美国 - 艾赫巴里通讯社
婴儿大脑从出生起就能跟随节拍：新研究揭示
一个多世纪以来，威廉·詹姆斯（William James）所称的“蓬勃、嗡嗡作响的混乱”（blooming, buzzing confusion）一直是人们对婴儿期普遍的心理学理解，暗示着新生儿接收到的是未经区分的感官输入。然而，近期的科学研究正在打破这一观念，提供了证据表明婴儿天生就拥有异常复杂的神经系统。新的研究表明，婴儿不仅能够将视觉世界组织成不同的类别，还能够辨别音乐中的基本节拍——这些能力在发育的早期阶段就已令人惊讶地显现出来。
两项关键研究中的第一项最近发表在《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）杂志上，重点关注了婴儿的视觉处理能力。神经科学家们完成了一项罕见的壮举：对100多名两月大的清醒婴儿进行了功能性磁共振成像（fMRI）扫描。目的是观察他们的大脑如何对视觉物体进行分类。fMRI技术需要近乎绝对的静止，这使得对婴儿进行扫描成为一项极其艰巨的任务。当婴儿躺在扫描仪中时，研究人员向他们快速展示了一系列描绘动物、食物、家居用品和其他熟悉物品的图像。斯坦福大学发育神经科学家、在都柏林三一学院领导该项工作的克利奥娜·奥多厄蒂（Cliona O’Doherty）将婴儿的体验比作观看了“婴儿的IMAX”。
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即使是对能够遵循指示保持静止的成年人来说，fMRI的技术障碍也是显著的。“即使在‘理想’情况下，当研究参与者能够遵循指示保持静止时，MRI也是困难的，”加州大学洛杉矶分校（UCLA）的发育心理学家斯科特·约翰逊（Scott Johnson）评论道，他并未参与此项研究。“婴儿无法接受指令，所以这些研究人员必须有圣人的耐心。”尽管存在这些挑战，fMRI数据还是提供了非凡的见解。扫描显示，负责识别我们所见事物的特定大脑区域——腹侧视觉皮层（ventral visual cortex）——表现出的反应模式与在成人中观察到的相似。奥多厄蒂及其同事在《自然·神经科学》上报告称，在成人和两个月大的婴儿中，腹侧视觉皮层对不同类别的物体表现出不同的活动。这一发现直接挑战了长期以来认为大脑在整个发育过程中逐渐学会区分不同类别这一观点，表明存在一种更与生俱来的组织结构。
斯坦福大学认知心理学家迈克尔·弗兰克（Michael Frank）也未参与此项研究，他指出，这些发现“反对视觉类别表征的缓慢、自下而上的发展”。他进一步强调，这项研究提出了一个引人深思的问题：这种组织能力是在生命最初八周内快速学习的结果，还是婴儿大脑固有的、天生的特征？
为了补充这些视觉方面的见解，发表在《公共科学图书馆·生物学》（PLOS Biology）杂志上的第二项研究，展示了新生儿在听觉处理方面一项更早的认知成就。研究人员发现，在出生后不到48小时，睡眠中的新生儿大脑就已经能够跟随并预测音乐中的节奏模式。在匈牙利进行的一项实验中，科学家们在监测近50名新生儿脑电图（EEG）活动的同时，播放了约翰·塞巴斯蒂安·巴赫（Johann Sebastian Bach）的钢琴曲。研究团队同时呈现了巴赫的原版录音和经过修改的版本，在这些版本中，节奏或旋律被故意打乱。
研究人员使用计算模型分析了神经记录中的“惊讶”模式，这表明婴儿已经学会了音乐结构，并且他们的预期被打破了。结果令人震惊：修改过的节奏能够可靠地引发神经惊讶反应，而被打乱的旋律则在很大程度上被婴儿的大脑所忽略。本质上，新生儿的大脑能够跟随节奏，但还不能跟随旋律。根据皮萨大学（University of Pisa）的神经科学家罗伯塔·比安科（Roberta Bianco）的说法，这种处理上的不对称性具有直观的意义。她曾在罗马意大利技术研究所工作，并领导了这项研究。她解释说：“在子宫里，节奏特征在婴儿的听觉环境中已经非常普遍了。你有母亲的[心跳]、母亲的行走，以及任何形式的节奏信息都会通过羊水传递。”相反，羊水倾向于减弱特定的音高，这意味着胎儿在怀孕期间接触到的旋律模式较少，这可能解释了大脑对处理节奏更强的倾向。
然而，专家们敦促谨慎对待这些发现的广泛解释。内华达大学拉斯维加斯分校（University of Nevada, Las Vegas）的心理学家艾琳·汉农（Erin Hannon）并未参与这项研究，她强调“神经上跟踪音乐周期性的能力并不一定等同于丰富的音乐节拍或节律感知。”她指出，“许多研究表明，儿童需要很长时间才能擅长跳舞或随着音乐节奏移动，或者正确地将鼓或节拍器与音乐匹配。”这表明，虽然检测节奏的基本神经机制在出生时就已存在，但更复杂的音乐认知的发展是一个漫长的过程。
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尽管这两项研究都利用了先进的脑成像技术来关注神经活动，但对可观察到的早期认知或行为的直接影响仍然是未来研究的领域。新生儿神经科学领域仍处于起步阶段，预示着未来将有大量发现，无疑将加深我们对人类智力和感知最早期基础的理解。
