天才不完全取决于生理状况。父母是否投入，教育是否得法，学习是否努力都是关系到天才是得到发展还是被葬送的决定性因素。不过，有相当的证据表明，好的生理基础，特别是大脑状况，对天才的发展至关重要。
一、天才的大脑不同寻常
1995年，《科学》杂志刊登了一项惊人的发现：音准概念很好的音乐家的大脑中处理听觉信息的区域——扁平颞——左边明显大于右边。科学家抽选了30名专业音乐工作者及与他们在年龄与性别上相当的30名非音乐工作者，对他们的大脑进行核磁共振成像研究。这一重大发现就是基于这项研究做出的。两组的扁平颞左边都大于右边，但程度不同。音准概念好的被试者是普通被试者的两倍；这种差别与被试者是否为音乐家无关。如果对音准概念好的特殊人口群体（例如自闭症患者，音乐特才者及威廉斯氏综合症患者等）进行一番调查，看他们是否有这种倾向将是十分有趣的。
天才是如何在大脑的物质结构上得到反映的呢？《科学》杂志的这份报告反映了科学家在这方面的探索。近年来，人们在该方面进行了探索，但不够系统。美国哥伦比亚广播公司《六十分钟》节目报导过苏联科学家对斯大林、列宁和其他苏联领导人大脑组织切片的研究。他们试图在显微镜下看一看他们的大脑有无特异之处。由于该研究从未见诸科学刊物，西方学者又看不到他们的大脑切片，因而即使前苏联科学家有所发现，我们也无从得知。况且，大脑细胞如果不用特定的方法保存，加上科学家在研究神经时缺乏正确的前提，这种研究很难取得什么成果。
心理学家玛丽安·戴蒙德女士和她的同事曾对爱因斯坦的大脑组织进行过研究。他们发现爱因斯坦的大脑的确有一点独特之处。他的大脑的左下后顶叶有比常人多得多的神经胶质细胞，因而神经细胞与胶质细胞的比率比常人低。但我们并不能就此断定较多的神经胶质细胞与爱因斯坦超人的智能有必然的联系。这是因为大脑顶叶和多种不同的技能有关，可以说它是集视觉、听觉、触觉、自我意识、想象、记忆和注意力于一身的复合体，况且我们对神经胶质细胞的功能又不是完全了解。
另外，即使研究发现天才成人的大脑有特异之处，这对天才的起源还是说明不了什么问题。究竟这些细胞是爱因斯坦天生具有的，还是由于后天用脑频繁促进了新陈代谢而繁殖起来的，我们无从得知。在成人的大脑中，神经元在数量上不会增加，但胶质细胞可以。因此音准概念好的人左扁平颞偏大，可能是先天性的，也可能是后天训练的结果。优越的、充满刺激的环境中饲养的动物的大脑皮质要比刺激物少的环境中喂养的动物的大并且神经网络更复杂。同理，超常者的大脑的殊异可能是由于刺激，也可能是后天训练或勤奋工作造成的结果。
但是，生理基础和后天训练都是十分重要的，无疑也是相互作用的。《科学》杂志报导的一项最新调查发现，小提琴家开始训练的早晚会导致大脑的悬殊差异。12岁前开始训练的小提琴手比13岁后才开始训练的小提琴手的神经网络大而复杂。该项发现可以通过刺激左手手指（小提琴手的左手应该是非常灵活的），用磁成像的方法记取大脑皮层的反应情况看得一清二楚。假如两组被试者除了开始训练的年龄外其他情况相似，那么我们可以得出结论：训练影响大脑，但训练只能在大脑最具柔韧性时，也就是人的早年时期产生影响。训练太晚就不会影响大脑的结构了。
1脑体积
关于天才的大脑与一般人的大脑的区别，人们最朴素的看法是，天才的大脑可能个儿大，但尚无相应的证据证明这一点。通过跨物种的比较可以发现，动物脑的大小与皮质表层面积总量的关系近乎完美，但仅就人脑来说，在脑重与大脑皮层面积问题之间却不具备这种关系。脑的大小对智力极为重要，但作用范围极小，仅在800或900克以内。普通人脑重3磅，远远超出这个范围。尽管有两项研究曾证明人脑的大小与智商具有相关性，但研究对象仅限于男性，所以，该问题还有待进一步研究。
研究人员曾对大脑各局部区域控制的具体能力进行过检验，从中得到不少启示。比如，对音准概念好的音乐家的大脑研究揭示了具体能力在特殊的大脑结构中的反应情况。一位有着鲜明视觉表象的艺术家保存完好的大脑经研究发现视觉区比普通人的厚。
用脑体积或脑重作为标准也许显得有些粗陋。神经间的联接（又叫树突）的长度及其复杂性也许是检验体积说比较精确的方法，而且极有潜力。树突长，执行复杂任务的大脑相应区域就会有复杂的分枝。例如，有一项研究表明，左脑语言区的树突要比右脑相应区域的树突长。
常人控制较高水平能力的大脑区域有较长且复杂的树突。但我们并不能就此推断说，天才者的大脑中控制天赋的区域有较长或较复杂的树突。此外，和对音乐家与爱因斯坦的大脑所做的研究一样，这一发现并不能得出树突长度是天才这样的结论。实际上，我们倒有理由相信相反的情况——特定大脑区域的运用导致了树突的生长。在我们刚刚提到的对控制复杂任务的树突的研究中发现，打字员与机械师控制手指活动的特定大脑区域的树突很长。
2脑速
如果高能力并不意味着天才的大脑比常人的大，那么会不会意味着天才的大脑比常人运作得快呢？这一观点其实并不新鲜。100年前，博学的弗朗西斯·高尔顿爵士在通过测量对简单感官刺激的反应时间来测定智商时就提出了这种观点。汉斯·艾森克、阿瑟·詹森及其他一些心理学家继承了高尔顿的思想。他们认为，高智商大脑的神经元比普通大脑的神经元运作快而且效率高。他们深信，神经元突出的速度和效率是智力的生理基础，是与生俱来的，环境根本无法改变。
詹森编制了一种没有“知识内容”的反应时间装置来测定脑速，方法简单易行。人坐在桌前，桌上摆放着一圈间歇闪亮的按钮，每次亮一个。将手指放在“本钮”上，按钮一亮就赶紧去按，按得越快越好。智商低者的反应时间变化较大，特别是测试时用的按钮非常多的时候，更是如此。詹森认为反应时间测试方法可以直接测定神经元的活动速度，是一种不受外界干扰的纯智力测验法。但斯蒂芬·切奇和米歇尔·安德森等心理学家批评说，反应时间不受知识、经验、注意和动机的影响是不可能的。在实验室接受测试的经验，用双手快速工作的经历以及努力想测好的动机，所有这些因素无不作用于一个人的反应时间。
3脑效
脑效也许比脑的大小和脑速更能反映能力的高下。科学家利用正电子发射断层照相术扫瞄测定大脑葡萄糖的代谢情况，研究大脑在不同任务条件下的工作情况，结果发现，高能力者的大脑消耗葡萄糖较少，因而效率高。
你也许会问，大脑高效是高智商的原因抑或结果？我们有理由认为，一个人成为某方面的专家，他的大脑就高效运作。比如，在玩俄罗斯方块空间电脑游戏时，我们必须转动向下移动的各种形状，转得越快越好，以便它们正好落入屏幕底部形状各异的空里。科学家对玩这种游戏时人脑的葡萄糖消耗情况进行了研究，结果发现，经过练习，积分显著提高，而受检的大部分大脑区域葡萄糖消耗量相应降低。但是只是那些在空间推理测试中表现优秀者在熟练掌握这种游戏后葡萄糖的消耗量才明显减少。
因此，既然效率可以通过练习提高，它就是后天学习的结果，而不是先天的大脑特性。老鼠在优越的环境中大脑葡萄糖的消耗量也会减少。但是，俄罗斯方块游戏的研究结果并不能排除大脑的任何先天差异。因为经过训练效率大幅度提高的人们也是那些在空间推理测试中成绩优异者。此外，从理论上讲，提高效率的能力也可以是天生的。
4异常大脑组织
诺曼·格施温德是位出色的神经学家。他发现高能力和无能力奇怪地集中于某几类天才身上。他对自己观察到的现象颇感兴趣。他发现右脑能力（包括数学、音乐和美术等空间领域）发达者往往是非右手习惯者。格氏反对把人分成惯用左手或惯用右手的那种二分法。他认为用手习惯是一种连续体。非右手习惯者是指所有那些不常用右手的人，包括左手习惯者，和双手兼用者。格氏发现这些人中语言障碍的出现频率比平常人多，比如，诵读困难、结巴、说话晚，甚至还有孤独症；这种障碍削弱了他们的语言能力。
格施温德把这种天赋与缺陷的异常集中称为“优势病症”。他和他的同事阿尔贝特·格拉伯达一道把右脑（空间能力）天赋，左脑（语言能力）缺陷，非右手习惯以及免疫系统疾病间的联系归因于睾丸激素对发育中的胎儿大脑组织的改变。
格施温德和格拉伯达发现，怀孕20周后，子宫中睾丸激素的增多会抑制左后脑某区域的发育。这是因为左脑比右脑发育慢，因而更容易受到侵害。大脑某区域受到抑制，大脑另一半球的相应部位可能会增强发育，起补偿作用。另外，同一半大脑中发育受限部位的相邻区域也将得到补偿性发育。所以，左后脑（与语言相关）发育受限会引发周边区域（与计算能力有关）及右脑相应区域（与空间和音乐能力有关）的补偿性发育。这样就形成了包括美术、音乐、数学以及计算机在内的右脑技能之类的天赋，同时也产生了诵读困难、说话晚和结巴这样的语言病症。
这些综合症发展到极端程度，听起来就像特才综合症的情况一样：计算、音乐、美术方面超常，但语言能力差。如果格氏理论正确无误，那么具有空间技能——即数学，绘画以及音乐等右脑相关技能的人应当表现出以下五种倾向，而男性应当比女性在所有五个方面表现得更为突出。
（1）高超的空间技能（右脑发育增强的一种标志）
（2）非右手习惯（异常显性的一种标志）
（3）语言能力在大脑两半球都有体现（异常显性的一种标志）
（4）与语言有关的障碍
（5）免疫系统疾患
下面我们将讨论一些人们感兴趣的证据来说明这5种倾向。应该指出的是，人们还在对这一理论的许多方面进行着激烈的争论。许多具体的语言有的被驳倒，有的缺乏足够的证据。但是，总的来说，该理论的正确性也许是勿庸置疑的。如果是这样，它将推进我们对天才及其大脑的研究。科学家研究大脑时再不能无视格施温德和格拉伯达二人试图用一种统一的理论解释的，看似互不相干的现象间的联系。至少该理论激发我们用一种全新的方法研究大脑的组织和天才现象。迄今为止，还没有哪种理论能解释这些联系。
二、非凡的空间技能
我们已经知道，在数学、音乐、图形方面有天赋的人具有高超的视觉——空间能力。有一项研究还为右脑的增强发育提供了直接的证据。他们要求有学业天赋的青少年观看脸部画片（一种涉及右脑的视觉任务），其中有数学天才的被试者的右脑受电刺激后反应活动增加。这说明他们的右脑在这项活动中比对照组被试者的右脑要活跃。只此一项研究当然说明不了什么问题，但却与在涉及右脑的任务中具有右脑天赋者可显示出右脑功能增强这一预言是一致的。
数学家及那些直言自己有数学才能的人往往是非右手习惯者。例如，在一项研究中研究者发现，在那些自称自己在数学上有特殊才能的人中，20%是非右手习惯者，而在自称自己没有数学才能的人中只有10%是非右手习惯者。在学业能力倾向测验的数学部分或言语部分获得高分，或在这两部分中都获得高分的青少年中，左手习惯者出现的机率是普通人的两倍。这些青少年的家庭其他成员中虽然也有左手习惯者（这显示出遗传的作用），但天才青年中出现左手习惯者的机率比近亲中出现左手习惯者的机率要大，符合子宫内激素起作用这种可能。在非左手习惯者中，许多人是双手兼用，或家庭中其他成员是左手习惯者。
数学天才中这一发现是不难预料得到的。进行数学运算、阅读或书写数学符号是左脑控制的活动，而使数学关系和思想概念化则属于右脑能力。那言语能力（左脑功能）为什么应和非右手习惯有关呢？这一是因为言语能力是由学业能力倾向测验中的言语部分来测定的，这种测验实质上是言语推理的测验，而不是如对句法的敏感性等纯语言能力测验；二是因为言语能力强的青少年数学能力可能也相当强。因此，非右手习惯机率的增加便与他们的数学天分有关。
有相当数量的证据表明，非右手习惯与数学、图形和音乐方面的天赋有关，但必须声明两点：首先，尽管在运用右脑能力的工作领域左手习惯者很多，但把所有的行业都算上还是习惯用右手的人居多。你或许会问，在投身于“右脑领域”的人中，是不是那些左手习惯者要比右手习惯者天分更高呢？回答可能是否定的。目前尚未发现在音乐、美术或数学领域工作的非右手习惯者比右手习惯者更聪明。
