人类婴儿何时产生意识?

感知能力是在子宫内、出生时还是在幼儿期出现?

母亲们会想为了这个看似残酷的问题而责难我,但这个问题必须提出:我们如何知道一个新生且健康的婴儿是有意识的?毫无疑问,婴儿是醒着的。他们的眼睛睁得大大的,他们扭动和做鬼脸,而且,最重要的是,他们会哭。但这与有意识、体验疼痛、看到红色或闻到妈妈的乳汁完全不同。

婴儿没有自我意识,不了解自己的状态、情绪和动机,这是公认的。即使是会说话的大孩子对自己行为的洞察力也非常有限。任何养过男孩的人都熟悉你问你的青少年为什么做了一些特别鲁莽的事情时,他脸上茫然的表情。耸耸肩,一句“我不知道——当时看起来是个好主意”就是你能听到的最多的话。

虽然新生儿缺乏自我意识,但婴儿会处理复杂的视觉刺激,并关注周围世界的声音和景象,优先关注面孔。婴儿的视力敏锐度只允许他们看到模糊的斑点,但支持简单视觉和其他有意识知觉的基本丘脑皮层回路已经就位。婴儿的语言能力是由他们成长的环境塑造的。在子宫 muff muffled confines 中接触到母亲的语音,使胎儿能够识别统计规律,从而使新生儿能够区分母亲的声音,甚至她的语言与其他语言。更复杂的行为是模仿:如果爸爸伸出舌头并摇晃它,婴儿会通过将视觉信息与来自自身运动的本体感受反馈相结合来模仿他的手势。因此,婴儿很可能具有某种基本水平的、无反思的、面向当下的意识。


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意识之路
但意识的神奇之旅何时开始?意识需要一个由高度互连的组件——神经细胞——组成的复杂网络。它的物理基质,即为意识提供高度精细内容的丘脑皮层复合体,在妊娠第 24 周至 28 周之间开始形成。大约两个月后,跨越两个大脑皮层半球的脑电图 (EEG) 节律同步,标志着全局神经元整合的开始。因此,到妊娠晚期,意识所需的许多电路元件都已就位。此时,早产儿在适当的医疗护理下可以在子宫外存活。由于观察和与早产儿互动比与子宫内相同胎龄的胎儿互动容易得多,因此胎儿通常被认为像早产儿,像未出生的新生儿。但这种概念忽视了独特的子宫环境:悬浮在温暖而黑暗的洞穴中,连接着胎盘,胎盘将血液、营养物质和激素泵入其正在生长的身体和大脑,胎儿处于睡眠状态。

对大鼠和小羊幼崽的侵入性实验以及对人类使用超声波和电记录的观察性研究表明,妊娠晚期胎儿几乎总是处于两种睡眠状态之一。这些状态被称为活动睡眠和安静睡眠,可以使用脑电图区分。它们不同的脑电图特征与不同的行为密切相关:活动睡眠时呼吸、吞咽、舔舐和眼球运动,但没有大规模的身体运动;安静睡眠时没有呼吸、没有眼球运动和强直性肌肉活动。这些阶段对应于所有哺乳动物常见的快速眼动 (REM) 睡眠和慢波睡眠。在妊娠晚期,胎儿 95% 的时间都处于这两种睡眠状态之一,两者之间有短暂的过渡。

令人着迷的是,人们发现胎儿受到低氧压力(相当于珠穆朗玛峰顶部的压力)、温暖且有缓冲的子宫环境以及胎盘和胎儿自身产生的一系列神经抑制和催眠物质的积极镇静:腺苷;两种类固醇麻醉剂,别孕烷醇酮和孕烷醇酮;一种有效的激素,前列腺素 D2;以及其他物质。当在保持胎儿充分供氧的同时切断脐带时,胎盘在维持镇静中的作用就显现出来了。现在,羊胚胎持续移动和呼吸。从所有这些证据来看,新生儿科医生得出结论,胎儿在脑部发育成熟时处于睡眠状态。

无梦睡眠?
一个复杂的情况随之而来。当人们在 REM 睡眠期间醒来时,他们经常报告生动的梦境,其中包含大量叙事。虽然梦境中的意识与清醒时的意识不同——最明显的是缺乏洞察力和自我反思——但梦境是有意识地体验和感受到的。那么胎儿在 REM 睡眠时会做梦吗?这
尚不清楚。但它会梦到什么呢?

出生后,梦境内容会受到近期和更久远记忆的影响。美国退休心理学家大卫·福克斯对儿童梦境的纵向研究表明,做梦是一种渐进的认知发展,与视觉想象事物和视觉空间技能的能力紧密相关。因此,学龄前儿童的梦境通常是静态而平淡的,没有移动或行动的角色,几乎没有任何感觉,也没有记忆。对于一个花费时间悬浮在某种隔离舱中、没有记忆、也无法想象任何事物的生物来说,做梦会是什么样的呢?我敢打赌,胎儿在子宫内什么也感觉不到;它感觉就像我们处于深度无梦睡眠时的感觉一样。

然而,自然(阴道)分娩的戏剧性事件会导致大脑突然醒来。胎儿被迫离开其在受保护、水样和温暖子宫中的天堂般的生活,进入一个充满敌意、空中和寒冷的世界,这个世界用完全陌生的声音、气味和景象冲击它的感官,这是一件压力极大的事件。

正如斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的儿科医生雨果·拉格克兰茨在二十年前发现的那样,去甲肾上腺素的大量激增——比胎儿在其成年生活中可能进行的任何跳伞或暴露攀登都要强大——以及当胎儿与母体胎盘断开连接时发生的麻醉和镇静的解除,唤醒了婴儿,使其能够应对新的环境。它吸入第一口空气,醒来并开始体验生活。

注:本文最初印刷时的标题为“意识何时产生?”

(延伸阅读)

  • 出生的“压力”。雨果·拉格克兰茨和西奥多·A·斯洛特金,《大众科学》,第 254 卷,第 4 期,第 100-107 页(92-102 页);1986 年 4 月。

  • “意识”对于理解胎儿疼痛的重要性。大卫·J·梅勒、塔玛拉·J·迪施、阿利斯泰尔·J·冈恩和劳拉·本内特,《脑研究评论》,第 49 卷,第 3 期,第 455-471 页;2005 年 11 月。

  • 人类意识的出现:从胎儿到新生儿期。雨果·拉格克兰茨和让-皮埃尔·尚热,《儿科研究》,第 65 卷,第 3 期,第 255-260 页;2009 年 3 月。

克里斯托夫·科赫是一位艾伦研究所和 Tiny Blue Dot 基金会的神经科学家,艾伦脑科学研究所的前任所长,以及加州理工学院的前教授。他的最新著作是《然后我就是世界本身》。科赫定期为包括《大众科学》在内的多家媒体撰稿。他居住在太平洋西北地区。

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SA Mind Vol 20 Issue 5本文最初以“意识重现:意识何时产生?”为题发表于 SA Mind 第 20 卷第 5 期(),第 20 页
doi:10.1038/scientificamericanmind0909-20
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