第1章 解密寶寶大腦與心智發(fā)育：先天還是后天？

新生兒并不是“一張白紙”，心智和偏好與生俱來

基因預(yù)設(shè)大腦，經(jīng)驗塑造大腦

父母的每一個決定，最終都與孩子大腦發(fā)育有關(guān)

你知道嗎？就在我剛剛?cè)境鲞@枚完美的神經(jīng)元，準(zhǔn)備拍照的時候，朱莉婭忽然醒來，開始哭鬧。要知道，我花了很長時間準(zhǔn)備這個實驗，只要再有10分鐘就能完成。小朱莉婭出生以來一直非常配合—她剛滿9周，此刻睡在墊著毛毯、溫暖而舒適的電腦箱里，安詳恬靜，箱子放在昏暗的實驗室中，靠著我的桌子。終于，一切準(zhǔn)備就緒：顯微鏡下的神經(jīng)元熒光閃爍，連最纖細(xì)的末支也分毫畢現(xiàn)，我小心地植入了一個電極，用來測量它的電活動。正當(dāng)我刺激這個細(xì)胞的傳入通路，測試它能否從模擬的傳導(dǎo)信號中“學(xué)習(xí)”時，朱莉婭醒了，她哭著要吃奶。

見鬼！我趕忙抱起她喂奶，還要騰出我的左手操控鍵盤。“切斷持續(xù)電流，”我自言自語道，“設(shè)置細(xì)胞外的電壓，連接數(shù)據(jù)獲取裝置，然后—開始！”脈沖波發(fā)出，神經(jīng)元被激發(fā)出一連串活躍的電位。電腦屏幕上，不同顏色標(biāo)記出細(xì)胞內(nèi)鈣離子的充盈程度：紅色代表最強信號點，黃色居中，藍(lán)色提示“冷”信號點—神經(jīng)元的終末分支沒有太多孔隙可供鈣離子流入。多么棒的細(xì)胞，近乎理想的實驗！可就在這時，朱莉婭突然掙脫了我的懷抱（毫無疑問，她是對電腦屏幕上的閃光好奇），右腳還踢到了精密的顯微操作儀，正巧把完美細(xì)胞內(nèi)的電極片碰掉了。

“哦，不！”我難以置信地盯著電腦屏幕，眼睜睜地看著神經(jīng)元膨脹得像一個大氣球，細(xì)胞膜也被移位的電極撕裂。隨著細(xì)胞破裂，屏幕上的圖像瞬間由紅色褪變?yōu)槌壬ⅫS色、綠色……直至染料散盡，全部變成藍(lán)色。細(xì)胞就這么瞬間崩解了，只留下我黯然神傷。

兼顧母親和神經(jīng)學(xué)科學(xué)家的身份不是一件輕而易舉的事，但雙重身份偶爾也會帶給我驚喜。為了弄清楚小鼠大腦內(nèi)的神經(jīng)元如何隨著經(jīng)歷而改變，我正精心籌備實驗。盡管有時我會為朱莉婭的好動而煩惱，但我知道，那正是她的大腦給發(fā)育著的運動回路提供的鍛煉，誰又真的會去責(zé)備她呢？我傾心研究的小鼠腦中的一切活動，也以每秒上億次的速度在女兒的小腦袋中進(jìn)行著，每時每刻都是如此。

朱莉婭出生以前，我花了10年時間研究神經(jīng)的可塑性—大腦隨經(jīng)歷而改變的方式。那時，我一直想要個孩子，但等我真正成為母親之后，才清楚自己的研究與育兒有怎樣的關(guān)聯(lián)。和大多數(shù)父母一樣，初為人母的我突然被有關(guān)“先天/后天”的問題深深吸引了：朱莉婭未來的優(yōu)勢與弱點到底是基因遺傳還是社會經(jīng)驗決定的？這個問題如同人類歷史一般久遠(yuǎn)而古老，但絕不僅僅是一個學(xué)術(shù)爭論。無論是“先天論”還是“后天論”，都會對父母、對社會養(yǎng)育孩子的方式產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。

20世紀(jì)初葉，“后天論”開始占主流。在20世紀(jì)40年代的一系列著名研究中，精神病學(xué)專家勒內(nèi)·斯皮茨（Rene Spitz）將有缺陷的嬰兒分為兩組進(jìn)行對比：一組嬰兒在一家條件很好的孤兒院里撫養(yǎng)；而另外一組嬰兒都是女犯人的孩子，被寄養(yǎng)在離監(jiān)獄很近的托兒所里。盡管兩家育兒機構(gòu)的條件相似—都有著整潔的環(huán)境，都能為孩子們提供充足的食物、衣服和醫(yī)療護(hù)理—但兩種環(huán)境給孩子們的關(guān)懷與照顧截然不同。

在監(jiān)獄托兒所的嬰兒可以得到母親的喂養(yǎng)、照顧、充分的關(guān)注與愛。盡管受監(jiān)獄的條件影響，他們與母親相處的時間有限，但這些孩子仍然順利成長。相反，孤兒院的孩子們受到的關(guān)注很少：這里的每名護(hù)士需要照顧8個孩子，只能完成基本的喂養(yǎng)和更換尿布的工作。孩子們都孤零零地躺在自己的嬰兒床中，床的兩邊還圍著用來防止感染的被單，沒有什么好看或好玩的，更缺少人與人之間的交流與愛，孩子們承受著無盡的痛苦。很多孩子甚至沒能活過兩歲，幸存者也大多發(fā)育不良，極易感染，認(rèn)知及情感的發(fā)育嚴(yán)重遲滯。即便長到3歲，大部分孩子仍不會走路和說話。與那些監(jiān)獄托兒所的孩子相比，他們表現(xiàn)出明顯的孤僻與冷漠。

斯皮茨的工作很大程度地改變了領(lǐng)養(yǎng)政策，打消了人們過去的念頭：孩子不宜過早領(lǐng)養(yǎng)，要等“天賦”個性和才智顯露出來。如今，盡早領(lǐng)養(yǎng)已被認(rèn)為是對待孤兒和棄嬰的最佳方式；可悲的是，在許多地方，仍不斷地有嬰兒在孤兒院中逝去，他們的成長環(huán)境比斯皮茨描述的還要惡劣。

斯皮茨認(rèn)為，早期的培養(yǎng)與激勵對孩子的發(fā)育至關(guān)重要，執(zhí)此觀點的不止他一人。心理學(xué)界一度被“行為主義”理論主導(dǎo)：人類的一切行為—從最簡單的微笑到最復(fù)雜的棋局步數(shù)—都是通過獎懲以及與周圍世界的互動經(jīng)驗中學(xué)到的。如此看來，孩子們出生時即是一張“白紙”，沒有傾向，在父母的教育和引導(dǎo)下有著無限可能。現(xiàn)代行為主義學(xué)說的創(chuàng)始人約翰·華生（John Watson）更宣稱：

如果給我一撥健康的嬰兒，我將在特定的環(huán)境中把他們撫養(yǎng)成人，我敢保證，無論他們有著怎樣的天賦、才智、愛好、能力，甚至種族背景，隨便選出一人，我都能培養(yǎng)成為任何領(lǐng)域的專家—醫(yī)生、律師、藝術(shù)家、商人，甚至是乞丐和小偷。

毫無疑問，華生夸大了事實。但是，正是對幼兒早期生長環(huán)境重要性的重視，促成了社會重大項目的設(shè)立，如福利安全網(wǎng)（Welfare safety net）和先行計劃（Head start）。如果孩子們都有如此大的可塑性，那么創(chuàng)建和諧社會的最好辦法就是不斷改善少年兒童的成長環(huán)境。

如今，情況又走向了另一個極端。我們開始進(jìn)入基因時代。每天，分子生物學(xué)家們都在向真相靠近，他們研究染色體片段與人類致命疾病以及復(fù)雜行為的關(guān)系，如酗酒、老年癡呆、乳腺癌、閱讀障礙和性取向。由政府贊助的“人類基因組計劃”（Human Genome Project），讓我們總想“破譯”每個人的基因藍(lán)圖，由此發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)缺點，以及將來可能遇到的問題，甚至治愈先天性的疾病。這些日新月異的進(jìn)展讓人振奮，但對基因的過分強調(diào)也會帶來負(fù)面影響，《弧線排序》（The Bell Curve）和《教養(yǎng)的迷思》（The Nurture Assumption）等書籍傳達(dá)的理念會讓人片面地認(rèn)為家庭和社會對孩子的影響微不足道，孩子的命運很大程度上由基因遺傳決定，而人為改進(jìn)的可能性微乎其微。

作為一名神經(jīng)學(xué)家，我很難認(rèn)同上述觀點。基因非常重要，但研究過神經(jīng)細(xì)胞的人都知道，它們具有很強的可塑性。毫不夸張地說，大腦本身即是被各種外界經(jīng)驗塑造而成的：每一個影像、每一種聲音和每一絲念頭都會在特定的神經(jīng)回路上留下印記，以此識別并修正未來的類似體驗。同時，大腦本身亦不是生來不變的，這些充滿活力的組織會及時地自我更新，以便應(yīng)對感覺、運動、情感和智能方面的需求。

我懷中擁著小朱莉婭，這足以讓我癡迷于神經(jīng)的可塑性。如果經(jīng)歷可以塑造她的大腦，那么此時此刻，這一切正悄然發(fā)生著。盡管我們從很多有關(guān)成年人的研究中認(rèn)識到：大腦在人的一生中都保持著高度的可塑性，但這個特性在嬰幼兒時期最明顯。腦外科醫(yī)生甚至可以將幼兒的大腦半球皮層全部切除（在罕見病例中，這是治療頑固性癲癇的唯一方法），而令人驚嘆的是，這些患兒在術(shù)后僅出現(xiàn)了少許的生理功能與智能減退。

在與小朱莉婭的每一次親密互動中，我都好奇地想：這一次愛撫，這一次換尿布，這一支搖籃曲會對小朱莉婭的大腦產(chǎn)生怎樣的影響？哪條神經(jīng)回路已經(jīng)開啟，哪條仍在建立中？她6周時，可以被逗笑；18周時，能伸出小手抓住搖鈴，她的大腦在這些進(jìn)步中發(fā)生了怎樣的變化？朱莉婭能看見我貼在她箱子周圍的裝飾嗎？能聽到聲控器中神經(jīng)元沖動傳出的聲音嗎？認(rèn)識我就是她的媽媽嗎？而我們是否對她正在建立的神經(jīng)回路產(chǎn)生著影響？又或是整個過程與我們毫不相關(guān)，如同一朵含苞待放的花蕾，依照著它既定的程序綻放，僅僅需要最基本的食物、水和空氣？

換句話說，我真的很想知道：在她的小腦袋里究竟發(fā)生著什么？身為母親，怎樣才能影響她匯總信息的過程？

這本書是我探索之旅的成果—我試著從受孕開始追蹤孩子大腦的發(fā)育過程，并解釋因此而出現(xiàn)的各種功能：感覺、運動、情感、記憶、語言以及“智商”。我想不同于一般懷孕和育兒類書籍，以真實的研究數(shù)據(jù)來揭示大腦的發(fā)育過程，以及大腦是如何受環(huán)境和經(jīng)驗影響的。本書的內(nèi)容詳盡，沒有醫(yī)學(xué)背景的讀者也很容易看懂。

不論我們是否意識到，父母做出的每一個決定，最終都會與孩子大腦發(fā)育有關(guān)，比如：懷孕期間是否飲酒，分娩期間是否用藥，母乳喂養(yǎng)的時間，產(chǎn)后多久重新開始工作，如何處理耳道感染，送不送孩子上幼兒園，要給孩子制定怎樣的紀(jì)律，允許他們看多久的電視，等等。我們對做這些決定感到棘手，因為我們知道它們在某種程度上可能會對孩子的思維方式產(chǎn)生持久的影響。而孩子們的思維方式—情商與智商的共同作用—完全是大腦自我塑造的結(jié)果。

生物學(xué)家們堅信：我們永遠(yuǎn)無法理解孩子的思想，除非我們清楚他們大腦的結(jié)構(gòu)和生理功能。生物學(xué)還給我們帶來了新的希望，它有可能解決久久懸而未決的“先天/后天”之爭。從第一次細(xì)胞分裂開始，大腦的形成過程就如同內(nèi)在基因與外在環(huán)境共同演繹的一場華美舞蹈。只有了解了奇妙思想中的每一次微妙互動后，才會明白先天遺傳與后天經(jīng)歷共同造就了我們的獨一無二。

在過去的20多年中，神經(jīng)科學(xué)取得了長足的進(jìn)步。借助先進(jìn)的技術(shù)，我們能觀測大腦活動時每一個部分的情況，上到神經(jīng)回路，下到神經(jīng)元間隙中的突觸；我們能記錄大腦中單個分子的電活動；甚至可以從龐雜的人類DNA庫中，海選出與早期神經(jīng)發(fā)育、精神發(fā)育遲緩以及老年癡呆相關(guān)的個別基因，命名一些神經(jīng)學(xué)癥狀。寶寶們很難配合現(xiàn)代化的腦成像技術(shù)，他們要么煩躁不安、要么哭鬧、要么呼呼大睡。盡管如此，學(xué)者們還是開發(fā)出一些巧妙的方法來探知他們感覺、情感和認(rèn)知能力的萌發(fā)（見圖1.1）。這些有趣的實驗，連同我們正迅速拓展的與大腦功能和發(fā)育相關(guān)的知識，使我們比以往任何時候都更加清楚：在嬰幼兒的腦袋中“到底發(fā)生了什么”。

正如我們所見，新生兒并不是一張“白紙”。他們與生俱來地?fù)碛懈鞣N心智與偏好，以及早期生活必備的獨特技能。他們的大腦很小，卻不是成人大腦的袖珍版。他們的神經(jīng)系統(tǒng)依照既定的程序發(fā)育成熟。出生時，脊髓和腦干就已經(jīng)幾乎發(fā)育完備，這兩個位于大腦下方的結(jié)構(gòu)，掌控著機體所有至關(guān)重要的生理功能，最大程度地滿足新生兒的基本需求，如生存、成長，以及與看護(hù)人之間的互動（見圖1.2）。

圖1.1 用60個頭皮電極組成的電極帽測量腦活動既無創(chuàng)，又比傳統(tǒng)的EEG方法準(zhǔn)確。這個笑嘻嘻的3個月寶寶在接受吉昂納·德阿納-蘭貝茨和斯坦尼斯拉斯·迪昂的早期語言感知實驗。（圖片引用經(jīng)杰克·劉同意。）

圖1.2 中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要組成部分。中腦、腦橋和延髓組成了腦干。脊髓只展示了一部分。

出生以后，這個程序繼續(xù)運行，位于大腦上方的區(qū)域逐步掌控嬰幼兒的精神生活。這些區(qū)域包括與運動相關(guān)的小腦、基底節(jié)區(qū)；與情感和記憶相關(guān)的邊緣系統(tǒng)；以及我們所有行為、意識和理智在中樞的落腳點—大腦皮層。出生時，所有大腦結(jié)構(gòu)中大腦皮層發(fā)育最不完善，伴隨著它的逐漸成熟，孩子的各項技能穩(wěn)步提高，并開始擁有自我意識。

從這個角度來說，大腦發(fā)育的次序是基因編排的。這就是為什么嬰幼兒的發(fā)育日程表相差無幾。不論是被放在“小背簍”或是嬰兒背帶里，還是坐在高科技的嬰兒椅中，所有健康的寶寶幾乎都以一樣的方式在隔不了幾周的年齡開始走路、說話、扔?xùn)|西。我不得不承認(rèn)，盡管小朱莉婭生活在與眾不同的環(huán)境中，但她依然在按照預(yù)定的方式生長著。

有一個問題很關(guān)鍵：為什么新生兒的大腦如此簡單？如果生長發(fā)育大部分是按照既定的模式進(jìn)行，那為什么他們不能生來就具備完整的視覺、聽力，并可以行走，用語言交流，甚至進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算呢？原因要歸結(jié)于一點：我們直立的姿勢。人類用雙腳直立行走的生活方式限制了骨盆的大小，因此，女性只能娩出頭圍小于骨盆尺寸的胎兒，即大腦只發(fā)育了一部分的胎兒。這個觀點也許有一定的道理，但人類出生時并不像其他哺乳動物那樣無助。比如老鼠和貓，它們在出生后好幾天才能睜開眼睛。人類認(rèn)知功能的發(fā)展確實需要花費很長時間，但那是因為我們有許多大腦功能亟待開發(fā)—我們有更長的路要走。

人類的學(xué)習(xí)能力可能是另一個原因。嬰兒的大腦如同一臺學(xué)習(xí)機。他們可以通過自我構(gòu)造來適應(yīng)周邊的環(huán)境。盡管如此，兩者還是有所區(qū)別：大腦可以自行編程。想象一下，你買了一臺電腦，但不用安裝任何軟件，僅僅插上電源，它就能自動完成如下事項：安裝操作系統(tǒng)，安裝CD-ROM、聲卡、打印機、調(diào)制解調(diào)器等一切相關(guān)硬件的驅(qū)動程序；稍后，它意識到文字處理程序很有用，立即編寫出一個，并可以讀出英語、西班牙語、德語、希伯來語等，以便更好地與外界交流；最后，它需要閱讀和計算，于是自己編碼完成了字符識別和表格設(shè)計的程序。孩子的大腦就是這樣，它們因為自身需要而建立神經(jīng)回路，并根據(jù)需求隨時隨地激活和調(diào)試，比如行走、交談、閱讀、尋找食物、彈鋼琴等。

這種適應(yīng)能力是大腦得天獨厚的優(yōu)勢，并且在它形成之初就已經(jīng)具備。盡管基因程序化地設(shè)定了神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的次序，但其完成的質(zhì)量卻常常受環(huán)境因素的影響。在胚胎發(fā)育的早期，胚胎細(xì)胞會對特定分子細(xì)微的濃度變化作出反應(yīng)，受誘導(dǎo)分化為腦袋或尾巴、脊髓或小腦。隨后，特定的電刺激將精準(zhǔn)地改變兒童大腦皮層中的某些突觸連接。這些在分子水平上數(shù)不勝數(shù)、錯綜復(fù)雜的相互作用，不斷地在大腦中發(fā)生著。作為一個龐大的細(xì)胞鏈，大腦中的細(xì)胞相互溝通，不可避免地與外部世界產(chǎn)生聯(lián)系。每一次觸摸、每一個動作、每一種情感都會轉(zhuǎn)化為電化學(xué)活動，它們將基因預(yù)設(shè)程序向前推進(jìn)，巧妙地改變著大腦的整合方式。

發(fā)育生物學(xué)家常用從懸崖峭壁滾落的皮球來比喻大腦發(fā)育的過程。基因如同重力，吸引著皮球不可抗拒地下落。但很多時候，其他因素會介入其中。當(dāng)皮球落入不同的環(huán)境—巖石、洞穴或樹杈—結(jié)果必然不同。這會使它的路徑大相徑庭，并改變它將要遇到的事物。

大多數(shù)健康的嬰兒都依照相似的方式發(fā)育成長。潛在的基因程序可以適應(yīng)多種“正常”環(huán)境。這種高度的適應(yīng)性讓很多父母備感安慰，他們不必再為了如何放置嬰兒床鈴，或是如何教6個月大的嬰兒“閱讀”而憂慮。早期經(jīng)歷的質(zhì)量對兒童大腦發(fā)育會產(chǎn)生重大影響。基因和環(huán)境都很重要，雖然我們很難去改變基因，卻可以在孩子的成長環(huán)境中大有所為。

在下面的章節(jié)中，我將詮釋大腦各個重要“系統(tǒng)”是如何發(fā)育生長的，以及基因和環(huán)境對這些系統(tǒng)已知的影響。本書涵蓋的年齡段是從受孕到孩子五六歲，但并不是按照嚴(yán)格的時間順序描述。每一章都從最開始—胎兒在子宮中的感覺與運動能力，以及出生時具備的各種高級智力—來闡述這些神經(jīng)功能是如何以及為何在孩子身上出現(xiàn)。

第2章 概述了大腦發(fā)育的基本過程，包括：復(fù)雜而神奇的人腦是如何從精子與卵子的融合發(fā)育而來，尤其是在基因和經(jīng)驗的雙重作用下，大腦中的核心神經(jīng)回路是如何“建立”的；大腦的每一種感覺、運動以及更高級功能系統(tǒng)通用的生物學(xué)機制是什么。第2章的內(nèi)容是本書的基礎(chǔ)，從孕期一直講到童年期。

余下的章節(jié)各有側(cè)重。第3章將著重介紹胎兒的大腦在子宮中發(fā)育的過程，并探討孕婦的生活方式、孕婦與環(huán)境中各種物質(zhì)的接觸對胎兒發(fā)育的影響。第4章將描述分娩過程對嬰兒大腦發(fā)育的影響。第5章至第10章，將按照感覺系統(tǒng)發(fā)育成熟的大致順序具體介紹，包括：觸覺、平衡覺、嗅覺、味覺、視覺和聽覺，還囊括了一些相關(guān)話題的探討，比如：撫觸為何對嬰兒有好處、母乳如何促進(jìn)大腦發(fā)育，以及先天性視覺和聽覺障礙為什么會對孩子感覺及認(rèn)知能力的發(fā)育構(gòu)成危害。第11章闡述了嬰幼兒的運動能力如何提高。第12章至17章，將探討更高級腦功能的出現(xiàn)，包括：情感、記憶、語言和其他認(rèn)知能力，以及先天程序與早期經(jīng)驗的相互作用將如何影響這些功能的發(fā)育成熟。

大腦的性別差異，一直是先天/后天之爭的熱點議題。感興趣的讀者們可以在第5、7、9、10、12、14和16章中找到相關(guān)的內(nèi)容。其間，本書還探討了基因和環(huán)境、激素和社會的相互作用如何造成這種差異。

大腦，是人體最精妙的器官。倘若父母們、教育家們以及全社會一起齊心協(xié)力，無疑會產(chǎn)生巨大的合力，去塑造孩子們腦中這個遍布溝回的小宇宙。有了它，孩子們才能長大成人。我們深深地愛著他們，正是這份愛引領(lǐng)著我們竭盡所能地幫助他們擁有最聰明的大腦。