當您的嬰兒看著您時，他們看到了什麼？ 您在他們眼中只是一個帶有黑色特徵的圓形斑點嗎？ 還是您的孩子已經能夠認出他們正在看一張臉，一張屬於會愛他們和保護他們的父母的臉？
科學家、哲學家以及父母們，從古代開始就一直問著關於嬰兒大腦中什麼是先天、什麼是後天學習的類似問題。 一項使用專門為檢查嬰兒大腦而設計的儀器進行的研究，可能會使答案更進一步。
11 月 15 日發表在《當代生物學》上的一篇論文表明，專門用於識別人臉的細胞群，梭狀回面孔區 (FFA)，在早至兩個月大的嬰兒中就已經開始運作。 並且大腦視覺系統中專門用於識別身體和場景的區域，在該年齡段也比用於其他觀察物體的區域表現出更多的活動。
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麻省理工學院腦與認知科學教授麗貝卡·薩克斯和她的同事使用一種專門為嬰兒設計的功能性磁共振成像 (fMRI) 頭盔掃描了 42 名年齡在兩個月到九個月之間的嬰兒。 這項任務並不容易。 16 名嬰兒的資料不得不被丟棄，因為任何接觸過嬰兒的人都知道，要讓他們長時間保持快樂、靜止和清醒是非常困難的。 對於剩下的 26 名嬰兒，科學家們比較了他們在觀看 2.7 秒的影片片段時大腦視覺區域的活動，這些影片片段描繪了面孔、身體部位、風景、物體和抽象的漩渦。
結果顯示，與梭狀回面孔區、紋外身體區和海馬旁回位置區中調查的其他類別相比，專門用於面孔、身體和場景的大腦區域活動更高。
薩克斯說：“這些結果的最大驚喜是，有些人推測需要數年才能發展出專門用於看人臉的區域：我們在這些平均五六個月大的嬰兒身上看到了它。” “這是一個非常令人驚訝的故事，它推翻了我們關於大腦結構在多大程度上依賴於學習和經驗的說法。”
發育心理學家幾十年來一直在爭論某些人類行為是後天習得的還是先天固有的。 這些爭論中最著名的是關於語言的爭論，但關於視覺發展的爭論同樣激烈。 普遍的答案是，這種發展幾乎總是天性和後天共同作用的結果，但弄清楚這種平衡點在哪裡仍然是一個有爭議的問題。
一方是“自下而上”的觀點，被稱為 原始地圖假說，並由哈佛大學神經生物學教授瑪格麗特·利文斯通倡導。 它假設嬰兒最初只感知視覺輸入的基本屬性，例如光線來自何處，影像是清晰還是模糊，以及是否有直線邊緣或曲線。 這些屬性被組合起來建立模式，並且隨著孩子年齡的增長，其中一些模式出現的頻率高於其他模式。 對於那些特別頻繁出現的模式，大腦開始在皮層中專門劃分區域來處理這些模式並賦予它們意義。
相反的“自上而下”的觀點最初由南希·坎維舍提出，她現在是麻省理工學院的認知神經科學教授，也是薩克斯的前博士生導師，也是 1990 年代 FFA 的發現者之一。 它認為，雖然視覺系統的某些能力需要很長時間才能發展，但識別面孔和身體部位等關鍵功能非常重要，以至於嬰兒發展它們的速度要快得多——以月而不是年為單位——甚至可能是天生就具備的。
在薩克斯看來，這項新研究表明，嬰兒對人臉的 FFA 活動比對其他物體的活動更多，這意味著大腦在非常年輕的時候就優先考慮人臉。 這表明其他更高級別的大腦區域，例如額葉皮層，正在告訴視覺區域注意人臉，這很快導致了專門用於檢測人臉的區域的成熟。
薩克斯說：“我們完全有理由認為，嬰兒天生就期待並尋找他們最重要的社交夥伴。” “他們大腦中的某些東西讓他們對類人臉影像感興趣，實際上是在他們對人臉有任何經驗之前。 嬰兒在出生後幾個小時內就會看向類人臉影像。”
其他研究人員不相信薩克斯的結論。 在利文斯通看來，嬰兒 FFA 正在捕捉到的是研究中呈現的面孔的視覺成分——螢幕中心（中央視覺場）呈現的帶有精細細節的曲線形狀，而不是面孔本身的概念。
“我不相信出生時就存在面孔區域。 我相信出生時就存在偏愛曲線的中央視覺場區域，並且這些區域會被他們使用的那種刺激啟用，”利文斯通說。 “我不同意[薩克斯和她的同事們]的結果。 我不同意這種解釋。”
利文斯通實驗室的開創性工作表明，經驗和學習對於 FFA 的發展至關重要。 如果幼猴從未接觸過面孔，則該區域不會優先響應面孔。 細胞仍然會為與面孔相關的屬性（中央視覺場中的曲線）放電，但與手相比，該區域對面孔的啟用程度沒有更高。
薩克斯承認需要調和這兩個陣營，或許可以大幅縮短人類學習面孔所需時間的估計。“我們不能聲稱視覺經驗在學習中沒有任何作用，”她說。 “這不可能是答案，因為我們知道視覺經驗和學習是必要的。 因此，這需要一個關於視覺經驗和學習以及無論這些先前的偏見和輸入是什麼的結合的故事。” 她暗示，她的下一篇使用來自同一批嬰兒的掃描結果的論文將更多地闡明還有什麼可能影響 FFA 的早期發展。
斯坦福大學心理學教授卡拉尼特·格里爾-斯佩克特也研究幼兒的視覺，她認為這篇新論文最令人興奮的部分不是關於後天學習與先天發展的問題。“我認為[這項研究]有點試圖解決這個問題，但它並沒有真正提供明確的答案，”她說。
相反，格里爾-斯佩克特感到震驚的是掃描嬰兒大腦所展示的技術能力。“[研究人員]的論文真正令人印象深刻的是他們掃描的嬰兒數量，以及嬰兒 fMRI 的許多新創新，”她說。 “這將推動該領域向前發展。”