本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
從雜耍到計程車導航，再到冥想、音樂、運動學習和處理速度，各個領域的大量研究都證明了經驗對神經連線模式的重要性。最終，認知能力領域也正在迎頭趕上。
近年來，神經科學家發現了一個大型腦網路，它對新穎且複雜的目標導向型問題解決至關重要。根據 Aron Barbey 及其同事的說法，該網路的主要功能是操縱、整合和控制整個大腦中分散式神經活動模式，包括低階感覺和運動模組。這種神經整合架構——有時被稱為前額頂葉網路—— 涉及外側前額葉皮層（對高水平抽象整合至關重要）和後頂葉（對感覺整合至關重要）特定區域之間的高效可靠的通訊。這是一個關鍵神經架構區域的圖示，以及將這些區域結合成協調網路的關鍵白質束
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過去幾年中最令人興奮的發現之一是，該網路關鍵參與者之間的協調性受到訓練和經驗的顯著影響。 Hikaru Takeuchi 及其同事發現，工作記憶訓練導致前額頂葉網路結構連線的可測量變化，包括頂葉區域和胼胝體前部。同樣，Dietsje Jolles 及其同事發現，6 周的工作記憶練習導致右側額中回與前額頂葉網路其他區域之間的連線性增加。推理也發現了類似的發現。在對 23 名參加法學院入學考試 (LSAT) 預備課程的參與者樣本進行三個月的推理訓練後，Allyson Mackey、Kirstie Whitaker 和 Silvia Bunge 發現額葉和頂葉白質結構的塑性。
在最近的最新分析中，Mackey、Alison Miller Singley 和 Bunge 使用相同的研究樣本來調查強化推理訓練是否會導致前額頂葉網路內更強的通訊。研究人員特別感興趣的是外側頂葉皮層和額極皮層 (BA 10) 之間通訊的增加，額極皮層位於前額葉皮層的最前端，就在您的眼睛上方。在其各種功能中，額極皮層與關係整合有關，即同時考慮問題各種特徵之間的多種關係。這項技能對於抽象推理和高水平表徵至關重要。
為了測試訓練對大腦變化的影響，研究人員納入了 26 名參加為期 3 個月的課程的法學院預科成年人樣本，該課程專門為律師準備 LSAT 考試而設計。他們選擇這門課程是因為之前的研究表明，高水平的動機和多巴胺與成年動物中更高水平的神經可塑性相關，學生們顯然有動力為 LSAT 學習，並且這種形式的推理訓練具有明顯的社會意義。每年，超過 100,000 名成年人參加 LSAT 考試，法學院招生委員會的假設是這些考試衡量的是認知潛力。
LSAT 課程包括 100 小時的指導和練習，分佈在三種類型的內容中：35 小時用於邏輯遊戲問題，要求考生“整合一系列規則以對一組專案進行排序或分組”，35 小時用於邏輯推理專案，要求考生“確定論證中的邏輯缺陷，識別假設，或選擇一個可以加強或削弱論證的陳述”，30 小時用於閱讀理解專案，要求考生“解釋短篇文字段落”。這三個部分的專案型別彼此之間以及與智商測試表現強烈相關。研究人員將訓練對前額頂葉腦網路的影響與 25 名未參加該課程但智商水平、壓力水平和睡眠量相同的法學院預科成年人的大腦連線進行了比較。他們發現了什麼？
首先，課程確實產生了效果。 LSAT 總分數的提高大致相當於從第 44 百分位數提高到第 73 百分位數（這些百分位數取決於考試年份）。這是在表現方面具有實際意義的提高，正如研究人員指出的那樣，這種提高將“大大拓寬他或她有現實機會被錄取的法學院範圍”。
但更與他們研究的目的相關的是，訓練後他們發現靜息狀態下額葉和頂葉區域之間的連線性增加，主要是在左半球和半球之間。與他們的預測一致，訓練特別增強了左側額極皮層 (BA 10) 與後部和內側頂葉區域之間的通訊。他們還發現頂葉皮層和紋狀體之間的連線性增加，這與紋狀體在推理和跨認知和運動領域的技能學習中的作用一致。
這些結果當然令人興奮和充滿希望，但由於這是一項樣本量小的單一研究，因此需要進行更多研究。雖然大腦連線與 LSAT 成績的提高呈正相關，但在研究人員對多重比較進行統計校正後，相關性不再顯著。因此，關於推理訓練的個體差異是否與前額頂葉網路中大腦區域耦合的強度相關，目前尚無定論。未來的研究應包括更大樣本的有動機的個體，在認知能力和人口統計學變數（例如，性別、年齡）方面更多樣化的人群，並具有更好的對照條件（例如，訓練期間進行的多種活動）。訓練前更廣泛的推理分數範圍很可能與推理訓練的提高以及前額頂葉網路連線性強度的增加更強相關。
儘管如此，這些發現確實證明了推理訓練——即使只有短短的 3 個月——可以顯著改變對高水平推理至關重要的大腦網路中的連線性。這些發現不應被低估，因為它們挑戰了智力是固定的傳統觀念，以及靜息狀態下大型腦網路中的連線模式是隨時間穩定的。參與加強了不同專業大腦區域之間的聯絡。正如 Silvia Bunge 在一封私人信件中告訴我的那樣，“這些資料強調了這樣一個觀點，即我們在特定時間的心理敏捷性反映了特定腦網路先前啟用的歷史。”
這些結果表明，與其將一個人在任何特定時刻的推理測試表現解釋為反映了該人固有的認知潛力，不如更明智地將該分數解釋為反映了個人的認知歷史——他或她先前參與特定神經網路的程度。事實上，一些心理學家——例如羅伯特·斯滕伯格和大衛·洛曼——將任何單一時間點的智商測試分數概念化為衡量發展中的專業知識或能力。
可以肯定的是，這並沒有否定生物學的作用。例如，基因仍然可以透過影響參與推理的動機、推理訓練的速度和效率以及神經可塑性的全部範圍來發揮作用。然而，對測試分數的這種重新概念化確實突出了認知功能的發展性質、豐富經驗對推理技能的倍增效應，以及經驗在決定我們在任何特定時刻的神經連線模式中的關鍵作用。
這些結果也對大器晚成者和希望在晚年學習新材料的人們具有啟示意義。然而，作者明智地指出，為了保持高水平的推理能力，在整個生命週期中反覆參與和練習是必不可少的。
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插畫家：喬治·杜西奧普洛斯