人脑发育的决定性进程发生在母体内。在母体的保护下,人的认知能力早在胎儿时期就开始形成了——
当听到年轻的父母亲说“我们家小宝宝已经会做鬼脸了”这样的话时,我们的反应仅仅是微微地一笑。因为几乎所有做父母的都把自己的新生儿当作天才来夸。然而有一位叫安德鲁·梅尔佐夫(Andrew Meltzoff)的美国心理学家早在上世纪70年代就发现:3周左右的婴儿在收到示意时会张开嘴巴和伸出舌头。婴儿究竟受到了什么样的信号刺激呢?婴儿是否具有某种天生的能力呢?这是不是一个涉及早期学习能力的问题?为弄清这些问题,梅尔佐夫进行了探索。他要那些即将做母亲的产妇在临产时打电话通知他。每当接到这样的电话,梅尔佐夫总是赶到产科医院去,像是他要当爸爸似的。他观察到:出生42分钟的婴儿就会做鬼脸了。也就是说,新生儿已经具备模仿的能力。
刚出生的婴儿似乎知道在自己嘴里寻找舌头,而不是在身体其他部位去找。这表明,婴儿能够分清楚自己眼前的椭圆形的东西是一张人的脸,他们还知道自己也有这样一张脸。婴儿没有看到过自己的脸,因为在母体内没有镜子,他只是从“内心”去感觉。新生儿虽小,但他能够将来自某种感觉形态(看)的体验转换成另一种感觉形态(触摸),这是一种成熟的行为。
自梅尔佐夫做出上述发现以来,婴儿研究已经有了很大的发展。科学家观察到了关于胎儿的许多奇特现象。他们要解释这样的问题:人脑是如何在不到9个月的时间内形成的?人是否很早就已经在母体内开始学习了?
人的大脑开始形成时，首先是细胞爆炸式地分化繁殖，然后是细胞迁移
科学家借助最新技术成果来回答上述问题:
●四维超声图像技术使我们能看到胎儿最早的抽搐,而此时的胎儿抽搐连他母亲也感觉不到;
●利用核自旋X线体层照相术取得出生前人脑图,由此得知在胎儿的思维器官中哪些区域已经开始工作且相互之间已经建立联系;
●精心设计的胎儿行为实验证明,通过出生前几周的胎儿心跳的缓急,可以了解胎儿正在接受原有刺激还是接受新刺激。
无疑,对胎儿的早期发现可以促使父母们预先为胎儿做点什么。父母可以有针对性地让小生命倾听莫扎特的奏鸣曲,或者用手电光照射母体腹壁,反复开关电筒让光线忽亮忽灭,等于在教母体内的胎儿计数。但是胎儿对声光的感觉是干扰还是逗乐,我们无从知道,毕竟胎儿一天的睡眠时间长达20小时。
为了鼓励人们研究新生的产前科学,德国神经生物学家格拉尔德·许特(Gerald Hther)说过这样的话“:在我们出生的那一时刻,我们就已经走过了生命旅程中最有趣最令人兴奋的一段。”
人的生命旅程开始于卵子受精和第一次细胞分裂。卵子授精后的第19天,神经板生成,这是最早的神经组织。就在此时,孕妇注意到她的经期推迟了。经过妊娠试验,她被确认怀上了宝宝。神经板先是变形成为神经褶,最终又变成神经管。卵子授精后的第26天,神经管末端的体积增大:于是人脑就生成了。神经的形成经历了缓慢的变形过程,也经历了爆炸式的细胞繁殖和随之而来的细胞迁移过程。
人一生中利用到的大多数脑细胞在妊娠前半期,即在妊娠的第19周之前就已经生成。脑细胞生成的速度是惊人的:一分钟内能够生成50万个神经元。
每一个新生神经元有两个头发丝状的突起。神经元一经形成就立刻开始沿着由神经胶质细胞组成的束状组织活动开来,它们从自己的出生地转移到脑内的其他区域。妊娠第19周,大脑组织的主要部分已经形成,具备了可被辨认的人体结构。美国芝加哥医学院神经生物学家莉舍·艾略特(Lise Eliot)把由全部由脑细胞构成的未成熟的大脑比作极其不完备的电话设施“,这好比全球60亿人每人占有20部电话,所有的电话都没有接通。通讯潜力是巨大的,但是它们首先必须能够让通讯网络运行起来。”
此时在大脑开始了最重要的工作——形成突触,即在神经元之间建立联系。突触形成的过程一直要延续到生命的第2年。大脑在其发育高峰阶段,每秒钟能新生180万个突触。
在开始阶段,大量的神经元相互之间随机地建立联系,不像我们的电讯系统那样有章法。但是此时的问题并不严重。哺乳动物的大脑具有一个特征,即“不用则废”。当某人耳朵不听话语,五指不弹音乐,四肢不作运动,眼睛不观自然,心中不想爱情,他的突触活性就不足;而活性不足的突触其结局是萎缩和死亡。在童年和少年时代,大脑每天要丧失200亿个突触。
28周的胎儿在母亲子宫里熟睡时的三维CG图像
胎脑各区域的联系正处于无序状态,好比一群未受过训练的人们此时急需专家给予他们坚强的领导。胎儿大脑的神经纤维有一层髓磷脂,它如同电线的绝缘层一样包裹在神经纤维表面。在隔离层的保护下,神经纤维可以把信号迅速准确地到传送到各目的地。
正如发育生物学所发现的那样:植物神经系统的作用在于调节如呼吸、血液循环以及消化等无意识生理过程,这些部分之间的传导已经被隔断。较高级的大脑区域是知觉区域——计划和思维过程是在这些区域中进行的。
在大脑“程序”运行的同时,胎儿的感觉器官“硬件”也在逐渐完善。6周的胎儿已经能够感觉到自己有嘴唇和鼻子。为孕妇做流产手术的医生发现:刚离开母体、身长仅有两厘米的小生命,虽然他只有几分钟的寿命,但当他的脸触及到一根发丝时,他也会转动一下自己的小脑袋。胎儿在母体内全身都具有敏感的触觉。
胎儿身上相关的皮肤感觉细胞首先与脊髓运动细胞发生联系,于是就发生了早期交替反射。随着妊娠的继续,皮肤感觉细胞先后与脑干、间脑内的丘脑以及大脑建立联系。这样到妊娠的后半期,小生命的第一张“神经地图”就制作好了。
新生儿的一些能力是在母体内学会的
一般地,我们可以通过接触刺激来确定胎儿活动状况。艾略特指出:“当胎儿在踢腿时,其胳膊和腿总是做着收缩和伸展动作,小脸与小腿在接触,且碰撞着子宫。胎儿的动是为了让身体的感觉中枢得到充分的刺激。”我们发现:胎脑中存在电活动,它是由脑干、丘脑甚至皮层中对触觉甚为敏感的神经元触发的。所以,当我们利用超声波观察胎儿做操时应该知道:胎动的目的是很具体的。
胎儿在母体内就已经形成了嗅觉和味觉这两种重要的感觉。胎儿虽然依赖于母体胎盘提供的营养,但是胎儿还要吸收羊水。在妊娠晚期,胎儿甚至每天要吸收400毫升羊水。我们从兔子实验中发现:兔子的羊水中有股柠檬味。所以刚产下的兔子会到处寻找母兔的乳头,因为幼兔早在母体内就已经嗅惯柠檬味了。胎儿发育研究者推测:当母亲在用舌头辨别滋味、用鼻子辨别气味时,体内的胎儿也在训练着自己的味蕾,并且学习尝味和嗅味。
到了妊娠的第28周,胎儿已经能够用鼻子来感觉气味了,因为此时阻塞胎儿鼻孔的组织刚刚脱去。产科医生从28周早产儿那里观察到:小生命吸到强烈气味时的反应通常是改变自己的脸部表情或者将小脑袋避开气味来源一侧,而未满28周的早产儿对气味是没有反应的。
科学家观察到:胎儿的听觉在妊娠的第24周就已经完善,最初的耳道纤维组织表面有一层髓磷脂。根据科学家的测量:在母体子宫内,声辐射压是很高的,不仅仅有母亲的声音,还有胎儿自己的心搏声、血管内血流动声、呼吸声和内脏中液体流动声,它们交汇成很大的噪声。胎儿对新声音的反应是:活动他们的头和胳膊、眨眼睛、加快心脏跳动;当他们听到熟悉而生厌的声音时,就没有这些反应,而到了一定生长阶段的胎儿已经能够区分例如元音字母“a”和“i”的发音了。
研究者证实:婴儿在出生前实际上已经铭记住了许多种声音。因此在出生后,他能够分辨出母亲的声音。科学家发现:婴儿更喜欢录有自己母亲声音的磁带,而不太喜欢录着陌生人声音的磁带;另有一些婴儿当听到电视里响起某部肥皂剧中熟悉的乐曲时,他们会停止啼哭,因为他们的母亲在怀他们的时候经常看这些电视节目。艾略特的第二个孩子与大多数孩子不同的是:他更喜欢把计算机房通风机发出的响声作为催眠曲。
我们似乎已经回答了这样一个问题:人的学习活动是否在母体内的时候就开始了?许特说过:“脑研究已经清楚地说明了,孩子早在出生前就已经进入学习状态。他们积累了这个他们即将来到的世界的经验并将这些经验存储在自己的脑中。新生儿把在母体内学到的知识和由训练而获得的技能带到了这个世界。”美国加州大学儿童语言学习研究专家艾莉森·戈普尼克(Alison Gopnik)说“:新生儿能够像成年人那样辨别出许多声音。一个日本婴儿也能毫不费力地区分出l和r。一个不是出生成长在波兰的成年人要说“Zbgniew Brzezinski”这个人名是很困难的,而一个早年在波兰被人收养的孩子是很容易学会发“Zbgniew Brzezinski”这个名字的。儿童根本就是世界公民。”
在一次实验中,研究人员将不同外貌的人的图像以及不同外貌的黑猩猩的图像让婴儿识别。实验结果是:婴儿不仅能够辨别出不同的人,而且还能够辨别不同的黑猩猩。但是孩子到了两岁时,他们的这种原始能力就失去了,很有可能是因为他们脑中的突触受到了无数次的“梳理”。
“自己动手”对于儿童早期成长是很重要的。我们来看一个动物实验:将两只猫放到旋转机械装置上,其中的一只猫两脚落地,它靠奔跑来带动旋转机械装置;另一只猫则坐在舱内,被动地让机械带动。长期实验之结果使得两只猫在以后的认识能力方面差别很大。
“自己动手”原理说明了为什么胎儿必须具备某些能力,虽然这些能力在母亲子宫内是不需要展示的,但是出生以后可大有用场。因为出生后的婴儿需要呼吸、需要吞咽食物、需要笑或者哭。如果他们到出生之后才开始学习这些技能,那么他们在生命最初的日子将是很难过的。
脑研究者以现代人为实验对象得出结论:人是带着天赋来到世界的,后天的学习帮助天赋得以展示。法兰克福马普研究所的脑研究者沃尔夫·辛格(Wolf Singer)称人的天赋为“内部评价系统”。该系统极有可能由遗传确定,某人对某些事物的先知,说明其较高层面的神经在活动。人的神经电活动实验显示:当人的某一个神经一再接受相同刺激时,就会对这种熟悉的刺激适应起来。当新刺激激发其他神经时,大脑开始进入专注状态。但是对于年幼的孩子来说,此时他是否可能有附加的动力推动他去探索新事物呢?实践证明:不能指望此时的他具有所谓的“探索动力”。不过幸运的是,我们对人脑的研究已经越来越深入。
就像25年前,梅尔佐夫观察到婴儿具有出色的模仿能力一样,早在上世纪90年代初,意大利科学家维托利奥·伽勒瑟(Vittorio Gallese)和加柯莫·利佐拉蒂(Giacomo Rizzolatti)就明确指出:人明显地在利用天生的神经细胞,一方面去为自己的行为目的编码,另一方面又为自己模仿对象的行为目的解码——一个细胞具有双重目标。
德国弗赖堡大学附属医院的心理学家约希姆·鲍尔(Jochim Bauer)指出“:我们还观察到,人内心深处的动力是靠反射神经来驱动的。”婴儿和幼童模仿成人的行动和行为方式的内在动力是完全没有节制的。不过在未来的生命旅程中,他们在模仿方面的内在动力会得到克制。