小测验：357 乘以 289 是多少？不准用笔。不准用计算器。只能用你的大脑。
有答案了吗？现在有答案了吗？现在呢？很有可能你仍然没有。当你一步一步地解决问题时，你丢失了数字。也许你试图重新开始，再次丢失，最终在你发现答案是 103,173 之前就沮丧地放弃了。我承认，我用了计算器才算出这个答案。
我们共同的失败是荒谬的。用神经科学家Floyd Bloom的话来说，大脑是“宇宙中最复杂的结构”。它数万亿的连接使其能够在一瞬间完成各种复杂的计算。你可以扫描一个拥挤的大厅，并在瞬间找出熟悉的面孔，这项任务即使是当今最好的计算机也难以胜任。然而，计算 357 乘以 289，一项仅需极少处理能力的任务，却让大多数人 struggling。
对于心理学家来说，这种精神上的不足就像墙上的一道裂缝。他们可以插入一个科学的撬棍，开始撬开心灵的隐藏生活。我们之所以在某些简单任务上挣扎，这足以说明我们是如何被“布线”的。事实证明，我们复杂大脑的进化是有代价的：有时我们会因此在里面遇到“交通堵塞”。
这种交通堵塞的第一个迹象出现在 1931 年心理学家Charles Witt Telford在北达科他大学进行的一项研究中。他让 29 名研究生坐在电报键前，并指示他们在听到声音时立即按下该键。Telford 以半秒到四秒不等的间隔向学生播放声音。他发现声音之间的间隔会影响学生做出反应所需的时间。如果间隔是一到两秒，学生需要大约四分之一秒的时间来做出反应。但如果 Telford 将间隔缩短到半秒，学生在听到第二个声音时反应会明显变慢。他们需要额外十分之一秒的时间来按下电报键。
这个结果让 Telford 想起了肌肉对电击的抽搐反应。肌肉需要时间从一次电击中恢复，然后才能对下一次电击做出反应。如果你太快施加第二次电击，什么也不会发生。也许，他推测，大脑在一次思维脉冲后需要时间来重置自身，然后才能执行下一次思维。
在过去的 80 年里，心理学家们一直在进行 Telford 实验的变体研究，他们都得到了相同基本结果。如果我们之间没有足够的时间来执行两项任务，我们在第二项任务上就会变慢——这种延迟被称为“心理不应期”。这个术语的枯燥掩盖了它在我们日常生活中巨大的重要性。在某些情况下，心理不应期可能是生与死的关键。
加州大学圣地亚哥分校的心理学家Harold Pashler在 2006 年进行的一项实验表明了这种延迟是多么关键。他让受试者坐在驾驶模拟器中，配有油门和刹车踏板。当他们在虚拟道路上驾驶，跟在另一辆车后面时，志愿者会不时听到提示音。他们必须根据听到的提示音的数量说出“一”或“二”。偶尔，前面的汽车会刹车，受试者也必须跟着刹车。
Pashler 和他的同事发现，人们通常需要不到一秒的时间来对前方车辆的刹车灯做出反应。但如果他们在刹车灯亮起前不到三分之一秒内刚刚对提示音做出反应，他们的反应时间就会更长。Pashler 发现，平均而言，测试对象的反应时间增加了 0.174 秒。这似乎不是一个很大的差异，但如果你以每小时 65 英里的速度行驶，这相当于增加了 16 英尺的距离。这个距离可能意味着擦肩而过和高速追尾碰撞的区别。
心理学家们长期以来一直对心理不应期感到困惑，因为它与我们对大脑工作方式的其他了解不符。我们非常擅长同时处理多件事情。当你阅读这篇文章时，你的大脑还可以管理你的心跳，感知收音机里播放的歌曲旋律，并发出喝咖啡的复杂指令。它之所以能做到这一切，是因为它被划分为数百个相对独立的区域。这些区域可以同时处理不同的任务。然而，有些简单的任务——比如数学题——我们的头脑一次只能处理一项。这就像信号在一个 20 车道的高速公路上飞驰，然后道路突然缩窄成一条车道。
我们每次执行一项任务，都要经过三个步骤。第一步：从感官获取信息。第二步：弄清楚如何做出反应。第三步：通过移动肌肉来执行计划。法国学院实验认知心理学主席 Stanislas Dehaene 和布宜诺斯艾利斯大学的神经科学家Mariano Sigman想知道交通堵塞发生在哪个步骤。为了找出答案，他们设计了对经典 Telford 实验的新变体。
在这些实验中，受试者必须判断一个数字是大于还是小于 45。在每次测试中，科学家们改变了思维过程的三个步骤之一，以查看他们是否能改变心理不应期的长度。只有当他们触及第二步——弄清楚如何做出反应——时，他们才能产生改变。在这种情况下，他们向人们展示了接近 45 或远离 45 的数字。当数字接近 45 时，心理不应期会变长。
考虑到第二步中发生的精神活动包括我们能够进行的最高级的思维形式：权衡大量信息，考虑我们的短期和长期目标，并找出如何实现它们，这是一个了不起的发现。我们喜欢想象，正是这种思维让我们比其他动物做得更好。但如果我们必须做出任何两个简单的决定，我们就必须等待第一个任务通过一个瓶颈，然后才能进行第二个任务。这就是使心算如此困难的原因。我们不是同时执行许多步骤，而是必须一次一个地执行。
为了更多地了解这个“精神瓶颈”，Dehaene 和 Sigman 测量了人们大脑的活动。他们让志愿者在比较数字对和区分高低音之间交替进行。当受试者执行这些任务时，Dehaene 和 Sigman 用两种方式扫描了他们的大脑。在一些试验中，他们记录了头皮上的电压，在另一些试验中，他们让人躺在 fMRI 扫描仪中。这些扫描结合起来，为科学家们提供了在时间和空间上都高度精细的大脑活动图像。 2008 年，科学家们报告说，在心理不应期期间，一个大脑区域网络会持续活跃，有些区域在大脑前部，有些则在大脑后部。
其他实验表明，这些区域似乎是我们对自己体验的意识的一个重要网络。这有助于解释为什么我们对自己的“精神交通堵塞”视而不见。Dehaene 和一群同事最近用另一项实验测量了这种“视而不见”。一组受试者坐在电脑前执行两项任务：如果听到低音，他们必须按一个键；如果听到高音，则按另一个键。与此同时，字母 Y 和 Z 会不时出现在显示器上，志愿者必须为每个字母按不同的键。
Dehaene 的团队调整了测试，使任务之间的间隔变长或变短。在每次任务结束后，志愿者必须估计完成任务所需的时间；然后科学家们向他们展示了实际时间。经过几次练习后，志愿者们能够相当准确地猜测经过的时间。
研究人员发现，心理不应期会使这个“精神时钟”停滞（pdf）。如果一项任务被卡在瓶颈中，人们就不会开始计时。大脑只会在前一项任务离开瓶颈后才开始测量任务所需的时间。每当对声音或字母的感知卡在“精神交通堵塞”中时，受试者都没有意识到。
Dehaene 现在认为他知道为什么我们的想法会卡在瓶颈中：负责接收感觉信息的神经元将其发送到一个神经网络，这个网络 他和他同事称之为“路由器”。就像计算机网络中的路由器一样，大脑的版本可以重新配置，将信号发送到不同的位置。根据当前的任务，它可以将信号定向到产生语音的大脑部分，或者定向到可以使脚踩下刹车踏板的大脑部分。然而，每次路由器切换到新的配置时，都会出现轻微的延迟。
最近，Dehaene 通过构建一个大脑模型来检验这一理论。他写了一个计算机程序，用于跟踪 21,000 个模拟神经元的行为，这些神经元由超过 4600 万个连接组成。这个神经网络可以接收两种感觉信息并产生两种响应。就像人类大脑一样，如果一个新任务来得太快，它就无法做出反应，直到它的路由器重置。
如果 Dehaene 是正确的，那么大脑内部的交通堵塞可能实际上反映了一种巧妙的进化妥协。我们每天都会面临新的、意想不到的决定。我们不可能为每一种可能的情况的每一种反应携带一个独立的神经元网络。但我们可以学习规则，并利用这些规则来重新排列一个通用的路由器。那么，我们大脑最深层的缺陷之一，可能就是它最令人印象深刻的优势之一的副产品。
