“數學家有三種類型，一種是會數的，一種是不會數的。”
不好笑的笑話？當然。但使這個笑話引人發笑的是，它是由我們對悖論的感知觸發的，一種數學邏輯的崩潰，它激活了位於右前額葉皮層的大腦區域。這些區域對因果關係的感知很敏感，並提醒我們注意可疑或蹊蹺的情況——可能存在危險的來源，在這種情況下，情況似乎不合邏輯。
藝術家M.C.埃舍爾的許多著名蝕刻作品也激活了類似的反應，因為它們描繪了違反因果關係的場景。他著名的“瀑布”展示了一個由木製水槽傾瀉下來的水驅動的水車。水轉動輪子，並被向上重定向回到水槽的入口，在那裡它可以再次傾瀉到輪子上，形成一個無限迴圈。這幅畫向我們展示了一個幾乎違反所有物理定律的情況，我們的大腦認為這種邏輯上的怪異之處很有趣——一個視覺上的笑話。
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使埃舍爾的繪畫引人入勝的技巧是心理學家稱之為“不可能的圖形”的幾何結構，它是一種線條形式，暗示了一個在我們經驗中永遠不可能存在的三維物體。包括威斯康星大學歐克萊爾分校的卡蒂亞·馮·卡羅利領導的團隊在內的心理學家，已經使用這種圖形來研究人類認知。當該團隊要求人們從同樣繪製的、不違反因果關係的插圖中挑選出不可能的圖形時，他們驚訝地發現，有些人比其他人更快地完成了這項任務。最令人驚訝的是，那些速度最快的人中，有的是患有閱讀障礙的人。
閱讀障礙通常被稱為“學習障礙”。它確實會帶來學習挑戰。儘管其影響差異很大，但患有閱讀障礙的兒童閱讀速度如此之慢，以至於他們通常需要半年才能讀完其他孩子一天可能讀完的單詞數量。因此，閱讀如此緩慢的人卻如此擅長挑選不可能的圖形這一事實，對研究人員來說是一個很大的驚喜。畢竟，為什麼閱讀速度慢的人會對因果推理的視覺表徵反應如此之快呢？
儘管心理學家可能感到驚訝，但許多與我交談的患有閱讀障礙的人並不感到驚訝。在我們在哈佛-史密森天體物理學中心的實驗室裡，我們進行了由國家科學基金會資助的研究，以調查患有閱讀障礙的人的科學才能。患有閱讀障礙的科學家克里斯托弗·託金向我描述了他對這種“不合時宜的事物”的敏感性。他很容易被花園裡花叢中的雜草所困擾，他認為這種對視覺異常的敏感性是他作為一名專業科學家事業的基礎。這種對因果關係感知的敏感性差異可能解釋了為什麼像卡羅爾·格雷德和巴魯傑·貝納塞拉夫這樣的人，儘管一生都面臨閱讀障礙的挑戰，但仍能夠做出獲得諾貝爾獎的科學成就。
在一項研究中，我們測試了有和沒有閱讀障礙的專業天體物理學家，他們在光譜中發現黑洞特徵的模擬圖形簽名能力。患有閱讀障礙的科學家——可能對花叢中的雜草很敏感——更擅長從噪聲中挑選出黑洞，這在他們的職業生涯中很有用。我們實驗室的另一項研究比較了有和沒有閱讀障礙的大學生記憶類似X射線的模糊影像的能力。同樣，那些患有閱讀障礙的人表現出了優勢，這種優勢在科學或醫學領域很有用。
為什麼閱讀障礙會有優勢？ 患有閱讀障礙的人的大腦是否有什麼東西使他們傾向於因果思維？或者，這是一種補償形式，即由於患有閱讀障礙的人閱讀較少而發生的大腦差異？不幸的是，這些問題的答案尚不清楚。
我們確知的一件事是，閱讀會改變大腦的結構。一個狂熱的讀者可能會每天閱讀一個小時或更長時間，日復一日，年復一年。這種高度專業化的重複訓練，需要對眼球運動進行不自然的精確、瞬間的控制，可以迅速地重組視覺系統，從而使一些通路比其他通路更有效。
當不識字的成年人被教導閱讀時，法國斯坦尼斯拉斯·德阿納領導的一項成像研究表明，隨著閱讀的獲得，大腦發生了變化。但是，隨著這些成年人發展了閱讀技能，他們也失去了以前處理某些型別的視覺資訊的能力，例如確定一個物體何時是另一個物體的映象影像的能力。因此，學習閱讀是有代價的，當人們學習閱讀時，執行某些型別視覺處理的能力會喪失。這表明閱讀障礙中的視覺優勢僅僅是閱讀經驗差異的產物，是閱讀障礙中閱讀能力差導致的一種權衡。
我和我的同事認為，患有閱讀障礙的人可能表現出視覺天賦的一個原因是他們難以管理視覺注意力。起初，一個困難會導致一個優勢似乎很諷刺，但當你意識到我們所謂的“優勢”和“劣勢”只有在需要執行的任務的背景下才有意義時，就會理解這一點。
例如，想象一下你正在尋找一名有天賦的保安。這個人的工作是發現看起來奇怪和不合時宜的東西，當發現可疑的東西時——比如，花壇裡意外的腳印——就報警。如果這是這個人的任務，你寧願聘請一個優秀的讀者，他有能力深入集中精力並沉浸在文字中，還是寧願聘請一個對視覺環境變化敏感的人，他不那麼容易集中注意力和遮蔽外界？
閱讀等任務需要將注意力集中在單詞上，因為你的眼睛掃描一個句子，以便快速準確地按順序將注意力從一個單詞轉移到下一個單詞。 但是，要成為一名優秀的保安，你需要一種相反的技能；你需要能夠同時對所有事物保持警惕，雖然這對閱讀沒有幫助，但它可能會帶來其他領域的才能。如果任務是找出不可能的圖形中的邏輯缺陷，那麼如果你可以同時將注意力分散在圖形的每個地方，那麼就可以更快地完成這項任務。如果你傾向於關注視覺細節，按順序檢查圖形的每個部分，那麼你可能需要更長的時間來確定這些部分是否構成整體，你將處於不利地位。
由安德里亞·法科埃蒂領導的義大利團隊進行的一系列研究表明，患有閱讀障礙的兒童通常表現出視覺注意力障礙。在一項研究中，法科埃蒂的團隊測量了82名尚未被教導閱讀的學齡前兒童的視覺注意力。然後，研究人員等待了幾年，直到這些孩子完成二年級，然後檢查了每個孩子的閱讀學習情況。他們發現，那些在學前班難以集中視覺注意力的人，在學習閱讀方面有更多的困難。
這些研究提出了這樣一種可能性，即從很小的時候就存在的視覺注意力缺陷，是導致閱讀障礙特徵性閱讀挑戰的原因。如果這種理論成立，這也表明所觀察到的優勢並非閱讀經驗的偶然副產品，而是大腦差異的結果，而這種差異很可能從出生時就存在。
如果情況確實如此，鑑於注意力以非常普遍的方式影響感知，那麼應該會出現許多優勢。 雖然患有閱讀障礙的人可能會錯過環境中需要注意力集中的細節，但他們應該更擅長注意到更廣泛分佈的事物。 換句話說，雖然典型的讀者可能會因為所有樹木遮擋了視線而錯過森林，但患有閱讀障礙的人可能會更全面地看待事物，錯過樹木，但卻看到森林。
在觀察到的其他優勢中，麻省理工學院的加迪·蓋格及其同事發現，患有閱讀障礙的人可以比典型的讀者更廣泛地分散他們的注意力，成功地識別同時在中心和外圍閃爍的字母，而這些字母之間的間距要大得多。他們還表明，這種優勢不僅適用於視覺事物，而且也適用於聲音。在一項模擬雞尾酒會聲音的研究中，他們發現，與精通閱讀的人相比，患有閱讀障礙的人能夠從房間裡廣泛分佈的聲音中挑選出更多單詞。
在實驗室中測量的這種優勢觀察是否適用於現實生活中的才能，仍然是一個懸而未決的問題。但是，無論原因如何，一個清晰的趨勢開始出現：患有閱讀障礙的人可能表現出看到他人往往會錯過的全域性（無論是字面意義還是比喻意義）的優勢。 托馬斯·G·韋斯特長期以來認為，跳出固有思維模式的思考是閱讀障礙的歷史組成部分，最近，醫生布羅克和弗內特·艾德也提出了類似的觀點。倫敦卡斯商學院的朱莉·洛根等社會學家也同意這一點。 洛根發現，閱讀障礙在商業企業家中相對普遍；這些人傾向於以不同的方式思考，並在創造性地思考業務時看到全域性。
無論機制如何，有一點是明確的：閱讀障礙與視覺能力差異有關，而這些差異在許多情況下可能成為優勢，例如在科學、技術、工程和數學領域。在物理學中我們知道，只有當存在溫差，即熱與冷之間的差異時，引擎才能進行有效的工作。只有當一切都相同時，才不會有任何有效的工作產生。神經學的差異同樣驅動著社會這臺引擎，創造出熱與冷之間的對比，從而產生有效的工作。一個領域的缺陷可能會導致其他領域的優勢，而正是這些差異推動了包括科學和數學在內的許多領域的進步。畢竟，數學家的型別可能遠不止三種，而社會需要所有這些型別的數學家。