剛剛出生的嬰兒有意識嗎?對每一位父母來說這個問題聽起來似乎很奇怪。但對一位神經係統科學家來說這可是一個嚴肅的問題。
新生嬰兒的腦皮層中幾乎沒有任何突觸接觸,它的高級腦隻是大量未被神經連接的細胞。低級腦在嬰兒誕生前就已經發育成熟,並能產生不同的本能行為,如吸吮、哭叫、回縮,甚至可以盯住眼前移動的東西。但高級腦中卻是一片空白的記憶,而且對這個世界絲毫沒有任何感覺經驗。
一個穩固的基礎
人類大腦從物理形狀到生長過程都有點像一支冰激淩甜筒,有一個穩固的基礎。脊椎動物的進化過程跨越了幾百萬年,基因在這個漫長的過程中形成了腦幹和許多中腦結構,處理呼吸、吞咽、行走、捕獵及交配等基本生理活動。所以,低級腦為大部分傳送信息的基本神經傳輸路徑提供了一種雖狹窄卻又很牢固的基礎(對蛇或青蛙等普通動物來說,這些傳導神經纖維足可以讓它們處理一切需要解決的事情)。
但是哺乳動物,特別是猴子和猿猴,它們都有一個膨脹後形成的巨大前腦。大腦半球就位於低級腦堅硬的錐狀外殼上,像一大勺滑軟的冰激淩。兩部分的結構差異很大。由於要形成神經網絡的腦部結構空間太大,因此,基因隻生成神經元,然後生存經驗會將大量的尚不能適應腦部特殊環境的神經元連接成形。
新生嬰兒的意識力大概僅能達到爬蟲類生物的水平--因此,他的行為動作就好像一個有點茫然的爬行動物!但隨後要讓嬰兒的意識力發育到成人階段,就必須從他的大腦神經中挑選出較高級的處理回路,然後使這些神經回路具有初級狀態,在這些神經回路最初接收到的信息裏,混亂的信息或許要多過有用的信息。
構築大腦
建造高級腦的過程事實上是從子宮開始的。子宮像是一個潮濕的、略帶光亮的世界,但胚胎可在子宮中通過不停的蠕動訓練它的運動神經環路。胎兒在子宮裏同樣有機會培養觸覺、味覺和聽覺,所以胎兒在出生前的幾個月裏,可能就已經在學習如何生存了。
可是,高級腦部分隻有在嬰兒出生後才開始發育。此時,腦皮層的神經元會進入一個瘋狂生長的階段,並萌生出大量的樹突和軸突。嬰兒在誕生後最初的幾年裏,其大腦每秒會生成近兩百萬個新的突觸式接觸位點,但位點的生成相當隨意,位點的相互連接也是雜亂的。這些接觸位點尚未成熟,還沒有被白質鞘隔離。所以,與每小時可飛速移動幾百公裏的神經信號相比,向上爬行的神經元就像是在走路。
6個月後,嬰兒大腦中形成的神經鍵數量差不多已經是實際需要量的兩倍。下一步要開始修剪這些分支。實際上,神經鍵之間會相互競爭最佳位置,這樣才能得到傳遞信息的工作。隻有處在正確位置上的神經鍵才能工作並存活下來,而那些沒有工作的神經鍵就會消亡。競爭結果即神經接點開始以每秒鍾25萬的速度消失。修剪後,原來混亂的神經線被精簡成一套能發揮作用的腦皮層傳導神經纖維網。
對嬰兒來說,這種影響更像是調整收音機頻率收聽遠距離廣播站的節目。科學家由嬰兒大腦中提取的記錄顯示,開始的信號模式是一種簡單的黑條。在最初的幾星期裏,這種模式會使很多神經元在活動時發出大量劈劈啪啪的聲響,這是因為通過眼睛所看到的信息會沿傳導神經纖維在如迷宮一樣混亂的相互連接的神經元之間傳遞,大部分神經元感覺到它們看到了一些東西,但是它們不能確定看到的究竟是什麼。
這種感覺很像我們在看一個由許多粗細線條組成的網格。在精神上,嬰兒必須體驗一種更模糊的狀態--一種模糊的“棚格”感覺。
幾周後,由於視覺皮層的邊界檢測區域已經開始接受眼前的世界,為了獲取更多的精確反應,混亂的神經鍵會被大量刪除。隻有精確的細胞才能感應到線條的精確尺寸。此時,當嬰兒再看到粗細線條時會有明顯不同的體驗。對這片布滿褶皺的灰色靜態物質以外的世界,大腦會逐漸形成一種明確的信號。它成為一種強烈的生命體驗。
接受世界
最初,嬰兒的大腦會接受簡單的世界。他會逐漸去掌握物體的形狀、顏色和動作。他也會學習簡單的肌肉運動--如何利用接收到的信息來控製自己的活動。嬰兒最初發現的大約就是如何抓取東西並將它們放進嘴裏。隨後他所掌握的每一些新感覺及新的肌肉活動技巧都成為日後學習更多複雜技巧的基礎。一旦孩子能夠清楚地看到形狀和顏色,他就會注意到家人與陌生人之間,或貓與狗之間的不同之處。
可以肯定的是,高級腦中的記憶和習慣都會不斷地增加。
這些神經回路讓每個孩子都知道該怎樣去表現各種令人吃驚的行為。而神經回路接下來要解決的問題便是如何讓人在每一個過去瞬間中做出正確的事情。