摘订:jerry36@CHD 时间轴调整:jerry36@CHD 校对:jerry36@CHD
婴儿
他们毫无防备地来到世间
无依无靠
无法行走、说话或觅食
比世上多数幼年动物更加无助
但经过变化神奇的第一年
度过人类一生中最危险的岁月
最无助的婴儿 将变成能力最强的生物
唯一以双腿行走的灵长类
现在科学家要更深入探索
通过前所未有的方式研究婴儿
让我们更了解 人类最关键的转变阶段
这是每个婴儿周岁前 必须经历的过程
从第一口呼吸
到踏出第一步间的蜕变
新生儿身体密码
这是极为特别的一刻
这个婴儿在水底出生
在第一口呼吸前仍浸在水里
人类一生呼吸超过6亿次
但第一口呼吸是毕生最困难 也最危险的一次
胎儿都是从母亲胎盘吸收氧气
在母亲子宫孕育数月的宝宝 肺部部分塌陷
但这一切将在婴儿诞生后改变
他们要试着完成 毕生最艰苦的一次呼吸
初次让肺部吸饱空气 比正常呼吸费力10到15倍
第一口呼吸 能让肺液被血液吸收
这门呼吸也必须让数百万肺泡 像气球一样涨饱
第一次吐气也不轻松
为了让婴儿肺部保持充气状态
每个肺泡都要包覆表面活性素
否则肺部就会塌陷
有许多原因会造成 婴儿肺部塌陷
用力…
一个男婴诞生了
恭喜
宝宝出生了
但很快就明显出现问题
他没有呼吸
他在分娩前后 都没有吸收足够氧气
胎便在危急状况下被排入羊水
现在气管被胎便阻塞 可能造成肺部塌陷
医护人员进行气管抽吸术
为男婴补充额外氧气
缺氧短短几分钟 就会造成永久伤害
急救终于成功
男婴在一番挣扎后顺利呼吸 他已经安然无恙
第一口呼吸只是婴儿诞生当天
经历的神奇转变之一
在羊水中漂浮数月的婴儿
必须以全新方式适应重力
巨大脑部拉长婴儿的头颅
头部约为身长的1/4 而且笨重
要等数月之后，婴儿才能抬头
婴儿依赖照顾者提供一切所需
几个月大的婴儿才能完成 转身或坐起等简单动作
多数四脚动物 出生不久就能走路
大象几乎一出生就能走动
1到2个月大的猴子 已经活蹦乱跳了
即使人类的最近亲 黑猩猩出生6个月就会走路
为何人类婴儿 一年后才能蹒跚踏出第一步？
相较于身体大小 婴儿脑部非常巨大
在出生后不久
脑部仍持续迅速增大
所以婴儿的成长时间拖得太久
几个月大的婴儿其实还是胎儿
只是已经离开了子宫
相较于身体比例 人类脑部比多数动物更大
为了让巨大头部 通过母亲的狭窄产道
婴儿才会在无助状态下诞生
德拉瓦大学的凯伦罗森伯 研究人类化石
借此了解婴儿诞生的时机
以800万年前的人类远祖为例
当时我们仍类似 黑猩猩和大猩猩等大猿
我们的生产过程轻松很多 产道空间很大
但现在婴儿的巨大脑部 必须通过母亲的狭窄骨盆
直立的人体 比起黑猩猩等四脚动物
骨盆狭窄得多
如果是大猿 以黑猩猩为例
产道出入口的形状都一样
婴儿头部可以轻易直接通过
人类跟其他动物不同
其他动物都能独立生产
人类生产则需要他人协助 更有无法避免的危险
在人类史上多数时间 女性主要死因都是难产致死
婴儿要先转身才能出生
这是从助产医生角度看到的 母亲骨盆
婴儿头部 无法以这个姿势进入产道
面向旁边就能进入 但之后会被卡住
所以胎儿通过部分产道后
必须转身90度才能出生
如果婴儿留在子宫太久 脑部将无法通过产道
婴儿满周岁后 脑部会增大2倍以上
婴儿的诞生时机 是权衡下的结果
如果等发展更成熟才诞生 婴儿不会如此无助
但这样头部会过大 无法顺利通过产道
如果发展未成熟就诞生 生产就比较轻松
但婴儿会像早产儿一样 面临各种风险
刚诞生的婴儿最为脆弱
婴儿死亡案例 有2/3发生在出生1个月间
死亡率一如70岁的老年人
虽然脆弱无助
婴儿也有保护机制 在诞生后不久协助存活
婴儿拥有特殊的棕色脂肪层
冬眠期的熊身上 也有同样的脂肪
帮助婴儿保持体温的 棕色脂肪会逐渐消失
棕色脂肪也能迅速转化为能量
在母亲制造足够卡路里前 满足婴儿的需求
卡路里是生存的关键
婴儿吸收的8成卡路里 都用来滋养脑部
因而进食以及与母亲建立感情
成为婴儿存活的关键
虽然婴儿视力模糊 可见度只有约12英寸
但这正好是婴儿吃奶时 与母亲脸孔之间的距离
你知道是妈妈在说话
在子宫内的胎儿 就能分辨母亲的声音
婴儿只能通过哭声沟通
为了避免窒息 婴儿的喉头位于喉咙较高处
但在其后的数月间渐渐下降
让婴儿发出各种声音
影像与声音是 婴儿脑部发展的重要起点
帮助他们逐渐学会走路与说话
在接下来几个月间
接触外界的经验 将是婴儿发展的主要依据
现在无助的婴儿 已经安全度过最危险的一天
原始发射动作也将帮助婴儿 克服未来的生存难关
安然度过了危险的诞生日
各种反射动作就在协助 两天大的婴儿存活
婴儿在水底会自然憋气
其他哺乳动物也有同样天性
还有鸟类
以及爬虫类
潜水的婴儿心率会减缓
流入四肢的血流也会收缩
为大脑和重要器官保留氧气
这种本能只是保护 几周大婴儿的原始反射之一
轻抚脸颊 婴儿就会转头吮吸
触碰手掌 婴儿就会紧握
这种本能或许源自人类远祖 必须抓住母亲毛发的需求
受到惊吓的婴儿 会伸展手臂和双眼
这或许是在坠落时 想抓住树枝的反应
但踏步发射或许是 最令人意外的原始发射
原来人类拥有走路的本能
即使出生1小时的婴儿 在搀扶下也能做出走路动作
但奇怪的是6周大的婴儿 似乎失去了走路本能
这个婴儿的脚触地时 不再本能地踏步
但让同一个婴儿泡在水里
踏步反射又神奇地重现
其实踏步反射并未消失
即使在出水后有人搀扶
婴儿肌肉仍不够强壮 无法移动出生至今变重的双腿
那是什么？
走路不是人类唯一的本能
一般人以为婴儿就像白纸 没有预设想法
他们眼中的世界是 纷乱无解的影像和感受
其实这种看法绝非事实
他要去哪里？
耶鲁大学心理学家凯伦温 相信婴儿拥有惊人智力
她认为婴儿甚至懂得算术
她在实验室用玩具 对婴儿展示简单的加减题
要确认婴儿的想法并不容易
所以她使用所谓的注视时间法
你可以看了
我们知道对感到意外的事务 婴儿会注视较久
所以我们用魔术表演 展示算术题目
让婴儿看见某个数量的物品 加上其他数量
我们会偷偷地控制
然后初试正确或错误答案
2减1等于1
这个10个月大的婴儿感到无趣
几秒后就转头看向别处
他要去哪里？
但在出现错误答案时
关起来
1加1…这是什么？
他要去哪里？
等于1
这个婴儿似乎感到意外
注视答案的时间也更久
做得好，贝拉…
在外行人看来 婴儿的反应似乎差异不大
但实验都能得到一致结果
看着萤幕
6个月大的婴儿
他要去哪里？
甚至4个月大的婴儿
都能做加减运算
凯伦温的争议性发现 或许令人意外
但婴儿具有算术能力 就演化来说是很合理的
如果实验结果不同 我才会感到惊讶
因为这其实符合 许多动物研究的发现
例如蜜蜂似乎能通过计算地标 找到花蜜
据说鸽子一眼就能算出 哪个街角有较多食物
虽然婴儿天生具有 协助生存的技能与反射动作
我们也拥有 从环境中学习的能力
这就是人类与动物的差别
这种学习过程的起点 深藏在全宇宙最复杂的机制内
那就是脑部
婴儿的脑部是绝佳的学习机器
能通过适应周围环境自我建立
就像看着电路图组装电脑一样
要把所有组件拉线组接起来
这就是脑部建立的方式
但人类脑部比电脑更神奇
因为脑部可以自行连接
脑部的关键是神经元 也就是电与兴奋性神经细胞
个别神经元通过突触彼此沟通
婴儿天生拥有1千亿个神经元
此后一生几乎不会再增加
但在周岁前 婴儿脑部会增加2倍以上
在脑部大幅增长的阶段 有越来越多连结出现
数十亿神经元彼此连结
最后婴儿脑部 将有1千兆个连结
连结数量超过银河星体的总数
瑞利曼研究老鼠脑部连结的过程
这个看似一棵树的显微镜影像
其实是老鼠神经元 与肌肉连结的神经网络
起初每条肌肉纤维是通过 多个神经元连结脑部
但神经元会展开争夺
直到每条纤维 只有一个神经元连接
为了观察神经元争夺情况
利曼植入人蛋白质 让神经细胞呈现不同颜色
这样就能像拳赛一样 观察神经元争夺
通过不同颜色的短裤 分辨拳手
蓝色神经元与黄色神经元 争夺连结
但最后落败退出
在婴儿成长期间 神经元争夺战上演数十亿次
这是推动人类多数发展的助力
婴儿的每个动作 都能强化特定连结
同时减弱其他连结
虽然3个月大的婴儿 相较于多数动物仍显无助
但正是这种未成熟状态 让婴儿能从周围环境学习
这是其他动物无法企及的能力
婴儿是发展不成熟的生物
你会以为无法运作的神经系统
应该是一大缺陷
但这其实是 提供人类学习机会的优势
其他动物没有这种机会
例如昆虫天生就拥有各种本能
但它不会有更进步的发展
也无法从环境中学习
昆虫不用上学 不需要学习飞行
就像蜻蜓不必学习 如何捕捉蚊子
那是它们的本能
它们天生就拥有 生存所需的一切信息
虽然人类具有 完成某些事的本能
但还有许多行为必须学习得来
脑部连结是环境影响的结果
如果婴儿缺乏感官经验
没有运动、使用和练习的机会 将造成永久失能
因为脑部连结必须及早开始
我们必须从行为中学习
如果婴儿无法吸收外界信息
就无法正常发展
婴儿在满周岁之前 要经历许多神奇变化
才能开始学走路 跨出第一步
3个月大的婴儿 才有足够力量和神经连结
可以随意抬头
并且伸手抓取物品
好棒
3个月大的婴儿 听力已经大致发展完成
但不包括视力
视力发展需要通过外界刺激 促使脑部正确连结
在这个阶段 只要阻绝外界刺激数周
婴儿视力就会受到永久伤害
奈莉格兰出生后不久
母亲就发展她的左眼有白内障
还是能看到她左眼球的白斑
小儿眼科医师马克拉斯提 知道这需要及早医疗
你要做出决定 我希望尽快动手术
她那双眼睛会无法发展 一生都会将近失明
手术在1小时内就能完成
如果水晶体后方结构都正常
奈莉应该能恢复正常视力
手术进行顺利
但还无法确定 奈莉的脑部能恢复连结
奈莉在3周后回诊
她的眼睛复原状况很好
为了提醒大脑 她的左眼能运作
必须强迫大脑使用左眼
拉斯提医师遮住正常的右眼
否则右眼将霸占所有脑部连结
左眼永远无法恢复正常视力
奈莉要戴眼罩一年 让左眼跟上发展
她几乎能发展出 近乎正常的视力
科学家知道视力发展 受环境影响的时间很短
但如果婴儿脑部出现严重缺陷
脑部还是能弹性发展 复原程度远超乎众人医疗
应该热了
我要把那些从烤炉拿起来，妈
狄伦诺伍展示了 婴儿脑部的惊人弹性
他现在14岁 喜欢玩足球、滑雪和游泳
他也是男童军
但他在婴儿期曾经感染重症
起初狄伦是个健康宝宝
5个月大时 父母发现他出现痉挛
不久后 他一天就发作50多次
医师告知父母 狄伦发生罕见的中风
然后我们去做 第一次电脑断层扫描
那时发现他的右脑 有3/4坏死
医师认为狄伦唯一的治疗机会 是接受大脑半球切除手术
他的右脑必须全部切除
避免正常的左脑组织 受到坏死脑部影响
狄伦的父母得知 这种手术有4成死亡率
但他们别无选择
我记得决定动手术的那天
如果想让他正常生活 我们只能这么做
狄伦动了6小时手术
他撑了过来 几乎立刻就开始复原
手术的结果非常棒
他仿佛是自沉睡中苏醒
狄伦立刻就停止痉挛
他的发展 开始跟正常孩子差不多
圣诞快乐
- 凯蒂，你今年几岁？ - 6岁
- 狄伦呢？ - 9岁
运动、感官和语言功能 都恢复正常
是这个
现在他就读一般学校 选修的课程也很多
我选修音乐、艺术 社会学和数学
还有科学和2种语言
虽然他的阅读能力 落后同学2年
但在最拿手的数学表现突出
他打算在几年后去念大学
除了无法使用左手 和周边视力不佳
他还是能正常生活
很多人会问狄伦的手臂怎么了
我们就马上回答他只有半个脑
大家都很惊讶 多看他几眼
然后问只有半个脑怎么运作？
我也不知道 我们也觉得很神奇
只有半个脑 怎么还能正常运作？
他就是活生生的例子
但我想没人知道这是为什么
医生无法解释其中的原由
但他们知道 半边脑部拥有的技能
可以通过新的神经连结 自动转移到另外半边
但接受大脑半球切除手术的 儿童或成人
复原程度很少能像狄伦一样好
漂亮，投进了
狄伦证明 婴儿脑部具有惊人弹性
更可以重新连结适应周围环境
在正常情况下 6个月大的婴儿…
视力已经跟成人相差无几
但语言能力还在发展中
这时婴儿的喉头已经下降
他们开始牙牙学语
尝试发出语言的声音
现在他们能发出更多子音 准备开口说话
把球抓起来
他们能听懂熟悉物品的名称
安娜，把球丢给我
甚至还能理解词句
安娜
学习语言是重大进展
但这个发展需要付出代价
过来
婴儿会在成长阶段 失去某些能力
这是为了要精确其他能力
3个月大的婴儿能分辨 成人无法区别的外语细微差异
英语系国家的婴儿 能听出波斯语的曲折变化
还有汉语
或是芬兰语
但婴儿会在数月后 失去语言全才能力
当接触母语的时间越来越多
婴儿的脑部开始制造母语连结
对其他语言的敏感度 则逐渐消失
1到2岁的婴儿语言能力会变差
我起初认为这种现象很矛盾
查尔斯尼尔森是评量早期经验 影响人类发展的专家
他使用特制感测器
监测婴儿处理信息时 脑部各区块的电荷
这就像研究地震
地震源自看不见的地底深处
所以研究员在地表放感测器
用来聆听断层的活动
试图推论断层的起源
我们的作法也一样
我们放电极片 试图了解脑部的活动
这是鼻子，这边是后脑 这些是左右耳
我们要确认在某个特定时间
脑部各区块的活动强度
尼尔森知道语言不只限于字词
脸孔也是重要沟通工具
婴儿起初几乎能完美分辨 各种脸孔的差别
甚至是动物的脸孔
尼尔森让6个月大的婴儿 看猴子的脸
她很会分辨脸孔
脑部活动显示只需要看一眼
这些婴儿就能发现 不同猴子的细微差异
这两边的活动强度明显不同
但就在几个月后
当婴儿从6个月大 成长到9个月大
就无法分辨出不同猴子
现在两边的活动强度一样
婴儿脑部现在只专注于 最重要的人类脸孔
在人类社会中生活 不需要分辨猴子的能力
所以这个能力就消失了
专注于人类脸孔 代表婴儿拥有了惊人能力
他们已经学会认识脸孔
婴儿起初是靠五官认出母亲
在2个月大的婴儿眼中 五官错置的脸孔
跟正常脸孔没有差异
但3个月大的婴儿 只会注意正常脸孔
在了解脸孔的重要性后
婴儿开始能分辨细微表情
他们知道表情是重要沟通工具
如果缺乏这种能力 将导致社交障碍
甚至出现类似自闭症的症状
有证据显示 自闭症者不会分辨脸孔
或辨别脸部表达的情绪
儿童要会解读脸孔 才能了解对方的意图和动机
因此处理脸孔信息的能力 是生存的关键
在极端案例中缺乏相关经验
会导致严重发展问题
尼尔森研究 罗马尼亚孤儿院儿童
这些孩子很少看见脸孔 因为没人照顾他们
许多孩子满周岁前 都在摇篮里瞪着白色天花板
发现他们分辨脸孔的能力不佳 并不让人意外
因为他们没有正常接收信息
在正常情况下 婴儿能从外界接收信息
对经验的渴求 驱使婴儿展开线索
最后促使他们自己行动
科学家对婴儿周岁前的生活 已有更多了解
对婴儿学会走路前的 身体变化也有新发现
7个月大的婴儿 平均体重会倍增成20磅
也已经够强壮可以坐起
他们的双腿能支撑体重 但还无法自行站立
7个月大的婴儿头部仍然过大
因为重心太高 他们常会翻倒
到了8到9个月大 神经和感官系统发展更成熟
许多婴儿会开始爬行
但也有许多婴儿不会爬行
虽然婴儿的运动能力发展 有共通的里程碑
例如坐起
伸手取物
直到学会走路
但爬行等其他动作 则可能不会出现
多数人认为 婴儿要先爬行才会走路
多数人在学会走路前 都会爬行
但爬行并非必要条件
纽约大学的凯伦艾道 研究儿童运动发展
主要的错误观念是以为 运动发展必须循序渐进
大家以为婴儿必须照预定顺序 完成每件事
但这绝非事实
艾道发现即使婴儿开始爬行
爬行动作也不具重要性
他们只想用各种可能方法前进
没人知道婴儿为何选择 用不舒服的爬行动作前进
但这就是爬行的重点
婴儿会想出 让自己前进的不同方法
重点是婴儿学会适应不同情况
未来才能解决面对的各种问题
获得适应力的最佳方式
就是在每个发展阶段 重新学习同样的课题
这个女婴刚学会坐起 她被引向一个缺口处
她不知道如果靠得太近
自己就会跌落
只有在经验更丰富后 她才会知道自己的局限
学会爬行的婴儿 也会发生同样情况
在还只会坐起时 学到的经验帮助不大
所以一有机会 婴儿就爬向缺口处
直到拥有更多的爬行经验
婴儿才能分辨可能的危险
在碰上问题前停止爬行
婴儿在每个发展阶段 都要重新认识环境似乎很危险
但这些练习最后不会白费
这能让婴儿弹性适应周围环境
这一切都是为了做好准备 踏出第一步
许多周岁大的婴儿都能自行站立
准备踏出人生的第一步
虽然新机会已经出现
但在从经验中学会 做出安全决定之前
婴儿可能会伤害自己
但有人想出办法随时看着孩子
戴伯罗伊是麻省理工学院 认知机器小组主任
拿起红色球
他想教机器人从经验中学习
就像婴儿的学习方法
球在哪里？
他想解析婴儿学习语言的过程
捡起球
我们想了解 语言学习的早期连结
包括婴儿学说话的方法
以及如何理解 外在世界与人际关系
好棒
为了帮机器人设计程序
罗伊从自己家里收集资料
他装设11台鱼眼摄影机 和14个麦克风
所有父母都喜欢 帮孩子拍家庭录影带
内人和我把这点发挥到极致
我们在家里装摄影机 方便进行长期记录
罗伊记录下儿子周岁前 几乎所有活动时间
婴儿拥有惊人的语言学习能力
但研究员不清楚 他们是如何学习的
确定的是多数1岁大的婴儿 会开始说出单字
罗伊试着记录儿子每次说出
特定单字的时刻
例如球这个字
蓝色球
蓝色球，对
我们对孩子如何接收信息 取得前所未有的详细资料
知道孩子会在何时 说出哪个单字
看看
看看这个…
还有当时我们在做什么事
你在干嘛？
坐
坐下？
我认为这跟孩子认识某个事物 进而学习语言有关
回来
罗伊的儿子现在已经1岁多
葡萄酒
他持续学习的方式 机器人显然办不到
捡起红色球
这个机器人可以听从指令
但它很难对变化做出反应
要拿哪个苹果？ 青苹果？
要移开？
只要环境稍有变化 不符合机器人的程序
碰青苹果
- 它们就无法应对 - 好的
抱歉，我找不到
目前最顶尖机器人的能力 还远不及婴儿
安娜，把球丢给我
安娜
成长阶段的婴儿是学习机器
1岁大的婴儿能听懂40个单字
再过短短数月 他们就能听懂数百个单字
婴儿的体型 也在这时出现大幅转变
1岁大的婴儿身体比例 已经改变
双腿变长，肩膀变宽
头部相对变得较小
这些变化降低婴儿的重心
他们终于较能以站姿保持平衡
婴儿需要长期准备才能走路 有个明显原因
那就是人类只有两条腿 不是四肢动物
人类只有很小的支撑底座
所以椅子通常都有四条腿
不会有两条腿的椅子
因为这样不稳固
身为唯一以双腿行走的灵长类
人类跟其他动物都不同
双腿行走是 人类与大猿亲属的最大差异
虽然面对许多挑战
双腿行走是人类超越 大猿亲属的关键优势
黑猩猩步行需要消耗极大能量
它们移动每公斤体重 消耗的能量比我们多5成
婴儿的踏步动作同样效率不佳
但在逐渐成长后 我们的步伐变得均匀
步行时的双腿动作 就像钟摆一样
步行也变得更有效率
以双腿行动是长距离步行 最节省能源的方式
靠双腿走路 也让我们能用双手做其他的事
我们的大脑因此发展出新技能
婴儿现在已经不再全然无助
1岁大的婴儿 拥有更多探索世界的机会
他们可以掌握周围环境
好棒
让脑部进一步发展
展开身为人类的一生旅程
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