2000年,埃利诺·马奎尔(Eleanor A.Maguire)等人在《PNAS》杂志上发表了一项很有意思的研究——伦敦出租车司机有着非同寻常的大脑结构。马奎尔发现,伦敦出租车司机大脑海马区的横截面积大于其他司机。人脑的海马区就像计算机的内存,主要负责短时记忆和学习。马奎尔认为,出租车司机在培训和从业过程中形成了丰富的伦敦地理空间知识,这些知识储存在海马区后部,使海马区的神经回路重组。
马奎尔是如何计算出租车司机海马体的横截面积呢?他使用的方法就是结构磁共振影像(MRI)技术。
精准的“照相机”
拍摄磁共振影像的磁共振仪看起来像一张巨大的床,实际上它的功能却更像照相机。它可以利用我们体内水分子中氢原子的原子核给我们的组织器官拍照。因为人体有70%的成分都是水,所以利用水是非常便捷且对人无害的。平时我们体内的氢原子核是随机旋转排列的,但是当人体进入磁共振仪,这些原子核的运动就改变了。
那么,磁共振仪到底如何给我们的身体拍照片呢?首先,人需要平躺在前面提到的床上。然后,按照研究者或医生的指令,床会缓缓地将人送入一个“圆筒”。这个大圆桶里藏着巨大的磁铁,能够产生强大的磁场。这个磁场的强度是地球所形成磁场的3000倍。在强大的外加磁场作用下,大脑里的氢原子核就像一群听到“向右看齐”号令的小学生,沿着磁场方向整齐排列,这正是产生磁共振信号的基础。此时,大圆桶里的另一个元件就要发挥作用了,一个被称为射频线圈的部件会发射出携带着能量的像脉搏那样短暂起伏的电信号。这时,大脑中原本在磁场下整齐排列的氢原子核吸收能量,运动方向会发生偏转。