本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
从杂耍到出租车导航，再到冥想、音乐、运动学习和处理速度，各个领域的大量研究都证明了经验对神经连接模式的重要性。最终，认知能力领域也正在迎头赶上。
近年来，神经科学家发现了一个大型脑网络，它对新颖且复杂的目标导向型问题解决至关重要。根据 Aron Barbey 及其同事的说法，该网络的主要功能是操纵、整合和控制整个大脑中分布式神经活动模式，包括低级感觉和运动模块。这种神经整合架构——有时被称为前额顶叶网络—— 涉及外侧前额叶皮层（对高水平抽象整合至关重要）和后顶叶（对感觉整合至关重要）特定区域之间的高效可靠的通信。这是一个关键神经架构区域的图示，以及将这些区域结合成协调网络的关键白质束
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
过去几年中最令人兴奋的发现之一是，该网络关键参与者之间的协调性受到训练和经验的显着影响。 Hikaru Takeuchi 及其同事发现，工作记忆训练导致前额顶叶网络结构连接的可测量变化，包括顶叶区域和胼胝体前部。同样，Dietsje Jolles 及其同事发现，6 周的工作记忆练习导致右侧额中回与前额顶叶网络其他区域之间的连接性增加。推理也发现了类似的发现。在对 23 名参加法学院入学考试 (LSAT) 预备课程的参与者样本进行三个月的推理训练后，Allyson Mackey、Kirstie Whitaker 和 Silvia Bunge 发现额叶和顶叶白质结构的塑性。
在最近的最新分析中，Mackey、Alison Miller Singley 和 Bunge 使用相同的研究样本来调查强化推理训练是否会导致前额顶叶网络内更强的通信。研究人员特别感兴趣的是外侧顶叶皮层和额极皮层 (BA 10) 之间通信的增加，额极皮层位于前额叶皮层的最前端，就在您的眼睛上方。在其各种功能中，额极皮层与关系整合有关，即同时考虑问题各种特征之间的多种关系。这项技能对于抽象推理和高水平表征至关重要。
为了测试训练对大脑变化的影响，研究人员纳入了 26 名参加为期 3 个月的课程的法学院预科成年人样本，该课程专门为律师准备 LSAT 考试而设计。他们选择这门课程是因为之前的研究表明，高水平的动机和多巴胺与成年动物中更高水平的神经可塑性相关，学生们显然有动力为 LSAT 学习，并且这种形式的推理训练具有明显的社会意义。每年，超过 100,000 名成年人参加 LSAT 考试，法学院招生委员会的假设是这些考试衡量的是认知潜力。
LSAT 课程包括 100 小时的指导和练习，分布在三种类型的内容中：35 小时用于逻辑游戏问题，要求考生“整合一系列规则以对一组项目进行排序或分组”，35 小时用于逻辑推理项目，要求考生“确定论证中的逻辑缺陷，识别假设，或选择一个可以加强或削弱论证的陈述”，30 小时用于阅读理解项目，要求考生“解释短篇文本段落”。这三个部分的项目类型彼此之间以及与智商测试表现强烈相关。研究人员将训练对前额顶叶脑网络的影响与 25 名未参加该课程但智商水平、压力水平和睡眠量相同的法学院预科成年人的大脑连接进行了比较。他们发现了什么？
首先，课程确实产生了效果。 LSAT 总分数的提高大致相当于从第 44 百分位数提高到第 73 百分位数（这些百分位数取决于考试年份）。这是在表现方面具有实际意义的提高，正如研究人员指出的那样，这种提高将“大大拓宽他或她有现实机会被录取的法学院范围”。
但更与他们研究的目的相关的是，训练后他们发现静息状态下额叶和顶叶区域之间的连接性增加，主要是在左半球和半球之间。与他们的预测一致，训练特别增强了左侧额极皮层 (BA 10) 与后部和内侧顶叶区域之间的通信。他们还发现顶叶皮层和纹状体之间的连接性增加，这与纹状体在推理和跨认知和运动领域的技能学习中的作用一致。
这些结果当然令人兴奋和充满希望，但由于这是一项样本量小的单一研究，因此需要进行更多研究。虽然大脑连接与 LSAT 成绩的提高呈正相关，但在研究人员对多重比较进行统计校正后，相关性不再显着。因此，关于推理训练的个体差异是否与前额顶叶网络中大脑区域耦合的强度相关，目前尚无定论。未来的研究应包括更大样本的有动机的个体，在认知能力和人口统计学变量（例如，性别、年龄）方面更多样化的人群，并具有更好的对照条件（例如，训练期间进行的多种活动）。训练前更广泛的推理分数范围很可能与推理训练的提高以及前额顶叶网络连接性强度的增加更强相关。
尽管如此，这些发现确实证明了推理训练——即使只有短短的 3 个月——可以显着改变对高水平推理至关重要的大脑网络中的连接性。这些发现不应被低估，因为它们挑战了智力是固定的传统观念，以及静息状态下大型脑网络中的连接模式是随时间稳定的。参与加强了不同专业大脑区域之间的联系。正如 Silvia Bunge 在一封私人信件中告诉我的那样，“这些数据强调了这样一个观点，即我们在特定时间的心理敏捷性反映了特定脑网络先前激活的历史。”
这些结果表明，与其将一个人在任何特定时刻的推理测试表现解释为反映了该人固有的认知潜力，不如更明智地将该分数解释为反映了个人的认知历史——他或她先前参与特定神经网络的程度。事实上，一些心理学家——例如罗伯特·斯滕伯格和大卫·洛曼——将任何单一时间点的智商测试分数概念化为衡量发展中的专业知识或能力。
可以肯定的是，这并没有否定生物学的作用。例如，基因仍然可以通过影响参与推理的动机、推理训练的速度和效率以及神经可塑性的全部范围来发挥作用。然而，对测试分数的这种重新概念化确实突出了认知功能的发展性质、丰富经验对推理技能的倍增效应，以及经验在决定我们在任何特定时刻的神经连接模式中的关键作用。
这些结果也对大器晚成者和希望在晚年学习新材料的人们具有启示意义。然而，作者明智地指出，为了保持高水平的推理能力，在整个生命周期中反复参与和练习是必不可少的。
© 2013 斯科特·巴里·考夫曼，保留所有权利
插画家：乔治·杜西奥普洛斯