早期智人並不熟悉愛因斯坦的廣義相對論，但如今物理課上的任何人都要理解其基本原理。“我們古老的大腦是如何學習新科學和表示抽象概念的呢？”卡內基梅隆大學的神經科學家馬塞爾·賈斯特問道。在六月份發表於《心理科學》雜誌上的一項研究中，賈斯特和他的同事羅伯特·梅森發現，思考物理學會引發常見的大腦啟用模式，而這些模式是日常神經能力——例如，用於處理節奏和句子結構——它們被重新用於學習抽象科學。
賈斯特和梅森掃描了九名高階物理和工程專業學生的 мозги，當他們思考諸如動量、熵和電流等30個物理概念時。研究人員將掃描資料輸入到一個機器學習計算機程式中，該程式最終可以根據志願者的大腦活動來識別他們正在思考哪個概念。為什麼這成為可能？因為在所有參與者中，考慮特定主題（例如，重力）所涉及的神經模式是相同的。“每個人在不同的教室、不同的老師、不同的速度下學習物理，”梅森說。“因此，令人驚訝的是，在所有這些學生中，理解物理概念所開發的大腦區域是相同的。”
為了更進一步，科學家們隨後將他們研究的掃描結果與先前將神經活動與思維過程匹配的研究進行了比較。他們發現，與“頻率”或“波長”等科學概念相對應的大腦反應發生在人們觀看舞蹈演員、聽音樂或聽到有節奏的模式（如馬的疾馳）時啟用的相同區域——這可能是因為這些都涉及感知“週期性”。當學生們思考數學方程式時，參與的大腦區域與處理句子的區域相同。這些結果表明，一般的神經結構被重新用於處理高層次的科學。
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“因此，即使其中一些概念只是在過去幾個世紀才被形式化，我們的大腦已經構建好來處理它們，”賈斯特說。
梅森說，這些發現有一天可能有助於確定哪些學校課程應該一起教授，以便最容易被吸收。他和賈斯特計劃繼續研究我們的祖先知之甚少的其他科學，包括遺傳學和計算機科學。