土贝母专家们的大脑有什么不同?-酷炫脑

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专家们的大脑有什么不同?土贝母-酷炫脑
作者 |Merim Bilali?
翻译 | 刘晓彤
审校 | 樊响
编辑 | Mandy
了解各行各业的专家是如何取得惊人的成就的,一方面可以满足我们的好奇心,另一方面能给我们提供了一个绝佳的机会去深入了解人脑的功能,帮助我们为未来的专家们提供更好的训练计划。对“专家”这群人的研究就和科学本身一样古老,而当代心理学和神经科学又是怎样解释人们在巅峰时期获得的突出表现的呢?

Serena Williams| Wikimedia Commons
有时那些顶级专家的表现好到令人无法置信。回想一下已经获得23个大满贯冠军的塞雷娜·威廉姆斯(Serena Williams)的成绩,她轻而易举地就能回到女子网球发球速度第一的位置。再来想一想当今国际象棋冠军,挪威名将马格努斯·卡尔森(Magnus Carlsen)的壮举,他在蒙着眼睛的情况下,同时击败了十几个对手。要知道在这场国际象棋比赛中,可能的走法甚至比宇宙中的原子还多,最强大的计算机也无法模拟所有的可能性。如果你觉得他们使用了某种魔法或秘诀,也毫不夸张。

Magnus Carlsen| Variety
你甚至不必去找那些最顶尖的专家;只需去你们当地的放射科医师那里一趟,就会发现只需一瞬间,他就能判断出你胸片结果是否存在问题。毕竟,放射影像如此复杂,未经训练的人几乎不可能一眼就发现可疑的组织部分名门媳妇。
试图去理解这些壮举是人们的天性。那么,针对“专家”的科学研究有着和心理学研究一样悠久的历史,这一说法也就不足为奇了。从阿尔弗雷德·比奈(Alfred Binet,译者注:法国心理学家)研究国际象棋大师如何在不看棋盘的情况下进行比赛开始,“专家”研究已经成为了认知心理学课程或教科书中的一个重要组成部分。
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不同领域的专家,相同的认知机制
考虑到专家们超乎寻常的表现:如果他们没有超能力,就一定拥有一些超乎常人的基本技能。然而,现实生活不同于漫画。运动员的反应速度不一定就比他的同龄人更快;国际象棋大师在面对棋盘之外的问题时,他们应对和谋略的本领就不复存在了;放射科医生在尝试“寻找威利”(Where' Wally)的游戏时,取得的成绩和普通人没有什么区别广材网,但他们在自己的专业领域内仍然十分优秀。

Where' Wally |Amazon
观察日常生活中人人都擅长的小事,有助于我们深入了解专家的大脑是如何运行的。大多数人在初入某个陌生房间时,就可以快速辨认出房间的类型。如果灯突然灭了,我们也可以毫无障碍地找到电灯开关。这是因为我们接触过大量的、各种各样的房间,所以我们知道在哪种房间里可能会有哪些东西钟海源 ,以及这些东西之间的关联。我们不会在地板或天花板上寻找电灯开关,也不会期待办公室里有一张床。缺乏这种“房间专业知识”的人,比如小孩,要在房间里定向相对就会难些。不过,这类人只需在不同类型、不同功能的房间里感受几年,通过外界环境学习,依靠外显记忆与内隐记忆,同样也就能在日常生活中熟练地掌握“房间专业知识”了。
专家们同样如此。经过数年的摸索,专家们掌握了相关领域内的专业知识和规律。与掌握“房间专业知识”相比,放射学、国际象棋和运动这些复杂的领域,显然需要更多的时间去钻研周瞳探案系列。不过,尽管这些领域相当复杂,但那其中仍旧有着特征显著且稳定的规律可循,出现问题的也是万变不离其宗。
专家的记忆里存储着自己领域的主要规律以及相互关联的知识,一旦他们在其领域遇到疑似新的问题,他们将自动地激活记忆中已有的知识信息。这种将外部信息与内部记忆自动匹配起来的机制,令专家们能购迅速抓住新问题的本质。面临新问题时,专家的记忆中不仅有着相似的案例,还有着相应的处理方法。这些方法不自觉地被提取出来,以帮助他们专注于问题的主要方面,并忽略不相关的次要方面。
专家们不一定有着超乎常人的能力,但他们一定有着丰富的知识储备。正因如此,专家们才有机会在漆黑的环境中找到“开关”。
经验丰富的放射科医生们,记忆中储存着大量的病变特征,这让得他们一眼就能发现可疑问题,然后循着这些记忆里的病变特征进行有针对性的进一步观察。而对于新手而言,必须全面观察图中所有结构才能有所发现。

放射科医生对放射影像结果的判断以及国际象棋专家迅速而高效的搜索路径。即使胸片显示时间极短,医生也没有时间刻意寻找特征,但是他们仍能发现大量的病变(虚线位置 50% 是猜对的水平)。国际象棋新手需要搜索整个棋盘来识别“骑士”和“主教”,而专业棋手则会立即关注棋盘中最关键的几个位置。 | The brains of experts
专家们可能并不具备超能力,但是他们的知识储备系统就彷佛一个手电筒,可以帮助他们在光线昏暗的复杂环境中,找到正确的道路。而新手们则没有这样的工具,他们没有其他策略,只能慢慢地、谨慎地摸索着前进的道路,以求正确答案。
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“专业表现”的神经基础
在大脑运作上述认知机制的过程中,知识的影响也是显而易见的。从本质上来说,放射科医师的知识是视觉性的,它涉及负责视觉信息处理的各种脑区。
枕叶皮质中的初级视觉区负责处理基本视觉特征,如形状和大小;颞下皮质中晚期视觉区负责处理更为复杂的视觉图像模式,如单词和面部。值得注意的是,经验丰富的放射科医师和医学生相比,初期视觉区并不存在差异。但当放射科医生们在查看放射影像时,他们脑中的梭状回更为活跃。
梭状回中被激活的那部分脑区负责视觉信息的“整体性加工”过程,在这个过程中,由多个部分组成的复杂视觉刺激,通常被视为一个整体来处理。面部识别是这种“整体性加工”的最好范例,因为我们并不会仔细注意面部的各个部分,而是把面部当作一个整体来看待。同理,医学影像与面部结构相似,也由不同的元素组成,且各个元素具有固定的位置,同样可作整体处理。

放射科医生在查看胸片时,他们脑内的双侧梭状回都会被激活;医学生则不同,他们仅使用单侧(梭状回)| The brains of experts
象棋位置也属于视觉刺激,但它又与医学影像有所不同。棋手需要开动脑筋,操控棋位上的棋子,想象未来棋局形势将如何发展。这意味着除了上述的梭状回之外,象棋专家们在下棋时还激活了梭状回周边用于场景感知的重要脑区,如海马旁回,以及专门用于定位的脑区如压后皮质。这两个脑区负责棋子的快速定位,它们在象棋专家的大脑中高度活跃,在缺乏象棋排列重组知识的新手的脑中偶尔才会有所发挥。
人类大脑拥有用于处理各种刺激的神经机制,如“医学影像”刺激和“象棋位置”刺激。这些刺激在进化时间表上出现的时间并不久远,并且它们的出现大多与“人工”环境有关。这一事实证明了大脑的适应性和可塑性。
我们在运动员身上也观察到了类似的现象。与一般人日常活动的次序一样,动作次序对运动员们也是至关重要的。当一个专业运动员观察其他运动员的动作时,前者大脑中负责“运动启动”的中心区域会参与到这个活动中。有人认为前额叶和顶叶可以预测由中心区域观察到的运动结果。因此在前额叶和顶叶的帮助下话梅猪手,专业的网球选手以及其他体育运动的专业选手可以预测出对手的动作以及比赛的走向。上述脑区组成的“动作观察网络”,支持着这种预测能力,而这种预测能力正是顶级运动员们能在千钧一发的竞技环境里保持领先的关键所在。
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专业知识的双重调取
从放射科医生和棋手运用的颞下皮质区域,到运动员运用的顶叶和中心区域,我们可以发现,不同领域的专家所运用的大脑区域大不相同。尽管我们的大脑有许多专门用于处理不同信息的神经机制包公斗法王,但大脑调取和使用专业知识的基本原则却是相同的。来自不同领域的专家,他们各自出色的表现都离不开各领域的专业知识。
在外行人甚至研究人员间普遍流行的观点认为美人呤 ,神经元活动频率的减少是大脑神经效率高的表现,专家们的大脑就是这样的。然而,事实与这一普遍流行的观点正好相反。在神经活动方面,专家们使用到的大脑区域要比新手们的更为广泛。
此外,人们认为专家们的表现是基于一个自动化的、并行的过程,不费吹灰之力就能实现。对于掌管执行的额顶叶来说,可能的确如此。然而,这些过程需要特定领域的知识才能有效地运作,而这一点常常被人们忽略。换句话说,专家们的表现可能毫不费力,但他们需要使用到更广阔的脑区,来支撑其专业表现背后那复杂的认知机制的运行。
激活和调用相关知识的过程,将不可避免地导致神经活动范围的扩张,这会涉及更广泛的脑区大侠传奇。另一方面,新手们往往缺乏必要的知识储备,杨柳松不能熟练运用那些复杂但高效的知识调用策略。在处理问题时,新手们可能会层层受阻,看起来十分费力,而费力是因为他们脑内能用上的是不需要太多神经活动参与的原始策略。
专家们在解决问题的时候,会对大脑有更多的需求。作为应对,大脑则会更大范围地激活用于解决该问题的脑区。很多时候,大脑对侧半球的相同脑区也会参与到这样的问题解决当中。

左右大脑| quotationof.com
这种情况不仅出现在我们上文讨论过的那些专业领域中,还同样存在与在心算、珠算和数学等其他领域。对侧半球脑区的参与,又称为“专业知识的双重调取”,这很有可能与专家策略的复杂性有关。我们知道,大多数任务只会使用到同一侧大脑半球内的区域。只有当任务变得困难,即大脑需要额外的资源时,才会动用更多的脑区。通常,这些被额外征用的脑区会是已用脑区位于另一脑半球的对应区域。两个半球相互分担计算负担,平行处理任务,这个过程对于专家们的出色表现来说是普遍且必要的。
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技能转移
尽管网球选手塞雷娜·威廉姆斯与国际象棋棋手马格努斯·卡尔森在各自领域都有着卓越的表现,但这两人的卓越表现却在诸多方面有着截然相反的特点。
在长达六小时的国际象棋比赛中,身体健康固然重要,但这也不会成为你最终得胜的优势(除非你参加的是国际象棋棋手间的拳击比赛)。同理,在网球比赛中预测对手的走位,也无法令你得到更多的分数。在人们的原始印象里,经验丰富的放射科医师、国际象棋大师与专业运动员三者之间的表现各有特点,且似乎没有共通之处。其实不然,所有专家都毫不例外地运用了各自领域内的各种知识、规律和技巧来弥补自己固有的认知或神经缺陷。
这也正是少有人能做到跨领域转移技能的原因了。马格努斯·卡尔森已经是一个了不起的棋手寻仇阴阳界,在大多数人眼里,他便不可能成为一个出色的羽毛球运动员。同样的,我们也很难想象塞雷娜·威廉姆斯要怎么把她的网球技能运用到棋盘上。即使我们退一步不谈国际象棋鞠尚宜,去看那些与网球更相似的领域,技能转移也同样有待考究。
我们很难确定塞雷娜·威廉姆斯是否擅长羽毛球等其他球类运动,马格努斯·卡尔森是否也能在围棋等其他棋类游戏有着过人表现。尽管网球和羽毛球有着许多相似之处,但球拍重量、场地大小等这些看似微小的差异累积起来,就会令这两种球类的比赛情况大相径庭。存储在塞雷娜·威廉姆斯记忆中的网球技术以及比赛策略,在她参加羽毛球比赛时几乎起不到什么帮助;马格努斯·卡尔森头脑里的象棋走法在围棋场上的境遇也是如此。
在2017年8月,综合格斗(MMA)运动员康纳·麦格雷戈(Connor McGregor)与世界级拳王弗洛伊德·梅威瑟(Floyd Mayweather Jr)间的拳击对决就证明了“天赋无法取代经验”这一事实。

左:Connor McGregor,右:Floyd Mayweather Jr | LowKick MMA
在 MMA 中蔓越莓汁,参赛选手有时也会用上拳击技巧,本场对决也不例外。赛前有人认为,尽管这是一场纯拳击比赛,但 MMA 运动员麦格雷戈在速度、体能和年龄存在优势,而这些优势能与拳击手弗洛伊德·梅威瑟丰富的经验与知识抗衡原梓菲。
虽然 MMA 选手麦格雷戈输得并不难看,但在第10回合中,拳击手弗洛伊德·梅威瑟仍凭借其无懈可击的技术在这场纯拳击对决中取得了压倒性的胜利。
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总结
如果不考虑专家们复杂的认知过程海经院,我们就无法理解其“专业表现”背后的神经基础。传统的“专家”研究表明,如记忆、注意和感知,这些基本的认知过程共同作用,令专家们的出色表现成为可能。
“专家”研究解释了为什么有的运动员似乎能在其快速变化的专业领域中长久地保持世界领先水平;为什么国际象棋大师在没有真正看穿对手的走位情况下,仍可以预测棋盘的变化;为什么高年资的放射科医师只需要一瞬间,就能判断出病人的放射影像是否存在问题。
世界上并不存在超能力,这一事实也许令人失望。但专业知识的美妙之处就在于,即使是在有限的认知中,专家们也能凭借其丰富的知识储备实现惊人的壮举。
专业知识的最终产物——专业表现看起来可能很轻松,甚至毫不费力,但就是这样一个看似举手投足间就能实现的转换过程,背后是多种基本认知过程在发生纷繁复杂的相互作用。而我们的大脑能够容纳这种复杂的机制,就证明了它有着令人难以置信的适应性。

原文链接:
http://thepsychologist.bps.org.uk/volume-31/march-2018/brains-experts
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