本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
環境對智力的影響有多大？幾年前，弗吉尼亞大學教授埃裡克·特克海默證明，在貧困和混亂的家庭中長大，會抑制智商——沒有後天的培養，先天的優勢就會消失。那麼基因呢？基因也很重要。經過幾十年的研究，大多數心理學家都認為，智力在50%到80%之間是遺傳的。畢竟，大量研究表明，分開撫養的同卵雙胞胎的智商驚人地相似。
2008年密歇根大學發表的一篇論文徹底顛覆了這一切。由蘇珊娜·M·傑吉和馬丁·布斯克庫爾（現就職於馬里蘭大學）領導的研究人員發現，參與針對工作記憶的短期“認知訓練”（使用一種名為n-back任務的簡單但困難的遊戲）的參與者，提高了一般智力的核心特徵，即流體智力。晶體智力隨著年齡和經驗而提高。相比之下，流體智力是在不依賴先前知識的情況下，對新情況產生洞察力、解決新問題和感知新模式的能力。幾十年來，研究人員認為流體智力在成年期是不可改變的，因為它主要由基因決定。2008年的研究結果表明情況並非如此：透過一些認知訓練，人們可以提高流體智力，從而變得更聰明。
這讓我想到了一篇最近發表在Neuroscience期刊上的全新論文，作者是多倫多國防研究與發展中心的研究員，兼多倫多大學士嘉堡分校心理學系的兼職助理教授奧辛·瓦爾塔尼安。在這項研究中，瓦爾塔尼安及其團隊詢問，工作記憶訓練是否能提高在發散思維測試（稱為“替代用途任務”）中的表現。心理學研究表明，發散思維“載入”於工作記憶，這意味著當人們進行發散思維任務時，他們的工作記憶容量會相應地被呼叫。如果認知訓練加強了工作記憶，那麼參與者應該提高他們在發散思維任務中的表現。研究人員還想知道工作記憶訓練如何在神經層面影響參與者。也就是說，參與短期工作記憶訓練是否與在“替代用途任務”期間更高的“神經效率”相關？鑑於發散思維與創造力有關，這也揭示了工作記憶訓練對提高創造力的影響。
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為了回答這些問題，瓦爾塔尼安及其團隊聚集了34名參與者，並將他們隨機分配到實驗組或對照組。在研究的第一部分，研究人員使用瑞文高階漸進矩陣（RAPM）測量了流體智力，這是自1930年代以來標準化測試的標誌。它們是視覺類比問題，由兩個具有三個形狀的模式和一個具有兩個形狀的第三個模式組成。任務是從一組備選項中選擇缺失的形狀以完成第三個三元組，從而匹配整體模式。參與者在認知訓練之前和之後立即完成儘可能多的RAPM問題（十分鐘內），以便研究人員可以計算流體智力的可能提高。
在研究的認知訓練部分，參與者在不同的日子參加了三個訓練課程。實驗組的參與者完成了n-back任務。以下是它的工作原理。在顯示器上，參與者看到一系列字母以每兩秒半一次的頻率在同一位置閃爍。他們的任務是指出字母是否重複。第一級很簡單，因為參與者必須在每次看到字母在連續兩次試驗中重複時（例如，K後跟K）按下空格鍵。第二級變得更難——參與者必須在每次看到與前兩次試驗中出現的字母匹配的字母時按下空格鍵。在第三級，這變得更加困難，他們必須與前三次試驗進行匹配決策。與此同時，對照組的參與者完成了一項4選1反應時任務，該任務控制了任務參與度。
在RAPM和認知訓練之後，每位參與者都躺在fMRI掃描器中，並完成了“替代用途任務”，他們在其中為常見物體生成新穎的用途。例如，想象一下研究人員要求您生成磚塊的用途列表。您可以使用磚塊來建造房屋，但更具創造性的解決方案可能是使用磚塊來支撐開啟的門。替代用途任務的目的是測試發散思維，這是創造力的重要組成部分。在瓦爾塔尼安的研究中，參與者有12秒的時間來生成常見物體的用途，並有3秒的時間使用相容MRI的鍵盤輸入他們的回答。他們重複了這項任務20次試驗。
瓦爾塔尼安及其同事研究人員發現，結果在很大程度上證實了最初的假設。首先，與對照組相比，實驗組的RAPM得分有所提高，證實了先前的研究，即認知訓練可以提高流體智力。然而，他們沒有發現兩組在“替代用途任務”中生成的用途數量方面存在差異。換句話說，完成n-back任務的參與者在發散思維方面的得分並未更高，這表明訓練工作記憶並不能提高發散思維。
最引人注目的發現是在神經學層面。即，在實驗組中，“替代用途任務”生成階段期間，與發散思維相關的大腦區域，即腹外側和背外側前額葉皮層的啟用程度要低得多。這意味著，即使工作記憶訓練和隨後的流體智力提升並未轉移到“替代用途任務”的更好表現上，但在發散思維過程中，參與認知訓練的參與者在神經上更有效率。換句話說，就像長跑運動員更有效地使用他的肺和肌肉一樣，與對照組的參與者相比，練習n-back任務的參與者在發散思維任務中使用了更少的神經資源。
此外，流體智力的提高預測了右腹外側前額葉皮層的較低啟用。然而，瓦爾塔尼安在最近的一封電子郵件中提醒我，結果是相關的。“在工作記憶訓練和神經效率之間建立因果聯絡需要更多的實驗。”
目前尚不清楚工作記憶訓練的收益是否“轉移”到其他任務。研究人員知道，訓練工作記憶可以提高工作記憶容量。問題是，工作記憶訓練是否像鍛鍊身體一樣全面提高認知表現。瓦爾塔尼安說，這種轉移效應的可靠證據是“每個人都在追求的聖盃”，儘管他澄清說，並非每個實驗室都發現n-back任務會導致流體智力的提高。
這一切都引出了一個問題：智力到底是什麼？我在一開始就說過，智力具有遺傳成分，但環境也起著至關重要的作用。當然，這比這更復雜。考慮一下弗林效應。它表明，自1930年以來，世界許多地區的智商分數一直在上升。是人們變得更聰明瞭，還是他們只是更擅長參加智商測試？智商是智力衡量標準的觀點正在衰落。是的，智商與以後的生活成功相關，但不清楚它到底衡量的是什麼。使這些疑問複雜化的是多元智力的問題。像哈佛大學的霍華德·加德納這樣的研究人員認為，智力不是像頭腦中的黑匣子那樣的單一事物，而是一系列不同的心理能力。這對我來說很有意義——我可以寫關於認知科學的文章，但微積分問題讓我不寒而慄——但支援這種推理路線的證據零星分散。
另一個有爭議的研究領域涉及發散思維和創造力之間的關係。心理學家歷來將發散思維等同於創造力，因為發散思維是關於為單個問題生成多種解決方案、自由流動的思維和原創性。這是正確的，但與智力一樣，這種正規化並沒有解決創造力首先是什麼的問題。如今，越來越多的研究人員認為，在發散思維任務中的表現僅僅是創造力大餅中的一小塊。這就是為什麼許多創造力研究人員都在倡導更廣泛的創造力定義，以及摒棄存在創造力“型別”的想法，這是一種錯誤的暗示，即人們要麼有創造力，要麼沒有創造力。
這些研究人員之一是斯科特·巴里·考夫曼，紐約大學心理學系兼職教授，以及即將出版的《天賦不足：重新定義智力》的作者。“突破性的創造力需要多年的積累深厚的知識庫，從中你可以汲取靈感來建立新穎的聯絡，”考夫曼向我解釋道。“由於發散思維測試非常依賴工作記憶和流體推理，它們不允許人們將他們豐富的生命經驗帶入任務中。心理學家們錯過了一大塊他們的創造潛力，因為創造力可以透過多種方式體現出來。僅僅根據一次脫離背景的測試來判斷一個人的智力或創造力，你就是在忽視這個人獨特的頭腦，以及當允許這個頭腦在更長的時間內以自己的方式表達自己時，展現令人難以置信的認知能力的可能性。”
智力和創造力是我們心理學中棘手的組成部分。研究它們很困難，定義它們甚至更難。但認知科學的總體趨勢是積極的。像瓦爾塔尼安和考夫曼這樣的研究人員正在透過創新研究和新鮮的想法來拓寬我們對智力和創造力的概念。這至關重要。教育的未來不僅取決於政策，還取決於我們對大腦如何學習、產生洞察力和解決問題的瞭解。“理想情況下，在教育和其他應用環境中，我們應該有能力在一些核心能力上訓練個體，然後觀察許多目標活動中的表現提升，”瓦爾塔尼安說。“要實現這一點，我們首先需要很好地理解促成期望結果的核心能力，然後我們需要區分哪些可以訓練，哪些不能訓練。”
圖片來源：雷納託·加諾薩