令人意想不到的是,人类和大多数动物——猴子、老鼠、狗甚至鱼,都对数学有着一定的理解。大多数生物至少能够分辨出“很多”和“不多”的区别,这说明数学一定是在进化历程中备受青睐的一项基本的生存技能。与其他动物相比,人类额外还有一项技能,那就是能够在抽象中处理数字,把模糊的数字变成实实在在的数量。法国神经学家斯坦尼斯拉斯·迪昂(Stanislas Dehaene)发现,大脑负责处理模糊的“大约数”的是视觉和空间脑区,而处理精确数字时需要的大脑区域与处理语言的区域相同。因此,在某种程度上,善用语言文字与擅长数学似乎是同一回事。这么看来,我已经没有任何借口了。
牛津大学数学教授马库斯·杜·索托伊(Marcus du Sautoy)也认为,并没有所谓的“无数学头脑之人”,即使是占人口总数5%的计算障碍症病人,也并非完全丧失了数学能力。他表示,我们都是数学家,因为数学基本上就是发现规律的能力。换言之,可能你并不擅长算术,但你绝对能够发现规律,而发现规律是一种综合技能,其中涉及许多数学知识。作为人类至关重要的生存技能之一,发现规律经过了时间和进化的考验。马库斯·杜·索托伊最近在《卫报》(Guardian)上的一篇文章中否定了“无数学头脑”的观念1 :“如果你看到对称的东西,那很可能是某个动物的脸,它要么是你的捕食者,要么是你的猎物。不管怎样,那些对对称性敏感的动物都能够生存下来。同样,数字感良好的人能够判断自己的部落在人数上处于优势还是劣势,从而做出战斗或逃跑的决定。”
不过,每个人的数学能力显然各不相同,毕竟不是所有人都是牛津大学的数学教授。至于我们为什么会呈现出如此大的区别,则是牛津大学认知神经学家罗伊·科恩·卡多什(Roi Cohen Kadosh)的研究课题。他主要研究不同人的数学倾向如何通过学习形成,同时,性格、推理能力和注意力等因素对数学能力有怎样的影响。听了我的经历之后,他觉得我的主要问题在于失去了自信——对自己不能做到某件事的担心和害怕,一定会让大脑失去本来所需的资源。难道我之所以数学不好,是因为我坚信自己如此?经济合作与发展组织(OECD)最近的一份报告指出,有54%的男生和65%的女生都认为数学给自己带来了很大的压力2 ,这种现象是不是也出于上述原因?
若真如此,或许拥有数学头脑其实比我想象的更加简单,甚至可能根本不需要花很大功夫去折腾大脑。
罗伊把我安排给了他的学生阿玛尔·萨卡(Amar Sarkar),他最近在研究怎样通过大脑刺激让人克服对数学的厌恶,释放自己隐藏的数学天赋3 。当然,这并不是阿玛尔的原话。我们在牛津大学见面时,他十分矜持,说话缓慢而谨慎,让你无法从他目前的研究中得出任何过于夸张的结论。他多次强调,我正在做的事——自己尝试各种实验——不具备科学性。他说:“你所做的在科学上是无效的,不过对你来说仍然是有趣的经历。”阿玛尔很年轻,他的科学生涯才刚起步,甚至还没有遭遇过科技媒体对他的错误引用,因此我感到很惊讶,一名记者在错误信息的指导下说他能够释放人们内心隐藏的数学天赋,而他竟然表示理解。可能我不该这么说,但其实这种说法并不夸张。阿玛尔最近的一项研究对两组人群进行了比较,一组对数学有厌恶情绪,而另一组没有。经过研究,他发现,虽然没有厌恶情绪的人在现实生活中更擅长数学,但厌恶数学的人其实水平也不赖——毕竟参与这项研究的志愿者基本上都是牛津大学的学生,总体水平并不会很差。他们对数学的情绪似乎与自身的数学能力没有多大关系。
然而,在判断简单的加法运算结果(比如8+2=10)是否正确时,害怕数学的人速度明显更慢。与此同时,相较于更加自信的对照组,痛恨数学的人表现出了更高的应激激素皮质醇水平。但有趣的是,研究人员增强了右侧前额皮层(位于眼睛上方,额头顶部,主要参与控制情绪反应)的电刺激信号后发现,不仅被测者的应激激素皮质醇水平显著下降,他们解答数学问题的速度也快了550毫秒。在美国堪萨斯州时,利拉·克里斯科曾经告诉我,50毫秒对于心理学家来说已经是相当可观的进步——而就实际应用而言,皮质醇水平的变化更让人印象深刻。皮质醇水平越低,人感知到的压力也就越小,这是你能够明显体验到的变化。通过对大脑简单的干预,能稍微减少一些我们感受到的压力,但它是否能真的让人爱上数学,或者至少让人不那么讨厌它呢?
经过测试,阿玛尔认为我属于数学焦虑的类型,并决定帮我进行为期一周的脑部刺激,还附带一些认知训练,来看看我的测试得分和对数学的态度是否有所改变。
我已经接受过多次脑部刺激,但仍然对此感到紧张,尤其是阿玛尔告诉我他要使用的是电力更大、持续时间更长的经颅随机噪声刺激(transcranial random noise stimulation,简称t RNS)。
不过,我还是有点兴奋,因为阿玛尔给我戴上了可爱的亮蓝色毛巾布头带——用来把电极和我的头部连起来。我说这让我看起来很像是英国的恐怖海峡乐队(Dire Straits),但说完后又怀疑阿玛尔是不是知道我在说什么,毕竟他出生的时候,《金钱无用》(Money for Nothing)的音乐视频已经发行了四年,而他又在印度长大,我甚至不知道那里的人有没有听说过这个乐队。但他笑着告诉我,尽管恐怖海峡乐队在印度并不是特别火,但他的父母非常喜欢场馆摇滚,所以他从小到大听的都是布鲁斯·斯普林斯汀(Bruce Springsteen)和恐怖海峡之类的音乐。聊起父亲时代的音乐,我发现阿玛尔也有并不保守的一面,同时不禁好奇恐怖海峡乐队的马克·诺弗勒(Mark Knopfler)现在都在做些什么。
接下来就是我再熟悉不过的程序——基准测试(好几页的基础算术题,题目越来越难,每道题都必须作答,不得跳过)和工作记忆能力测试。
随后,他把脑刺激仪器与我的大脑进行连接,并打开了电流开关。“你感觉电流增强了吗?”他问。“没有,”我答道,“我应该感觉到吗?”“不。”他神神秘秘地说。之后,我便开始了测试。
与在堪萨斯州的体验不同的是,这次我并没有觉得自己头晕、嗡嗡作响,也没觉察到什么其他的变化。可能是因为利拉对我进行脑部刺激时,主要是为了抑制前额皮层的活动,而阿玛尔则正好相反。也许你会更容易地意识到自己失去了某些大脑能力,但如果是脑力稍有增强,可能感觉并没有多大区别。可以肯定的是,我并没有觉得自己变成了天才,但即便如此,我很快就适应了接下来的测试。一旦知道自己完全具备测试所需要的数学能力,能够判断算式结果(例如9×3=27)的正误,我就放松了下来,开始专心做题。大声念出答案似乎能帮助我更好地完成测试,于是我一等到阿玛尔离开房间就开始自言自语起来。
接下来几天的内容也大同小异——在第二天和第三天的时候,阿玛尔让我做了一些认知训练,他刚刚完成但尚未发表的实验表明,这些认知训练对数学能力也有一定的影响。训练内容很有趣——我假装自己是机器人工厂的一名工人,必须针对传送带送过来的机器人立刻做出不同的决定:如果机器人手臂断了,按左键;如果是红色机器人,按右键;如果亮起了黄灯,我就什么都不管。我认为这项训练跟之前波士顿的那些类似,是在训练工作记忆和我所缺乏的精神控制技能,而现在我惊讶地发现,自己已经能够轻松地做出决定了。
在之前的“别碰贝蒂”测试中,一旦我的手开始移动,我就几乎没有办法改变自己按钮的决定,而现在,这对我来说已经不是问题了。也许这并不是巧合,因为从那时起,我所做的任何训练都与大脑前额叶的执行控制有关。这次的机器人任务或许证明了我的前额叶控制已经有了些许提升,又或者可能是因为脑部刺激让我该区域的功能得到了加强。今天,我要戴着一顶非常引人注目的橡胶帽来进行脑部刺激。后来,我得知这背后的原理是把对工作记忆的训练转移给一个需要工作记忆的技能(数学)。看来,兜兜转转,一切又回到了工作记忆,不过这次的游戏形式比较有趣——这倒也在预料之中。我告诉阿玛尔自己所做的一切总是与执行功能有关,而他说:“你写的书里大部分也是关于执行功能的。”