早期智人并不熟悉爱因斯坦的广义相对论，但如今物理课上的任何人都要理解其基本原理。“我们古老的大脑是如何学习新科学和表示抽象概念的呢？”卡内基梅隆大学的神经科学家马塞尔·贾斯特问道。在六月份发表于《心理科学》杂志上的一项研究中，贾斯特和他的同事罗伯特·梅森发现，思考物理学会引发常见的大脑激活模式，而这些模式是日常神经能力——例如，用于处理节奏和句子结构——它们被重新用于学习抽象科学。
贾斯特和梅森扫描了九名高级物理和工程专业学生的 мозги，当他们思考诸如动量、熵和电流等30个物理概念时。研究人员将扫描数据输入到一个机器学习计算机程序中，该程序最终可以根据志愿者的大脑活动来识别他们正在思考哪个概念。为什么这成为可能？因为在所有参与者中，考虑特定主题（例如，重力）所涉及的神经模式是相同的。“每个人在不同的教室、不同的老师、不同的速度下学习物理，”梅森说。“因此，令人惊讶的是，在所有这些学生中，理解物理概念所开发的大脑区域是相同的。”
为了更进一步，科学家们随后将他们研究的扫描结果与先前将神经活动与思维过程匹配的研究进行了比较。他们发现，与“频率”或“波长”等科学概念相对应的大脑反应发生在人们观看舞蹈演员、听音乐或听到有节奏的模式（如马的疾驰）时激活的相同区域——这可能是因为这些都涉及感知“周期性”。当学生们思考数学方程式时，参与的大脑区域与处理句子的区域相同。这些结果表明，一般的神经结构被重新用于处理高层次的科学。
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“因此，即使其中一些概念只是在过去几个世纪才被形式化，我们的大脑已经构建好来处理它们，”贾斯特说。
梅森说，这些发现有一天可能有助于确定哪些学校课程应该一起教授，以便最容易被吸收。他和贾斯特计划继续研究我们的祖先知之甚少的其他科学，包括遗传学和计算机科学。