嬰兒 圖片來源：Pixabay

當你的寶寶看向你的時候他們看到了什麼？你看起來隻是帶有一些黑色特征的圓團嗎？或者你的孩子早就能意識到他們正在看一張臉，一張屬于将會愛和保護他們的父母的臉？

從古至今，科學家、哲學家和父母都問過類似的問題，即在嬰兒腦中什麼是天生的什麼是後天習得的。一項使用專門設計用來檢查嬰兒大腦的設備進行的研究或許帶來了更進一步的答案。

近期發表在《當代生物學》（Current biology）上的一篇文章表明，在兩個月大嬰兒的大腦中，一批專門用于識别面孔的細胞——梭狀回面部區(FFA)——已經開始活動。并且，在該年齡階段，大腦視覺系統中專門用于識别身體和場景的區域也比識别其他物體的區域更活躍。

麻省理工學院大腦和認知科學教授Rebecca Saxe和她的同事使用一種專門為嬰兒設計的功能磁共振成像（fMRI）頭盔對42名2到9個月大的嬰兒進行了掃描。這個任務并不容易。其中16個嬰兒的數據不得不被剔除，因為任何一個接觸過嬰兒的人都知道，讓他們長時間保持開心、安靜和清醒極度困難。對于剩下的26名嬰兒，科學家們比較了他們在觀看2.7秒的描述面孔、身體部位、風景、物體和抽象的漩渦的視頻片段時大腦視覺區域的活動。

大腦 圖片來源：Pixabay

分别對梭狀回面部區、紋狀體外皮層和海馬旁區的研究結果表明，與其他類别相比，大腦中專注于面孔、身體和場景的區域活動更強烈。

“這些結果中最令人驚訝的是，一些人推測，專門用于觀察面孔的區域需要經曆數年的發育，而我們在這些平均年齡在5到6個月大的嬰兒身上看到了它的活動，”Saxe說，“這是一個相當令人驚訝的故事，它推動我們考慮大腦結構多大程度上依賴學習和經驗的看法。”

發展心理學家已經對于某些人類行為是天生的還是習得的争論了數十年。這些争論中最著名的是關于語言，但對于視覺發展的争論也同樣激烈。而普遍的答案是這樣的發展幾乎總是先天和後天共同作用的結果，但如何找到該平衡仍然是一個有争議的問題。

一邊是“自下而上”的觀點，被稱為原圖假說（protomap hypothesis），并得到哈佛大學神經生物學教授Margaret Livingstone的支持。該假說認為嬰兒最初隻感知到視覺輸入的基本屬性，例如光從哪裡來，圖像是清晰還是模糊，是否有直邊或曲線。這些屬性被結合起來構建模式，并且随着孩子長大，其中一些模式比其他模式出現得更為頻繁。對于這些特别頻繁的模式，大腦開始在皮層中分配專門的區域去處理這些模式，并賦予他們意義。

一種相反的“自上而下”的觀點由Nancy Kanwisher率先提出，她現在是麻省理工學院（MIT）認知神經科學的教授，也是Saxe的前博士生導師，并且是上世紀90年代FFA的發現者之一。該觀點認為雖然視覺系統的一些能力需要花費很長時間來發展，但像識别面孔和身體部分的關鍵功能是如此重要以至于嬰兒更快地發育它們——以月而不是年計算——或者甚至出生就具備這些能力。

對Saxe來說，這個相對于其他物體嬰兒對面孔展示出更多FFA活動的新研究表明在很小的時候大腦就會優先考慮面孔。這說明其他更高級的大腦區域正在告訴視覺區域去注意面孔，例如額葉皮層，這将很快導緻專門檢測它們的區域成熟。

“我們有充分的理由認為嬰兒出生時便期盼和尋找他們最重要的社會夥伴，”Saxe說，“大腦中的某些東西使他們在有任何面部經驗之前對面孔感興趣。嬰兒在出生數小時後就開始看人臉狀的圖像。”

其他的研究人員并不認同Saxe的結論。Livingstone認為，嬰兒FFA所關注的是研究中呈現的面孔的視覺部分——一個出現在屏幕中心的帶有精細細節的曲線形狀（中央視野）——而不是面孔本身的概念。

“我不認為出生時會有面部補丁。我認為嬰兒出生時具有彎曲的中心視場區域，并且這些區域會被他們所使用的各種刺激所激活，”Livingstone說，“我不反對（Saxe和她同事的）結果，我隻是不贊同這種解釋。”

Livingstone實驗室的開創性工作已經表明經驗和學習對于FFA的發展至關重要。如果幼猴從未接觸過面孔，該區域就不會優先對它們響應。這些細胞仍然會被面部相關屬性激活（中央視野的曲線），但與手等部位相比，臉對該區域并沒有更大的激活。

Saxe承認有必要調和這兩個陣營，這或許會從根本上縮短人類了解面孔所花費的時間的估計。“我們不能說視覺經曆在學習中沒有用，”她說，“這不是答案，因為我們知道視覺經曆和學習都是必要的。因此它需要一個結合視覺經曆和學習的故事，并且無論先前的偏見和輸入是什麼。”她暗示她的下篇文章将使用同樣的嬰兒掃描數據來揭示影響FFA早期發展的其他因素。

對同樣研究幼兒視覺的斯坦福大學的心理學教授Kalanit Grill-Spector來說，這篇新論文中最令人激動的部分不是關于習得和先天發展的問題。“我認為（這項研究）是一種解決該問題的嘗試，但它并沒有真正以某種方式提供一個确切的答案，”她說。

核磁共振 圖片來源：Pixabay

相反，讓Grill-Spector驚訝的是在對嬰兒大腦進行掃描時展現的技術能力。她說“（研究人員的）文章真正令人印象深刻的是他們掃描了大量的嬰兒并在嬰兒fMRI方面進行了大量創新，”她說，“這将推動該領域的發展。”

撰文：Dana Smith，一位專職于大腦和身體研究的自由科學作家。曾為《科學美國人》、《大西洋月刊》、《衛報》、《美國國家公共電台》、《探索》和《快公司》等媒體撰稿。她在劍橋大學獲得實驗心理學博士。

翻譯：馬孔碩

審校：張欣怡

引進來源：科學美國人

本文來自：中國數字科技館

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