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认知：人类擅长学习的基因原理
你好，我是仇子龙，欢迎来到我的《基因科学课》。
在前两讲，我们讲了基因是如何影响我们的性格，影响人与人之间的关系的。那么，基因又是怎样影响人类的行为认知能力的呢？
我们在讲基因的决定律时提到过，行为分为本能行为和习得行为。对人类而言，本能行为已经非常弱化了。
比如说，饿了想吃饭是一种本能。如果你正在开会，尽管肚子饿得不行，估计也会咬牙忍到会议结束再去吃饭，而不是马上去满足自己的本能。
所以，对人类来说，习得行为，也就是通过学习而学会的行为，在我们的成长中扮演了非常重要的角色。
与其他动物相比，人类的学习能力是独一无二的。前面讲到现代智人之所以能战胜尼安德特人，很可能就是因为基因演化让智人的大脑更可塑，给了智人更强大的学习能力。
这一讲，我们就来看看学习的过程，和基因有什么关系。
这是个很重要的问题。如果我们能找到管学习的基因，就能回答两个问题：
- 能不能通过检测基因来发现聪明的人？
- 如果能修改基因，我们能不能学得越来越快，变得越来越聪明呢？
1. 学习的基因开关
我们是怎么学习的，这个问题实在太复杂了。让我们先问一个最根本、最重要的问题。
学习的过程需要基因吗？换句话说，学习的过程需要基因表达成蛋白质吗？1970年，科学家做了一个经典的实验，很聪明地回答了这个问题。
他们让小鼠学习一个任务，然后分别在学习之前和学习之后，在它们的脑袋里注射能够阻断基因表达成蛋白质的化学药物。他们发现，如果学习之前注射药物，小鼠完全记不住学了什么内容，如果学习之后注射药物，则不影响学习的效果。（参考文献1）
这个实验让我们知道，学习需要基因的表达！
为什么学习需要基因呢？学习和记忆的详细机理很复杂，不过我可以给你讲一个简单易懂的版本。
首先，我们得知道学习究竟是什么意思。
当我们听老师的讲解，或者阅读课本时，我们的大脑可以理解、储存这些信息，而且以后需要的时候，还能把这些信息提取出来。这就是学习。
那我们的大脑是怎么处理和储存信息的呢？
外界的信息首先会被我们的感觉器官，比如眼睛和耳朵转换为电信号，传进大脑。我们的大脑中有大约十亿个神经元，信息的储存和处理都是在神经元里发生的。神经元的基本技能，就是能接收和发出电信号。
听上去，神经元就像一个导电的电子元件。但这个理解不对。
我们大脑的功能比电子元件组成的CPU厉害多了。这是因为，神经元不仅能接收和发出电信号，还能根据自己收到的电信号，来调整发出信号的强弱。我们把这个特点叫做可塑性。
也就是说，如果神经元反复收到很强的电信号，发送出去的电信号就会变强。如果老是收到很弱的电信号，或者收不到信号，那么发出的信号就会越来越弱。这个增强或者减弱的电信号，就是神经元里储存的信息。
这个可塑性，是怎么实现的呢？靠的就是神经元里的基因表达。
当神经元接收到了电信号，信号兵会把电信号转换为化学信号，然后传给管理者，最后启动工人基因的表达，生产蛋白质。接着，新生成的蛋白质就被运送到突触里，神经元的信号发放就变强了。
突触是神经元之间连接的枢纽，是由数百个蛋白质组成的接收和发放电信号的装置。起作用的蛋白质越多，突触的活性越强，能够发出的电信号就越强。
比如说，当你听到得到老师讲了一句特别有道理的话，在你的大脑里，这句话通过信息的转换激活了神经元里的基因表达，增强了突触的活性，神经元原来以15赫兹的频率发放电信号，现在以50赫兹发放。你听到的这句话，就以神经元电活动频率变化的形式，被储存在了大脑里。
大脑里的神经元网络
知道了这个原理，你就明白了，所谓“重要的事情说三遍”是有科学道理的。
如果信息反复刺激神经元，那基因表达的蛋白质就会更多，突触就会更强，记得当然就会更牢靠。所以这是一个学习的窍门：重要的知识，要反复看，学而时习之。
回到我们刚刚说的经典实验。
在小鼠学习的时候，信息会让大脑里的神经元打开基因表达，生产出更多的蛋白质，让神经元的突触发出更强的电信号。如果在这个时候，有化学药物阻断了基因的表达，那么，神经元就会像电子元件一样，收到多少电信号就发出多少电信号，没有可塑性。信息存储不下来，小鼠自然就记不住学了什么了。
2. 可塑性是终生存在的
知道了学习需要基因表达以后，你肯定要问，那我们的大脑一直有可塑性吗？不是说小孩子的大脑可塑性更强吗？
不错，人类幼年的大脑可塑性确实很强，但是成年人的大脑也有可塑性。这两个阶段的学习很不一样。
人类在幼年是更擅长学习那些需要记忆的模块化知识，就是说，小孩子更擅长学习那些需要死记硬背的知识。而成年人拥有丰富的社会经验，学习需要逻辑推理和判断的知识远远比小朋友更有效率。
所以，幼年期的学习是打基础，而成年的学习是进阶。成年以后，如果给自己更丰富的学习环境，学习自己更感兴趣的内容，学习产生的基因表达会让我们的大脑潜力得到充分发挥。
如果你不去利用大脑的可塑性特点，不学习新知识，那你神经元里的基因就不会打开。从这个角度上讲，我相信，脑子越用越灵，不停地给大脑做思维的体操，才能不浪费大脑的可塑性。
3. 寻找聪明基因
知道了学习的基因原理，可见，所有的知识，都得通过信息输入大脑，激活神经元的基因表达以后，才能真正掌握。
你可能会说，我见过一些聪明人，不用怎么看书就能考个高分。他们是天才吗？
学完刚刚的知识，你应该知道，没有无师自通的天才。如果没有信息输入，可塑性就不会发生，知识是不会无缘无故存进大脑的。
你可能会说，但是有些人确实就是更聪明一些。聪明基因存在吗？
首先，你不用太焦虑。
聪明这个事情，在生物学上被称为，“智力水平比较高”。人类的智力很复杂，可以被分为两个部分。
一个是先天部分，学名叫流体智力，包括感知外界的能力，和学习新知识的能力，这个是天生的。另外一个是后天部分，学名叫晶体智力，比如在社会和生活中学到的经验和掌握的具体技能，这个更多地与后天的环境和人生境遇有关。
心理学家设计了一个智商测试来评估我们的整体智力水平。结果发现，人们的智商得分是呈正态分布的。
意思是，我们绝大部分人的智商测试分数其实都相差不大，只有极少数超高，比如爱因斯坦，还有极少数偏低，因为各种原因智力发育出现了障碍，智商低于70。我们一般人的智商都在80～120之间，谁比谁多了几点、十几点智商真心没有什么了不起的。
也就是说，我们人与人之间的智力确实有差异，但是并没有那么大的差别。
其次，聪明基因并不存在，起码至今我们还没有发现。
科学家一直在努力，在数万、数十万的人群中，根据智商的水平来寻找聪明基因，他们找到了一些线索，但是至今没有定论。
你可能很奇怪，我们不是可以通过深度学习算法准确地预测出一个人的身高吗？用类似的方法，我们为什么不能通过基因预测一个人的智商呢？为什么找不到聪明基因呢？（参考文献2、3）
我们可以从两方面来看这个问题。
- 第一，智力过于复杂，包括学习、记忆、推理、想象、判断等等方面。大脑里的无数功能都要协同起来工作，才能让一个人的智力水平发挥正常。这些复杂的因素是很难量化的，所以智商测试只是一个估计而已，我们还找不到明确的基因来预测这么多复杂的因素。
- 第二，对于一些能够量化的能力，比如记忆力，也许可以找到一些相关基因。但是就算记忆力超常，是不是就一定代表大脑的功能特别强呢？不一定吧？因为大脑的智力不仅仅是记忆力，还有许多其他能力。
所以，有没有聪明基因，真是一个很烧脑的问题。
我个人的观点是，没有必要寻找聪明基因。如果真心想变聪明，还不如想办法把学习过程中的基因表达变得更有效率，那不也能让我们学得更快吗？
总结
- 人类的学习靠的是神经元的可塑性，而这个可塑性是通过基因的表达过程完成的。
- 大脑的可塑性终生存在。如果你不利用大脑的可塑性，不持续学习，那么神经元里的基因就不会打开。
- 人类智力与众多因素有关，所以很难找到所谓的聪明基因。
思考题
如果我们有一天，发现高智商人群里确实有个基因和我们一般人的基因很不一样，那么如何用科学的方法知道这个基因就是聪明基因呢？
欢迎在留言区，说出你的想法。
下一讲，我们来看看生活习惯的代际传递。上一代的生活经验能不能通过基因传给后代呢？
我们下一讲见。