神經科學家對人腦如何組織成專門用於識別面孔或場景或用於其他特定認知功能的系統有了很多瞭解。 仍然存在的問題與這些能力如何產生有關。 這些網路——以及構成它們的區域——在出生時就已經專門化了嗎？ 還是它們隨著時間的推移發展出這些敏感性？ 結構又如何影響功能的發展？ 埃默裡大學的心理學家丹尼爾·迪爾克斯說：“這是一個關於知識如何組織的古老的哲學問題。” “它從哪裡來？ 我們天生擁有什麼，又有什麼需要經驗？”
迪爾克斯和他的同事們在對迄今為止在此背景下研究的最年輕的人類進行的神經連線調查中探討了這些問題：30 名嬰兒，年齡從 6 天到 57 天不等（平均年齡為 27 天）。 他們的發現表明，迴路佈線先於並可能指導區域特化，從而闡明瞭知識系統如何在人腦中出現。 沿著這些思路進一步研究可能為自閉症等神經發育障礙提供見解。
在這項週一發表於美國國家科學院院刊的研究中，研究人員觀察了兩個研究最深入的、專門用於特定視覺功能的大腦網路——一個負責面部識別，另一個負責處理場景。 枕葉面孔區和梭狀回面孔區選擇性地響應面孔，並在成人中高度連線，表明它們構成了一個面部識別網路。 相同的描述適用於海馬旁回位置區和後扣帶回覆合區，但用於場景。 所有這四個區域都位於下顳葉皮層，即人類耳朵的後方。
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該團隊使用了一種稱為靜息態功能磁共振成像 (rsfMRI) 的技術，該技術測量不同大腦區域活動同步的程度，以評估它們的連線程度。 嬰兒在睡眠和緊緊包裹的狀態下接受掃描。 “從新生兒那裡獲取 fMRI 資料是神經影像學的新前沿，”神經科學家和主要研究作者弗雷德里克·坎普斯說，他現在在麻省理工學院。“你需要參與者的頭部保持靜止，而睡著的嬰兒是願意保持靜止的。”
研究人員發現，在這個幼小的年齡，面孔區域彼此高度連線，但與場景區域沒有連線，反之亦然。 它們要過幾個月才會對面孔或場景具有選擇性，這表明連線先於功能的發展。
該團隊還評估了這些區域與大腦中視覺輸入首次從視網膜到達的部分之間的連線：初級視覺皮層或 V1。 該區域的結構使得來自視網膜中心的輸入與來自視野外圍區域的輸入到達不同的區域，從而形成視覺世界的地圖。 面孔網路與 V1 的中央區域緊密相連，而場景網路與 V1 的外圍區域聯絡更緊密。 這種安排可能與我們通常注視面孔有關，而場景則擴充套件到我們整個視野。 因此，這些存在於嬰兒最早期的網路被連線起來，以便接收最適合它們最終執行的功能的輸入。
這是否意味著面部識別和場景處理是天生的？ 研究人員對此觀點存在分歧。 2017 年，哈佛醫學院的神經生物學家瑪格麗特·利文斯通發表了一項新生獼猴研究，發現連線先於功能——但僅限於視覺地圖。 利文斯通並非這篇新論文的作者，她認為對特定事物類別（如面孔）的敏感性源於看到它們的經驗積累。 她說：“你天生就擁有這些地圖，這就是驅動大腦最終組織的原因。” “那是經驗作用的腳手架。” 在另一項研究中，她發現沒有見過面孔長大的猴子沒有發展出面孔選擇性。
然而，其他人已經表明，先天盲人也具有面孔和場景選擇性區域（例如，使用觸覺或聽覺刺激），這表明這些功能可能是天生的——或者至少，它們可能不僅僅依賴於視覺輸入。 迪爾克斯指出，面孔並不是我們唯一注視的東西，其他研究人員提出，來自參與社互動動（例如母親和嬰兒之間）的高階皮層區域的“自上而下”的連線也可能塑造面孔選擇性的發展。 這場辯論沒有很快平息的跡象。 利文斯通說：“這一切都歸結為這個哲學問題：人類是特殊的嗎？ 他們的大腦是否有部分註定會成為這些特殊的東西？” “或者我們能否使用我們從低等動物那裡繼承的低階原則來解釋它？”
除了這種理論上的爭論之外，迪爾克斯還著眼於可能的臨床應用。 他對兩種被認為涉及大腦佈線差異的神經發育障礙特別感興趣：自閉症患者有社交障礙，可能與面部處理有關。 威廉姆斯綜合徵是一種導致導航問題的疾病。
可以研究自閉症兒童的兄弟姐妹，以詢問面孔區域的連線性是否可以預測該病症的發病，該病症通常至少在兩歲時才被診斷出來。 迪爾克斯還希望研究患有威廉姆斯綜合徵的嬰兒，以詢問場景處理區域之間的連線性是否存在問題。 “瞭解這一點很重要，”他說，“因為也許我們可以利用嬰兒大腦令人難以置信的可塑性來更早地進行干預。”