電腦使用,是如何影響大腦的?

電腦的廣泛使用，會給人類的認知能力和大腦的可塑性帶來什麼影響？隨著計算機技術的發展與普及，這個問題成為認知科學領域的一大研究重點。前不久，北京大學心理學系運動控制實驗室魏坤琳及其團隊從一個新的角度來研究了電腦使用對人認知的影響^[1]。Science網站在其「腦與行為」版塊報導了魏坤琳等人的研究。

這項研究由魏坤琳團隊和伊利諾斯州西北大學芝加哥康復中心的心理學家康拉德·科丁（Konrad Kording）共同完成，研究結果發表在《當代生物學》（Current Biology）上。一項涉及點擊和移動滑鼠訓練的研究探索了人類的運動泛化能力，揭示了大腦能夠將操作滑鼠的技能應用到其他手部精細活動中去。所以，不用為在網上看萌貓視頻、玩遊戲而擔心。玩兒電腦不全然是在浪費時間——你也在鍛鍊你的精細動作能力。

我們知道計算機正在改變人們思考的方式。比如網際網路就改變了我們記憶的方式。但是，使用計算機這件事本身能帶來什麼改變呢？舉個例子，你很可能是通過點擊滑鼠看到這篇文章的，而與我們在進化史中進行的其他活動相比，操作滑鼠是一件很奇怪的事情：你通過手部在水平面的細微移動，使一個完全脫離的垂直表面上的光標發生相應的細微移動。但通過日復一日的練習——計算機用戶平均每天點擊滑鼠超過1000次——你已然成為了用滑鼠的專家，儘管你甚至從未意識到具備這種靈巧度是多麼了不起的事。科學家們很想知道這種練習是否能影響大腦對身體其他方面的控制。

問題是怎麼找到從沒使用過計算機的人。研究者把目光移向了中國城市中廣大的農民工人群。中國龐大的人口遍布各個社會經濟階層，從精通計算機黑客精英，到一個世紀來生活方式幾乎沒變的農民。中國經濟的繁榮使人們從農村一波波湧向城市尋找就業機會。科丁和魏坤琳的研究小組招募了三類人：第一類是沒用過計算機的農民工；第二類是年齡和教育程度與第一類相當但在工作中使用過計算機的農民工；第三類是精通計算機的大學生，作為實驗的對照組。所有研究對象都接受了兩周的訓練，在此期間他們必須使用滑鼠來玩遊戲（包括每天玩兩小時經典遊戲《雅達利乓(Pong)》）。研究人員在訓練前後都會對三類受試者進行一系列標準運動控制測試。

《乓》是一個模擬桌球比賽的2D體育遊戲。圖片來源：維基百科

這個實驗中最讓科丁和魏坤琳感興趣是測量的普遍性。如果你學會了如何使用計算機滑鼠，這項技能是否能泛化到類似的運動任務？為了測量研究對象執行不熟悉任務的能力，研究人員測試了不涉及滑鼠的運動技能，比如當手被遮住時操控手指的位置。如果使用計算機滑鼠的專業技能並沒有泛化到其他運動技能，以前沒有使用過計算機的農民工應該做得遠遠比其他兩組差。

圖A：實驗設計示意圖。圖B：其中一個被試的測試結果。被試在桌面式虛擬實境下學習手部運動和光標運動直接的映射（在實驗中，被試的手只需要移動48mm的距離，屏幕上的光標即能在相應方向上移動80mm的距離）。在習得一個方向上的映射之後，被試被要求將此映射在其它方向進行泛化。圖片來源：Wei et al.（2014）Current Biology

訓練開始之前，已經有計算使用經驗的農民工比他們沒用過計算機的同行表現得更好。沒有使用過計算機的人發現用手進行精細的調整很困難，看不見手時尤甚。但經過短短兩周的培訓後，在操控滑鼠以及將這項技能運用到其他手部精細操控方面，農民工和大學生們表現得一樣好。

「結果令人驚訝。」 在威斯康星州密爾沃基馬凱特大學研究中風患者的生物力學工程師羅伯特·沙伊特（Robert Scheidt）表示，要掌握一項新的特定運動技能，「兩周時間並不長」。他指出，在這項研究之前，以往的證據支持所謂「狹義泛化」，即個體對特定運動技能的學習，只能提高他們在與該運動近乎完全相同的任務中的表現。

魏坤琳的研究結果表明有電腦使用經驗的被試，在泛化的幅度和廣度上較沒用過電腦的被試有顯著差異。對致力於幫助患者恢復運動能力的人而言，「這項研究的結果正是我們希望看到的。」沙伊特說。這項研究為開發藉助計算機幫助中風患者恢復肢體控制的方法提供了支持。而對於健康人來說，玩精心設計的計算機遊戲則有可能幫助他們更快地學習新的運動技能。

參考資料：

1. Kunlin Wei et al. Computer Use Changes Generalization of Movement Learning. Current Biology 24 , 82–85.
2. John Bohannon. Click Here to Improve Your Motor Skills. Science

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