嬰兒究竟知道什麼?

一項新的研究發現,最早在五個月大的嬰兒身上可能存在意識的大腦特徵

你怎麼知道你可愛的五個月大的嬰兒是真正有意識的,她是完全有知覺的,能夠對她母親的臉或聲音有現象的意識體驗?讓我趕緊補充一點,這裡的問題不是正常、健康的嬰兒是否能有選擇地識別出他們母親的臉或聲音;當然,即使在出生後不久,他們也能轉過頭,用眼睛注視著母親的臉和眼睛。我所追求的問題是,這種視覺運動或聽覺運動行為是否伴隨著你或我在看母親或聽到她的聲音時所擁有的那種主觀體驗。這是一個合理的問題,原因有二。

首先,嬰兒不會說話。他們無法告訴我們他們是否看到了面孔或聽到了聲音。一旦他們成熟到能夠向我們講述他們的內心體驗,情況就不同了。因此,我們必須相信我們的直覺,而我們的直覺深深地受到了我們關於生命何時開始、意識何時開始以及誰是有意識或無意識的偏見的影響。第二個問題是有效的,因為150年的心理學實驗一次又一次地表明,成年人完全有能力在無意識的情況下完成一系列複雜的任務。

例如,即使當面孔僅在螢幕上非常短暫地閃爍,並在圖片前後新增干擾影像以有效地掩蓋或消除頭腦中的圖片時,受試者也可以區分看起來憤怒的面孔或表情中性的面孔。人們還可以在無意識地檢測性別,在“隱形”數字閃爍到螢幕上時進行簡單的加法問題,或區分不適當和適當行為的描述(例如,區分運動員用棒球棒擊球的隱形影像和已被修改為顯示運動員用花束拍打球的影像)。也許嬰兒的行為也依賴於無意識的,而不是有意識的過程?


支援科學新聞業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


因此,找到區分前語言嬰兒有意識和無意識處理的方法變得至關重要。心理學家該怎麼做?一種答案是使用我們稱之為腦電圖 (EEG) 的常用工具來測量大腦的電活動。

巴黎認知神經科學家 Stanislas Dehaene(法蘭西學院)領導的一個小組使用這些工具,多年來一直認為,有意識視覺感知的標誌是一種特殊的電波,稱為 P300,它發生在成年受試者正在關注有意識感知的圖片或聲音時。這些訊號大約在影像或聲音出現後 300 毫秒左右開始,可以持續很長時間,相對於參考電極是去極化(正)的,並且在前額葉上方特別突出。最重要的是,當例如影像在螢幕上閃爍但由於被掩蓋而沒有被有意識地看到時,它們不存在。檢視影像會產生一系列更快的電反應,這些反應被認為與意識識別之前發生的影像處理有關。假設 P300 慢波是有意識感知的腦電特徵之一,那麼可以在幼兒身上找到它們嗎?

記錄嬰兒的腦電波

巴黎高等師範學院認知和心理語言科學實驗室的心理學家 Sid Kouider 與 Dehaene 以及其他法國和丹麥研究人員一起,承擔了測量 80 名嬰兒腦電波的艱鉅任務。之所以困難,是因為與本科研究物件不同,非常年幼的孩子(就像小狗一樣)會扭動身體,注意力不集中,而且不容易被指導。嬰兒的頭部被腦電圖帽覆蓋,坐在蒙著眼睛的父母的腿上,這樣他們就不會影響孩子的反應。他們必須觀看影像流,其中一些包含年輕女性微笑的照片,而另一些則只是隨機圖案。跨實驗變化的是面部暴露的持續時間,從幾乎一瞥——不太可能被看到——到一秒鐘的相當一部分,至少在年齡較大的兒童中,這總是與有意識地看到年輕女性的微笑有關。

然後,科學家們從僅圖案序列的腦電圖訊號中減去對人臉序列的腦電圖訊號,以提取與人臉刺激相關的獨特特徵,並跟蹤這種電訊號隨時間的變化。根據嬰兒的年齡將這些訊號分為 5 個月、12 個月和 15 個月大的組,並以統計顯著性表示,產生彩色圖,疊加在頭部的輪廓上。

所有孩子都表現出預期的早期反應,這種反應在大腦後部的腦區發展,高於視覺皮層。這種反應與視覺對比度和其他影像引數成正比,反映了實際刺激的神經元處理,無論刺激是否被有意識地感知到。隨後,持續的去極化(相對於參考電極)在大腦前部發展,特別是在 12 個月或更大的嬰兒中。訊號的這一組成部分具有更全或無的特徵,反映了意識體驗的全或無特徵。資料表明,至少一歲的兒童確實具有類似於成人有意識感知的腦電特徵。電訊號的速度可能只有成人的三分之一,這反映了年輕大腦的髓鞘形成延遲(髓鞘是軸突的覆蓋物,可加速長距離電通訊的傳輸)和不成熟。

當然,他們是否真的對微笑的面孔有主觀體驗目前還難以確定。未來聰明的科學家可能會開發出一些精巧的技術來讀取這些年輕人的思想內容。

在非常年幼的嬰兒中,甚至更進一步延遲的慢電位的證據不太令人信服。這一發現提出了一個普遍問題:意識感覺何時開始?在嬰兒出生的第一年,在子宮內最後三個月,甚至更早?對動物和人類胎兒的研究表明,子宮裡的嬰兒處於部分鎮靜狀態,即使它可以四處移動,正如母親們肯定可以證明的那樣[參見“意識何時產生?”意識再現;大眾科學 Mind,2009 年 9 月/10 月]。

事實上,胎兒的感覺很可能和我們處於深度、無夢睡眠時的感覺一樣。可能是伴隨出生的戲劇性事件,包括第一次呼吸,是其第一次有意識的生活體驗的觸發器。總有一天,我們也會知道這一點。

(延伸閱讀)

意識處理的實驗和理論方法。Stanislas Dehaene 和 Jean-Pierre Changeux,載於Neuron,第 70 卷,第 200–227 頁;2011 年 4 月 28 日。

嬰兒感知意識的神經標記。Sid Kouider 等人,載於Science,第 340 卷,第 376–380 頁;2013 年 4 月 19 日。

克里斯托夫·科赫是艾倫研究所和 Tiny Blue Dot 基金會的神經科學家,艾倫腦科學研究所的前任總裁,以及加州理工學院的前教授。他的最新著作是Then I am myself the world. 科赫定期為包括大眾科學在內的各種媒體撰稿。他住在太平洋西北地區。

更多作者:克里斯托夫·科赫
SA Mind Vol 24 Issue 4本文最初以“有意識的嬰兒”為標題發表在 SA Mind 第 24 卷第 4 期(),第 24 頁
doi:10.1038/scientificamericanmind0913-24
© .