周瑋核磁共振檢測報告出爐 證實其靠計算不靠記憶

　　周瑋腦區活動圖

　　磁共振可以無創地(non-invasive)獲取大腦的多模態的數據，從而了解大腦的灰質結構(神經元)、白質纖維(神經網路)和在完成各種認知任務時大腦的功能激活。(周瑋腦區活動圖)

　　磁共振成像是對大腦活動的直接觀察(direct observation)。這是在螢幕上呈現字母“W”，而在人的視覺初級皮層上觀察到的一個形似“M”的激活圖，即倒立的“W”。(Image courtesy: Lawrence Wald)在面對乘方和開方的題目時，磁共振成像儀中周瑋的大腦究竟是怎樣的呢？(周瑋腦區活動圖)

　　《最強大腦》“中國雨人”周瑋播出後，引發巨大討論。為此，《最強大腦》節目組帶周瑋到北京和上海兩地的北京師範大學認知神經科學與學習國家重點實驗室、上海交通大學Bio-x研究院、華東師範大學等科研機構進行了行為及腦測試。其中，最重要的核磁共振檢測結果清楚説明：周瑋是在計算，而不是在記憶。

　　記者 張 漪

　　科學解惑1

　　為什麼要啟用“核磁共振”檢測？

　　周瑋無疑是江蘇衛視《最強大腦》中最充滿魅力的一個選手。他的大腦因為低血糖症而受到了永久性的損傷麼？他是自閉症患者麼？他展現出來的乘方和開方是怎麼做到的？除了數學，他還會什麼？現在亡羊補牢，給予他充分的支援，他會成為“中國的霍金”麼？他的世界是如此的奇特，以至於大家在感嘆之餘又多了幾分疑惑。疑惑之一就是周瑋在乘方和開方的時候，他究竟是真的在計算，還是在回憶事先記下的答案？

　　小時候，每個人都背過九九乘法表，所以在隨後看見9×9，我們可以直接根據九九乘法表的口訣，記出答案為81。再如因為電腦知識的普及，看見2的10次方，我們也無需計算而直接通過給出1024這個答案。周瑋在完成乘方和開方的時候，是不是也用了類似的技巧呢？如果是，也許周瑋在記憶上有一定的天分，但是他就不能被稱之為數學天才。但是要在行為結果上區分“計算”還是“回憶”卻是近似于不可完成的任務。首先，周瑋可能會撒謊，明明是通過回憶得到的答案，卻報告成是通過計算得到的答案。在另外一方面，任何一個人的能力都是有邊界的；周瑋也一定有不能完成的乘方和開方題目，但這並不能證明他依靠的是回憶而不是運算(即科學研究中面對Null Results的推論困境)。

　　所以慶倖的是，現在有了“磁共振成像儀”(Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI)，磁共振成像中的周瑋不能撒謊。這是因為不同的認知功能通常是在大腦的不同部位完成，而參與長時記憶提取(即回憶)和參與計算的腦功能區在解剖結構上是分離的。所以，邏輯非常簡單：如果周瑋是通過計算來完成乘方和開方的，那麼他大腦中參與數學運算的腦區會激活，而不是參與記憶的腦區激活。在報告磁共振成像結果之前，先來欣賞一下磁共振成像儀的景象。

　　科學解惑2

　　周瑋大腦在計算而不是在記憶

　　因為不同的認知功能通常是在大腦的不同地方完成，而參與回憶和參與計算的腦功能區在解剖結構上是分離的。所以，我們可以自然而然地推測：如果周瑋是通過計算來完成乘方和開方的，那麼他大腦中參與數學計算的腦區，而不是參與回憶的腦區，會激活。首先，需要定位周瑋參與數學計算的腦區。這是因為周瑋可能因為幼兒時期的低血糖導致了腦結構的異常，從而他的參與數學計算和參與回憶的腦功能區，與常人不一樣。這裡科學家採用經典的數學計算腦區定位的實驗範式：周瑋需要判斷下左或下右的數字哪個與正上方的數字在數字距離上更接近(在圖四上的例子中，下右的72與正上方的56在數字距離上更接近)。周瑋完成這個任務的正確率是100%。

　　磁共振腦成像的結果表明，周瑋在進行數字計算時，他大腦的內頂溝和上額葉激活了。這兩個腦區是正常人進行數學計算時通常激活的腦區，表明周瑋也是在用與常人一樣的腦功能區在進行數學計算。下面，就是大家面對真相的一刻了：周瑋在進行乘方和開方的時候，這兩個腦區：內頂溝和上額葉，是否會激活？怎麼來驗證呢？在科學研究中，任何一個實驗設計都至少需要兩個條件：一個是實驗條件(對假設進行驗證)，一個是控制條件(作為實驗條件的基線)。這裡我們採用Parametric Design，設計了簡單的乘方(如5的三次方)和開方(如36開平方)作為控制條件，而複雜的乘方和開方作為實驗條件。實驗流程為Event-Related Design，控制條件和實驗條件隨機混合。周瑋在控制條件(即簡單的乘方和開方)下，正確率為100%；在實驗條件(即複雜的乘方和開方)下，正確率是84.3%。 磁共振腦成像的結果表明，周瑋在進行複雜的乘方和開方時，他大腦的參與數字運算的內頂溝和上額葉激活了。這兩個腦區與數學計算定位實驗中看到的內頂溝和上額葉在位置上重合，表明周瑋是通過計算來完成乘方和開方的。同時，參與回憶的腦區沒有任何激活。

　　周瑋在進行簡單的乘方和開方運算時，除了視覺區域的激活之外，他的高級腦功能區(包括數學計算腦功能區)沒有顯著地激活，表明這些運算對他而言過於簡單，基本上不需要太多的心理能量，符合科學家對他的預期，即複雜的開方和乘方需要更多的心理能量。這和人們在行為上觀察到的結果是一致的：在簡單的乘方和開方題目上，他僅用了1分6秒完成了15道題，正確率為100%，平均每4.4秒正確完成一道題；而在複雜的乘方和開方題目上，他用了17分59秒完成了40道題，其中正確33道，錯誤1道，6道題沒有做，平均32.7秒正確完成一道題目。因此，磁共振成像的結果表明：周瑋是在計算，而不是在回憶。

　　古希臘三聖之一的蘇格拉底曾經畫了一個圓來表示我們知道的和我們未知的事物。已知的在圓內；未知的在圓外，充斥了整個世界。更重要的是，隨著已知的增加，圓周的擴大，於是我們又不得不面對更多的未知。為什麼周瑋在進行乘方和開方計算的時候，參與計算的腦功能區的激活強度要小于判斷數字距離遠近的任務？周瑋的開方和乘方能力的邊界在哪，究竟是什麼認知因素在制約？除了乘方和開方，周瑋還擁有哪些數學能力？他是數學天才麼？天才的定義是什麼，智商高就一定是天才麼？天賦(gifted)和成就(achieved)之間是平坦大道還是有坎坷不斷？“問天才，誰是天才”——綜上所述，周瑋是一個很難定義的人，這大概就是生命的奇跡吧。