去年五月，我去了圣地亚哥参加我姐夫的大学毕业典礼，并第一次见到了他4个月大的儿子兰登。整个周末，我无法抑制我内心的科学怪人，经常发现自己在探究我侄子的足底反射。在我解释为什么他的脚趾会那样卷曲时，我的妻子投来不赞同的目光，而她家人则一脸茫然地盯着我，在他们的压力下，我放弃了专业术语，转而用婴儿语交谈。
我在神经科学领域从事博士后研究，因此，大脑发育对我来说特别有吸引力。但这次家庭拜访中，比婴儿的神经发育更引人注目的是我26岁的姐夫的重新发育。
在短短几个月的时间里，杰克从我妻子的小弟弟变成了一个亲力亲为的新手父亲。当我第一次见到杰克时，他是一个高挑、瘦弱、乳臭未干的19岁男孩，高中毕业后就加入了美国海军。作为一名参加过两次伊拉克战争的退伍军人，杰克在六年里看到的世面比我们大多数人一生都多，而且他还有一大堆疯狂的水手故事可以讲。
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不过，养育兰登无疑是杰克面临的最大挑战。无论他是否知道，无论他是否喜欢，他的生活都将发生巨变。在周末旅行结束时，我看到了一些迹象，表明杰克已经接受（好吧，算是接受了）他的生活将永远不会再一样的事实：在为兰登的汽车安全座椅安装在改装过的马自达RX-8后座上挣扎了几个星期之后，杰克最终妥协了，换了一辆更实用的汽车，这样可以更容易地运送小家伙。
孩子的出生可以说是父母一生中最重要的事情。我们很容易理解母子关系的概念。在怀孕的九个月里，母子紧密相连。催产素等激素在母亲体内流动，从生物学上将她们与婴儿联系在一起。她们的心跳甚至可以同步。分娩后，母亲为新生儿提供天然食物来源。相比之下，我们对父子关系的生物学知之甚少。
受孕后，男性并不一定需要维持孩子的生命。他们不会怀孕或哺乳。然而，研究表明，父子关系对孩子未来的成功至关重要。如果父亲让孩子由母亲单独抚养，孩子更有可能遭受情绪困扰，变得好斗，出现成瘾问题，或与法律发生冲突。
由于父亲和孩子之间没有明确的生理联系——至少不像母亲和婴儿那样——研究人员开始深入大脑寻找更好的线索，以理解这种关系的力量。最近的一系列研究开始取得成果：我们现在了解到，在分娩后的最初几天里，父亲和婴儿的大脑都会发生变化，这取决于父亲是否在场。也许神经科学家终于找到了难以捉摸的父子关系，并找到了确保父亲在分娩后留下的生物学钩子。
大脑不是静止的，神经元在整个生命中不断地自我重塑。脑细胞不仅改变它们的连接，而且还可以自发地形成额外的神经元，这个过程称为神经发生。虽然神经发生的机制尚未完全了解，但额外的脑细胞生长与学习新事物密切相关。
最近的一项研究表明，在幼崽出生后的几天里，雄性小鼠体内发生了神经发生。但是，只有当小鼠父亲留在巢穴中时，额外的脑细胞才会出现。换句话说，如果他在幼崽出生的当天被移走，什么都不会发生。一组新的脑细胞在嗅球中形成，专门用于调节幼崽的气味。另一组神经元在海马体中生长，海马体是大脑中一个关键的记忆中心，有助于将幼崽的气味巩固为长期记忆。
在哺乳动物中，位于鼻子中的神经元使用特殊的嗅觉受体检测气味，并将信息传递到嗅球，嗅球是气味的整合中心。然而，仅仅闻到幼崽的气味并不足以导致新的神经元形成。当研究人员将父亲与幼崽隔开，在笼子里放置一个网格屏障时，没有出现额外的脑细胞。父亲必须在产后早期在巢穴中实际存在，才能获得另一组神经元。他在巢穴中与幼崽的身体接触以及幼崽的气味是导致神经元生长的原因。
当父亲与后代互动时形成的脑细胞也受到一种称为催乳素的激素的调节。这意味着，这种负责新母亲乳房产生乳汁的相同激素似乎也参与了促进父亲和后代之间的产后联系。关闭催乳素基因的小鼠父亲没有形成任何特定于后代的脑细胞。
通常，分离几周的时间就足以让成年小鼠忘记它们的笼伴伙伴。但这些新的神经元有助于形成长期记忆和联系，因为即使在分离很长一段时间后，小鼠父亲也能通过气味轻松识别出它们的后代。
虽然看起来父子关系的种子是由新父亲体内补充的神经元所种下的，但另一方面，孩子似乎天生就拥有一个期望这种关系首先形成的大脑。
为了证明这一点，最近的一些研究转向了一种采用非常熟悉的巢穴结构的啮齿动物。智利八齿鼠大鼠是双亲动物，这意味着父母双方共同承担养育责任。智利八齿鼠父亲的行为就像人类父亲一样。在幼崽生命的早期，他们会帮助进行基本护理，如保暖和梳理。随着幼崽长大，智利八齿鼠父亲开始积极地与他们的幼儿后代玩耍。
研究人员认为，智利八齿鼠巢穴中父亲的缺失会给后代造成真正的社会和情感空虚，就像一个父亲的缺失会影响人类家庭的动态一样。他们发现，如果啮齿动物父亲与幼崽一起留在巢穴中——大概是因为他与后代之间建立了新的联系——他的幼崽的大脑发育正常。但如果父亲在幼崽出生后不久就被移出巢穴，他的新生儿的大脑就会开始在突触水平上分解，突触是大脑中允许脑细胞相互交流的短化学连接。
具体而言，在没有父亲的情况下长大的智利八齿鼠幼崽在眶额皮层和体感皮层中的突触都较少。突触较少会改变年轻动物处理信息的方式，并使这些大脑区域出现异常功能。
眶额皮层是前额皮层的一部分，负责调节决策、奖励和情绪。从智利八齿鼠大鼠的实验中推断，这个区域的错误突触和处理问题可能最终解释了为什么我们看到一些没有父亲长大的孩子会与（有时非常严重的）行为问题作斗争。
这些大鼠研究与我们已经了解的触摸在神经发育中的作用相符。在羊水中漂浮度过之前的几周，感觉被剥夺之后，新生动物的体感皮层为改变做好了充分准备。但当智利八齿鼠在没有父亲的情况下长大时，体感皮层的突触并没有在产后早期蓬勃发展，而是逐渐萎缩。因此，新生儿可能无法像他们应该的那样处理触摸，这可能导致许多其他发育问题，如代谢问题或不规则的激素产生。
这些动物研究表明，父亲的大脑与他后代的大脑显著且精美地交织在一起。无论出于何种原因，无论是生物学的、进化论的还是社会的原因，人类养育子女的责任传统上都落在母亲身上。但证据表明，父亲对孩子的神经发育有直接影响，而且实际上，他自己的大脑也会从中受益。
也许我的侄子，在杰克的触摸等简单行为的刺激下，建立了一套健康的大脑连接，可能已经拥有了在长大后应对行为和情绪挑战所需的工具。虽然我不能确切地探测杰克的大脑以确定他是否正在萌发神经元，但我注意到他的注意力发生了不可否认的变化，因为他的新联系已经建立。兰登的细微动作和声音，大多人都没有注意到，却神秘地引起了杰克的注意。想到在杰克的头脑中，有一些小小的神经元专门为他的儿子而存在，这让人感到安慰。
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