窥见大脑的奥秘

随着工程技术、神经科学与医学的发展，人们开始能够以惊人的精确性探究幼儿的神经发展。我们能够看到不同的刺激激活哪些脑区，并将健康儿童与特殊的儿童，如孤独症患儿的脑活动进行对比（Courchesne et al.,2007;Shaw et al.,2008）。诸如下文所列的成像技术被广泛应用于研究之中：

·高分辨率超声波记录仪，一种非侵入式的技术，通过对胎儿或其他软组织进行超声波声谱扫描获取图像。

·计算机轴向断层成像（CAT扫描），另一种非侵入式的技术，利用电脑对脑进行多角度的摄影，从而获得有关其结构的信息。

·正电子发射断层成像（PET扫描），通过注射或口服放射性染料，从而像CAT一样，呈现脑的结构，此外还可反映出脑的各部分进行的复杂神经活动。

·磁共振成像（MRI），同样属于非侵入式的技术，利用磁场、射频脉冲和电脑技术生成高对比度的图像，以帮助研究者探究脑的多种解剖学特征。

·功能性磁共振（fMRI），将脑活动成像与脑结构成像进行结合。

·脑磁图是一种崭新的技术，使我们能够观察到婴儿在思考时脑部磁场的变化。

·视频增强显微技术将显微图像与视频技术结合，分析活组织中微小成分的性质和活动。

新技术正在持续发展中，并将不断地提升我们对人脑的认识。专栏5-1为我们提供了一个例子。

专栏5-1

直接观察运转中的大脑这一相当新颖的技术向我们揭示了文化差异可能导致脑结构发展的不同（Zhu,Zhang,Fan, & Han,2007）。研究者要求来自美国和中国的参与者（被试）对自己和他人的特质做出评价。对于来自个人主义文化的美国被试，当他们对自己的诚实度和自己母亲的诚实度进行评价时，他们的脑活动产生了巨大的差异。而当中国被试在回答同样的问题时，他们的脑活动是一样的，并没有区分自己和自己亲近之人。研究者认为看重亲密关系的集体主义文化中，人们的大脑发育和个人主义文化中的大脑发育有所不同。

最早的脑和神经发育

脑的结构

大脑是由先天基因和后天经验共同构建的：先天基因为婴儿的大脑提供了构建的基础，后天经验则导致了突触（synapses）的形成和基因的后天变异。婴儿的基因类型是由父母双方的基因类型组合而成的。基因为生理、心理和智力等许多方面的发展确定了基本路线。若父母双方的基因存在差异，例如，父亲是棕色眼睛而母亲是蓝色眼睛，棕色眼睛的基因更可能“占据上风”，使得孩子的眼睛呈现棕色或淡褐色。蓝色眼睛的基因则是隐性的，或者说它在和棕色眼睛的基因并存时更难以表达出来。然而，在诸如斯堪的纳维亚等地方，人们几乎只具有隐性的蓝色眼睛基因，因此，几乎每个人拥有的都是蓝色的眼睛。基因的性状在生长发育的过程中被激发而表达出来。

表观遗传学

有的时候，基因的正常表达可能会因环境因素的影响而受到抑制或意外关闭。这些表观遗传学（epigenetics）上的变化（基因表达的变化）是由外界因素或饮食所导致的激素变化所致。越来越多的科学研究反映出，生命早期所受到的影响，无论积极还是消极，对个体的脑发育都是至关重要的，并将持续影响个体一生的健康状况（Center on the Developing Child,2011）。基因表达和表观遗传的变化共同决定了脑的基本结构。表观遗传上的变化可能遗传给后代。脑的结构便在一代代的遗传过程中不断传承和演化。图5-1对脑的各个区域及其功能进行了描述。

图5-1　脑的各个区域及其功能

胎内和婴儿期的经验同样参与脑结构的形成。每个感官经验都被神经元或脑细胞记录下来。突触形成的诱因包括个体内部的经验，诸如内心感受和饥饿等，以及外部经验，诸如探索外界、移动、互动和感受语言的经验等。（关于突触的相关信息详见第3章。）

在1岁以内，突触的形成数量呈爆发趋势。1岁时，婴儿的脑容量增加了101%，是成人脑容量的2/3；其中，包含神经细胞的灰质（grey matter）增加了149%（Knickmeyer et al.,2008）。在2岁时，脑容量已经达到了成人的4/5。

随着神经细胞不断发育，其树突和轴突开始逐渐为髓磷脂（myelin），一种由胶质细胞（glial cells）分泌的脂肪层所包裹。髓磷脂提高了神经元的信息传递效率，并增加了突触的强度（见图5-2）。这一过程伴随着婴儿的视觉与听觉系统、运动机能、语言、部分认知加工以及情绪的表达和调控等方面的提升。所有的经验都会增加突触的强度，促进神经的发育。个体出生前会形成远超一生所需总量的神经元细胞，随着年龄不断增长，许多的神经细胞会由于缺乏使用而凋亡。到了成年的时候，我们所拥有的神经元细胞总数将降到出生时的一半左右。

图5-2　神经细胞的髓鞘形成

注：髓磷脂在脑神经细胞外形成，同时伴随着听觉系统、语言系统的快速发展以及视知觉和时空知觉能力的提升。

环境中的感觉刺激、记忆和思维使大脑发展出独特的神经回路，并决定哪些连接将被保留（或加强），哪些联结将会凋亡（atrophy）。未得到足够利用的连接将被修剪，或被转而用在其他替代性的、不同功能的或是更为衰弱的连接之中。婴幼儿研究表明，在这一生长发育的关键期内无法获得健康、持续、稳定、重复的感觉刺激和情绪经验的个体，其脑容量偏小，脑发育存在明显异常（Perry,1998）。

环境信息激发神经元内的电位活动，导致神经回路的形成，过程中神经细胞的树突与轴突向外生长，形成重要的连接，将信息传递至下一个神经细胞的细胞体。以下为神经元发展的步骤。

（1）受精（精、卵结合）。

（2）细胞分裂。

（3）形成神经板。

（4）神经板内卷形成神经管。

（5）细胞增殖（快速地形成神经细胞，又称神经元）。

（6）初始的神经元发生转移。

（7）细胞进一步分化为以下三种结构。

1）外胚层，此后将进一步形成表皮、指甲、牙齿、晶状体、内耳、脑、脊柱和神经；

2）内胚层，此后将形成消化系统和肺；

3）中胚层，此后将形成骨骼、肌肉、循环系统、头骨、胃肠道和真皮。

（8）形成轴突和树突。

（9）轴突髓鞘化。

（10）突触形成（在神经细胞之间形成化学和电连接）。

（11）神经元和突触死亡（修剪多余的神经连接）。

神经系统可被由环境刺激所激发的神经活动所塑造的这一事实反映出大脑具有可塑性（plasticity），这一特性在神经连接形成的过程中表现得最为明显。这意味着人脑是可以改变的，如果及时、足量地予以干预，是足以弥补所出现的问题的。然而，早期经验不足或经历了负性刺激，以及早期的虐待和忽视会严重影响大脑神经连接的正常形成，导致发展受阻（Chugani,1997;Glaser,2000;National Scientif ic Council on the Developing Child,2007;Perry,1993a,1993b）。这些早期环境刺激对发展和感觉运动系统的整合有着重要的意义，并在一生之中持续影响个体的各方面生长发育。关键时期的经验缺失可在相当程度上为持续的、适当的、具有挑战性的、有益的和丰富的经验干预所弥补。

在简要概括了早期神经发展和脑发育后，接下来我们将深入、具体地了解新生儿的能力发展。

知觉的学习和发展

如我们在介绍动态系统理论时所述，知觉是学习的第一步。知觉是神经系统向感觉器官，以及感觉器官向大脑进行的信息传递。大脑对信息进行组织和加工，并在此基础上进行行为的规划。学习始于对环境中某项特定行为的可达性或可行性的知觉。儿童如何对所知觉到的可能性进行反应，取决于他的身体发展状况和控制能力，以及对当前情境可做出什么反应的理解。例如，一个悬挂玩具对于还无法进行注视的小婴儿或者已经可以随时轻松拿到它的2岁幼儿而言都是无趣的，而对于一个能够看到它、碰触到它、偶尔还能抓住它的4个月大的宝宝而言却是十分具有吸引力的。

婴儿的知觉系统在出生的时候便已经运作得相当良好。新生儿具有视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉。新生儿对信息的接受和处理能力超过我们的预期。知觉的发展始于婴儿通过感觉对信息进行搜索和获取。我们通常讨论五种感觉：视、听、触、嗅、味。近年来，研究者进一步引入了用于感受自身状态的本体感受系统（proprioceptive system）以及帮助保持平衡的前庭系统（vestibular system）。

本体感受系统　与身体的位置和运动有关的刺激加工。

前庭系统　通过内耳形成平衡感的系统。

触觉

研究者认为触觉出现于胚胎发育的7.5～14周之间。在所有感觉中，皮肤、肌肉和内耳（前庭）知觉在出生时发育得更为成熟。触觉，尤其是口唇区域的触觉格外灵敏，促进了婴儿的营养获取。其他特定的身体区域也对触碰敏感，包括鼻、额头、脚心以及生殖器。除了触觉，皮肤还对温度、压力、震动、搔痒和疼痛敏感。婴儿会对温柔的抚触表现出生理上的反应，包括心率降低和较长时间的持续注意等（Fairhurst,Löken, & Grossmann,2014）。

抚触很可能对于早期的言语习得有所影响。一个典型的6个月大的婴儿可听懂的词语中包含了人、物件和身体部位的名字。抚触和听觉可能进行了协同加工，从而帮助婴儿从所听到的混杂的声音流中提取出具体的词语。因此，当成人对着宝宝说话，他们常常会使用独特的语调，诸如“你的小鼻——子呢”等突出名词的方式，并接着一边摸着宝宝的鼻子一边告诉宝宝“你的小鼻——子在这儿”（Seidl,Tincoff,Baker, & Cristia,2014）。

出于伦理学的原因，很少有研究探讨对疼痛的敏感度。过去，人们认为新生儿并不会感受到剧痛，然而现在我们知道他们确实具有这样的感觉。一项对婴儿包皮环切手术中的疼痛感研究为我们提供了更多有关婴儿疼痛感的信息。通过分析新生男婴在包皮环切手术中的发声，研究者发现随着手术对身体伤害程度的增加，婴儿发出的声音有着明显的区别（Porter,Miller, & Marshall,1986）。一些过去被认为对新生儿不会造成痛苦的医学手段如今加上了镇痛或麻醉等步骤（American Academy of Family Physicians,1996;Ryan & Finer,1994）。有证据表明持续疼痛可能存在负面影响（Fitzgerald & Walker,2009）。婴儿确实在许多医学治疗中会感受到疼痛，这一事实的发现使得人们不断研究并探讨在治疗中减少疼痛的安全手段。一种应对方式称为感觉饱和，指的是为婴儿提供足够多的感官刺激（如以一定力度抚摩婴儿的脸、温柔地对着婴儿说话，以及向婴儿的舌头上滴糖水等），以减少他们在接受脚踝取血或注射时的痛苦（Bellieni,Coccina, & Buonocore,2012）。

抚触对新生儿的发育有着重要的意义。许多保育机构推荐早产儿父母温柔地抱着并抚摸他们（在婴儿的健康条件允许的情况下）。当婴儿的条件不适合被抱起时，保育机构则鼓励父母将婴儿放在保温箱中抚摸。有的医院则由义工抱着、摇晃并轻轻地抚摸这些脆弱的小宝宝。一项由菲尔德及其同事（Field，1986）共同完成的研究发现，每天接受数次温柔的拍打抚摸的早产儿体重增长得更快。这些婴儿在1岁时的智力和运动机能发育上同样也比控制组的孩子表现得更好。

直接皮肤接触式的怀抱（又称为袋鼠育儿法）同样对新生儿的呼吸有平缓效果，让他们睡得更好。此外，通过直接的皮肤接触，母亲能够更深入地了解婴儿行为的含义，婴儿也更加喜欢被母亲所怀抱。

“健康专家越来越相信，母亲自婴儿出生后立刻开始对婴儿进行直接的皮肤接触对所有婴儿的健康都有着重要的、显著的好处。”（Vincent,2011,p.40）

一项研究发现，在孩子3个月大的时候，实施袋鼠育儿法的父母对婴儿的需要和状况表现出更高的敏感度，能够营造出更好的家庭养育氛围，而他们的孩子则在贝利婴儿发展指数上，比那些在出生后数日至数周内没有接受过袋鼠育儿法的婴儿得分更高（Feldman,Eidelman,Sirota, & Weller,2002）。费尔德曼（Feldman）等人推测，除了改善父母的情绪以及与婴儿的互动外，这种育儿方式还对婴儿神经生理结构的发育有直接的作用。

抚触的重要性和婴儿对抚触的需求多年来为研究者所广泛关注。一项研究（Diego,Field,Hernandez-Reif,Deeds,Ascencio, & Begert,2007）发现，婴儿按摩与体重的增加有关。婴儿期缺少抚摸的触觉经历与日后的认知和情绪发展有关。因此，拥抱、摇动、抚摸和轻拍除了为婴儿和看护者带来愉悦的体验外，还使婴儿获得了充分的触觉刺激，对其感知觉发展有着重要的作用。

视觉

新生儿在出生时便已具备了良好的视觉功能，但其视敏度尚不完善，视觉效果类似成人的近视眼（Spierer,Royzman, & Kuint,2004）。有的视觉技能需要通过后天习得，例如协调双眼进行聚焦。同时，他们也在学习着区分视野中的有关线索和无关线索。知觉学习用于描述人类如何运用诸如视觉等知觉功能进行学习，而所学习的内容会影响个体看见的东西。例如，婴儿反复地“看见”自己的父亲，父亲的外貌特征对婴儿而言就逐渐变得熟悉和重要起来，因此当父亲出现在他的视野中，他就有意识地集中注意“看”父亲，而背景信息则被忽略。

或许最重要的一点在于，婴儿会积极地利用知觉进行学习。20世纪60～80年代的研究者在婴儿的视觉能力领域进行了相当有趣的前瞻研究。范茨（Fantz，1961）在对婴儿视觉偏好的研究中发现，婴儿偏好人脸，喜欢诸如棋盘和靶纸等醒目的视觉刺激，并倾向于注视图案的边缘或图案中对比度最强的地方。黑斯（Haith，1966）和塞缪尔斯（Samuels，1985）发现婴儿对活跃的、微笑的、说话的、眨眼的或大笑的人脸观察得更持久。尽管醒目的图案能够吸引婴儿的注意，但研究表明婴儿在注视时对颜色有所偏爱，比起红色物体，他们更喜欢蓝色和绿色。伯恩斯坦（Bornstein，1984，1985）同样发现婴儿对颜色的反应不同，而被认为是认知发展产物的对颜色分类的能力，在最早的视觉过程中已经有了相应的基础。研究者发现，18～20周大的婴儿对总是伴随相同声音出现的人脸，比伴随与之前出现时不同声音的人脸注视时间更长（更加偏好）（Kuhl & Melfzoff，1984，1988）。其他研究发现，婴儿对模仿婴儿自己的脸部动作表情的表情注视的时间更长（Winnicott，1971）。

更多研究持续地对婴儿的视觉能力进行探究。图拉蒂（Turati）、卡西里（Cassio）、西米安（Simian）和里奥（Leo）（2006）设计了实验，以探究新生儿对人脸的辨认是基于某张脸的特征，还是人脸的普遍属性。他们的结论是新生儿利用脸部的普遍属性辨认人脸，但随着大脑皮质在经验的作用下发育，婴儿开始更多地利用个体特征进行人脸辨认。这一研究的重要性有两点：①婴儿出生时便具备了学习，包括辨别人脸在内的各种客体的潜力，可通过客体的形状进行辨认；②经验（对脸的视觉经历）影响脑的发育，使儿童能够根据个体的面部特征进行人脸辨认。

婴儿利用视觉技能学习环境中的客体，向他们呈现一个成人的观看行为，他们会更多地跟随睁眼的成人的视线方向，而不是闭着眼睛的成人的头部朝向。布鲁克斯（Brooks）和梅尔佐夫（Meltzoff）（2005）认为，年龄更大的婴儿开始使用他们自己的视觉经验来理解成人的观看行为。他们开始理解成人“通过视觉与外界进行联系”（p.535）。随着婴儿开始理解成人注视的意义，他们也开始学着说话。

听觉

有相当的证据表明，听觉至少在胎儿期的第30周便已出现，这时的胎儿在听到母亲说话的声音时心率上升，而在听到陌生人的声音时心率下降。出生时，虽然耳道（咽鼓管和外耳道）在数日内仍然为羊水所填充，然而新生儿的听力已经相当完善。当羊水被吸收后，新生儿对环境中的不同声音就能做出活跃的反应。婴儿会被巨大的噪声惊吓，而柔和的声音则能够舒缓他们的情绪。

婴儿对人声反应特别灵敏。当对着哭闹的婴儿说话时，他们常常会停下来，用视线搜寻声音的来源，并试图发出声音。新生儿能够区分不同的声音，并更喜欢自己的母语以及母亲的声音（McGaha,2003）。

据估计，大约每1000名其他方面表现健康的婴儿就有2～3名患有遗传性先天听觉受损（Centers for Disease Control and Prevention，CDC,2010b），每100名婴儿就有1～3名表现出明显的双侧听觉受损，而在婴儿特护病房，这一数字是每100名婴儿中有2～4名（Hay,Levin,Sondheimer, & Deterding,2011）。婴儿的听力丧失若不能得到及时发现和治疗，将导致言语发育延迟、学习障碍以及社会情绪问题等，因此医学专家采用各种方法试图在婴儿6个月前查出他们的问题。美国儿科学会和其他健康机构发起了旨在保障新生儿在出院前接受听力检查的活动，以便及时提供相关的评测和干预。截至2015年，根据美国国家听力评估与管理中心的报告，美国各州均已设立了早期听力检测和干预（EHDI）项目。

味觉

新生儿对不同的味道有着敏锐的反应。乳汁的味道能够使婴儿表现出满意的神情。婴儿偏好甜味，而通常对酸、苦和咸味表现出厌恶（Steiner,1979）。乳汁的味道受到母亲的食物影响，因此母亲食物中的味道会进入乳汁为胎儿摄入，基于此，我们不禁好奇，胎儿是否从此发育出了对特定味道的偏好。在一项研究中，研究者安排孕妇在孕期的最后3个月和最初的几周哺乳期中每周4天在饮食中添加胡萝卜汁，研究者发现当这些婴儿开始进食固体食物时，他们比母亲没有饮用胡萝卜汁的婴儿更加偏好胡萝卜。这一研究让我们推测出，母亲孕期和哺乳期的主要食谱影响了婴儿在开始吃固体食物后，表现出的对食物的接受和偏好程度。因此，不同文化的典型食物可能一开始便得到相应文化下儿童的偏好（Mennella,Jagnow, & Beauchamp,2001）。由母亲乳汁中获得的味觉体验影响婴儿对味道的接受性。婴儿便以这种方式，提前开始适应其所属文化的食谱了。

嗅觉

婴儿能够感受各种气味，并对诸如酒精等有害气味表现出回避。气味促使婴儿移动。母乳喂养的婴儿在5天大的时候，便会将头转向带有母亲气味，而非其他女性气味的防溢乳垫；非母乳喂养的婴儿则没有这样的表现（MacFarlane,1975），新生儿也会更多地转向沾有母亲胸部气味的乳垫，而非干净的乳垫（Varendi & Porter,2001）。新生儿对气味的感知或许能解释为何新生儿被放在母亲的胸口时会转向母亲的胸口开始吃奶。

表5-2列举了婴儿应该具备哪些知觉技能，以及我们能够为促进婴儿的知觉发展做出哪些努力。

表5-2　知觉技能发展规律，以及成人在促进这一发展和学习上的策略（0～1岁）