大脑可塑性与认知训练
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效果有好有坏的上述早期努力都是基于一个前提，或者至少是一个希望，即认知训练有助于改变认知功能。当新的证据表明认知训练有助于改变大脑本身时，该领域发生了翻天覆地的变化。这似乎是不证自明的。当你从事体育活动时，你的体育技能不仅得到了提高，你还长出了肌肉。相反，缺乏锻炼不仅会让你的体育技能退化，还会导致肌肉组织萎缩。最直接的影响表现为，丧失感觉的幼猴的相应脑组织会出现萎缩。此外，之前提到的受经验驱动的神经可塑性的证据，为根据神经心理学和认知科学知识设计的受控制的、结构化的认知训练提供了强有力的支撑。
对认知训练效果起到直接支撑作用的关键证据正在逐步积累，最开始是动物模型。我们知道，沉浸在丰富的环境中有助于大鼠从脑损伤中恢复过来。如今，上述康复效果背后的机制终于浮出了水面。研究人员对分别处于普通环境和充满各种感觉刺激的环境中的外伤性脑损伤动物的康复情况进行了比较。在比较两组动物的大脑时，科研人员发现了令人惊异的差异。刺激组动物神经细胞之间连接的再生（“树突萌生”）比普通组动物更强劲。还有一些证据表明，高强度的心理训练有助于小血管的生长（血管形成），从而改善大脑供血情况。阿诺德·舍贝尔等科学家认为，人类大脑中也会发生类似的过程。系统性的认知激活可以促进中风或头部受伤患者体内的“树突萌生”，这反过来又会促进功能的康复。
上述发现又带来了新的问题：认知激活会不会延缓阿尔茨海默病、匹克氏病和皮质路易体病等大脑退化型疾病的进程呢？上述疾病的特点是大脑不断萎缩、突触连接消失，这些特点又与阿尔茨海默病中常见的淀粉样蛋白斑和神经元纤维缠结等病理性微观特征的积累有关。不同于创伤或中风，痴呆症是一类在不知不觉中缓慢发展的疾病。这意味着，要检验治疗效果，不能仅看它是不是逆转了疾病的进程（至少从现在来看，要实现这一点仍然是一种不切实际的愿望），还要看它能否延缓疾病的发展。不过，有证据表明，认知训练能够在有限的时间里切实改善大脑的生理结构，这一点是确定无疑的。德国马克斯普朗克研究所的科学家用PET研究了认知训练和神经刺激药物对处于认知衰退初期的人的大脑葡萄糖代谢的作用。研究表明，两种治疗方法同时进行，能够促进大脑葡萄糖代谢。这项研究还观测了处于静息状态的大脑生理特征的变化，它的背景状态，以及在受到认知任务刺激时的大脑激活模式的变化。精巧的大脑成像技术的问世让我们有机会探索心理过程的大脑基础，这在过去简直是无法想象的。如今，我们能直接观察人在从事某项思维活动时，他的大脑发生了怎样的变化。动物研究和人类研究所积累的新证据为关于认知训练效果的研究提供了全新的思路。不要再试图塑造或重新塑造具体的心理过程了，试着改变大脑本身吧！
虽然我们大多数人同意大脑过程就是心理过程，但各种认知再训练方法背后的逻辑却不尽相同。早期努力侧重于某些特定的功能，希望与该功能相对应的大脑结构能够得到修正。新的方法侧重于认知训练对大脑所具有的开放性的整体效果。每天都要进行训练的网球运动员或高尔夫球手的目标可能是改善某一次击球或者某一次挥杆。这与以具体任务为导向的认知训练是类似的。运动员可能希望通过一定的训练，在其他时间的击球或挥杆动作都能够变得更好，从而在比赛中表现得更好。这就和基于功能系统的认知训练相似。或者，他们的训练计划的最终目标可能不在于比赛本身，而是为了改善身体状况，从整体上增强力量、协调性和毅力。这和努力改善大脑功能类似。虽然第三个目标比前两个目标更宏大，但新的证据表明，这个目标是可以实现的，至少在原则上如此。
动物研究表明，通过认知激活来改善脑力绝不是一个幻想。著名的南加州索尔克生物研究所的科学家研究了丰富的环境对成年老鼠的影响。他们发现，被养在装有轮子、管道和各式各样玩具的笼子里的老鼠比被养在标准笼子里的老鼠的神经细胞多15%。“受到刺激”的老鼠在各种“老鼠智力”测试中的表现也比它们“未受到刺激”的同伴更好。它们对迷宫的掌握也更好更快。
这些发现在两方面非常关键。首先，它们进一步反驳了成人大脑不可能长出新的神经元这个古老的观点。其次，结构化的认知强化能够实实在在地改变大脑的结构并改善大脑处理信息的能力。海马体齿状回中的新细胞的生长尤为明显，海马体位于颞叶近中表面，对记忆的作用尤为重要。
成人大脑中新神经细胞的出现（神经元增殖）似乎与神经母细胞有关，神经母细胞是神经细胞的前体，是由被叫作干细胞的通用细胞发展而来的。干细胞和神经母细胞在有机体成年时期继续增殖，但它们往往不能够存活下来并变成神经元。索尔克生物研究所的研究表明，认知刺激能够增加神经母细胞存活并变成成熟神经元的概率。
在认知训练的诸多应用中，最激动人心的作用或许是帮助人们在尽可能长的时间里享有认知健康的预防作用了。先前的认知刺激对智力下降的预防作用普遍适用于所有的哺乳动物吗？似乎是这样的，因为该效应在其他物种身上也有所体现，德鲁及其同事在雄性斯普拉道来氏大鼠身上也发现了类似现象。与从未受过“思维训练”的大鼠相比，之前经历过各种学习任务的大鼠更不容易罹患衰老引起的记忆力缺陷。类似地，米尔格拉姆及其同事也发现丰富的行为有助于老狗保有学习新东西的能力。
“用进废退”这个古老的谚语似乎适用于大脑。率先研究结构化的认知强化对老年人影响的两名科学家分别是宾夕法尼亚州立大学的华纳·沙耶和雪莉·威利斯，两人发表了一篇题为“成人智力功能衰退是否有望逆转”的文章。作者研究了一组64~95岁的人，他们的诸多心理功能都存在认知衰退的问题，而且持续时间在14年以上。相对简单的认知训练能否让他们的思维表现恢复到原来的水平，弥补他们14年里在空间定位和归纳推理方面的衰退？在许多例子中，答案是肯定的。此外，认知康复是普遍的；认知康复在与认知功能有关的若干相互独立的测试中均有体现，而非仅仅体现在用于训练的程序中。这种效果是持续性的：对许多参与者而言，在他们完成训练之后的7年中，康复效果一直都在。作者由此得出结论，该训练计划能够重新激活因为长久不用而变得生疏的认知技能。此后，一系列类似的研究得出了谨慎而又乐观的结论，发表在《美国医学会杂志》和《美国国家科学院院刊》等顶级期刊上。
如果有理由认为认知训练有效，那么为什么之前针对脑损伤的认知康复的结果总是喜忧参半呢？有若干原因。第一个原因是，针对受损大脑与完好无损（或者几乎完好无损）大脑的认知再训练是不同的，也就是治疗和预防的区别。医学知识告诉我们，预防某种疾病要比治疗这种疾病更容易。可想而知，严重受损的大脑对任何疗法的反应都无法与基本健康的大脑对预防的反应相提并论。
第二个原因与认知训练的设计都基于旧的哲学有关。由于认知训练针对的是具体、专门的认知功能，本身非常有针对性。有理由认为，认知训练计划的内容越宽泛，它的效果就越综合。以体育锻炼为例，一个把所有的锻炼时间都花在器械上的人的心血管系统不大可能得到改善。因此，他需要多样化的锻炼方式。
第三个原因与测量治疗效果的方式有关。我们测量某一认知训练的效果的方式是观察其在另一种完全不同的认知任务中的表现，并由此推断其疗效的具体性质。无法观察到任何效果或许是因为没有效果，但也有可能是我们没有找到合适的测量方法。由于我们试图强化基础生物过程，最好能够直接对上述过程进行测量。事实上，用PET对认知训练的效果进行评估时，可以观察到葡萄糖代谢得到了改善。
第四个原因与对认知训练效果的合理期待有关。如果大脑的整体功能通过上述训练得到了强化，那么预期效果可能是广泛而又微妙的。无论如何，有关神经细胞在整个生命周期内持续增殖的最新发现为认知训练的事业注入了新的活力，也为其提供了新的理论依据。