几乎所有基础心理学教科书的开篇都与研究人类行为的生物学有关。这并不能简单地归因为惯例，而是因为生理过程构成了所有行为的基础。心理学的任何一个分支都是建立在生物学基础上的。心理学中研究这一过程的分支称作“生理心理学”（physiological psychology）或“生物心理学”（biological psychology），重点研究大脑和神经系统的相互作用，研究人类通过感官从外界环境获取刺激和信息的过程，研究大脑通过组织这些信息形成人类对客观世界的知觉方式。
作为心理学的这一基本组成部分的代表，本章选录的研究涵盖范围很大，也是影响力最大、引证次数最多的研究：第一项研究报告探讨了有关大脑左右两个半球功能特异性的著名研究，它使我们现有的有关大脑功能的知识得以形成；第二项研究报告证明了幼年时期的刺激将有可能促进大脑的高度发展，这一发现让科学界感到震惊；第三项研究报告代表了很多心理学家在思考对人类行为、人格、社会交往产生的基本原因时所发生的重要变化，即关于基因重要性的一种新观点；第四项研究报告用于研究婴儿深度知觉的著名方法“视崖”装置的发明。所有这些研究报告，尤其是后两项，提出了一个贯穿心理学各领域的基本议题，并引发了连续不断、引人入胜的讨论：先天—后天之争。
研究1 一个脑还是两个脑
Gazzaniga, M.S.(1967).The split brain in man.Scientific American, 217(2), 24-29.
也许，你已经意识到自己大脑的两半球并不相同，且它们的功能也不同。例如，大脑的左半球负责身体右侧的行动，反之亦然。不仅如此，大脑的两半球在其他许多方面表现出更大程度的功能定位。
大脑左半球控制语言能力，而大脑右半球则更多地涉及空间关系，如艺术活动所需要的相关能力。对大多数人来说，这些知识已经相当普及了。众所周知，因中风或遭遇意外事故的受害者，如果其大脑的左半球受到损伤，通常会使他们丧失语言能力（通过训练，这种能力一般可以恢复）。许多人相信，大脑的每侧或每个“半球”确实是可以完全分离的智力系统，它们各自具有独立的学习、记忆、认知世界甚至感受情绪的能力。这一共识的建立是多年来认真研究割裂脑的结果。
这方面研究的先驱是罗杰·W·斯佩里（Roger W.Sperry，1913年~1994年），他的研究在本章涉及的论文发表前15年就开始了。在以动物为被试的早期研究中，斯佩里获得了许多重大发现。例如，通过外科手术切断一只猫大脑两半球之间的联系，并改变它的视觉神经，使猫的左眼只传输信息至左半球，右眼只传输信息至右半球。手术后，这只猫表现得很正常，并且几乎没有显示出不良后果。然后蒙住它的右眼，让它学习一种新的行为，比如穿过一个小迷宫找到食物。在这只猫能熟练地通过迷宫后，放开右眼，再蒙住它的左眼。然后把它再放入迷宫，它的左脑对在哪儿转弯根本没有印象，不得不重新开始熟悉整个迷宫。
斯佩里在此后的30多年里进行了许多相关研究，并且凭借在大脑两半球功能定位方面的成就而在1981年获得了诺贝尔奖。20世纪60年代初，他的研究方向转向以人为被试，在加州理工学院，迈克尔·加扎尼加（Michael Gazzaniga）加入了他的研究团队。虽然斯佩里被认为是割裂脑研究的奠基人，但本篇选择了加扎尼加的文章，这是因为这篇文章清晰、简洁地概括了他们早期以人为被试的合作研究，并且一直被许多普通心理学教科书引用。这一选择绝不是忽视或掩盖斯佩里在此领域的领导地位或伟大贡献。在很大程度上，加扎尼加把他在大脑半球功能定位方面的早期研究及发现归功于斯佩里（见Sperry，1968；Puente，1995）。
为了理解割裂脑研究，首先需要介绍一些人类生理学方面的知识。大脑的两半球通过胼胝体（corpus callosum）相互联系，胼胝体是由约2亿根神经纤维构成（见图1—1所示）。如果胼胝体被切开，大脑两半球连接的主要途径就被切断，那么两半球的功能就彼此独立了。所以，如果我们想要单独研究大脑的每一个半球，只需要通过外科手术切开胼胝体即可。
图1—1 人类大脑的胼胝体
资料来源：引自3D4医学/图像研究者公司。
但是，科学家能把人的大脑分开吗？这听起来有点像是科学怪人弗兰肯斯坦博士的故事[1]。显然，伦理道德决不允许单单为了研究大脑两半球的特定功能就对人采取这样残忍的方式。然而，20世纪50年代后期，医学界给了心理学家一个黄金般的机遇。在一些非常特殊的极端案例中，对无法控制的癫痫患者来说，切断胼胝体可以极大地减少、甚至消除癫痫发作。对于那些没有其他方法可以救治的病人，这种手术作为最后的治疗方法，在那时是（并且现在也是）十分成功的。当这篇文章在1966年完成时，已经进行了10例这样的手术，其中4名患者同意参加斯佩里和加扎尼加的测试，以确定这种外科手术对他们的知觉能力和智力技能产生了什么样的影响。
理论假设
研究者力图揭示人脑两半球能独立行使职能的范围以及它们是否有互相分离的、独一无二的能力。如果大脑两半球之间的信息传输被中断，你身体的右侧会不会突然变得无法与左侧协调？如果语言由大脑左半球控制，在这个手术后，你说话的能力和对词语的理解能力会受到怎样的影响？思维和推理过程是否都独立存在于两个半球中？如果大脑真的被分成两个脑，当这两个脑不再交流信息时，一个人还能正常地行动吗？既然感觉输入是同时作用于左右两侧的，那么视觉、听觉、触觉等会受到怎样的影响？在斯佩里和加扎尼加的割裂脑研究中，他们试图回答上述问题。
方法
研究者设计了三组不同类型的测试用来揭示患者的一系列心理（认知）能力。一种测试是检测视觉的。他们设计了一种方法，使一张印有一个物体、一个单词或者只言片语的图片只能投射到大脑的右半球或左半球的单侧视觉区域（称作“视野”），而不是同时投射到大脑的两个半球。应该注意的是，正常情况下，两只眼睛能分别向大脑的两半球同时传递信息。然而，当物体或单词出现在你面前的某一精确位置，你的视线固定在一个特定的点上时，你大脑的左视野或右视野就可能单独获得图像。
他们设计的另一种测试是有关触觉（接触）刺激的。患者只能去触摸，却看不到给出的物体、字母块或由字母块组成的单词。这种装置上有一个底部带有窟窿的屏幕，以便被试能摸到物体，却看不见所摸的物体。视觉和触觉装置可以同时使用。例如，当一张画有钢笔的图片被投射到大脑的一个半球时，将钢笔及一些其他物品放在屏幕后，以便被试触摸（参见图1—2）。
图1—2 对割裂脑患者进行视觉测验的典型装置
最后是测试听觉能力，这似乎需要更多的技巧。当声音传到你的一只耳朵时，感觉信息同时输入你大脑的两半球。因此，想要限制听觉信息只输入大脑的一个半球，即使对割裂脑患者，也是不可能的。然而，限制大脑一个半球对这些输入信息作出反应则是可能的。做法如下：想象有几种普通的物品（一把汤勺、一支钢笔、一个玻璃球）放在布袋里，然后要求你摸出特定的物品。你也许毫不费力就能做到。如果你把左手放进袋子里，这只手是由大脑的右侧控制的，反之亦然。你认为大脑的一个半球可以单独完成这个任务吗？就像你在后面将会看到的，大脑的两个半球在执行这项听觉任务时并没有同等的能力。如果不是要求你找到特定的物品，而只是要求你将手伸入袋子，通过触觉来识别物品，那又会怎么样呢？这对于你并不困难，而对于割裂脑患者来说则相当困难。
加扎尼加综合上述这些测试方法，揭示出大脑功能之谜。
结果
首先需要指出的是，你应该知道在实施这种极端的脑部外科手术后，患者的智力水平、个性特点、特有的情绪反应等相对来说并没有改变。他们显得非常愉快，感到一种摆脱病魔的自由。加扎尼加报告说，一个手术后很虚弱的患者还开玩笑说，他感到“分裂的头痛”。然而，当测试开始时，这些被试却表现出许多不寻常的心理能力。
视觉能力
第一个测试中，用带有一排水平排列的灯泡的木板。患者坐在木板前，盯着中间的一个灯泡看时，这些灯泡将在其左、右视野依次闪烁。然而，当研究者要求病人报告他们看到了什么时，他们却说只看到板上右边的灯闪烁过。之后，研究者只让处于患者左视野上的灯泡闪烁，病人报告说他们什么也看不见。对于这一现象，唯一符合逻辑的结论是大脑的右半球是一个盲区。随后一件奇怪的事情发生了。灯泡再一次闪烁，这次要求患者指出灯泡闪烁的位置。尽管他们说只看到右边灯泡的闪烁，但他们能指出整个视野中的灯泡。使用了这种指认的方法后，我们发现大脑的两半球都能看见灯泡，并且在视知觉方面能力相当。在这里，重要的一点是病人不能说出他看到了全部灯泡，并不是因为他们不能看见，而是因为语言中心位于大脑的左半球。换言之，为了能说出你看见的东西，就不得不让你大脑的左半球看见这一物体。
触觉能力
你可以自己进行一下这个测试。把你的双手放到身后，然后让别人把熟悉的物品（一把勺子、一支钢笔、一本书、一只手表）放在你的右手或左手里，看你是否能辨别它们。你可能觉得这样做不太难，是不是？这基本上就是斯佩里和加扎尼加对割裂脑患者所做的测试。用上述方法把某一种物品放在患者的右手中，不让患者看到或听到，物品的有关信息只传递到他们大脑的左半球，在这种条件下，患者能够叫出物品的名字，并能描述它，指出它的用途。然后，当同样的物品被放在患者的左手（与右半球相关联）时，患者不能说出物品的名字，也不能描述它。但患者知道物品是什么吗？研究者为了找到答案，要求被试在他面前的各种物品中找出与左手中的物品（记住，被试并没有看见它）相配的物品。他们就像你我一样，很容易地将它找出来。这再一次表明，口头表达能力位于大脑的左半球。记住，你能说出放在左手里的物品的名字是因为信息从你大脑的右半球经由胼胝体传到了左半球，你的语言中枢在那里会说“那是一把勺子”。
视觉与触觉联合测试
综上所述，这两类测试不仅支持了上述发现，还得出了额外的、有趣的结果。如果只向被试大脑的右半球呈现某一物体的图片，那他们既不能说出物品的名字，也不能描述它。事实上，患者也许根本没有言语的反应，或否认有任何东西出现。但是如果允许患者伸出左手（仍然只用右半球）到屏幕下触摸物品，他们总能找到与视觉呈现相同的物品。
测试发现，右半球也能很好地思考和分析物体。加扎尼加曾报告说，在展示某一物品的图片（比如香烟）给被试的右半球时，允许被试在屏幕后触摸10种物品，但里面却没有香烟，并让其选择最接近图片的一件物品——在本研究中是一个烟灰缸。加扎尼加继而解释道：
“然而，太奇怪了！即使在他们正确反应之后，并在他们左手握着烟灰缸时，他们也不能说出或描述实物烟灰缸以及图片上的香烟。显然，在知觉和知识方面，左半球和右半球完全分开了。”（P.26）
另外一些测试结果很清楚地表明右半球具有语言加工能力。有这样一个著名的、极富创造力和启示性的视觉测试装置。当“HEART”这个词被投射到患者的视野中，其中右视野可以看到“HE”，左视野可以看到“ART”。现在，根据大脑两半球的功能，你认为患者将会口头报告看到了什么？如果你说是“ART”，那么你答对了。然而，这一实验的启示性在于，当被试面对印有单词“HE”和“ART”的两张卡片，并且要他们用左手指出所看见的单词时，他们全都指向“HE”！这证明大脑右半球能理解语言，虽然它使用了不同于大脑左半球的方式，即一种非言语的方式。
对患者进行的听力测试也得出了相似的结论。要求患者把左手伸入一个他们看不到的混杂着不同物品的袋子里，让他们拿出某一特定的物品（一块手表、一个玻璃球、一把梳子、一枚硬币），他们没有丝毫困难。这表明大脑右半球正在理解语言。甚至研究者只对目标物品的某一特征进行描述，要求患者去寻找时，他们仍能做到准确无误。加扎尼加举了一个例子：当要求患者在一个装满不同塑料水果的袋子里去找出“猴子最喜欢的水果”时，他们拿出一个香蕉；当要求患者找出“新奇士（Sunkist）销售很多的一种水果”时，他们拿出一个橙子。然而，如果同样的水果放在患者的左手里而不让他看见时，他们就不能说出那是什么。换言之，当要求被试用言语作反应时，大脑右半球则无法执行。
大脑两半球具有惊人的不同之处，我们的最后一个例子采用了放在屏幕后桌子上的塑料字母块。主试要求患者用左手将这些字母块拼成各种单词时，他们很容易地做到了。即使把能拼成特定单词的三四个字母块放在屏幕后面，他们也能用左手依照单词正确地排列字母。然而，完成这一任务后，这些患者却不能说出刚刚拼写的单词。很明显，大脑的左半球在言语上优于右半球（这在一些左利手人中可能正好相反）。那么，大脑右半球有什么优势技能呢？斯佩里和加扎尼加在这一早期研究中发现，在涉及空间关系和形状的视觉任务中，左手的成绩更好（即使这些患者都是右利手）。就像在图1—3中看到的，复制三维图画（用铅笔在屏幕后复制图画），左手的成绩更好。
图1—3 割裂脑患者所画的图
资料来源：引自Michael S.Gazzaniga“割裂脑人”。
最后，研究者想要揭示割裂脑患者的情绪反应。进行视觉实验时，斯佩里和加扎尼加突然给被试的左半球或右半球呈现一张女人的裸体照片。例如，他们把这张照片投射到一名女性患者大脑的左半球。
“她大笑，并且能用语言说出这是张裸体照片。之后当这张照片呈现在她大脑的右半球时，她说……她什么也没看见，但她脸上立即闪过狡黠的微笑，并开始咯咯地笑起来。问她笑什么时，她说：‘我不知道……没什么……
哦——那个机器真滑稽。’虽然大脑右半球不能描绘所看到的东西，但视觉刺激仍能在大脑右半球引起情绪反应，就像在大脑左半球引起的一样。”（P.29）
讨论
从这篇研究报告得出的总结性的结论是，每个人的颅骨内有两个不同的脑，每个脑都具有复杂的能力。加扎尼加提出了一种可能性，即如果我们的大脑真的是两个脑，那么当大脑的两半被分开后，也许我们就有双倍处理信息的潜能。的确，有些研究证据表明，在正常人完成一项认知任务的时间内，割裂脑患者能完成两项任务。
结果的意义
斯佩里、加扎尼加的这些研究结果及后续研究在许多领域都是极其重要并影响深远的。现在我们已经知道，大脑的两半球有许多特有的技能和功能。大脑左半球更擅长于言语、写作、数字运算、阅读，等等，是主要的语言中枢。大脑右半球则在加工人像、解决空间关系问题、符号推理、艺术活动等方面更有优势。
随着对大脑两半球功能定位的认识的深入，我们可以有效地治疗中风或脑部损伤的患者。明确损伤的位置，就可以预测当病人康复后会存在哪些后遗症。通过这些知识，可以制订出恰当的重新学习、重新适应的计划，用来帮助病人尽可能快速、全面地恢复健康。
加扎尼加和斯佩里在这一领域进行了多年的研究以后，得出了“大脑的每个半球的确有各自的思想”的结论。在后来的研究中，他们对割裂脑患者测试了比上述问题更复杂的问题。其中一个是：“你会选择什么职业？”一名男性患者口头（大脑左半球）回答说，他想当个绘图员，而他的左手（大脑右半球）通过触摸大写字母拼出了“automobile race（赛车）”（Gazzaniga & LeDoux，1978）。事实上，加扎尼加向前推进了他的理论。目前他坚持认为，即使大脑完好无损的正常人，大脑两半球之间的联系也并不完全充分（Gazzaniga，1985）。例如，如果特定的信息，比如形成某种情绪的信息，没有以语言的方式存储起来，大脑左半球就不可能提取它。结果就可能是你感到伤心，但却说不出原因。由于这是一种令人不适的认知困境，因此大脑左半球会试图用语言来解释这种悲伤（毕竟，语言是它的主要工作）。然而，由于大脑左半球并不具备所需的充足资料，所以它的解释可能完全是错误的！
批评
多年来，很少有人对斯佩里、加扎尼加及其他人在割裂脑研究中得出的结果产生质疑。有关这项研究的批评转而集中在“大脑左、右半球功能特异性”这一观点向大众文化及传媒传达的方式上。
现在，有一种说法被人们广泛接受，即有些人的大脑右半球或左半球更为发达，或是为了提高你的某项技能，你需要发展大脑的某半球。美国芝加哥大学的生物心理学家杰瑞·利维（Jerre Levy）一直在努力消除有关人具有两个功能独立的大脑的观念，并在这方面处于最前沿。她认为，正因为大脑两半球有不同的功能，所以它们的功能必须整合，而不是如大多数人所相信的那样，需要互相分离。通过整合，大脑能用超过并不同于任何一个半球的能力及方式去工作。
例如，当你在读一个故事的时候，大脑右半球正专注于故事的感情方面（幽默、悲伤），想象其视觉情景，保持故事整体结构的印象，并且欣赏其艺术写作手法（例如隐喻的运用）。当这些活动发生的时候，大脑左半球正在理解书面语言，从词句之间的复杂关系中寻找意义，并且将这些词转换成语音，使它们可以作为语言来理解。你能阅读、理解并欣赏一个故事，是因为大脑是作为一个单一、整合的结构运行的（Levy，1985）。
利维认为，事实上，没有一项人类活动是只用大脑的一个半球来完成的：“那种流行的神话只是一种解释和愿望，并不是科学家的客观发现。正常人不会只有半个脑，也不会有两个脑，有的只是一个分化的大脑，大脑的每个半球都具有特定的功能。”（Levy，1985，P.44）
近期应用
对利维见解的引用再次说明了斯佩里和加扎尼加割裂脑研究的持续影响。近期一篇评论医学和心理学文献的文章指出，有许多领域的大量文章不仅参考了罗杰·斯佩里早期的研究及方法，而且也有很多参考了加扎尼加及其合作者的最新研究成果。例如，1998年，法国的一项研究（Hommet & Billard，1998）对斯佩里和加扎尼加的研究基础提出质疑，认为切断胼胝体难以把大脑分成两半。法国的这一研究发现，对于一种天生就没有胼胝体的孩子（一种罕见的脑畸形），信息仍可以在他们大脑的两半球之间传递。研究者推断，这些孩子脑内一定存在着除胼胝体以外的其他形式的重要连接方式。在割裂脑患者中是否存在这样的皮层下联系现在还不清楚。
最近的研究提示，在将加扎尼加的研究成果应用于教育时需要特别注意（Alferink & Farmer-Dougan，2010）。一种广泛流行的观点是大脑两半球控制着明显不同的认知功能。这一结论来自于因病而进行外科手术、切断胼胝体的少数病人。我们不能没有限制地将这些结论用于大脑正常的人身上。基于大脑半球负责特定任务加工观点的教育模式将是非常危险的。一些研究者指出，上述研究中的病人即便在手术前，其大脑功能也是异常的，因此，在针对正常人的教育上，我们应该避免只关注大脑的一个半球。
尽管如此，研究者仍在继续探究关于大脑两半球彼此独立的不同功能与影响的问题。一个研究（Morton，2003）揭示了优势半球是如何决定个体特定的兴趣和职业的。Morton的研究在这方面有两个发现：第一，通过使用最佳利手测验（The Best Hand Test）测量脑半球偏侧化（即一个人是左脑取向还是右脑取向），Morton发现在上大学一年级基础课的400名学生中，56%的人是左脑取向。将同样的方法用于另外180名学习特殊高阶课程的学生，发现左脑取向的学生在38%到65%之间，这一差异意味着大脑半球可能与大学生学业成就和兴趣有关；第二，Morton使用相同的方法探讨在大学中，大脑半球取向是如何决定不同专业岗位的。研究结果发现，大脑半球偏侧化能够显著地预测个人的职业选择。在Morton的研究中，83%的生物化学家是左脑取向者，天文学家中有29%的人是左脑取向者（P.319）。从这项研究中，你可以发现其与斯佩里和加扎尼加的工作有某种联系，生物学家和化学家更多地依赖于其语言能力，而天文学家必须在空间关系方面具备更好的能力。
结论
一些研究者进一步发展了上述观点，并将其应用于一些心理紊乱问题上，如分裂性多重人格障碍（见Schiffer，1996）。其背后的思想是，对于一些具有完整的、“非割裂”大脑的人，他们的大脑右半球可能会比左半球的功能更独立，甚至可以在一段时间内控制一个人的意识。多重人格障碍有没有可能是隐藏于大脑右半球的人格的外在表现呢？这是一个值得用你大脑的两个半球思考的问题……
Alferink, L., & Farmer-Dougan, V.(2010).Brain-(not) based education: Dangers of misunderstanding and misapplication of neuroscience research.Exceptionality，18, 42-52.
Gazzaniga, M.S.(1985).The social brain.New York:Basic Books.
Gazzaniga, M.S., & Ledoux, J.E.(1978).The integrated mind.New York: Plenum Press.
Hommet, C., & Billard, C.(1998).Corpus callosum syndrome in children.Neurochirurgie, 44(1)，110-112.
Levy, J.(1985, May).Right brain , left brain: Fact and fiction.Psychology Today, 42-44.
Morton, B.E.(2003).Line bisection-based hemisphericity estimates of university students and professionals:Evidence of sorting during higher education and career selection.Brain and Cognition, 52(3), 319-325
Puente, A.F.(1995).Roger Wolcott Sperry (1913-1994).American Psychologist, 50(11).940-941.
Schiffer, F.(1996).Cognitive ability of the right-hemisphere: Possible contributions to Psychological function.Harvard Review of Psychiatry, 4(3)，126-138.
Sperry, R.W.(1968).Hemisphere disconnection and unity in conscious awareness.American Psychologist, 23, 723-733.
注释
[1]玛丽·雪莱创作的科幻小说《科学怪人》中的主人公，他通过人工手段制造出生命，而非真正的科学。——译者注
研究2 丰富的经历是否等于更大的大脑
Rosenzweig, M.R., Bennett, E.L., & Diamond, M.C.(1972).Brain changes in response to experience.Scientific American, 226 (2), 22-29.
如今，如果你进入一个典型美国中产阶级家庭的婴儿房间，你可能会看到一张婴儿床，在婴儿伸手可及的上方悬挂着许多小动物玩具和各种各样的彩色玩具。其中一些玩具会发光、会活动、会演奏音乐，或者兼有上述三种功能。设想一下，人们为什么给婴儿准备这么多可看可玩的东西呢？除了婴儿喜欢这些东西并作出积极反应外，绝大部分父母都相信，无论这个观点得到公认与否，孩子们需要一个令他们兴奋的环境，以促进智力和大脑最大程度的发展。
关于某种特定的经历是否会引起大脑形态变化的问题，几个世纪以来一直是哲学家和科学家在猜测和研究的话题。1785年，意大利解剖学家玛拉卡尼（Malacarne）研究了同一胎产下的几对小狗和同一窝蛋孵出的几只小鸟。他有目的地长期训练每一对中的一只，而另外一只会得到同样良好的照料，但并不接受训练。然后，通过对动物的尸体进行解剖，他发现受过训练的动物的大脑表现得更为复杂，带有更多的褶皱和沟回。然而，这一研究不知因为什么原因没能继续下去。在19世纪后期，人们试图把一个人的学习量和他脑袋的周长联系起来。虽然一些早期的研究成果支持这种相关，但后来的研究成果认为这并不是一种测量大脑发展的有效尺度。
直到20世纪60年代，新技术的发展使科学家们具备更精确地检测大脑变化的能力，他们运用高倍显微技术，并对大脑内各种酶和神经递质水平进行评估。在加利福尼亚大学伯克利分校，马克·罗兹维格（Mark Rosenzweig）及其同事爱德华·本奈特（Edward Bennett）以及玛丽安·戴蒙德（Marian Diamond）采用这些技术，历时10余年，进行了由16次实验组成的系列研究，力图揭示经验对大脑的影响。本章的这篇文章将介绍他们的研究发现。由于显而易见的原因，在他们的研究中并没有用人作被试，而是像很多经典心理学实验一样，用老鼠作被试。
理论假设
由于心理学家最终的兴趣在于人而不是老鼠，因而就必须指出这种不用人作被试的研究的合理性。在这些研究中，为什么选择老鼠作被试就成了研究理论基础的一部分。作者解释说，由于多种原因，使用啮齿类动物比使用高级的哺乳类动物（如食肉类或灵长类动物）更方便。这项研究的重点是脑部，老鼠的脑部是平滑的，并不像更高等的动物那样曲折而复杂。因此，对其大脑的检测和测量就更容易。此外，老鼠体型较小并且也不昂贵，在实验室的研究中，这是一个很重要的考虑因素（通常实验室经费并不充足而且缺乏空间）。老鼠一胎多子，这就允许研究者将同一窝中的老鼠分配到不同的实验条件下。作者最后指出，研究者培养了多种种系的老鼠，以便在需要的时候把遗传因素考虑在内。
在罗兹维格的研究中，隐含着一种想法，即把饲养在单调或贫乏环境中的动物与饲养在丰富环境中的动物进行对比，二者在大脑发育和化学物质等方面将表现出明显的不同。在这篇实验报告所涉及的每次实验中，均采用了12组老鼠，每一组均由取自同一胎的三只雄鼠组成。
方法
三只雄鼠都是从一胎所生的老鼠中选择的，它们被随机分配到三种不同的实验条件中。一只老鼠仍旧与其他同伴待在实验室笼子里，另一只被分派到罗兹维格称为“丰富环境”的笼子里，第三只被分派到“贫乏环境”的笼子里。记住，在16次实验中，每次都有12只老鼠被安排在每一种实验条件中。
三种不同环境（如图1—4）描述如下。
图1—4 罗兹维格等人实验中三个笼子的环境
1.标准的实验室笼子中，有几只老鼠生活在足够大的空间里，笼子里总有适量的水和食物。
2.贫乏的环境是一个略微小一些的笼子，老鼠被放置在单独隔离的空间里，笼子里总有适量的水和食物。
3.丰富的环境几乎是一个老鼠的迪士尼乐园（并没有冒犯米老鼠的意思），6~8只老鼠生活在一个“带有各种可供玩耍的物品的大笼子里。每天从25种玩具中选取一种新的组合放在笼子里”（第22页）。
实验人员让老鼠在这些不同环境里生活4周到10周不等。经过这样不同阶段的实验处理之后，实验人员将人道地剥夺这些实验老鼠的生命，对它们进行解剖以确定脑部发育是否不同。为了避免实验者偏见的影响，解剖按照编号的随机顺序进行，这就可以避免尸检人员知道老鼠是在哪种环境下成长的。研究者关注的是生活在丰富环境下与生活在贫乏环境下的老鼠的大脑所出现的不同。
解剖老鼠的大脑后，对各个部分进行测量、称重和分析，以确定细胞生长量与神经递质活动的水平。在对后者的测量中，有一种叫作“乙酰胆碱”的脑酶引起了研究者们特别的兴趣。这种化学物质十分重要，因为它能使脑细胞中神经冲动传递得更快、更高效。
罗兹维格和他的同事是否发现了老鼠的大脑因其生活环境的丰富或贫乏而有所不同呢？以下就是他们的研究结果。
结果
结果证实，生活在丰富环境中的老鼠，其大脑在很多方面都有别于贫乏环境中的老鼠。在丰富环境中生活的老鼠的大脑皮层（即大脑对经验作出反应的部分，它负责行动、记忆、学习和所有感觉的输入，如视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉）更重且更厚，并且这种差别很显著。前面提到神经系统中存在的“乙酰胆碱”酶，在身处丰富环境的老鼠的大脑组织中更具活性。
两组老鼠的脑细胞（又称为神经元）在数量上并没有显著差别，但丰富的环境使老鼠的大脑神经元变得更大。与此相关，研究还发现，丰富环境中的老鼠的RNA和DNA（两种对神经元生长起最重要作用的化学成分）的比率也相对更高。这意味着在丰富环境里长大的老鼠其大脑中有更高水平的化学活动。
罗兹维格和他的同事解释说：“虽然由环境引起的大脑变化并不很大，但我们确信这种变化是千真万确的。在重复实验的时候，上述结果仍能出现……我们发现，经验对大脑最一致的影响表现在大脑皮层与大脑的其余部分（即皮层下部）的重量之比上。具体表现为，经验使大脑皮层迅速地增重，但大脑其他部分变化很小”（P.25）。这种对大脑皮层与大脑其余部分比率的测量是对大脑变化最精确的测量。这是因为每只动物的脑重量会随动物体重的变化而变化，运用这个比率，可以消除个体差异。图1—5用图表说明了16次实验的结果。正如你看到的，只有一次实验结果的差异在统计上不显著。
最后，是有关两组老鼠大脑的神经突触的发现。神经突触是指两个神经元相汇之处。大部分大脑活动发生在神经突触上，在这里，神经冲动有可能通过一个又一个神经元继续传递下去，也有可能被抑制或终止。在高倍电子显微镜下，能发现在丰富环境中长大的老鼠其大脑中的神经突触比在贫乏环境下长大的老鼠的神经突触大50%。
图1—5 丰富环境与贫乏环境相比老鼠大脑皮层增加的比率
注：实验2至16有统计学上的显著差异。
资料来源：引自Rosenzweig, Bennett, & Diamond, P.26。
讨论及批评
经过近10年的研究，罗兹维格、贝奈特和戴蒙德满怀信心地指出：“毫无疑问，大脑构造及其化学成分的很多方面可以被经验改变。”（P.27）。然而，他们也坦承，当他们第一次公布研究结果时，许多科学家对此表示怀疑，因为像这样的结果在过去的研究中从未被清楚地证实过。有些批评意见认为，也许并不是丰富的生活环境使大脑产生了变化，而是由于老鼠接受了不同的实验处理，如纯粹的触摸或压力情境。
这种批评是有根据的，在丰富环境的实验条件下，老鼠每天被触摸两次，即在换玩具时得将它们移开。而在贫乏环境的实验条件下，老鼠没有被触摸。因此，可能是触摸导致了这一结果，而不是丰富环境的实验条件所致。为了消除这一潜在的混淆因素，研究者每天抚摸一组老鼠，而不抚摸与它们同胎的另一组老鼠（这些老鼠都处在同一环境中）。罗兹维格和他的同事并没有发现这两组老鼠的大脑有什么不同。此外，在他们后来的研究中发现，同样抚摸在丰富环境与贫乏环境条件下的老鼠，得到的结果也是一样的。
至于压力情境，批评者认为，在贫乏环境中生活的老鼠因被隔离而产生压力，这是导致它们大脑欠发达的原因。罗兹维格等人引证了另一项研究，此项研究让老鼠暴露于日常的压力情境之中（旋转笼子或给予轻微电击），并没有发现仅因压力而使大脑改变的证据。
在实验室中进行的任何研究都存在人为性问题。罗兹维格和他的同事很想知道在自然的生长环境中，各种水平的刺激是如何影响动物的大脑发育的。他们指出，实验室中的老鼠常在人工环境中繁殖，且已经繁衍了100代，它们和野生鼠几乎是没有相似的遗传基因。为了探索这种有趣的可能性，他们开始研究野生老鼠。他们把抓到的这种野生鼠随机地放在户外自然环境中或是实验室的丰富环境笼子里。4周后，发现户外老鼠的大脑比实验室老鼠的大脑发展得更好。“这就表明，实验室中的丰富环境与自然环境相比，仍是相当贫乏的”（第27页）。
最后，涉及动物被试最主要的批评意见是它与人的关系问题。毫无疑问，这类研究永远不能用人来做被试，但是研究者仍有责任探讨此问题，并且这些科学家也这样做了。
作者解释说，很难把在一组老鼠身上的研究结果泛化到另一组老鼠身上，而要把用老鼠做研究的结果泛化到猴子或人的身上则更难。虽然他们宣布在几类啮齿类动物身上取得了相似的结果，但他们也承认，在得出经验对人脑产生影响的假设前，仍需要更多研究。然而，他们提出以动物为被试的这类研究的价值在于“允许我们对概念和技术进行检验，其中一部分可能对今后以人为被试的研究有所帮助”（第27页）。
作者在这篇文章中还提到这项研究的几个潜在好处。它可以用在对记忆的研究中。由于经验而使大脑产生的改变，可以使人更好地理解记忆是怎样被保存在大脑中的，从而导致一些新技术的产生以提高记忆并阻止因年龄增长而导致记忆的衰退。另一方面，这些研究也有助于解释营养不良与智力发展之间的关系。作者的观点是，营养不良可以使一个人对环境刺激的反应迟钝，长期持续的营养不良可能限制大脑的发育。作者强调，一些同时进行的研究证明，营养不良对大脑发育的影响也会因环境的丰富而减轻，或因环境的恶劣而加重。
相关研究和近期应用
这项由罗兹维格、本奈特和戴蒙德所做的工作，对这一领域研究的持续发展起到了催化剂般的作用。自他们论文发表的25年以来，这几位科学家和其他科学家一道继续致力于巩固、改进、扩充他们的研究成果。
例如，他们发现丰富环境的生活经历有助于提高学习本身，即使是在贫乏环境中长大的成年动物，当它被放在一个丰富环境中的时候，其大脑发育也能获得提高（见本奈特，1976，一个完整的回顾）。
现有的一些证据表明，经验确实改变了人类大脑的发育。通过对自然死亡者的尸体解剖，研究者发现当一个人具有更多的技术和能力时，他的大脑确实变得更复杂也更重。在对那些没有某种特定经历的人的大脑进行解剖时，他们发现了另外一些结果。例如，与视觉正常的人相比，盲人大脑的视觉皮层部分明显发育不良，沟回较少，皮层较薄。
玛丽安·戴蒙德（Marian Diamond）是原稿的作者之一，她在人类智力的毕生发展进程方面运用了这一研究成果。她说：“在生活中，我想我们应该对大脑老化持一个更乐观的态度……主要因素是刺激，神经细胞因刺激而存在，所以我认为好奇心是一个关键因素。如果一个人在一生中始终充满好奇心，那这将刺激他的神经组织和大脑皮层……我寻访在88岁以后还极有活力的人。我发现那些经常用脑的人，大脑不易老化。事情就是这样简单。”（Hopson，1984，P.70）
两项新近研究从不同的实际应用角度阐述了罗兹维格、戴蒙德和本奈特关于环境影响大脑发育的观点。怀斯和贝林格（Weiss & Bellinger，2006）将研究扩展到探讨有害环境对人类大脑早期发展的影响，他们认为有害环境不仅应包括各种有害的化学物质，还应考虑个体生活情境中的所有因素，如遗传倾向和生活环境的丰富或贫乏。研究者提出，对人类而言，接触有害物质造成的影响与个体成长环境的丰富或贫乏直接相关。换言之，在贫困中长大的儿童，不仅其发展环境相对贫乏，而且其暴露于有害物质中的风险更高。环境因素甚至会作用于有害物质，从而对大脑发展造成影响。怀斯和贝林格称，对环境中的有害物质的研究已呈现出一种趋势，即集中于研究有害物质本身，而淡化相关的情境变量。作者写道：
我们认为，生命早期暴露于具有神经毒性化学物质中所造成的后果，取决于儿童的社会环境，包括其出生前的主导环境……我们认为，要对有害物质在神经行为层面的潜在后果作真正评估，离不开个体活动、导致其独特性和持续造成个体缺陷的生态环境（如环境丰富）（P.1497）。
另一篇文章也引用了罗兹维格在1972年的研究，对近来一些试图用过分简单化的丰富环境策略来促进儿童大脑发育的做法提出了批评（Jones & Zigler，2002）。正如你料想的那样，当公众了解到罗兹维格等人的研究后，就有可能掀起一些看似极有吸引力的热潮，但它们却极少建立在科学事实之上。20世纪90年代出现的“莫扎特效应”（Mozart Effect）就属其中一例。这一股狂热开始于一些初步研究所发现的结果：儿童听莫扎特（而不是其他古典作曲家）的音乐，学习将变得更好。这一思想在互联网上发展到了极致，“莫扎特效应”可使儿童和成人从中获益，并宣称特定的音乐能够促进全身健康、提高记忆力、治疗注意缺陷、减少抑郁和加速身体创伤的愈合。
