将近50小时的测试,测试内容几乎涵盖你所能想到的每个维度。他们完成了4种人格特质量表、3种能力倾向和职业兴趣问卷以及两项智力测验。

表1-1显示了分开养育的同卵双胞胎(MZA)在某些特征上的相 似性,也包含了共同养育的同卵双胞胎(MZT)在该方面的测量结果。


结果表明,具有完全相同的遗传特质的人(同卵双胞胎), 即便分开抚养,且生活条件大相径庭,在他们长大成人以后,不仅在外表上极为相似,而且其基本心理和人格也惊人地一致

鲍查德和莱肯提出了以下三种解释:

  1. 显然,智力主要是由遗传因素决定的(智力差异中的70%都可以 归因于遗传的影响)。
  2. 人的特性是由遗传和环境的综合影响决定的。所以,当环境因素影响较小时,其差异更多地来自遗传,反之亦然;一方面,对某些特性而言,如果环境因素对其影响较大,则遗传的影响就较小。
  3. 并非环境影响人的特性。 恰恰相反,是人的特性影响着环境。“感情丰富性”方面的差异是由遗传决定的,所以有些孩子一出生就比别的孩子情感更丰富。与别的孩子相比,他们这种与生俱来的行为倾向,使其能够对父母的爱作出更主动的反应,这在某种意义上就强化了其父母的行为。正是这种反应引起了父母充满爱心的行为。

研究4 小心视崖

实验心理学家感兴趣的领域之一是我们用视觉感知和解释周围世界的能力。由此产生了一个重要的问题——这种能力是天生的还是后天习得的——先天—后天的问题再一次被讨论。

人或动物在发展的哪个阶段才能对深度和高度刺激作出有效的反应?对不同种类和生存环境不同的动物,这种反应出现的时间是否相同?

4.1 方法

视崖装置的组成:一张4英尺[1]高的桌子,顶部是一块透明的厚玻 璃(见图1—6和图1—7)。


4.2 结果与讨论

在研究中,9名婴儿拒绝离开中间板。虽然研究者没有解释这个问题,但这可能是因为婴儿太过固执。当另外27位母亲在浅的一侧呼唤她们的孩子时,所有的孩子都爬下中央板并穿过玻璃。然而只有3名婴儿,当母亲在深的一侧呼唤他们时,极为犹豫地爬过视崖的边缘。当母亲从视崖的深渊一侧呼唤孩子时,大部分婴儿拒绝穿过视崖,他们远离母亲爬向浅的一侧;或因不能够到母亲那里而大哭起来。

这些研究结果能证明人类知觉深度的能力是天生的而不是后天习得的吗?明显不能!因为在这项研究中,所有婴儿至少已经有了六个月的生活经历,在这段时间内,他们可能通过尝试错误而学会了知觉深度。这也是吉布森和沃克用各种动物作为实验参照的原因。众所周知,大部分非人类的动物获得自主运动的能力比人类婴儿要早得多。动物测试的结果很有趣——不同种类动物知觉深度能力的发展与它们的生存需要有关。

下面介绍了几种动物作为被试时的情况:

  • 小鸡:小鸡出壳后,就必须马上开始自己觅食。当研究者把出生不足24小时的小鸡放在视崖上接受测试时,它们从不会犯跌下深渊的错误。
  • 小山羊和小绵羊在出生后很快就可以站立、行走。从能站立的那一 刻起,它们对视崖的反应和小鸡一样准确而可预测,一次错误也没有。
  • 小老鼠:对浅滩没有表现出明显的偏好。小老鼠对视觉依赖性不大。实际上,它们的视觉系统不够发达。因为它们属于夜间活动的动物,在黑暗中靠鼻子上坚硬的触须帮助其四处活动,靠嗅觉感知食物的方位。所以,当一只小老鼠被放在中间地带时,它不会被视崖所欺骗, 因为它不是用视觉来决定走哪条路的。对小老鼠的触须而言,深侧和浅侧的玻璃在感觉上没有区别,所以小老鼠离开中间地带走向深侧的概率与浅侧是相同的。

因此,作者得出结论:这种能力是天生的。因为如果通过尝试错误而获得这种能力可能会带来过多潜在的、致命的危险。

那么,如果说我们在生理上已经具备了足够的能力,为什么仍有那么多儿童会摔跤呢?吉布森和沃克解释说,这是因为婴儿的深度知觉能力比他们的行动技能成熟得早。

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