👩‍👩‍👧‍👧 🚑 🌜 婴儿从出生开始就了解世界吗？ 🕙 🏼 🐣

丽贝卡·萨克斯（Rebecca Sachs）的长子亚瑟（Arthur）刚满一个月大时，就首次进入MRI机的管子进行大脑扫描。麻省理工学院的认知专家Sachs和他一起去了那里。她不舒服地躺在肚子上，脸贴在婴儿的尿布旁边，但在抚摸着他的三个特斯拉磁铁时，抚摸着他并使他平静了。亚瑟无所顾忌，睡着了。

所有的父母都对婴儿头部发生的事情很感兴趣，但是很少有人有机会发现。萨克斯（Sachs）怀孕时，她已经与同事们合作了很多年，以开发一种获取婴儿大脑活动图像的方案。但是她的预计交付日期为2013年9月，为该项目提供了完成该项目所需的动力。

在过去的20年中，研究人员已使用功能性MRI检查儿童和成人的脑功能。但是功能磁共振成像就像19世纪的刻板印象一样，要求扫描对象完全不动，否则图像将变得模糊。醒来的婴儿是神经紧张的运动，不能因说服力或诺言而被强迫躺下。当今存在的少量fMRI研究基于正在播放音乐的熟睡婴儿的大脑图像。

但萨克斯（Sachs）希望找出婴儿在清醒时如何看待世界。她需要在观看视频剪辑时获得亚瑟大脑的图像。对于成年受试者，这很容易。为了解决一个更严重的问题，这是必要的：婴儿的大脑是否像微型大脑一样工作？是成人大脑的副本，还是根本不同？她说：“我有一个基本的大脑发育问题，而且我的婴儿的大脑正在发育。” “我一生中最重要的两件事已经在MRI机器中暂时合并。”

萨克斯休了产假，与亚瑟一起挂在车内。她说：“有时他不喜欢它，有时他入睡，调皮或打扮。” “很少有关于婴儿大脑的数据。”在会议之间，Sachs和同事检查了数据，调优了实验，并寻找了亚瑟（Arthur）大脑中的模式。当他们设法获得第一个有用的结果时，亚瑟（Arthur）才4个月大，萨克斯（Sachs）高兴地跳到天花板上。

最近的工作《自然通讯》上出现的内容是两年多来处理亚瑟和其他八个婴儿的大脑图像的结晶。在这项工作中，科学家发现婴儿和成年人的大脑对视觉刺激的反应具有出乎意料的相似性，以及一些有趣的差异。这项研究是萨克斯希望这是理解心理发展的最早阶段的大规模尝试的第一步。

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功能磁共振成像可能是最有用的工具，除了科学家解剖颅骨外。这取决于大脑最活跃区域的血流变化，这会产生机器检测到的信号。这项技术受到批评，因为该系统不能直接测量大脑活动，而简单清晰的图像取决于过程幕后发生的统计操作。尽管如此，fMRI开辟了新的可能性，并且如萨克斯所说，为科学家们提供了“移动的大脑图谱”。科学家在最小的细节中发现了大脑的不同部分如何根据人的行为，感受或想法来建立自己的活动。

大脑皮层的不同区域也执行不同的任务。南希·坎维瑟麻省理工学院的神经科学家，前萨克斯管研究主管南希·坎维舍（Nancy Kanwisher）发现了“纺锤形面部区域”的KGM区域，该区域对面部图像的反应比其他视觉刺激更多。她的实验室还致力于海马旁回的发现，该回响响应了地点的图像。作为研究生并在Canviser实验室工作，萨克斯（Sachs）发现了一个大脑区域，旨在与人类心理模型（了解他人的意识）一起工作-即处理与他人的思维有关的思想。从那以后，几个实验室已经找到了大脑区域，可以分析社会情况并做出决定。

萨克斯语速很快并具有智慧，他最关心大脑的哲学和基本问题。从她的角度来看，下一个明显的问题是：大脑的组织是如何形成的？ “当您看到大脑执行的丰富而抽象的功能-道德，一种心理状态模型时，您会立即想知道这一切是如何出现的？”她说。

大脑是否以突出我们的生存最重要事物的不同区域的方式进化？还是“我们天生具有令人惊叹的多功能工具箱，可以学习所提供的世界的组织？”我们是带着天生的图画来到这个世界的，根据大脑中出现的特殊区域（例如，用于面部识别），还是在看到周围很多面孔几个月或几年后才开发出这种特殊区域？她说：“人脑的基本结构对所有人来说都是相似的，因为对于所有人而言，世界几乎是相同的。”或者这些基本知识可能从出生开始就存在。

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莱利·勒布朗（Riley LeBlanc）吐出乳头，开始大吼大叫。她只有五个月大，头上有一束波浪形的棕色头发，穿着in绕的衣服忙碌着，而萨克斯实验室负责人，摇摆的赖利（Riley）的希瑟·科萨科夫斯基（Heather Kosakowski）站在大楼一楼的大型MRI机旁。麻省理工学院脑研究与认知科学系。莱利的母亲洛瑞·福西（Lori Fauci）坐在扫描仪躺椅上，从后兜里掏出另一个假人给她的婴儿。

一切都在这里使莱利镇定下来。房间里光线昏暗，以玩具钢琴的流行歌曲（目前为Guns N'Roses，“ Sweet Child o'Mine”）的叮当声版本的形式听到扬声器发出的摇篮曲。

根本不是玩具钢琴，但是性能很好，

在扫描仪躺椅上有一个经过特殊设计的射频线圈-一张床板凳和一个孩子大小的头盔-在扫描过程中应像天线一样工作，用作无线电信号。 MRI机器经过编程，可产生比平常少的噪音，以免损害婴儿的柔弱听力。

经过几次错误的开始之后，莱利已准备好躺在地盘上，不必大惊小怪。她的母亲躺在肚子上，使她的手和脸紧贴莱利，抚慰她。 Kozakowski将母亲和孩子推入扫描仪，然后进入隔壁房间，另一位实验室技术员LyneéHerrera则在MRI的情况下留在房间里，并用手Kozakowski知道Riley的眼睛是否睁开，并且她正看着头顶的镜子，显示从机器背面投影的图像。

该小组的目标是在不移动观看视频的情况下，从每个婴儿那里收集10分钟的数据。为此，通常在两个小时的工作中收集了足够的数据。 Kozakovsky说：“婴儿来我们的次数越多，得到十分钟的可能性就越大。”这是莱利的第八次访问。

当Herrera发出Riley醒来的信号时，Kozakowski将启动扫描仪并启动一组视频剪辑，因为与静止图像相比，孩子们更可能看运动图像。片刻之后，Herrera紧握手指，表明Riley的眼睛再次合上。 “有时候在我看来，婴儿与我们在一起睡得最好，”科扎科夫斯基笑着说。

学习婴儿一直需要创造力。 “这是一项有趣的任务，” 查尔斯·尼尔森（Charles Nelson）说。“哈佛医学院和波士顿儿童医院的一名认知神经科学家正在研究儿童发育-因为您正在与注意力障碍的非语言，限制言语的生物打交道，并试图弄清他的脑袋里正在发生什么。”有时，用于研究婴儿的技术与用于研究动物灵长类动物或无法讲话的残疾儿童的技术相吻合。纳尔逊说：“我们有各种各样的隐藏方法可以观察猴子，婴儿或有发育问题的孩子。”

通过外部观察或通过跟踪眼睛运动的技术，观察他的行为并标记注视方向的最简单方法。您可以测量大脑活动。例如，对于脑电图检查只需要将带电极和电线的头盔戴在婴儿的头上，即可消除脑电波的波动。在新技术中，近红外光谱（NIR光谱；近红外光谱，NIRS）使光线穿过婴儿柔软而薄的颅骨，以帮助确定大脑血流的变化。

两种方法都跟踪大脑活动的变化，但是近红外光谱仅到达上层，而EEG不能显示大脑的哪些区域被激活。该研究的第一作者本·迪恩（Ben Dean）说：“要研究详细的空间组织并到达大脑的最深处，必须使用功能磁共振成像。”

研究人员使用其他方法发现，暗示婴儿对不同类别的视觉刺激（特别是面部）的反应不同。伦敦大学学院专门研究大脑发育的神经科学家Michelle de Haan说，面部是“环境的显着部分” 。在生命的最初几周中，婴儿的眼睛最好聚焦在距离哺乳母亲脸部较远的物体上。一些研究人员认为，婴儿具有一种先天性的机制，可以将眼睛对准面部。

有证据表明，婴儿的面部表情更长。随着时间和经验的增长，对婴儿面部的反应变得更加具体。例如，成人很难区分上下颠倒的脸，但是4岁以下的婴儿没有这样的问题-他们可以区分倒立的脸和不倒立的脸。但是，在生活了4个月之后，他们很容易找到适当的位置。在6个月大的时候，看到脸的婴儿的ECG类似于看着脸的成年人的ECG。

白色和蓝色表示大脑对这种情况做出反应的区域。黄色，橙色和红色是响应脸部的区域。

但是，正如迪安（Dean）所说的那样，尽管该研究声称婴儿的大脑在某些类别上可能有一定的专长，但“我们对这些信号的来源知之甚少。”

对于他们目前的工作，Sachs及其同事收到了他们扫描的17个婴儿中的9个的数据。尽管实验室越来越依赖第三方的帮助，但“实验室婴儿的涌入”极大地帮助了他们，包括萨克斯（Saks）的次子亚瑟（Arthur），珀西（Percy），其妹妹的儿子和科学候选人的儿子。向婴儿展示了带有面孔，自然图像，人体，玩具的电影以及混合了部分图像的混合图像。萨克斯说，他们集中在脸上，而不是环境上，因为在成年人的大脑中，这两种反应明显不同，并且发生在大脑的非常不同的部分。

有趣的是，在婴儿中发现了相同的模式。 Sachs说：“我们知道的每个区域，优先选择对面部或周围环境做出反应的婴儿，也会在4到6个月内产生反应。”这表明皮质“已经具有专业化”。

孩子天生就有这些机会吗？迪恩说：“你不能严格地说一切都是与生俱来的。” “我们可以说它发展非常早。”萨克斯指出，这些反应超出了大脑皮层的视觉范围。研究人员还发现了皮质前额部分的差异，后者负责情绪，评估和自我意识。她说：“看看婴儿的额叶是如何激活的，真是太好了。” -相信这部分正在开发中的最后一个。

同时，尽管萨克斯（Sachs）小组发现婴儿和成人都活跃于相似的大脑区域，但他们没有找到证据表明婴儿的大脑区域仅处理一种特定类型的输入，例如面部或环境。尼尔森没有与这个团队合作，他说婴儿的大脑“更加通用”。 “这表明婴儿和成人的大脑之间存在根本差异。”

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鉴于婴儿和成年人的大脑功能有多大差异，这令人惊讶。在麻省理工学院MRI旁边的房间的计算机屏幕上，我可以看到莱利睡觉时的大脑图像。与显示各种结构的成人脑部扫描相比，莱利的脑部令人恐惧。

“看起来像是一张不好的照片，不是吗？” -科扎科夫斯基说。她解释说，在婴儿现阶段，神经纤维的脂肪分离尚不发达，髓磷脂由白质组成。 call体是连接大脑两个半球的神经纤维夹，几乎看不见。

在这个年龄，大脑仍在扩张-生命的第一年，大脑皮层膨胀了88％。细胞改变组织，迅速形成新的联系，其中许多已经在童年和青春期消失。在此阶段，大脑非常灵活：当孩子患有中风或抽筋，需要切除整个大脑半球时它们出人意料地恢复良好。但是这种灵活性也有局限性。如果婴儿受到虐待，学习障碍可能终生伴随他们。

研究健康大脑的发育可以帮助理解为什么这个过程有时会扭曲。例如，已知许多患有自闭症的儿童和成人在社交方面，例如在对个人的解释方面存在困难。这些问题是否出现在大脑发育的早期阶段，或者是儿童时期经历的一部分，并且是由于对个人和社交技巧的关注不足引起的？

我们才刚刚开始了解婴儿的大脑组织。为他们的大脑建立完整的图像需要花费更多的时间才能从更多的儿童那里收集数据。但是萨克斯和他的同事表明，这样的研究是可能的，这为科学开辟了新的领域。Sachs说：“如果您非常有耐心，则可以从清醒的婴儿中获得高质量的fMRI数据。” “现在让我们尝试了解我们可以从中学到什么。”

婴儿从出生开始就了解世界吗？

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