所有模式存于左脑
随着新奇-常规假设持续在脑海里定形，我既为它沉迷又因其大胆而略感恐慌。我觉得我需要用事实来验证，于是找到了年长的同事兼我的密友，神经心理学家路易斯·科斯塔（Louis Costa）。我们一起设计了几个实验，确保它们能够经受得了波普尔式的严格证伪考验。
在科学领域，没什么比敢于提出一个逻辑清晰却有悖于常规的假设更令人兴奋的事了——可以这么说，不要害怕冒险，也许能侥幸成功。对自己的假设抱有希望时，也要提醒自己保持怀疑精神，以便假设不成立时太过失望。对科学家来说，公众的认可和赞誉纵然令人喜悦，但没什么能比得上勇于考验自己并通过这种考验更让自己感到骄傲，至少对我来说是这样。
早期的结论基于两种观察结果。第一种是对比左脑受伤的病人和右脑受伤的病人心智功能受到的影响。第二种是使用当时具备的实验设备对健康个体进行研究：一种记录视觉过程的叫作“速示器”的灯箱和一套记录听觉过程的耳机。这些方法在20世纪60年代、70年代和80年代比较常用，但它们的实验结果粗糙且不精确。回想起来，我有时会把那段时间称作“旧石器时代”——与其说是认知神经学的历史，不如说是史前。
让我们惊讶和高兴的是，我们的假设经受住了考验。因为对结果不太满意，我们继续进行了更多的测试，同样成功了。今天的科学研究越来越依赖团体的努力，运转起来像一条高科技组装线，常常缺少独自探索时代那种思路豁然开朗后纯粹的兴奋和满足感。但那一刻我体会到了纯粹的快乐，它也是我职业生涯的巅峰一刻。1981年，我们终于信心满满地发表了理论，写了一篇题目晦涩、没准儿反映我当时俄语口音的论文，叫作《描述性系统习得和使用中的左右脑差异》。
心智控制自右脑向左脑的转移看上去越来越像一个普遍现象，它抓住了每一个时间尺度上的每一个学习过程的本质，从以小时为单位到以年为单位。个体在面对一个真正意义上的新情况或新问题时主要依靠右脑进行处理。但一旦个体熟练掌握了这种情况，左脑的主导作用就变得明显起来。这看起来像是抓住情况本质的赋权模式一旦形成，就会存储在左脑里。
新出现的证据甚至对神经心理学最神圣的信条提出了挑战；任务是否涉及语言似乎无关紧要，新旧任务的区分才最重要。一项有些不寻常的词语任务（比如找出单词里出现的某些字母，或是将动词和名词配对）调用右脑要多于调用左脑。尽管按照旧时规则来说，任何涉及语言的任务都应该调用左脑，但随着对“不寻常”的任务变得越来越熟练，左脑的参与度越来越高。相反，一项和我们日常语言使用方式更为接近的词语任务从一开始激活的就是左脑。
同样，一项熟悉的视觉空间任务（比如识别熟人的面孔）主要占用左脑——尽管按照旧时规则来说，任何视觉空间任务，包括面部识别，应该主要占用右脑。相反，对比陌生面孔的照片这项任务主要激活的是右脑。以此类推。
最近，强大的功能性神经成像方法变得可用，它们彻底改变了大脑研究。以纸笔为工具的低技术含量的神经心理学中出现了诸如PET、FMRI和SPECT之类的高科技术语，以及各种形式的先进脑电图扫描法（比如MEG，或是和复杂决策有关的“伽马频率”记录）。这些方法建立在不同的物理原理上，但都能让我们直接观察运转中的大脑活动。由这些方法得到的信息是“肉眼可见的”，是对正在运转的大脑的总览，而不是放大。我们无法从中看到单个神经元或单个神经回路的活动。尽管有所限制，但这些方法确实能让我们辨别兴奋的脑区以及各个大脑组织会在什么条件下变得活跃。
新的功能性神经成像法让我们能够更直接、更精准地研究大脑动态以及大脑活动在一段时间内的改变。在过去的几年里涌现出的更多信息，进一步澄清了在学习过程中左右半脑各自的作用。新方法支撑了这样的结论：“认知重心”从右脑向左脑的转移是一条不可侵犯的普遍原则，适用于从语言到视觉空间的各种认知任务，也适用于从数小时到数年的时间尺度。
这种转移可以通过一项持续数小时的实验证明，它要求实验对象学习以前不熟悉的各种任务。不管任务的性质如何，右脑总是在缺乏经验的个体学习认知技能的早期阶段占据主导，但随着对任务掌握程度的提升，会逐渐转移到左脑。日本神经学家在我们关于角色中心决策工作成果的启发下，用伽马频率脑电图研究展开一项新的相近任务，从而阐明了这一点。
现实生活中需要几年时间才可习得的各种专业技能，也能证明这种自右向左的转移。需要这样的技能来执行任务的新手表现出明显的右脑激活，但熟练的专业人员在执行相同的任务时表现出了明显的左脑激活。音乐就是一个很好的例子。当没有受过音乐训练的个体（比如我们中的大多数人）识别旋律时，右脑运转得更为积极且特别活跃，但在受过专业训练的音乐家那里，情况正好相反：左脑运转得更为积极且特别活跃。
图14 在逐渐熟悉的任务过程中，伽马频率脑电图显示的皮质激活转移
阴影颜色越深，激活水平越高。（A）面对任务之初——活跃的主要是右脑。（B）执行任务中途——左右脑同时活跃，但左脑的额叶最活跃。（C）任务接近结束——活跃的主要是左脑。由神谷等人授权许可（2002）。
甚至连传统神经心理学的“圣杯”——语言的偏侧性理论，也并不是人们所认为的那样。左脑从一开始就主控了语言的说法是不正确的。事实证明，右脑在幼儿习得语言的过程中发挥着重要作用，运用不同实验方法对正常儿童进行的研究清楚表明了这一点。但特别具有说服力的还是脑损伤对语言的影响。和我早前在苏联的观察结果一样，儿童右脑损伤会严重妨碍后来的语言发育。相反，成人右脑损伤通常不会损坏语言能力，但左脑损伤会。但如果语言任务非常陌生或不同寻常，即使是成人右脑也会介入。马克·荣格-比曼（Mark Jung-Beeman）和他的同事用一个简单的实验证明了这一点，他们在实验中提出类似如下的问题：“哪一个词加上pine（松树）、crab（螃蟹）和sauce（酱汁）都会合成新词？”（答案是：apple（苹果），合成pineapple（菠萝）、crabapple（沙果）和applesauce（苹果酱）。）当实验对象发出“我知道答案了”的信号时，FMRI和脑电图明显显示右脑被激活。
语词习得得模式开始于生命周期的极早阶段，通常表现为学习母语的发音。我的母语是俄语，因此无论我的英语多好（对我来说能用这门语言写第三本书已经足够好了），我的语言习得过程及其背后的大脑活动都和那些以英语为母语的人有点不一样。
美国仍旧是一个移民国家。虽然很多移民除了掌握实用的、简单的、基本的英语以外，很多移民从未认真学习过新家园的语言，但也有一些移民的语言水平达到了惊人的程度，甚至对这门语言十分精通，成为多产的演说家或作家。你立即就能想到弗拉基米尔·纳博科夫（Vladimir Nabokov）和约瑟夫·康拉德（Joseph Conrad），还有亨利·基辛格、埃利·威塞尔（Eli Wiesel）和乔治·索罗斯（George Soros），仅举几例。他们都精通英语，可能在某一个生命阶段对英语的熟练程度甚至要强于各自的母语，但他们对英语的掌握和本地人并不一样。并非更差，在很多情况下可能要更好，但两者有所不同，而这些差异远比他们可辨认的中欧或东欧口音深刻。当人们过了十几岁才第一次接触外语时，口音通常并不会完全消失。 [1]
其中有些差异用常识就可以解释清楚，因此不足为奇。通常，人们会在不同的年龄阶段习得不同方面的不同词汇。这意味着，如果过了一定的年龄才第一次接触外语，你对词汇的某些方面的掌握就会一直弱下去。矛盾的是，越是简单的词汇越适用这条规则。一个口齿伶俐的人能富有表现力地用第二语言谈论科学、哲学或政治最深奥的部分，但却对简单的家庭小工具、植物或动物的名称一无所知。我发现自己就一直处于这种滑稽好笑又令人蒙羞的语言处境。
精通母语的人和精通非母语的人之间还有一个更难以捉摸也更为深刻的关乎注意力的区别，也就是“听见”和“听”的区别。无论我的英语表达多么清晰，无论我多么敏捷地掌握传递到我的信息，比起文化及智力水平相当的本地人，我总是显得更加专注地去听。我必须全神贯注。这是事实，虽然我的英语水平似乎和本地人别无二致（忽略口音的话）。直白地讲，我说英语时必须专注才能听懂，但说俄语时不专注就能听懂。第二语言里的任何互动永远需要更多的心智资源，也需要投入更多的注意力。这可能就是为什么通晓两门语言的人在认知下降和早期痴呆中经常会先丧失第二语言能力并回到母语状态的原因之一，哪怕他们数十年里主要使用的都是第二语言。
使用母语和使用非母语时，大脑活动是否不同呢？最新研究证实的确不同。数十年来，科学研究依据的假设是：语言的大脑机制是统一的、模块化的，语言存在于所有大脑的相同部位，即左脑几个可预测的区域。但由于近来认知神经科学界涌现出许多突破性见解和发现，我们知道语言的大脑机制远非固定不变的。不同的大脑区域群决定着不同阶段和不同程度的语言发育。我们知道，右脑在儿童语言发育的早期阶段起着意料之外的重要作用。随着年龄的增长，右脑对语言的作用逐渐减弱，在成人中间变得相对有限。对不同年龄的正常儿童进行比较，以及对不同年龄发生的脑损伤的检测已经证明了这一点。这种母语发育的大脑动态模式符合大脑管理的一般原则：右脑负责处理新信息，左脑负责处理得到确认的认知技能。
第二语言或第三语言的大脑动态甚至比第一语言的大脑动态更加复杂。第二语言从语义层面看属于新信息，但它又不完全是新信息，因为不同的语言有很多共通之处，而第二语言或第三语言的习得建立在根深蒂固的第一语言的基础上。近来功能性神经成像对双语使用者的研究表明，尽管存在大量的重叠，但是第一语言和第二语言激活的脑区并不完全相同。成人双语使用者第一语言的大脑动态主要局限在左脑。相比之下，第二语言的大脑动态通常既涉及左脑也涉及右脑。
对神经健全的双语使用者进行的大量功能性神经成像研究的结果证明了这一点。（但也存在双语使用者由于右脑中风而舍弃使用了几十年的第二语言转而用回第一语言的趣事。）
如此看来，当语言仍旧是一种相对新奇的认知策略时（正如第一语言之于儿童，第二语言之于成人），右脑对它的习得发挥着关键作用。但当完全习得语言之后，左脑逐渐占据支配地位。正如我们之前已经确定的，语言是一个模式系统，这些模式在形成的过程中存储于左脑。
[1] 这么说虽然有趣但也许不太合适，我认为罗曼·雅各布森（Roman Jakobson，1896—1982）是精通多门语言的人当中口音最重的人之一。他是流亡的俄裔犹太人，后来成了哈佛大学教授和杰出的语言学家，以语言的语音结构研究闻名至今。
不同类型的模式
其他的一般模式也是如此。出于对语言的敬畏以及它在人类认知中的作用，我们的心智世界充满很多其他的非语言模式识别过程，它们由相对独立于语言的一般记忆操控。我们已经确定，即使是处理最平凡的日常情况，我们都非常依赖立即将特定物体识别成熟悉类别的能力，尽管我们以前从没见过这些物体。但如果你以前从未见过这些事物，你怎么知道它们是什么？模式识别正是“救世主”！这些表征每一个都对应你大脑里一个具有吸引子属性的神经网络（我们之前谈到过吸引子）：它会被一整类的感官输入激活，对应一整类的相似事物。我们几乎在生命的每一刻都要使用这种能力。当你看见一辆新型号的汽车，你知道那是一辆车而不是一棵棕榈树。当你经过百货商店的货架，你用不着别人告诉你哪一样是衬衫，哪一样是鞋子，等等。没有这种能力，我们会迷失在陌生的奇怪物品的森林里，而且不得不从头开始学习这些物品的意义。
某些脑损伤会破坏这种珍贵的能力，引起一种叫作“联想失认症”的疾病。和我们的探讨密切相关的是，导致联想失认症的原因可能是左脑损伤或左右脑损伤，但不会是右脑损伤。因此，左脑是各种一般模式的“所在”，包括和语言相关的模式，也包括和语言无关的模式。假设你惯用右手，这意味着你头脑里表达“椅子”这一概念的神经网络可能分布广泛，但主要存在于你左脑的枕叶、颞叶和顶叶。
并非所有的一般模式都是描述性的，其中有些是规范性的，它们同样存储于左脑。我们在前一章里讨论过这一点，但让我们了解得再详细一些。我们不仅知道各种物体是什么，还知道怎样操控它们。我们知道如何握住勺子、梳子或钢笔。握住这些物体时手指的位置全都不同，但我们并不会混淆。我们知道如何系鞋带和打领带，如何扣纽扣，如何使用锤子和剪刀。这些物体用到的动作也不同，但我们同样不会混淆。
不仅如此，就像装饰风格很艺术的椅子一样，我们不必为每一样物体单独学习操作技能。一旦你知道如何使用剪刀，你就懂得使用所有剪刀；一旦你知道如何打领带，你就懂得系上别的领带，无论它多长多宽。因此，这样的技能也是一般性的。某些脑损伤会破坏这些技能，造成一种叫作“观念性失用症”的疾病。同样，导致观念性失用症的可能是左脑损伤或左右脑损伤，但不会是右脑损伤。因此，规范性一般模式同样存储在左脑，无论它们是否和语言相关。
总之，左脑负责基于模式识别的多数活动，无论它们与语言有关还是无关。左脑损伤破坏了这些能力，造成了语言模式识别障碍（失语症）、非语言模式识别障碍以及模式使用障碍（失认症和失用症）。
相比之下，右脑在人生的早期阶段发挥着特别重要的作用，彼时的即用型模式仓库尚未形成。发育神经科学家最终承认了这一点。多年来，占据主导地位的默认假设是，所有学习和早期认知发育的障碍都源于左脑的功能失调。但近年来出现大量源于右脑早期功能紊乱的疾病，即所谓的非语言性学习障碍，如艾斯伯格症等。加拿大神经心理学家拜伦·鲁尔克（Byron Rourke）对于我们认识各种发育性障碍中右脑功能失调障碍做出了特别大的贡献。
有些由右脑功能失调造成的症状只有通过神经心理学测验才能被发现，但有些症状明显得即使一个外行也能用肉眼观察到，这足以说明右脑功能受损的实际情况。右脑功能失调的人通常会逃避新事物，他们倾向于墨守成规、一成不变，对离开原来的生活环境感到恐惧和厌恶。
右脑功能紊乱的这些症状可能非常具有戏剧性，它们尤其影响社交行为。有些人在社交方面如鱼得水，有些人在社交方面就很笨拙。而且，笨拙的社交经常出现在成就非凡的个体当中：科学家、工程师以及软件设计师——这些人就是众所周知的怪胎。这种笨拙在轻微情况下可能是讨人喜欢的，但一旦它严重到一定程度，就会给个人生活带来极大的破坏性。今天，我们知道这种在临床上会造成严重后果的社交笨拙通常是由右脑受损引起的。
为何如此？答案在于，有些情形永远也不会被划入数量有限的模式中去。要有效地应对它们，个体必须不断即兴发挥，依赖自身的“感觉”而不是众多模式识别。这意味着某些类型的决策永远停留在右脑的范围内，社会判断和人际交往能力似乎就属于这一类。社交情况太过复杂多变，你很难通过数量有限的模式去应对它们。
判断一个人在社交方面是否优雅，比起通晓社会规范，更多的是看遵守规范的能力，避免给人一种不自然、费力和做作的印象。我们身边通常会有一两个在社交场合从不犯错的人，“严格照章办事”，这恰恰是他们给人死板印象的原因，几乎就像滑稽的现代舞漫画或高度程式化的戏剧表演。他们的行为给人一种一连串尴尬静止镜头的印象，每一个镜头对应的“概念”行为都不是自然行为，缺乏精妙、流畅和优雅。他们拼命努力“和他人相处”，但往往弄巧成拙，结果遭到同龄人的“嘘声”和拒绝，不是被当成社交异类，就是被当成社交弃儿。在右脑功能失调的患者当中，这些特征通常非常明显，包括儿童和成人。
随着童年向成年的转变，我们积累了各种模式，能够驾轻就熟地应对新情况。这些即用型模式一旦形成，就主要存储于左脑；随着模式库的增大，个体会越来越依赖左脑。认知控制的总体轨迹，即“认知重心”逐渐从右脑向左脑转移。这显然是一个过程，不是突然地转变，而且认知技能不同，这一过程也不同。所以，准确地说，我们谈论的不是一个自右向左转移的单一过程，而是在不同的时间尺度内以不同的速度并行展开的无数这种过程。但它们都反映了一个基本现象：认知控制轨迹从右向左的转移是高阶心智过程的一个基本周期，正如本能反应是初级学习阶段的一个基本单元。
图15 左右半脑在认知学习中的作用
阴影颜色越深，参与程度越高。（A）当你面对新的认知挑战时，右脑占据主导。（B）左右脑同时参与中期学习阶段。（C）在使用成熟的心智技能时，左脑负责进行“认知导航”。在某种程度上，前额皮质（图片顶部）在成熟心智技能中的作用也会降低。
终其一生的认知重心转移
现在让我们从终生视角考虑。大多数针对脑功能发育变化的研究都隐含这样一个问题：“儿童和成人有何不同？”但近来，随着人们对老龄化关注的增加，这个问题已经延伸成：“青年人和老年人有何不同？”
过去10年里，许多运用PET和FMRI的功能性神经成像研究都提出了这一问题。研究人员比较了成年人在不同生命阶段的大脑活动模式。结果表明，“认知重心”自右向左的转移是一个贯穿一生的持续过程。青年人群的脑激活更可能出现在右脑前额皮质而不是左脑前额皮质，但老年人群的左脑前额皮质则更为活跃。同样，这种结果似乎和任务的性质无关，不管它们是语言的（如词语识别）还是非语言的（如面部识别）。认知重心自右向左转移似乎是一种终身现象，从童年到中年再到老年。这一观念首先由我的两位朋友杰森·布朗（Jason Brown）和约瑟夫·杰夫（Joseph Jaffe）提出，目前已得到越来越多的实证支持。
由此可见，认知控制轨迹自右向左转移，不仅是人类从童年到成年阶段心智发展的一个基本周期，而且贯穿了我们的一生。在本章开头，我们探讨了如何运用实验来研究这些变化。但现在，我们知道人的一生始终存在类似的变化。和原来的观念相反，右脑是人生早期的主导半脑。但随着时间的流逝，左脑逐渐占据优势，因为后者建立了一座不断扩大的“模式图书馆”，里面装着表现为神经吸引子的有效模式识别策略。右脑对年轻的我们至关重要，年轻是大胆的时节，敢去神秘水域冒险。左脑对成熟的我们至关重要，成熟是智慧的时节，能透过以前的经验看待新事物。
我们该如何理解左右半脑中存在的知识表征的差异呢？正是这些差异使它们在学习的不同阶段起到了不同作用。在我写这本书的时候，这些差异是神经性功能成像和计算方法研究的重点。但就目前而言，更有科学头脑的读者也许会发现以下的类比很有帮助，这个类比涉及描述性统计，也就是在实施详细分析（“推论性统计”）前表示大数据集最简单的方法。在描述性统计法里，同一组数据可以表示成两种不同的方式：数据组和数据点集群。第一种方式是总平均，捕捉的是过去所有经验的总体本质，但丢失了具体的细节。第二种方式是具体经验库，但提取不到共性本质。
数据组用平均值和标准差表示。相反，数据点用散点图表示。当新信息加入时，这两种表示会以截然不同的方式更新。每当有新信息的加入，数据组就必须重新计算一次，从而产生一个新的平均值和一个新的标准差。相反，散点图仅仅会增加一些新的数据点。
右脑可以被看成先前所有经验的“总平均”，通过一些皮质平均值和各种标准差表示生物体积累的知识，不过缺少具体细节。左脑可以被看成各种皮质散点图，一个相对具体的表征库，每一种表征都对应一类相对狭义的相似情况。
图16 储存在大脑两半球的知识表征
（A）散点图分析（每个数据点表示小范围情境的具体特征）这是储存在左半球的知识表征。（B）数据组分析（覆盖所有情境的大致概括）这是储存在右半球的知识表征。本图为概念图，并非实际情况。
现在假设生物体遇到了一个新的认知挑战。假如它至少能和左脑里的一种特定表征（吸引子）产生共鸣，大脑就会将认知挑战识别成熟悉的情况并根据以往获得的针对这类情况的经验进行处理。但如果没有共鸣产生，大脑就会将认知挑战识别成新情况。由于它并不符合任何可用的关于特定情况的知识，处理这种情况的唯一方式就是借助右脑储备的默认“平均”信息。
例如，假设你的厨房里放有一个装有类似果冻的东西的罐子。如果你的左脑认为它是果酱，你可能会去吃。如果你的左脑认为它是液体肥皂，你可能会把它放进洗碗机。但是如果你根本无法将它识别成熟悉的事物，换句话说，你不知道它是什么，右脑含有的默认选项会谨慎对待，然后可能会扔掉它。
因此，随着年龄的增长，我们一直在积累一般记忆，这让我们能够逐渐使用快捷方式解决问题，摆脱应对新挑战时需要的艰苦脑力劳动，并形成模式识别。我们终生都在扩充“模式图书馆”，这些模式存储于左脑。因此，随着年龄的增长，我们对左脑的依赖逐渐增加，对右脑的依赖逐渐减少。随着心智模式的增加，左右半脑的使用频率，可以说是不可阻挡地自右脑向左脑转移。这反过来也深刻影响了大脑以及左右半脑对老龄化影响的抵抗。我们会在本书第13章讨论这一点。
与此同时，我们应该着手研究新情况、左右半脑和额叶之间的关系了。右脑并非处理新认知时唯一重要的大脑区域。我们从前一章了解到，额叶在这一过程中也起着关键作用。功能性神经成像研究表明，生物体面对新挑战时，额叶尤其活跃。随着任务变得熟悉、自发和不费力，前额皮质的作用就减弱了。
难怪创造力也取决于额叶功能。尹妮娅德·卡尔森（Ingegerd Carlsson）和她的同事研究了低创造力人群和高创造力人群（创造力可以通过一种特殊的心理测验来衡量）的前额皮质的rCBF（血流量）。高创造力人群在休息状态下的额叶rCBF水平更高。当面对认知挑战时，高创造力人群同时激活了两侧额叶，而低创造力人群只激活了左额叶。由此看来，高创造力个体的左右额叶均会参与问题解决，而低创造力个体只有左前额皮质才会参与。一项相近的研究表明，面对独创性的任务，创造性人才的右脑活动不断增强从而使他们能够应付自如。右脑的激活在额叶部位表现得特别明显。相比之下，低创造力人群仍旧受左脑支配，右脑相对不够活跃。
既然“认知中心”从右脑向左脑的转移似乎是一种终生存在的普遍现象，提出以下的问题也就顺理成章了：是所有的人都一样，还是存在个体差异？在了解大脑和认知之后，你可能会期待后者。
的确，有些人的创造力能保持终生，并不会随着年龄的增长而减退。他们的大脑结构与众不同吗？怎么会呢？
想想下面的心理实验。假设有一个心理测验可供我们测量智慧。在这个测验的帮助下，我们可以分辨出明智的人和不那么明智的人。再假设我们面对的实验对象需要智慧来解决他们的问题。这两类人群的脑激活模式会有什么不同呢？作为智慧的标志，我认为左前额区会特别明显被激活，而那些随着年龄增长而获得智慧的同时又保有创造力的人，左右前额区均会特别明显被激活。
在更加了解左右半脑的运作方式后，我们距离解开认知的某些最神秘的谜题也更近了一步。但认知并不是独自运转的，仿佛置身于一个不带感情的神经真空。恰恰相反，认知和情感相互交织，而且这种结合也涉及左右半脑。这将是下一章的主题。