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“第二十二条军规”
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最近有一项研究体现了大脑体积决定认知能力的另一个侧面。这项研究提出体积过大的大脑导致了注意力不集中。伦敦大学学院的研究者用功能性磁共振成像比较了“容易分心”和“不容易分心”的被试的大脑。他们对注意力不集中的测量方法是，让被试对自己没有注意到路标，或经常忘记为什么去超市的情况进行评级。研究者发现最容易分心的被试左侧上顶叶中的灰质比较多。为什么某个脑区神经元数量的增加会与注意力受损有关呢？虽然原因还不清楚，但主要研究者金井良太（Ryota Kanai）提出了一个非常有趣的论点。
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当我们从婴儿成长为成年人，大脑皮层中的神经元数量大约会减少50%。尽管我们目前还不知道这种“修剪”背后的确切机制和原因，但流行的理论认为，被修剪掉的神经通路可能在发育早期是有用的，但在我们建立更复杂、更精细的认知加工时，它们不再有用了。随着我们的成熟，很少使用或不使用的神经元会被修剪掉，使大脑在生理和代谢上变得更有效率——当建造完成后，“脚手架”会被拆掉。金井提出，灰质较多可能是大脑不够成熟的表现，它反映出的是轻微的发展障碍，而不是功能性增强的表现。根据金井的观点，这与儿童的灰质比成人的灰质多，且儿童比成人更容易分心的发现是一致的。
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无论你对这些研究发现怎么看，你一定很敬佩科学家的机智，他们只用一个测量值，即大脑体积，就能证明被试习得了新的信息，比如一种运动技能（学会使用工具的猴子的前运动皮层增大了），或者以此作为发展缺陷的证据。这个论点特别聪明的地方在于它既无法被证明，也无法被反驳。只有通过非常辛苦地数每个大脑组织单元中神经元的数量才能间接地推断出是否发生了“修剪”，而且不能对活着的被试进行这样的测量。“修剪”只是一个统计学概念，在生命体的个体层面上它是不可检测的。
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金井的发现引出了一个更大的问题——用单一的数据证明大脑体积与特定神经功能之间相关关系时固有的局限性。在得克萨斯大学的一项研究中，研究者训练老鼠学会区分两种类似的低频声音。在学习的过程中，加工低频声音的听觉区域显著增大了，这与学习活动会产生新的神经元或新连接的观点是一致的。然而，大约一个月后，虽然老鼠依然保持着分辨两种声音的能力，但扩大的区域却缩减到最初的大小。让我们暂时对上述学习活动进行一下综述，似乎获得新技能与大脑体积暂时增加存在相关性，但技能一旦习得，大脑体积便会恢复正常。
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得克萨斯大学这项研究的主要发起人迈克尔·基尔加德（Michael Kilgard）的解释与金井的发现是一致的。我们通过试错进行学习，我们的大脑也是如此。它创造出一些连接，试图解决某个问题。一旦找到了最佳解答，其他不太有用的连接就变得不再必要了，会被过滤掉。根据这个论点，我们可以预期到修剪过程将会持续一生。这是大自然消除试错后遗留的碎屑的方式。更进一步的推论是：整体及局部的大脑体积都是动态的，并非固定不变。仅依赖某一时刻某一点的数据得出结论，就像在势均力敌的赛马比赛中拍一张快照，然后根据这张照片推断出哪匹马会赢。
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再回到有关爱因斯坦的讨论上。有人可能会说，超群的智慧能被塞进正常体积的大脑中，这恰恰可以证明，当思维沿着宽阔的高速公路，而不是曲折的乡间小道行进时，可以带来更加有效的修剪和出众的信息加工能力。或许爱因斯坦的大脑在思考相对论时是巨大的，但当他得出E=mc的公式时，大脑的体积便缩小了很多。另外，我们不知道修剪的过程是如何发生的。或许这是胶质细胞的功能。据说爱因斯坦大脑的数学中枢中的胶质细胞数量增加了，或许这就是神经不断进行修剪的证据，而不是证明了胶质细胞具有某种其他的特殊作用。同样，如果修剪影响了神经连接，那么它对髓鞘的厚度和完整性可能也有影响。总之，当某个解剖学发现具有多种可能的解释时，我们应该特别小心谨慎。要想获得大脑局部或整体的大小与某些特质（比如智力）之间合理的相关关系，需要我们深入理解某一个体一生中发生的所有解剖学和生理学变化。这将是可能性非常低的技术壮举。
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然而虽然我们拥有了杰出的技术，能够将我们所假定的大脑体积的改变视觉化地呈现出来，但它依然只是一种神经科学的基础工具。如果技术被错误地使用，其结果常常几近完美。一个特别惹人注目的例子便足以说明问题。
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神经科学的“知”与“不知”
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2011年5月的《科学美国人》上赫然列出了这样的标题：“宗教体验使某些脑区缩小了”。
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杜克大学对几百名中年男性和女性进行了功能性磁共振成像研究，目的是查看压力对大脑海马体积的影响，海马是加工情绪和形成记忆的大脑结构。过去的研究通常显示海马萎缩与严重的压力有关，比如受到严刑拷打的人或集中营囚犯的海马便会萎缩。在这项研究中，除了评估整体的生活压力之外，研究者还详细询问了被试的宗教信仰、宗教从属关系，是不是“重生”基督徒或者有过改变人生的宗教经历。研究结果表明：被试自己评估的整体压力水平与海马的大小之间没有显著的相关性，但是出现了基于宗教信仰的个体差异。研究者发现，有过改变人生的宗教经历的被试的海马明显发生了萎缩。与非重生的新教徒相比，重生新教徒、重生基督徒和没有宗教归属的被试的海马萎缩得更严重。
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研究者的结论是：某些宗教群体的海马萎缩可能与压力有关。他们的理论是，宗教少数派中的某些个体，或者那些为信仰而挣扎的人会感受到更大的压力，这导致身体释放应激激素。我们知道经过一段时间后这些应激激素会缩减海马的体积。这或许也可以解释为什么没有宗教信仰的人和一部分有宗教信仰的人的海马都会比较小。
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如果你在像《科学美国人》这样享有盛誉、广受欢迎的科学期刊上看到这项研究，会怎么评价它？美国托马斯杰斐逊大学（Thomas Jefferson University）整合医学中心的研究室主任安德鲁·纽伯格（Andrew Newberg）评价道：
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研究者提出了一个貌似讲得通的假设。他们还提到了这些发现的局限性，比如样本比较小。更重要的是，有关大脑的发现与宗教之间的因果关系，很难被明确地证实。例如，有没有可能海马较小的人更倾向于具有某种宗教特质，将因果关系的箭头颠倒过来呢？另外，可能真正重要的是导致那些改变人生的事件发生的因素，而不是事件本身。既然大脑萎缩是此前发生的所有事情的结果，我们就不能明确地得出结论，认为最强烈的体验就是导致大脑萎缩的事物，还有很多潜在因素可以导致同样的结果。（压力导致海马萎缩是研究者提出的潜在假设之一，但研究结果显示，压力本身与海马的体积不相关，这多少也是有问题的，它似乎削弱了结论。）有人会问有没有可能虽然更虔诚的被试承受着更大的内在压力，但他们的宗教信仰多少对他们起到了保护作用。宗教常常被认为是一种应对压力的重要机制。
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纽伯格的最终结论是：
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这项新研究很有趣，也很重要。它使我们更多地思考宗教与大脑之间关系的复杂性。这个学术领域被称为神经神学，它大大促进了我们对宗教、灵性和大脑的理解。继续研究宗教对大脑的短期和长期影响是非常有价值的。目前我们能确定宗教会影响大脑，只是不确定它有怎样的影响。
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暂且忘掉这番评论可能存在着隐含的动机——纽伯格是《改变大脑的灵性力量》（How God Change Your Brain）的作者。暂且无视研究本身的逻辑问题，比如发现整体压力水平与海马萎缩无关，却提出压力可能是导致有过改变人生的宗教经历的被试海马萎缩的原因。最令人吃惊的是纽伯格提出的替代性假设，即海马的大小可能反映了具有某些特质的潜在倾向。这就像是在说大脑的体积会决定我们是否是新教徒、重生信徒或无神论者。如果把宗教选择归因于解剖结构的差异也可以被视作科学，那么颅相学就是绝对真理。
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2007年，英国皇家学会在其一流的生物学研究期刊上，发表了一篇对25年来有关大脑尺寸与行为的研究结果的批评文章：“我们都知道相关关系并不代表因果关系，但解释研究结果始终离不开因果关系。”英国皇家学会指出，神经科学家无视历史教训，对以前和现在的提出同样问题的研究一无所知，对收集的数据总是不充分，没有进行适当的证实研究（尽管这是可以做到的），把相关关系局限于那些能够证实他们假设的数据，并把相关关系作为因果关系的证据。
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是否有神经科学家注意到英国皇家学会的批评呢？我再举最后一个把解剖技术作为神经科学潜在重大突破的例子。
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连接最大化
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2010年12月，《纽约时报》报道称，哈佛大学和麻省理工学院的一群研究者发现了一种揭示大脑完整布线图的方法。为了让这项技术尽可能地精确，他们先把老鼠的大脑切成只能在电子显微镜下才能看到的超级薄的薄片。细致地拍摄每一片的照片，然后重新组装起来，形成合成图像。图像能够显示出神经系统中每个神经细胞之间的每个连接。他们最终的目标是把这种技术应用到人类大脑上，建立心智的完整地图。研究者把这个项目类比为人类基因组项目，认为它将揭示人类的心理构成，包括记忆、人格特征和技能是如何被储存的。2010年9月，美国国家健康研究所拨给他们4 000万美元的研究经费，用于完成“人类连接组计划”。
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要想对这个项目有多么浩大有所感知，想一想涉及的数字即可。时至今日，他们只获得了一条蠕虫（秀丽线虫）的解剖布线图。它描绘了300个神经元以及它们之间的7 000个连接，绘制这幅图花费了10年时间，其中付出的努力足以赢得诺贝尔奖。老鼠的大脑中有1亿个神经元，每个神经元又有许多连接。据估计，每立方毫米的老鼠大脑中容纳的信息量需要1拍字节[注：1拍字节=1 024 5字节，即1 024TB。——编者注]的存储空间，同样的空间能够供Facebook存储400亿张照片。人类大脑有1 000亿个神经元以及100万亿个突触，存储它们的图像需要100万拍字节的存储设备。根据参与这个项目的哈佛大学分子与细胞生物学教授杰夫·里奇曼（Jeff Lichtman）的说法：“目前，世界还没有为人类大脑100万拍字节的数据做好准备，但是它会准备好的。”
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乍一看来，收集和存储数据似乎是一个巨大的挑战。但是即使这些障碍都能够被克服，我们能够从中获得什么知识呢？研究者假设，在任一时刻的快照就足以为我们提供大脑长期的布线图，虽然他们知道大脑是动态的，它的连接会不断发生改变。但是大脑布线图的前景太诱人了。
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加州大学欧文分校的神经科学家加里·林奇（Gary S.Lynch）说：“如果没有这张蓝图，对于最初把人们吸引到神经科学上的最深奥而有趣的问题——什么是思想和意识，我们将永远得不出任何答案。”好吧，让我们假设实现了理论上的那一天，我们拥有了每个时刻、每个神经元、每个连接的完整布线图。由于这项技术需要在人死后对大脑进行解构，再将超薄的大脑切片重建，因此我们不可能对被试进行访谈。我们需要找到代表思想或情绪的解剖对应物。但是坏脾气的念头不会表现为愤怒的神经元，好心情也不会表现为突触小泡里的笑脸。想法没有带着标签，上空也没有盘旋着卡通风格的气球。我们依然要面对相同的问题：只有通过与被试的直接交流，我们才能知道意识的内容。而在人类连接组计划中，我们无法与被试进行直接的交流。
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