本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
我最近有機會與其他科學家——以及著名的導演朱莉·泰莫和傳奇作曲家菲利普·格拉斯——一起探討天才之謎。我發現泰莫關於文化和環境對認知特徵影響的一個觀察非常有見地（請觀看上面的影片）。我們一直都明白，你是否是穆斯林或摩門教徒很大程度上取決於你的出生和成長地，但神經科學正在向我們展示，這種環境對思維的影響不僅僅是教導——大腦的物理結構是由它所處的環境塑造的。
我們的認知能力（和我們的大腦）與我們祖先的不同，我們祖先的生存依賴於一套不同的技能。在不同環境中長大的人以及未來幾代人的大腦也會有所不同，正如在擅長不同技能（例如數學、音樂、掌握外語和閱讀能力）的人的大腦結構中可以看到差異一樣。我們現在可以在我們自己的文化中看到這種認知能力在不斷變化的環境中進化。斯帕羅等人於2011年8月5日在《科學》雜誌上發表的一篇文章記錄道，隨著人們訪問網際網路的機會增加，對資訊本身的心理回憶減少，而對在哪裡可以找到資訊的記憶則增強。再舉一個具體的例子，數學家和“天才獎”獲得者斯蒂芬·沃爾夫勒姆從未學過長除法。既然計算機的計算速度更快、更準確，為什麼還要浪費大腦組織來發展這種認知技能呢？有人懷疑這是否可能為更抽象的數學釋放了認知資源。（神經科學家加里·斯莫爾也提出了類似的觀點。）
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事實上，人類大腦在出生後——透過童年和青春期——根據撫養期間所經歷的環境發展，從進化的角度來看是完全合理的。將大腦發育的環境控制新增到預先程式設計的遺傳控制中，將產生一個大腦，提供最大的可能性，使個體在自己出生的特定環境中生存和繁殖。這種根據一個人成長的環境而產生的大腦發育的靈活性，是人類作為一個物種在時間和地球上如此多不同環境中取得成功的主要原因。
這就是為什麼，如果你想成為天才，你最好在你的大腦仍在發育時儘早開始練習。這是否意味著父母應該讓他們的孩子上音樂課，讓他們成為天才？當然不是。這樣做會引導他們孩子的大腦以一種讓他們成為非常優秀的音樂家的方式發展，但這裡的重要資訊是，無論一個人在他們的大腦發育期間（大約到20歲左右）用它做什麼，都會導致一個成熟的大腦，非常擅長在那些形成時期用它做的事情。
我們正在更多地瞭解大腦中的功能活動如何影響自身的發展。上週，我的實驗室在《科學》雜誌上發表了一篇新論文，從分子水平報告了神經纖維上的電絕緣層（稱為髓鞘）如何受到神經纖維中的電脈衝的刺激而形成。髓鞘在胎兒發育的後期階段在神經軸突上形成，但髓鞘形成會持續到童年和青春期，並且在某些大腦區域直到二十歲出頭才完成。髓鞘絕緣層至少將資訊透過神經纖維的傳輸速度提高了50倍，因此纖維是否被絕緣將對資訊在神經迴路中的處理方式產生深刻的影響。這項新研究表明，決定軸突是否被髓鞘化的一個重要因素是它是否具有功能活性。哪些軸突具有功能活性部分取決於啟用特定神經迴路的環境經驗。
也許比尋找通往天才的道路更重要的是，我們還應該考慮這種產後影響對大腦發育的相反後果。如果一個孩子在社會貧困、虐待的環境中長大，或受到同齡人的欺凌，或被剝奪了在更廣泛的社會中取得成功所需的智力體驗，那麼產生的大腦將是在那些充滿敵意的條件下最大化成功的大腦。人格、社會互動、身體能力、暴力傾向、成癮傾向、對家庭的態度等等都深受童年和青春期經歷的影響，當時大腦正在自我連線，其結果可能是持久的。
但是，這些新資訊也具有啟發性。它告訴我們，透過經驗，我們可以“連線”和“重新連線”大腦。我們不一定受制於基因的偶然性所決定的命運。腦部成像顯示，失明的人會重新連線他們大腦中通常處理視覺資訊的部分，改為處理聲音。這使得失明的人能夠理解比有視力的人快得多的語速。
認識到每個孩子的大腦都沿著略有不同的軌跡發展，這對教育可能很重要。環境對不同心理功能產生影響存在關鍵機會視窗。這可能意味著，按照特定時間線對能力進行分類和排序的教育方法可能無法充分發揮每個孩子的潛力。
例如，學習閱讀會重塑大腦——我們可以透過人腦成像看到這一點。患有閱讀障礙的兒童，其大腦中被閱讀過程啟用的通路存在發育差異。最終，大多數有閱讀困難的兒童都會學會應對，這意味著他們在某種程度上會重新連線他們的大腦；但這可能需要數年時間。這樣的孩子，當他們正在努力閱讀時，可能無法像同齡人那樣閱讀或拼寫，但他們可能能夠充分欣賞莎士比亞的文學方面——人物、情節、對人性的洞察力。然而，如果他們的環境剝奪了他們學習這些東西的機會，他們可能會被剝奪這種體驗。通常，這樣的孩子會被擱置，直到他們的閱讀能力發展，而不是透過調整他們的閱讀延遲，以發展他們其他的智力能力。透過貧困環境造成的忽視會以持續到成年期的形式改變大腦發育的軌跡。
每個人在童年時期所擁有的獨特經歷，在一定程度上使每個人的大腦都不同。很榮幸有機會在那晚的座談會上傾聽如此有才華的個人，但尤其令人高興的是看到每個人的才華都是如此獨特。
延伸閱讀
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