第1章 解密宝宝大脑与心智发育：先天还是后天？
新生儿并不是“一张白纸”，心智和偏好与生俱来
基因预设大脑，经验塑造大脑
父母的每一个决定，最终都与孩子大脑发育有关
你知道吗？就在我刚刚染出这枚完美的神经元，准备拍照的时候，朱莉娅忽然醒来，开始哭闹。要知道，我花了很长时间准备这个实验，只要再有10分钟就能完成。小朱莉娅出生以来一直非常配合—她刚满9周，此刻睡在垫着毛毯、温暖而舒适的电脑箱里，安详恬静，箱子放在昏暗的实验室中，靠着我的桌子。终于，一切准备就绪：显微镜下的神经元荧光闪烁，连最纤细的末支也分毫毕现，我小心地植入了一个电极，用来测量它的电活动。正当我刺激这个细胞的传入通路，测试它能否从模拟的传导信号中“学习”时，朱莉娅醒了，她哭着要吃奶。
见鬼！我赶忙抱起她喂奶，还要腾出我的左手操控键盘。“切断持续电流，”我自言自语道，“设置细胞外的电压，连接数据获取装置，然后—开始！”脉冲波发出，神经元被激发出一连串活跃的电位。电脑屏幕上，不同颜色标记出细胞内钙离子的充盈程度：红色代表最强信号点，黄色居中，蓝色提示“冷”信号点—神经元的终末分支没有太多孔隙可供钙离子流入。多么棒的细胞，近乎理想的实验！可就在这时，朱莉娅突然挣脱了我的怀抱（毫无疑问，她是对电脑屏幕上的闪光好奇），右脚还踢到了精密的显微操作仪，正巧把完美细胞内的电极片碰掉了。
“哦，不！”我难以置信地盯着电脑屏幕，眼睁睁地看着神经元膨胀得像一个大气球，细胞膜也被移位的电极撕裂。随着细胞破裂，屏幕上的图像瞬间由红色褪变为橙色、黄色、绿色……直至染料散尽，全部变成蓝色。细胞就这么瞬间崩解了，只留下我黯然神伤。
兼顾母亲和神经学科学家的身份不是一件轻而易举的事，但双重身份偶尔也会带给我惊喜。为了弄清楚小鼠大脑内的神经元如何随着经历而改变，我正精心筹备实验。尽管有时我会为朱莉娅的好动而烦恼，但我知道，那正是她的大脑给发育着的运动回路提供的锻炼，谁又真的会去责备她呢？我倾心研究的小鼠脑中的一切活动，也以每秒上亿次的速度在女儿的小脑袋中进行着，每时每刻都是如此。
朱莉娅出生以前，我花了10年时间研究神经的可塑性—大脑随经历而改变的方式。那时，我一直想要个孩子，但等我真正成为母亲之后，才清楚自己的研究与育儿有怎样的关联。和大多数父母一样，初为人母的我突然被有关“先天/后天”的问题深深吸引了：朱莉娅未来的优势与弱点到底是基因遗传还是社会经验决定的？这个问题如同人类历史一般久远而古老，但绝不仅仅是一个学术争论。无论是“先天论”还是“后天论”，都会对父母、对社会养育孩子的方式产生广泛而深远的影响。
20世纪初叶，“后天论”开始占主流。在20世纪40年代的一系列著名研究中，精神病学专家勒内·斯皮茨（Rene Spitz）将有缺陷的婴儿分为两组进行对比：一组婴儿在一家条件很好的孤儿院里抚养；而另外一组婴儿都是女犯人的孩子，被寄养在离监狱很近的托儿所里。尽管两家育儿机构的条件相似—都有着整洁的环境，都能为孩子们提供充足的食物、衣服和医疗护理—但两种环境给孩子们的关怀与照顾截然不同。
在监狱托儿所的婴儿可以得到母亲的喂养、照顾、充分的关注与爱。尽管受监狱的条件影响，他们与母亲相处的时间有限，但这些孩子仍然顺利成长。相反，孤儿院的孩子们受到的关注很少：这里的每名护士需要照顾8个孩子，只能完成基本的喂养和更换尿布的工作。孩子们都孤零零地躺在自己的婴儿床中，床的两边还围着用来防止感染的被单，没有什么好看或好玩的，更缺少人与人之间的交流与爱，孩子们承受着无尽的痛苦。很多孩子甚至没能活过两岁，幸存者也大多发育不良，极易感染，认知及情感的发育严重迟滞。即便长到3岁，大部分孩子仍不会走路和说话。与那些监狱托儿所的孩子相比，他们表现出明显的孤僻与冷漠。
斯皮茨的工作很大程度地改变了领养政策，打消了人们过去的念头：孩子不宜过早领养，要等“天赋”个性和才智显露出来。如今，尽早领养已被认为是对待孤儿和弃婴的最佳方式；可悲的是，在许多地方，仍不断地有婴儿在孤儿院中逝去，他们的成长环境比斯皮茨描述的还要恶劣。
斯皮茨认为，早期的培养与激励对孩子的发育至关重要，执此观点的不止他一人。心理学界一度被“行为主义”理论主导：人类的一切行为—从最简单的微笑到最复杂的棋局步数—都是通过奖惩以及与周围世界的互动经验中学到的。如此看来，孩子们出生时即是一张“白纸”，没有倾向，在父母的教育和引导下有着无限可能。现代行为主义学说的创始人约翰·华生（John Watson）更宣称：
如果给我一拨健康的婴儿，我将在特定的环境中把他们抚养成人，我敢保证，无论他们有着怎样的天赋、才智、爱好、能力，甚至种族背景，随便选出一人，我都能培养成为任何领域的专家—医生、律师、艺术家、商人，甚至是乞丐和小偷。
毫无疑问，华生夸大了事实。但是，正是对幼儿早期生长环境重要性的重视，促成了社会重大项目的设立，如福利安全网（Welfare safety net）和先行计划（Head start）。如果孩子们都有如此大的可塑性，那么创建和谐社会的最好办法就是不断改善少年儿童的成长环境。
如今，情况又走向了另一个极端。我们开始进入基因时代。每天，分子生物学家们都在向真相靠近，他们研究染色体片段与人类致命疾病以及复杂行为的关系，如酗酒、老年痴呆、乳腺癌、阅读障碍和性取向。由政府赞助的“人类基因组计划”（Human Genome Project），让我们总想“破译”每个人的基因蓝图，由此发现自己的优缺点，以及将来可能遇到的问题，甚至治愈先天性的疾病。这些日新月异的进展让人振奋，但对基因的过分强调也会带来负面影响，《弧线排序》（The Bell Curve）和《教养的迷思》（The Nurture Assumption）等书籍传达的理念会让人片面地认为家庭和社会对孩子的影响微不足道，孩子的命运很大程度上由基因遗传决定，而人为改进的可能性微乎其微。
作为一名神经学家，我很难认同上述观点。基因非常重要，但研究过神经细胞的人都知道，它们具有很强的可塑性。毫不夸张地说，大脑本身即是被各种外界经验塑造而成的：每一个影像、每一种声音和每一丝念头都会在特定的神经回路上留下印记，以此识别并修正未来的类似体验。同时，大脑本身亦不是生来不变的，这些充满活力的组织会及时地自我更新，以便应对感觉、运动、情感和智能方面的需求。
我怀中拥着小朱莉娅，这足以让我痴迷于神经的可塑性。如果经历可以塑造她的大脑，那么此时此刻，这一切正悄然发生着。尽管我们从很多有关成年人的研究中认识到：大脑在人的一生中都保持着高度的可塑性，但这个特性在婴幼儿时期最明显。脑外科医生甚至可以将幼儿的大脑半球皮层全部切除（在罕见病例中，这是治疗顽固性癫痫的唯一方法），而令人惊叹的是，这些患儿在术后仅出现了少许的生理功能与智能减退。
在与小朱莉娅的每一次亲密互动中，我都好奇地想：这一次爱抚，这一次换尿布，这一支摇篮曲会对小朱莉娅的大脑产生怎样的影响？哪条神经回路已经开启，哪条仍在建立中？她6周时，可以被逗笑；18周时，能伸出小手抓住摇铃，她的大脑在这些进步中发生了怎样的变化？朱莉娅能看见我贴在她箱子周围的装饰吗？能听到声控器中神经元冲动传出的声音吗？认识我就是她的妈妈吗？而我们是否对她正在建立的神经回路产生着影响？又或是整个过程与我们毫不相关，如同一朵含苞待放的花蕾，依照着它既定的程序绽放，仅仅需要最基本的食物、水和空气？
换句话说，我真的很想知道：在她的小脑袋里究竟发生着什么？身为母亲，怎样才能影响她汇总信息的过程？
这本书是我探索之旅的成果—我试着从受孕开始追踪孩子大脑的发育过程，并解释因此而出现的各种功能：感觉、运动、情感、记忆、语言以及“智商”。我想不同于一般怀孕和育儿类书籍，以真实的研究数据来揭示大脑的发育过程，以及大脑是如何受环境和经验影响的。本书的内容详尽，没有医学背景的读者也很容易看懂。
不论我们是否意识到，父母做出的每一个决定，最终都会与孩子大脑发育有关，比如：怀孕期间是否饮酒，分娩期间是否用药，母乳喂养的时间，产后多久重新开始工作，如何处理耳道感染，送不送孩子上幼儿园，要给孩子制定怎样的纪律，允许他们看多久的电视，等等。我们对做这些决定感到棘手，因为我们知道它们在某种程度上可能会对孩子的思维方式产生持久的影响。而孩子们的思维方式—情商与智商的共同作用—完全是大脑自我塑造的结果。
生物学家们坚信：我们永远无法理解孩子的思想，除非我们清楚他们大脑的结构和生理功能。生物学还给我们带来了新的希望，它有可能解决久久悬而未决的“先天/后天”之争。从第一次细胞分裂开始，大脑的形成过程就如同内在基因与外在环境共同演绎的一场华美舞蹈。只有了解了奇妙思想中的每一次微妙互动后，才会明白先天遗传与后天经历共同造就了我们的独一无二。
在过去的20多年中，神经科学取得了长足的进步。借助先进的技术，我们能观测大脑活动时每一个部分的情况，上到神经回路，下到神经元间隙中的突触；我们能记录大脑中单个分子的电活动；甚至可以从庞杂的人类DNA库中，海选出与早期神经发育、精神发育迟缓以及老年痴呆相关的个别基因，命名一些神经学症状。宝宝们很难配合现代化的脑成像技术，他们要么烦躁不安、要么哭闹、要么呼呼大睡。尽管如此，学者们还是开发出一些巧妙的方法来探知他们感觉、情感和认知能力的萌发（见图1.1）。这些有趣的实验，连同我们正迅速拓展的与大脑功能和发育相关的知识，使我们比以往任何时候都更加清楚：在婴幼儿的脑袋中“到底发生了什么”。
正如我们所见，新生儿并不是一张“白纸”。他们与生俱来地拥有各种心智与偏好，以及早期生活必备的独特技能。他们的大脑很小，却不是成人大脑的袖珍版。他们的神经系统依照既定的程序发育成熟。出生时，脊髓和脑干就已经几乎发育完备，这两个位于大脑下方的结构，掌控着机体所有至关重要的生理功能，最大程度地满足新生儿的基本需求，如生存、成长，以及与看护人之间的互动（见图1.2）。
图1.1 用60个头皮电极组成的电极帽测量脑活动既无创，又比传统的EEG方法准确。这个笑嘻嘻的3个月宝宝在接受吉昂纳·德阿纳-兰贝茨和斯坦尼斯拉斯·迪昂的早期语言感知实验。（图片引用经杰克·刘同意。）
图1.2 中枢神经系统的主要组成部分。中脑、脑桥和延髓组成了脑干。脊髓只展示了一部分。
出生以后，这个程序继续运行，位于大脑上方的区域逐步掌控婴幼儿的精神生活。这些区域包括与运动相关的小脑、基底节区；与情感和记忆相关的边缘系统；以及我们所有行为、意识和理智在中枢的落脚点—大脑皮层。出生时，所有大脑结构中大脑皮层发育最不完善，伴随着它的逐渐成熟，孩子的各项技能稳步提高，并开始拥有自我意识。
从这个角度来说，大脑发育的次序是基因编排的。这就是为什么婴幼儿的发育日程表相差无几。不论是被放在“小背篓”或是婴儿背带里，还是坐在高科技的婴儿椅中，所有健康的宝宝几乎都以一样的方式在隔不了几周的年龄开始走路、说话、扔东西。我不得不承认，尽管小朱莉娅生活在与众不同的环境中，但她依然在按照预定的方式生长着。
有一个问题很关键：为什么新生儿的大脑如此简单？如果生长发育大部分是按照既定的模式进行，那为什么他们不能生来就具备完整的视觉、听力，并可以行走，用语言交流，甚至进行复杂的数学运算呢？原因要归结于一点：我们直立的姿势。人类用双脚直立行走的生活方式限制了骨盆的大小，因此，女性只能娩出头围小于骨盆尺寸的胎儿，即大脑只发育了一部分的胎儿。这个观点也许有一定的道理，但人类出生时并不像其他哺乳动物那样无助。比如老鼠和猫，它们在出生后好几天才能睁开眼睛。人类认知功能的发展确实需要花费很长时间，但那是因为我们有许多大脑功能亟待开发—我们有更长的路要走。
人类的学习能力可能是另一个原因。婴儿的大脑如同一台学习机。他们可以通过自我构造来适应周边的环境。尽管如此，两者还是有所区别：大脑可以自行编程。想象一下，你买了一台电脑，但不用安装任何软件，仅仅插上电源，它就能自动完成如下事项：安装操作系统，安装CD-ROM、声卡、打印机、调制解调器等一切相关硬件的驱动程序；稍后，它意识到文字处理程序很有用，立即编写出一个，并可以读出英语、西班牙语、德语、希伯来语等，以便更好地与外界交流；最后，它需要阅读和计算，于是自己编码完成了字符识别和表格设计的程序。孩子的大脑就是这样，它们因为自身需要而建立神经回路，并根据需求随时随地激活和调试，比如行走、交谈、阅读、寻找食物、弹钢琴等。
这种适应能力是大脑得天独厚的优势，并且在它形成之初就已经具备。尽管基因程序化地设定了神经系统发育的次序，但其完成的质量却常常受环境因素的影响。在胚胎发育的早期，胚胎细胞会对特定分子细微的浓度变化作出反应，受诱导分化为脑袋或尾巴、脊髓或小脑。随后，特定的电刺激将精准地改变儿童大脑皮层中的某些突触连接。这些在分子水平上数不胜数、错综复杂的相互作用，不断地在大脑中发生着。作为一个庞大的细胞链，大脑中的细胞相互沟通，不可避免地与外部世界产生联系。每一次触摸、每一个动作、每一种情感都会转化为电化学活动，它们将基因预设程序向前推进，巧妙地改变着大脑的整合方式。
发育生物学家常用从悬崖峭壁滚落的皮球来比喻大脑发育的过程。基因如同重力，吸引着皮球不可抗拒地下落。但很多时候，其他因素会介入其中。当皮球落入不同的环境—岩石、洞穴或树杈—结果必然不同。这会使它的路径大相径庭，并改变它将要遇到的事物。
大多数健康的婴儿都依照相似的方式发育成长。潜在的基因程序可以适应多种“正常”环境。这种高度的适应性让很多父母备感安慰，他们不必再为了如何放置婴儿床铃，或是如何教6个月大的婴儿“阅读”而忧虑。早期经历的质量对儿童大脑发育会产生重大影响。基因和环境都很重要，虽然我们很难去改变基因，却可以在孩子的成长环境中大有所为。
在下面的章节中，我将诠释大脑各个重要“系统”是如何发育生长的，以及基因和环境对这些系统已知的影响。本书涵盖的年龄段是从受孕到孩子五六岁，但并不是按照严格的时间顺序描述。每一章都从最开始—胎儿在子宫中的感觉与运动能力，以及出生时具备的各种高级智力—来阐述这些神经功能是如何以及为何在孩子身上出现。
第2章 概述了大脑发育的基本过程，包括：复杂而神奇的人脑是如何从精子与卵子的融合发育而来，尤其是在基因和经验的双重作用下，大脑中的核心神经回路是如何“建立”的；大脑的每一种感觉、运动以及更高级功能系统通用的生物学机制是什么。第2章的内容是本书的基础，从孕期一直讲到童年期。
余下的章节各有侧重。第3章将着重介绍胎儿的大脑在子宫中发育的过程，并探讨孕妇的生活方式、孕妇与环境中各种物质的接触对胎儿发育的影响。第4章将描述分娩过程对婴儿大脑发育的影响。第5章至第10章，将按照感觉系统发育成熟的大致顺序具体介绍，包括：触觉、平衡觉、嗅觉、味觉、视觉和听觉，还囊括了一些相关话题的探讨，比如：抚触为何对婴儿有好处、母乳如何促进大脑发育，以及先天性视觉和听觉障碍为什么会对孩子感觉及认知能力的发育构成危害。第11章阐述了婴幼儿的运动能力如何提高。第12章至17章，将探讨更高级脑功能的出现，包括：情感、记忆、语言和其他认知能力，以及先天程序与早期经验的相互作用将如何影响这些功能的发育成熟。
大脑的性别差异，一直是先天/后天之争的热点议题。感兴趣的读者们可以在第5、7、9、10、12、14和16章中找到相关的内容。其间，本书还探讨了基因和环境、激素和社会的相互作用如何造成这种差异。
大脑，是人体最精妙的器官。倘若父母们、教育家们以及全社会一起齐心协力，无疑会产生巨大的合力，去塑造孩子们脑中这个遍布沟回的小宇宙。有了它，孩子们才能长大成人。我们深深地爱着他们，正是这份爱引领着我们竭尽所能地帮助他们拥有最聪明的大脑。