婴儿究竟知道什么?

一项新的研究发现,最早在五个月大的婴儿身上可能存在意识的大脑特征

你怎么知道你可爱的五个月大的婴儿是真正有意识的,她是完全有知觉的,能够对她母亲的脸或声音有现象的意识体验?让我赶紧补充一点,这里的问题不是正常、健康的婴儿是否能有选择地识别出他们母亲的脸或声音;当然,即使在出生后不久,他们也能转过头,用眼睛注视着母亲的脸和眼睛。我所追求的问题是,这种视觉运动或听觉运动行为是否伴随着你或我在看母亲或听到她的声音时所拥有的那种主观体验。这是一个合理的问题,原因有二。

首先,婴儿不会说话。他们无法告诉我们他们是否看到了面孔或听到了声音。一旦他们成熟到能够向我们讲述他们的内心体验,情况就不同了。因此,我们必须相信我们的直觉,而我们的直觉深深地受到了我们关于生命何时开始、意识何时开始以及谁是有意识或无意识的偏见的影响。第二个问题是有效的,因为150年的心理学实验一次又一次地表明,成年人完全有能力在无意识的情况下完成一系列复杂的任务。

例如,即使当面孔仅在屏幕上非常短暂地闪烁,并在图片前后添加干扰图像以有效地掩盖或消除头脑中的图片时,受试者也可以区分看起来愤怒的面孔或表情中性的面孔。人们还可以在无意识地检测性别,在“隐形”数字闪烁到屏幕上时进行简单的加法问题,或区分不适当和适当行为的描述(例如,区分运动员用棒球棒击球的隐形图像和已被修改为显示运动员用花束拍打球的图像)。也许婴儿的行为也依赖于无意识的,而不是有意识的过程?


支持科学新闻业

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


因此,找到区分前语言婴儿有意识和无意识处理的方法变得至关重要。心理学家该怎么做?一种答案是使用我们称之为脑电图 (EEG) 的常用工具来测量大脑的电活动。

巴黎认知神经科学家 Stanislas Dehaene(法兰西学院)领导的一个小组使用这些工具,多年来一直认为,有意识视觉感知的标志是一种特殊的电波,称为 P300,它发生在成年受试者正在关注有意识感知的图片或声音时。这些信号大约在图像或声音出现后 300 毫秒左右开始,可以持续很长时间,相对于参考电极是去极化(正)的,并且在前额叶上方特别突出。最重要的是,当例如图像在屏幕上闪烁但由于被掩盖而没有被有意识地看到时,它们不存在。查看图像会产生一系列更快的电反应,这些反应被认为与意识识别之前发生的图像处理有关。假设 P300 慢波是有意识感知的脑电特征之一,那么可以在幼儿身上找到它们吗?

记录婴儿的脑电波

巴黎高等师范学院认知和心理语言科学实验室的心理学家 Sid Kouider 与 Dehaene 以及其他法国和丹麦研究人员一起,承担了测量 80 名婴儿脑电波的艰巨任务。之所以困难,是因为与本科研究对象不同,非常年幼的孩子(就像小狗一样)会扭动身体,注意力不集中,而且不容易被指导。婴儿的头部被脑电图帽覆盖,坐在蒙着眼睛的父母的腿上,这样他们就不会影响孩子的反应。他们必须观看图像流,其中一些包含年轻女性微笑的照片,而另一些则只是随机图案。跨实验变化的是面部暴露的持续时间,从几乎一瞥——不太可能被看到——到一秒钟的相当一部分,至少在年龄较大的儿童中,这总是与有意识地看到年轻女性的微笑有关。

然后,科学家们从仅图案序列的脑电图信号中减去对人脸序列的脑电图信号,以提取与人脸刺激相关的独特特征,并跟踪这种电信号随时间的变化。根据婴儿的年龄将这些信号分为 5 个月、12 个月和 15 个月大的组,并以统计显着性表示,产生彩色图,叠加在头部的轮廓上。

所有孩子都表现出预期的早期反应,这种反应在大脑后部的脑区发展,高于视觉皮层。这种反应与视觉对比度和其他图像参数成正比,反映了实际刺激的神经元处理,无论刺激是否被有意识地感知到。随后,持续的去极化(相对于参考电极)在大脑前部发展,特别是在 12 个月或更大的婴儿中。信号的这一组成部分具有更全或无的特征,反映了意识体验的全或无特征。数据表明,至少一岁的儿童确实具有类似于成人有意识感知的脑电特征。电信号的速度可能只有成人的三分之一,这反映了年轻大脑的髓鞘形成延迟(髓鞘是轴突的覆盖物,可加速长距离电通信的传输)和不成熟。

当然,他们是否真的对微笑的面孔有主观体验目前还难以确定。未来聪明的科学家可能会开发出一些精巧的技术来读取这些年轻人的思想内容。

在非常年幼的婴儿中,甚至更进一步延迟的慢电位的证据不太令人信服。这一发现提出了一个普遍问题:意识感觉何时开始?在婴儿出生的第一年,在子宫内最后三个月,甚至更早?对动物和人类胎儿的研究表明,子宫里的婴儿处于部分镇静状态,即使它可以四处移动,正如母亲们肯定可以证明的那样[参见“意识何时产生?”意识再现;大众科学 Mind,2009 年 9 月/10 月]。

事实上,胎儿的感觉很可能和我们处于深度、无梦睡眠时的感觉一样。可能是伴随出生的戏剧性事件,包括第一次呼吸,是其第一次有意识的生活体验的触发器。总有一天,我们也会知道这一点。

(延伸阅读)

意识处理的实验和理论方法。Stanislas Dehaene 和 Jean-Pierre Changeux,载于Neuron,第 70 卷,第 200–227 页;2011 年 4 月 28 日。

婴儿感知意识的神经标记。Sid Kouider 等人,载于Science,第 340 卷,第 376–380 页;2013 年 4 月 19 日。

克里斯托夫·科赫是艾伦研究所和 Tiny Blue Dot 基金会的神经科学家,艾伦脑科学研究所的前任总裁,以及加州理工学院的前教授。他的最新著作是Then I am myself the world. 科赫定期为包括大众科学在内的各种媒体撰稿。他住在太平洋西北地区。

更多作者:克里斯托夫·科赫
SA Mind Vol 24 Issue 4本文最初以“有意识的婴儿”为标题发表在 SA Mind 第 24 卷第 4 期(),第 24 页
doi:10.1038/scientificamericanmind0913-24
© . All rights reserved.