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    2011年奥斯卡奖已经过去很久了，但有一个话题还被人津津乐道，那就是奥斯卡奖的学术范儿。最佳女主角Natalie Portman早在2002年在哈佛心理系读书时就曾发表过关于婴儿前额叶皮层参与物体恒存性的文章。而最佳男主角Colin Firth刚刚在四月的Current Biology上发表了了一篇关于政治倾向与大脑结构关系的学术论文。这篇文章发表在生物学顶级期刊，主题也很抓眼球，值得仔细介绍一下。 从颅相学说起     扯远一点，人们逐渐意识到大脑是产生思维的器官后，就试图测量大脑与心理活动的关系。一个早期的尝试就是19世纪风靡欧洲的颅相学。颅相学认为思维由一系列不同的功能组成，不同的功能对应着不同的大脑结构。但受到技术的限制，当时能测量的只有颅骨的形状。德国医生Gall将颅骨的凹凸与不同的心理功能联系在一起，这就是所谓颅相学。 颅相学     现在看来，颅相学认为大脑特定区域负责特定心理过程的思路是正确的。但由于测量手段太粗糙，却过度解释了测量结果，最终走向了伪科学。另一方面，当时对心理过程的理解有限，颅相学所要定位的复杂人格成分，现在认为是分布在大脑的各个区域协作完成的。要想精确大脑结构负责的心理功能，还需要将心理现象分解成更精细的、相对独立的过程。 磁共振成像     直到20世纪八九十年代，技术的进步才使得精确测量大脑结构成为可能。其中最有代表性的就是CT与磁共振 (MRI)技术的成熟。与常见的CT图像类似，MRI可以成像分辨率大约1毫米的三维大脑结构。而且MRI不使用放射线，应用更安全。     如何测量大脑呢？人的大脑皮层折叠卷曲在一起，看上去沟壑丛生。早期解剖大脑，人们通常只是测量沟回的角度和宽度等等。但对于MRI的三维图像，就可以用计算建模的方法测量。     首先根据灰度将整个大脑分割成灰质、白质、脑脊液等组织。这样，每一个体素 (体积像素)上的值就代表了这一位置灰质的密度。因为每个大脑的形状都有差异，所以接下来需要把每个人的灰质密度图标准化到一个通用的模板上。在标准化的过程中，某些区域可能被压缩，这一区域的值就相应增加；而某些区域可能被拉伸，相应体素的值就减小。这样每个体素的值也反映了体积的信息...

    高考刚过，现在又是广大大中小学生期末考试的时候了。考试是一件很痛苦的事，特别是在中国，人们总是把脑力劳动变成体力劳动。所谓体力劳动，就是重复的、机械的记忆大量无意义的内容。而我最近无意发现一篇论文，高强度的准备考试，竟然会改变学生的大脑结构。     这是一组德国科学家在2006年做的研究。研究设计很简单，就是拉来准备德国医学考试的学生分别在考前3个月、考试后1-2天以及考试后3个月进行大脑磁共振扫描。研究者扫描的并不是反映脑功能的BOLD图像，而只是反映大脑结构的T1像。对于MRI图像，研究者可以把每个被试的图像分割成灰质、白质和脑脊液，然后用形态学分析方法计算大脑中每个位置的灰质密度。这样研究者就可以比较这组被试在不同考试阶段的脑结构的变化。     下图左显示了被试在考试后灰质体积显著大于考试前的区域，主要分布在后部和外侧顶叶皮层。如右图所示，这些区域的灰质体积在3个月的复习后会显著增加，而在另外三个月没有复习的阶段灰质体积保持不变。这一结果有一点出乎意料，因为研究者的假设是高强度学习会改变与记忆有关的海马。不过也有证据表明后部顶叶皮层也与陈述性记忆有关。     三个月的复习就会改变大脑结构，这还是挺让人惊讶的。不知道这种结构的改变是否有极限。我想要研究这个问题，中国的高中生应该是最好的样本了。高中生的整个高中阶段就是为一个一个的期末考试以及最后的高考准备。那么高中生的大脑结构会在每次考试后达到顶点然后下降波动，还是会像登台阶一样一直上升，还是在某一时刻就达到了平台？不管做出什么样的结果，都还是蛮有趣的。     最后还有一个想法，就是应该研究一下读了PhD (博士)后大脑结构的变化。我猜测肯定能做出结果，这样就可以为永久性脑损伤 (Permanent Head Damage)假说提供证据支持了 :) Draganski, B., Gaser, C., Kempermann, G., Kuhn, H.G., Georg, H., Winkler, J., Büchel, C., & May, A (2006). Temporal and Spatial Dynami...