本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我最近有机会与其他科学家——以及著名的导演朱莉·泰莫和传奇作曲家菲利普·格拉斯——一起探讨天才之谜。我发现泰莫关于文化和环境对认知特征影响的一个观察非常有见地（请观看上面的视频）。我们一直都明白，你是否是穆斯林或摩门教徒很大程度上取决于你的出生和成长地，但神经科学正在向我们展示，这种环境对思维的影响不仅仅是教导——大脑的物理结构是由它所处的环境塑造的。
我们的认知能力（和我们的大脑）与我们祖先的不同，我们祖先的生存依赖于一套不同的技能。在不同环境中长大的人以及未来几代人的大脑也会有所不同，正如在擅长不同技能（例如数学、音乐、掌握外语和阅读能力）的人的大脑结构中可以看到差异一样。我们现在可以在我们自己的文化中看到这种认知能力在不断变化的环境中进化。斯帕罗等人于2011年8月5日在《科学》杂志上发表的一篇文章记录道，随着人们访问互联网的机会增加，对信息本身的心理回忆减少，而对在哪里可以找到信息的记忆则增强。再举一个具体的例子，数学家和“天才奖”获得者斯蒂芬·沃尔夫勒姆从未学过长除法。既然计算机的计算速度更快、更准确，为什么还要浪费大脑组织来发展这种认知技能呢？有人怀疑这是否可能为更抽象的数学释放了认知资源。（神经科学家加里·斯莫尔也提出了类似的观点。）
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事实上，人类大脑在出生后——通过童年和青春期——根据抚养期间所经历的环境发展，从进化的角度来看是完全合理的。将大脑发育的环境控制添加到预先编程的遗传控制中，将产生一个大脑，提供最大的可能性，使个体在自己出生的特定环境中生存和繁殖。这种根据一个人成长的环境而产生的大脑发育的灵活性，是人类作为一个物种在时间和地球上如此多不同环境中取得成功的主要原因。
这就是为什么，如果你想成为天才，你最好在你的大脑仍在发育时尽早开始练习。这是否意味着父母应该让他们的孩子上音乐课，让他们成为天才？当然不是。这样做会引导他们孩子的大脑以一种让他们成为非常优秀的音乐家的方式发展，但这里的重要信息是，无论一个人在他们的大脑发育期间（大约到20岁左右）用它做什么，都会导致一个成熟的大脑，非常擅长在那些形成时期用它做的事情。
我们正在更多地了解大脑中的功能活动如何影响自身的发展。上周，我的实验室在《科学》杂志上发表了一篇新论文，从分子水平报告了神经纤维上的电绝缘层（称为髓鞘）如何受到神经纤维中的电脉冲的刺激而形成。髓鞘在胎儿发育的后期阶段在神经轴突上形成，但髓鞘形成会持续到童年和青春期，并且在某些大脑区域直到二十岁出头才完成。髓鞘绝缘层至少将信息通过神经纤维的传输速度提高了50倍，因此纤维是否被绝缘将对信息在神经回路中的处理方式产生深刻的影响。这项新研究表明，决定轴突是否被髓鞘化的一个重要因素是它是否具有功能活性。哪些轴突具有功能活性部分取决于激活特定神经回路的环境经验。
也许比寻找通往天才的道路更重要的是，我们还应该考虑这种产后影响对大脑发育的相反后果。如果一个孩子在社会贫困、虐待的环境中长大，或受到同龄人的欺凌，或被剥夺了在更广泛的社会中取得成功所需的智力体验，那么产生的大脑将是在那些充满敌意的条件下最大化成功的大脑。人格、社会互动、身体能力、暴力倾向、成瘾倾向、对家庭的态度等等都深受童年和青春期经历的影响，当时大脑正在自我连接，其结果可能是持久的。
但是，这些新信息也具有启发性。它告诉我们，通过经验，我们可以“连接”和“重新连接”大脑。我们不一定受制于基因的偶然性所决定的命运。脑部成像显示，失明的人会重新连接他们大脑中通常处理视觉信息的部分，改为处理声音。这使得失明的人能够理解比有视力的人快得多的语速。
认识到每个孩子的大脑都沿着略有不同的轨迹发展，这对教育可能很重要。环境对不同心理功能产生影响存在关键机会窗口。这可能意味着，按照特定时间线对能力进行分类和排序的教育方法可能无法充分发挥每个孩子的潜力。
例如，学习阅读会重塑大脑——我们可以通过人脑成像看到这一点。患有阅读障碍的儿童，其大脑中被阅读过程激活的通路存在发育差异。最终，大多数有阅读困难的儿童都会学会应对，这意味着他们在某种程度上会重新连接他们的大脑；但这可能需要数年时间。这样的孩子，当他们正在努力阅读时，可能无法像同龄人那样阅读或拼写，但他们可能能够充分欣赏莎士比亚的文学方面——人物、情节、对人性的洞察力。然而，如果他们的环境剥夺了他们学习这些东西的机会，他们可能会被剥夺这种体验。通常，这样的孩子会被搁置，直到他们的阅读能力发展，而不是通过调整他们的阅读延迟，以发展他们其他的智力能力。通过贫困环境造成的忽视会以持续到成年期的形式改变大脑发育的轨迹。
每个人在童年时期所拥有的独特经历，在一定程度上使每个人的大脑都不同。很荣幸有机会在那晚的座谈会上倾听如此有才华的个人，但尤其令人高兴的是看到每个人的才华都是如此独特。
延伸阅读
Carreiras, M., et al., (2009) An anatomical signature for literacy. Nature, 461: 983-986.
Fields, R.D. (2011) Imaging learning: The search for a memory trace. The Neuroscientist, 17: 185-196.
Sparrow, B., Liu, J., and Wegner, D.M. (2011) Google effects on memory: Cognitive consequences of having information at our fingertips. Science, 333: 776-778.
Wake, H., Lee, P.R., and Fields, R.D. (2011) Control of local protein synthesis and initial events in myelination by action potentials. Science (Accelerated publication in Science Express, August 4, 2011) DOI 10.1126/science.1206998.