如果你想增强腹肌，可以做仰卧起坐。想锻炼上半身？俯卧撑。然而，要锻炼你的智力肌肉，或者提高你孩子的学业表现，答案就不那么明确了。锻炼记忆力、集中注意力和提高智力可以提高孩子们轻松度过人生的机会，也能让成年人更上一层楼。
这个概念本身就与传统观念背道而驰。大多数人认为，无论他们多么努力工作，他们都不会变得更聪明。然而，我们研究实验室的一些受试者在对大脑进行短短三周的训练后，智商分数有所提高。这种提高可能非常显著，至少在轶事上，一些参与者
注意到他们的日常活动有所不同。例如，一位参与者报告说，他的国际象棋技能更敏锐了，并表示：“我可以计划得更长远了。” 另一个人说，在弹钢琴时，视奏音乐感觉更容易了。
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这怎么可能呢？研究人员长期以来一直认为，流体智力——它反映了你处理新任务的能力，而不是你拥有的事实——是一种固定的属性，直接遗传或在生命早期获得。事实上，有证据表明，流体智力，就像身高一样，是高度可遗传的，据估计高达 50% 到 80%。然而，智力仍然可以磨练。正如营养可以影响身高一样，环境因素也可以使头脑变得聪明或困扰。考虑一下弗林效应：在至少过去的 65 年里，测量的智力，例如 SAT 分数，一直在稳步提高，即使人口的遗传构成没有发生可测量的变化。
由于高流体智力通常会带来学业成就和事业成功，科学家们长期以来一直试图通过各种手段来改变它，其中包括教授推理策略和应试技巧。然而，这些追求大多收效甚微或毫无效果。不过，最近，在我们和其他实验室中，研究人员开始探索这样一种观点，即某些认知训练活动——特别是锻炼工作记忆的任务——可以发挥作用。工作记忆，也称为短期记忆，使重要信息随时可用，以便大脑的其他部分可以利用它来解决问题。例如，心算依赖于工作记忆。更广泛地说，大脑中的这个存储系统似乎是流体智力的关键组成部分之一。
许多研究发现，工作记忆的变异至少占个体之间流体智力变异的 25%。我们自己的研究证实，培养这种技能可以提高儿童和成人在流体智力标准测试中的得分。令人惊讶的是，训练似乎并没有扩大工作记忆的容量，而是提高了排除干扰信息的能力。此外，我们和其他研究人员发现，随着训练的进展，受工作记忆影响的大脑区域变得不那么活跃，就好像它们的功能变得更有效率一样。然而，当大脑处于休息状态时，这些相同的区域会更加活跃。这种模式向我们表明，我们的程序使大脑更好地准备好执行各种各样的任务。
练习能让人更聪明？
在 20 世纪 90 年代，心理学家和神经科学家在理解流体智力背后的基本认知过程方面取得了长足的进步，特别是前额叶皮层的重要性，前额叶皮层是大脑中负责所谓执行功能的区域。前额叶皮层位于前额正后方，负责调节注意力、调节冲动和协调来自其他大脑中心的信息，以及其他复杂任务。这些功能使您能够制定计划、做出决策、发现错误和打破习惯。随着科学家们对这些能力有了更深入的了解，一个问题自然而然地出现了：任何类型的干预都能加强它们吗？这是否可能带来更强的推理能力？
托克尔·克林伯格和他在瑞典卡罗林斯卡研究所的同事发表了首批旨在解决这个问题的研究之一。2002 年，他们开发了一个专门的计算机程序来锻炼工作记忆，并将其提供给七名患有注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 的青少年。他们要求另外七名患有 ADHD 的儿童玩更简单的电脑游戏。五周后，练习过基于工作记忆干预的小组的症状有所减轻——具体来说，他们坐立不安的情况减少了。更令人惊讶的是，他们在公认的流体智力衡量标准上的得分也提高了。克林伯格的最初样本非常小，但他在后来对 44 名儿童的研究中发现了相同的效果。他的发现启发了其他认知科学家更密切地关注执行功能，将其作为提高智商的一种方法。
在过去的十年中，许多研究小组都取得了令人鼓舞的结果。儿童注意力训练已被证明可以提高智力分数；音乐指导似乎也提供了好处。来自低社会经济背景的儿童在玩了锻炼推理能力的棋盘游戏和纸牌游戏后，在短短 20 小时内，智商分数大幅提高——平均提高了 13 分。老年人在玩了视频游戏《国家的崛起》以及练习了消耗工作记忆的练习后，提高了他们的流体智力。
为了设计我们自己的干预措施，我们需要一项任务，让您在脑海中同时处理多条信息，并将注意力从一条信息转移到另一条信息。我们通过修改一项著名的工作记忆任务，即 n-back 测试（之所以如此命名，是因为参与者被要求跟踪在系列中倒数第 n 个位置出现的图像、数字或字母）来针对这些特定技能。
在我们训练任务的 2-back 版本中，受试者在原本空白的电脑屏幕上查看一系列位于不同位置的方块[参见第 63 页的方框]。对于每个方块，参与者必须决定它在屏幕上的位置是否与倒数第二个显示的形状相同。更困难的练习，双 n-back 任务，要求参与者匹配视觉和听觉提示——例如，屏幕上的位置，以及他们通过耳机听到的字母。我们训练计划的一个关键特征是，我们可以通过提高 n-back 测试中 n 的值来调整难度，就像您可能会提高跑步机的速度以在锻炼时保持挑战一样。通过这种方式，我们让参与者的工作记忆得到了真正的锻炼，并根据他们能力随时间的变化来调整训练计划。
不劳无获
通过改变这些任务的难度，我们希望排除受试者可能仅仅通过重复或通过制定特定策略或习惯来提高的可能性。我们希望他们能够随机应变。科学家们长期以来一直在争论，脑力训练是否真的能让你更聪明，还是仅仅让你更擅长你练习的特定任务。以参加记忆力比赛的人为例。他们训练记住大约 200 个陌生人的名字或一副洗过的牌中所有牌的确切顺序。尽管他们表现出惊人的回忆能力，但这些技巧实际上并没有让他们更聪明。记忆力训练可能很像学习射箭——尽管你的射箭技能提高了，但你的整体健康水平保持不变。我们认为，我们校准的 n-back 训练更像是一种心血管锻炼，针对我们推理能力的许多方面。
在 2008 年的一项实验中，我们测试了 70 名年轻人的流体智力。然后，我们将他们分成四组，每组分别进行为期一周、两周、三周或四周的双 n-back 任务训练。另一组完全没有接受训练。然后，我们对所有受试者进行了重新测试。未受训练的个人的分数基本保持不变。然而，所有四组在后来的智力测试中都获得了更高的分数。更多的训练带来了更大的成就，因此练习了一个月的人进步最显著。另一项对 65 名老年人的研究也产生了类似的结果。
儿童表现出更大的变异性。为了测试他们，我们设计了一个类似于视频游戏的 n-back 任务版本[参见对面页的方框]。参与的青少年——平均年龄为 9 岁——训练了四个星期。第二组年龄相仿的儿童花了一个月的时间使用“知识训练器”——该软件指导他们掌握一般事实和词汇项目，以发展所谓的晶体智力。
并非所有参加 n-back 任务训练的儿童都成功地培养了工作记忆技能。有些人对此兴趣不大，而另一些人则随着难度的增加而变得过于沮丧。然而，进步最大的孩子在项目结束后也在智力测试中获得了更高的分数。即使在三个月后，在没有进一步训练的情况下，这些孩子仍然保留了他们在流体智力方面的大部分增长。使用知识训练器的年轻人没有看到这样的好处。
心理调节
当我们更仔细地研究这种干预可能导致的改变时，我们发现 n-back 训练使人们在心理上随着时间的推移变得更加保守。换句话说，那些练习这项任务的人学会了抵制对刺激做出自动反应的冲动。最近的一项研究证明了这种效果：在 n-back 测试中随着时间的推移变得更加谨慎的儿童在相关的练习中也表现出更大的保留，在相关练习中，他们被告知对除 X 以外的任何字母都说“是”。大约 90% 的字母不是 X，孩子们很快养成了说“是”的习惯，因此产生了很多错误。然而，经过一段时间的 n-back 训练后，孩子们反应变得更慢，不正确的“是”的数量也大大减少。
我们还想知道哪些潜在的大脑差异可以解释我们观察到的变化。我们使用功能性 MRI 扫描了 26 名参与者，他们在执行 n-back 任务时以及在休息期间只是睁着眼睛醒着躺着。受试者每天使用我们的 n-back 训练练习一周，然后我们再次扫描他们。最初，我们发现前额叶皮层和顶叶皮层（就在额叶皮层后面）的部分区域活动最强烈——这对于涉及工作记忆的任务来说是一种非常标准的模式。然而，经过训练后，我们看到这些区域的活动减少了。尽管性能有所提高，但经过一周的练习后，n-back 测试引发的神经活动较少。工作记忆训练似乎导致更有效的大脑激活，有点像汽车发动机一旦进入更高档位就不再需要那么努力工作一样。随着熟练程度的提高，活动减少得到了有力的支持——例如，加州大学欧文分校的心理学家理查德·海尔表明，随着人们越来越精通俄罗斯方块游戏，他们玩俄罗斯方块游戏时使用的大脑力量也减少了。
然而，我们的研究产生了另一个有趣的结果。当我们查看受试者休息状态下大脑的扫描结果时，我们发现训练后选定区域的血流量高于训练前，这些区域与上述区域基本重叠。我们推测，通过训练变得更有效率的大脑部分在休息时为任务做好了更好的准备；也就是说，它们更健康。这种调节可能有助于解释 n-back 训练如何提高不同工作记忆任务和一般智力测试的成绩。它也可能解释这些活动引起的效果如何能够持续超过训练期本身。
当然，我们记录的训练和转移效果因人而异，原因尚待充分探讨。例如，我们发现个人对智力可塑性的信念会影响他们进步的程度。那些有内在训练动机的受试者也发现这项努力更有效。
我们正处于认知训练及其益处研究的开端。我们尚未了解这些效果能持续多久，以及如何使这些活动适合教育环境。更重要的是，我们尚不知道我们看到的改进在多大程度上影响学业成就和其他现实生活中的后果。尽管如此，我们有充分的理由相信，让人变得更聪明可能有助于他们过上更幸福、更健康的生活。