第2章 寶寶來了：大腦與心智發育的開端

受精后第19天，大腦開始形成！

胎兒的大腦，1分鐘產生50萬個神經元

孩子兩歲以前，大腦每秒鐘產生180萬個突觸

一個周四的清晨，杰西卡隱約地意識到自己的生理期已經延遲了5天。一絲預感閃現，她叫醒了正在熟睡的丈夫，激動地說：“大衛！我覺得我該做個測試了！”大衛一下子清醒了，心中頓時充滿了擔憂和驚喜，妻子在一旁激動地搖著他的胳膊，讓他睡意全無。他知道杰西卡說的是她在藥箱里藏了幾個月的家用驗孕棒。如果她的生理期只是晚了兩三天，他們還不太敢測，因為不想過早抱有太大的希望。

當看到試紙上開始顯現出一條小藍杠時，夫妻倆都屏住了呼吸。他們與包裝盒上的樣本結果進行了比對，條帶的顏色雖然有些淺，但的的確確是藍色。“哦，天哪！陰性結果沒有任何條帶，這次一定是陽性！”為了確認結果，他們再次將驗孕棒浸入了尿液之中，此刻，期待已久的條帶緩緩地顯現了出來。

大衛將杰西卡攬入懷中，激動地說：“我們有了！我們有寶寶了！”一種從未有過的情感在他們心中蔓延開來。杰西卡突然注視著大衛，說道：“天哪！竟然有一個小生命在我的身體里了！我好想知道它現在是什么樣子！”

盡管家用驗孕法能很早告知我們是否懷孕，但早在得知這個好消息之前，身體里就已經開始了一系列令人驚奇的變化。杰西卡和大衛回憶起來：“還記得嗎，”杰西卡說：“前幾周我們都很忙，一定是那個周六的晚上，參加完喬的聚會之后。”大衛邊笑邊飛快地計算著：“也就是說，我們的孩子已經有19天大了！”

實際上，他們孩子的年齡并不是由性生活的時間決定的，而是取決于杰西卡排卵的時間。在上次月經開始的兩周之后，她的卵巢排出了一個成熟的卵細胞。卵細胞在排出后僅能存活24小時，所以受精必須在排卵后的一天之內完成。而精子卻能在女性生殖道內存活長達4天的時間，即使杰西卡是在聚會后的幾天排卵，她也能成功地受孕。

不過，受孕發生在排卵當天的幾率還是要大一些，因為杰西卡的生殖道在排卵時會分泌大量的粘液，為精子和卵細胞的邂逅提供適宜的環境。事實上，在那個周日的清晨，當大衛和杰西卡還在酣睡時，已經有一個精子從大衛午夜釋放的5億個精子中脫穎而出，成功地穿入了由杰西卡左側卵巢排出的卵細胞。早在凌晨3:00，精子就通過了子宮，7:00時游到了左側輸卵管壺腹部—它選對了方向，準備與卵細胞結合。與精子相比，卵細胞要大得多，但直徑也僅為0.1毫米。

在堅持到這一步的幾十枚精子之中，只有一個“小巨人”能夠成功地穿透卵細胞的粘性外膜（即放射冠）；為了鋪平道路，它會釋放多種酶來溶解放射冠內側的致密蛋白質層，也就是我們所說的透明帶（zona pellucida）；最后這枚精子才能穿透薄薄的卵細胞膜。而一旦有一枚精子成功地穿透，卵細胞就會迅速地建立起電化學屏障，阻止其他精子再進入，從而保證受精卵的正常發育。最終，上午10:18，受精過程終于完成了：卵細胞和精子的細胞核發生融合，其中有23條染色體來自杰西卡，另外23條染色體來自大衛，包括他的Y染色體，這也就意味著，新的生命已經形成—而且是個男孩！

星期一晚上，當小兩口正在吃晚飯的時候，他們未來的兒子進行了第一次的細胞分裂。到了星期四，也就是受精后的第4天，這個小胚胎已經完成了5次分裂，形成了一個由32枚圓形細胞組成的細胞團，看起來就像是一個成熟的黑莓。此時胚胎并不比卵細胞大多少，但即將開始細胞分化：現有細胞分別發育成為身體不同組織。

我們將這個階段的胚胎稱為囊胚。小鼠實驗表明，如果此時從這32個細胞中取出其中的任意一個，并讓它獨立分化，最終都可以發育成一個完整的個體。不過，即使囊胚保持完整（即沒有自發地一分為二，形成同卵雙胞胎），其中也只有3～5個細胞能夠真正地發育成為胎兒。位于囊胚內部的幾個細胞將成為寶寶身體中所有細胞的來源，而其余位于囊胚外部的細胞則會發育成胎盤。一個細胞能否發育成為胎兒完全靠運氣—由它最開始所處的位置決定。因此，決定細胞發育命運的是它們所處的位置，而不是它們攜帶的遺傳信息。這也是環境影響發育的最早例證之一。

之后，囊胚內逐漸形成一個空腔，內層細胞依舊與外層支持細胞構成的一個球形弧面相接。同時，囊胚啟程從杰西卡的輸卵管游向子宮。在即將抵達目的地的時候，胚泡從透明帶中“孵化”出來，暴露其外層細胞，而這層細胞專門用于植入杰西卡的子宮壁（見圖2.1）。

圖2.1 人類發育的最初11天

又是一個周六的晚上（大概是受精后的第7天），當大衛和杰西卡正要出門看電影的時候，小囊胚開始著陸：它在子宮后壁上找到了一個絕佳的位置，正值杰西卡身體的中線處。這個直徑不足0.2毫米的小囊胚侵入了子宮內膜層。但囊胚完全植入并與母體建立起完整的血液供應還需要兩周的時間。這段時間里，胚胎的體積變化不大，但內部卻發生著翻天覆地的變化。

到了周一的早上，內細胞群已平鋪為盤狀，并且第一次分化出了兩種組織：較小的立方形細胞構成了下層，即原始內胚層；而較大的柱狀細胞構成了上層，即外胚層。內胚層能分化出大多數的內臟器官，例如腸、肺、肝和各種腺體。外胚層則能分化為皮膚和感覺器官，并會在關鍵的神經胚形成之后，構建出完整的大腦和神經系統。但是在神經胚形成之前，還會出現第三類原始組織，即中胚層，中胚層最終將分化出所有的骨骼、肌肉以及人體的結締組織，包括循環系統和消化道的平滑肌。

這個周五的下午，已經是受精后的第13天了，杰西卡和大衛正在打電話商量下班之后的安排。但杰西卡覺得身體不太舒服，所以他們決定還是回家，安靜地吃晚飯。他們吃飯的時候，胚胎的內外胚層之間出現了一小群細胞。這群細胞起源于細胞“盤”的一端，也就是人體最初的“尾端”，隨后向卵圓形胚胎的中央擴展。隨著中間細胞層的生長，胚胎的中央出現一條印跡，上方的外胚層形成了一條兩邊隆起的長溝。這就是原條，它將形成胚胎的中軸。到了星期一（受精后第16天），原條向囊胚中線擴展，其內層細胞逐漸形成了中胚層。

中胚層和外胚層之間的聯系促成了原始神經系統—神經板的形成。人們認為，中胚層在內外胚層之間不斷延伸的過程中會釋放一種化學信號，這種化學信號會觸發相鄰外胚層的基因開關，促使其發育為大腦和脊髓。位于神經板外側，但不直接與中胚層接觸的外胚層細胞則不會暴露在這種化學刺激之下，它們最終將形成皮膚、毛發，以及眼和耳的非神經部分。因此，皮膚和神經都起源于外胚層，但是神經系統在發育過程中會迅速地移行至胚胎表面之下，與形成中的皮膚分離。

受精后的第19天，寶寶最初的腦組織已經開始形成了。這個橢圓的原始神經板將呈現出寶寶完整的精神世界，包括他的思想、感覺、行為和夢，他的準父母突然對這一切深感好奇。

“咱們的寶寶5月就要出生啦！”杰西卡推算著日子，“多美好的月份啊！”他們好想知道自己孕育的小人兒到底什么樣：是男孩還是女孩？皮膚白不白？身體壯不壯？是不是善良、聰慧、有活力、具有音樂天賦？其實，早在那個周日的早上，當46條染色體融合在一起的時候，這些特征就已經被遺傳信息決定了。但是僅依靠基因的力量不足以將寶寶塑造成人。大衛和杰西卡不久就會意識到，他們還承擔著巨大的責任。“先天遺傳”已成為定局，剩下的工作就是“后天培養”了，而培養的成功與否，在很大程度上取決于父母。