人類嬰兒何時產生意識?

感知能力是在子宮內、出生時還是在幼兒期出現?

母親們會想為了這個看似殘酷的問題而責難我,但這個問題必須提出:我們如何知道一個新生且健康的嬰兒是有意識的?毫無疑問,嬰兒是醒著的。他們的眼睛睜得大大的,他們扭動和做鬼臉,而且,最重要的是,他們會哭。但這與有意識、體驗疼痛、看到紅色或聞到媽媽的乳汁完全不同。

嬰兒沒有自我意識,不瞭解自己的狀態、情緒和動機,這是公認的。即使是會說話的大孩子對自己行為的洞察力也非常有限。任何養過男孩的人都熟悉你問你的青少年為什麼做了一些特別魯莽的事情時,他臉上茫然的表情。聳聳肩,一句“我不知道——當時看起來是個好主意”就是你能聽到的最多的話。

雖然新生兒缺乏自我意識,但嬰兒會處理複雜的視覺刺激,並關注周圍世界的聲音和景象,優先關注面孔。嬰兒的視力敏銳度只允許他們看到模糊的斑點,但支援簡單視覺和其他有意識知覺的基本丘腦皮層迴路已經就位。嬰兒的語言能力是由他們成長的環境塑造的。在子宮 muff muffled confines 中接觸到母親的語音,使胎兒能夠識別統計規律,從而使新生兒能夠區分母親的聲音,甚至她的語言與其他語言。更復雜的行為是模仿:如果爸爸伸出舌頭並搖晃它,嬰兒會透過將視覺資訊與來自自身運動的本體感受反饋相結合來模仿他的手勢。因此,嬰兒很可能具有某種基本水平的、無反思的、面向當下的意識。


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意識之路
但意識的神奇之旅何時開始?意識需要一個由高度互連的元件——神經細胞——組成的複雜網路。它的物理基質,即為意識提供高度精細內容的丘腦皮層複合體,在妊娠第 24 周至 28 周之間開始形成。大約兩個月後,跨越兩個大腦皮層半球的腦電圖 (EEG) 節律同步,標誌著全域性神經元整合的開始。因此,到妊娠晚期,意識所需的許多電路元件都已就位。此時,早產兒在適當的醫療護理下可以在子宮外存活。由於觀察和與早產兒互動比與子宮內相同胎齡的胎兒互動容易得多,因此胎兒通常被認為像早產兒,像未出生的新生兒。但這種概念忽視了獨特的子宮環境:懸浮在溫暖而黑暗的洞穴中,連線著胎盤,胎盤將血液、營養物質和激素泵入其正在生長的身體和大腦,胎兒處於睡眠狀態。

對大鼠和小羊幼崽的侵入性實驗以及對人類使用超聲波和電記錄的觀察性研究表明,妊娠晚期胎兒幾乎總是處於兩種睡眠狀態之一。這些狀態被稱為活動睡眠和安靜睡眠,可以使用腦電圖區分。它們不同的腦電圖特徵與不同的行為密切相關:活動睡眠時呼吸、吞嚥、舔舐和眼球運動,但沒有大規模的身體運動;安靜睡眠時沒有呼吸、沒有眼球運動和強直性肌肉活動。這些階段對應於所有哺乳動物常見的快速眼動 (REM) 睡眠和慢波睡眠。在妊娠晚期,胎兒 95% 的時間都處於這兩種睡眠狀態之一,兩者之間有短暫的過渡。

令人著迷的是,人們發現胎兒受到低氧壓力(相當於珠穆朗瑪峰頂部的壓力)、溫暖且有緩衝的子宮環境以及胎盤和胎兒自身產生的一系列神經抑制和催眠物質的積極鎮靜:腺苷;兩種類固醇麻醉劑,別孕烷醇酮和孕烷醇酮;一種有效的激素,前列腺素 D2;以及其他物質。當在保持胎兒充分供氧的同時切斷臍帶時,胎盤在維持鎮靜中的作用就顯現出來了。現在,羊胚胎持續移動和呼吸。從所有這些證據來看,新生兒科醫生得出結論,胎兒在腦部發育成熟時處於睡眠狀態。

無夢睡眠?
一個複雜的情況隨之而來。當人們在 REM 睡眠期間醒來時,他們經常報告生動的夢境,其中包含大量敘事。雖然夢境中的意識與清醒時的意識不同——最明顯的是缺乏洞察力和自我反思——但夢境是有意識地體驗和感受到的。那麼胎兒在 REM 睡眠時會做夢嗎?這
尚不清楚。但它會夢到什麼呢?

出生後,夢境內容會受到近期和更久遠記憶的影響。美國退休心理學家大衛·福克斯對兒童夢境的縱向研究表明,做夢是一種漸進的認知發展,與視覺想象事物和視覺空間技能的能力緊密相關。因此,學齡前兒童的夢境通常是靜態而平淡的,沒有移動或行動的角色,幾乎沒有任何感覺,也沒有記憶。對於一個花費時間懸浮在某種隔離艙中、沒有記憶、也無法想象任何事物的生物來說,做夢會是什麼樣的呢?我敢打賭,胎兒在子宮內什麼也感覺不到;它感覺就像我們處於深度無夢睡眠時的感覺一樣。

然而,自然(陰道)分娩的戲劇性事件會導致大腦突然醒來。胎兒被迫離開其在受保護、水樣和溫暖子宮中的天堂般的生活,進入一個充滿敵意、空中和寒冷的世界,這個世界用完全陌生的聲音、氣味和景象衝擊它的感官,這是一件壓力極大的事件。

正如斯德哥爾摩卡羅林斯卡學院的兒科醫生雨果·拉格克蘭茨在二十年前發現的那樣,去甲腎上腺素的大量激增——比胎兒在其成年生活中可能進行的任何跳傘或暴露攀登都要強大——以及當胎兒與母體胎盤斷開連線時發生的麻醉和鎮靜的解除,喚醒了嬰兒,使其能夠應對新的環境。它吸入第一口空氣,醒來並開始體驗生活。

注:本文最初印刷時的標題為“意識何時產生?”

(延伸閱讀)

  • 出生的“壓力”。雨果·拉格克蘭茨和西奧多·A·斯洛特金,《大眾科學》,第 254 卷,第 4 期,第 100-107 頁(92-102 頁);1986 年 4 月。

  • “意識”對於理解胎兒疼痛的重要性。大衛·J·梅勒、塔瑪拉·J·迪施、阿利斯泰爾·J·岡恩和勞拉·本內特,《腦研究評論》,第 49 卷,第 3 期,第 455-471 頁;2005 年 11 月。

  • 人類意識的出現:從胎兒到新生兒期。雨果·拉格克蘭茨和讓-皮埃爾·尚熱,《兒科研究》,第 65 卷,第 3 期,第 255-260 頁;2009 年 3 月。

克里斯托夫·科赫是一位艾倫研究所和 Tiny Blue Dot 基金會的神經科學家,艾倫腦科學研究所的前任所長,以及加州理工學院的前教授。他的最新著作是《然後我就是世界本身》。科赫定期為包括《大眾科學》在內的多家媒體撰稿。他居住在太平洋西北地區。

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SA Mind Vol 20 Issue 5本文最初以“意識重現:意識何時產生?”為題發表於 SA Mind 第 20 卷第 5 期(),第 20 頁
doi:10.1038/scientificamericanmind0909-20
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