在嬰兒呼吸之前，他的大腦已經(jīng)開始學(xué)習(xí)、探索和學(xué)會(huì)適應(yīng)環(huán)境，一個(gè)非常有趣的項(xiàng)目向我們展示了這一奇妙旅程的細(xì)節(jié)。

小小的房子感覺就像太空飛船的駕駛座艙。在我的面前，一組科學(xué)家正坐在顯示器前調(diào)試設(shè)備，大家都很專心。房間寂靜無聲，只有監(jiān)視器圍繞我們轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的軋軋聲。實(shí)際上，我并非身處太空艙，而是倫敦圣托馬斯醫(yī)院的新生兒病房。不過，我們的這場(chǎng)醫(yī)院之旅不可謂不讓人印象深刻：我們正在觀察人類意識(shí)的誕生。

很容易理解新生兒的哭聲。但是，一旦我們離開母親子宮的安慰（甚至在離開之前，多么讓人吃驚），就會(huì)自帶用以感覺、探索和學(xué)習(xí)的神奇器官。我們一邊掌握生存所需技能，從沖愛人微笑到解碼復(fù)雜語(yǔ)言發(fā)音，大腦也隨之不斷成熟，最終形成自己的意志和身份認(rèn)同。

我們是如何展開這一神奇之旅的？直到最近，神經(jīng)科學(xué)家還對(duì)這個(gè)「大腦的最初階段」不甚了解。但是， Developing Human Connectome Project 計(jì)劃正在增進(jìn)科學(xué)家對(duì)這一關(guān)鍵時(shí)期的理解。他們采用前沿技術(shù)繪制出嬰兒大腦發(fā)育過程（從子宮里的最后數(shù)月到出生后的第一口呼吸以及后來）。經(jīng)主要研究人員David Edwards的同意，我在這里見證了他們的研究工作。

新生兒的大腦充滿了一些濃密的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，圖片來源：dHCP

這個(gè)項(xiàng)目開始于2013年，是倫敦國(guó)王學(xué)院、倫敦帝國(guó)理工以及牛津大學(xué)的合作項(xiàng)目。項(xiàng)目名字中的「connectome（神經(jīng)連接體）」指的是這一神奇過程背后的復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在美國(guó)，也有一個(gè)抱負(fù)相當(dāng)?shù)捻?xiàng)目，它已經(jīng)描繪出成人成熟大腦的神經(jīng)連接體，但是，Edwards的團(tuán)隊(duì)卻是描繪出大腦最初幾個(gè)月、幾年的樣子，想弄清楚這些網(wǎng)絡(luò)最一開始是如何發(fā)育起來的。

當(dāng)我抵達(dá)病房時(shí)，小組告訴我他們剛剛進(jìn)入一個(gè)里程碑式的階段，一天前，他們掃描了第100個(gè)嬰兒（整個(gè)項(xiàng)目過程需要掃描1000多個(gè)嬰兒）。有些掃描工作在嬰兒出生前就開始了。這絕對(duì)是壯舉：胎兒的舉動(dòng)會(huì)在掃描儀上產(chǎn)生模糊信號(hào)，但是胎兒幾乎很難完全保持靜止，也就是說他們不得不找到天才的數(shù)學(xué)方法來解釋這些胎內(nèi)動(dòng)作。

今天，小組正在掃描一個(gè)新生兒，出生還不到24小時(shí)。剛吃完飯，顯然還沒有注意到周圍的喧嘩。項(xiàng)目的臨床試驗(yàn)管理人Michelle Sleeth說，「他正在自然入睡，非?？鞓贰?。將嬰兒放入掃描儀之前，他們會(huì)把嬰兒放入一個(gè)舒適的繭中，還會(huì)將充氣枕頭繞在他的頭部，這有助于將機(jī)器的呼呼聲隔絕在外。

不同的顏色代表不同方向的纖維，這樣就能清晰地看出它們和哪些腦區(qū)相連。

這種聲音是強(qiáng)磁體發(fā)出的，磁體幫助掃描儀跟蹤大腦水分子推撞運(yùn)動(dòng)。既然水更容易沿著神經(jīng)連接運(yùn)行，而不是穿過這些連接，那么，掃描結(jié)果就會(huì)清楚顯示出大腦長(zhǎng)長(zhǎng)的軸突。Edwards解釋道，「這是大腦的地鐵交通圖」——大腦不同區(qū)域傳遞電信號(hào)的主要渠道。通過指引大腦信息流通，它們?yōu)槿祟愓J(rèn)知能力提供了基礎(chǔ)。

事情不會(huì)總是按著計(jì)劃來。大約1/10的嬰兒會(huì)在任務(wù)完成（大約需要2，3個(gè)小時(shí)）之前醒來，再難入睡，前功盡棄。Edwards說，「我們不得不忍耐并讓放射線技師也冷靜下來?！沟?，當(dāng)成功掃描到一個(gè)新生兒時(shí)，這就為不斷完善中的新生意識(shí)藍(lán)圖再添寶貴信息。Sleeth說，「我們對(duì)每一次掃描都心存感謝，每一次掃描都這么重要?！?/p>

從里到外3D重構(gòu)新生兒大腦，很驚人。當(dāng)你考慮到還有多得多的連接因?yàn)樘?xì)而無法通過掃描顯示出來時(shí)，就不會(huì)奇怪為什么大腦有時(shí)被認(rèn)為是「地球上最復(fù)雜的東西?！?/p>

盡管這項(xiàng)計(jì)劃在規(guī)模和野心上都很獨(dú)特，但是，其他計(jì)劃也開始探尋大腦最初幾個(gè)月的情況。比如，我們知道早在第一次呼吸之前，嬰兒就開始學(xué)習(xí)和探索世界。通過采用不同技術(shù)探測(cè)胎兒時(shí)實(shí)神經(jīng)活動(dòng)，科學(xué)家已經(jīng)有所發(fā)現(xiàn)，比如大腦似乎會(huì)對(duì)明亮光線的閃爍或大的噪音有反應(yīng)。在子宮里的最后三個(gè)月，他們似乎學(xué)會(huì)了識(shí)別母親講話時(shí)發(fā)出的平靜的聲音以及母親最愛電視節(jié)目的主題曲。他們甚至能品嘗到母親剛才吃的東西：味道，比如咖喱味，可能會(huì)進(jìn)入羊水，這意味著斷奶的孩子更易受到母親懷孕時(shí)所吃食物味道的吸引。

當(dāng)我們離開子宮后，學(xué)習(xí)能力的爆發(fā)式增長(zhǎng)只會(huì)出現(xiàn)一次。在最初幾天里，嬰兒已經(jīng)能傾聽說話的聲音，打下語(yǔ)法基礎(chǔ)。大約就在同一時(shí)期，大腦也在持續(xù)不斷地照顧樹叢一般的新生神經(jīng)連接，隨著嬰兒技能和智力的不斷增長(zhǎng)，大腦也在種植、修剪不斷蔓延開來的軸突，盡力打造出最高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

掃描儀能記錄新生兒大腦中的1000萬個(gè)神經(jīng)束

到目前為止，團(tuán)隊(duì)仍在精細(xì)化他們的研究方法，但是，Edwards希望未來研究工作能將他的大腦掃描結(jié)果與孩子認(rèn)知能力測(cè)試做一比較。比如，簡(jiǎn)單的視頻游戲就能測(cè)出諸如注意力，行動(dòng)反應(yīng)時(shí)間以及學(xué)習(xí)速度等認(rèn)知能力，大致了解嬰兒這方面的情況。通過觀察嬰兒的神經(jīng)連接組，他們就能發(fā)現(xiàn)認(rèn)知能力差異是否反映出大腦連接上的區(qū)別。

作為一名醫(yī)生，他對(duì)這個(gè)問題很感興趣：連接上的差異會(huì)不會(huì)增加我們對(duì)那些在成長(zhǎng)過程中遭受某些并發(fā)癥之苦兒童的了解。到目前為止，他首要關(guān)注的是那些早產(chǎn)兒。他說，太神奇了，這些孩子的大腦發(fā)育非常好。他們離開子宮三四個(gè)月了，這個(gè)時(shí)候他們本該待在母體內(nèi)的，但他們大腦看上去很正常，這太了不起了。雖然如此，他仍然希望看到這些孩子的大腦連接上是否有些微妙差別，這些差別是否會(huì)影響到孩子發(fā)育方式。

他指著連接大腦中心丘腦和大腦皮層的一叢特別濃密的纖維，解釋說，「丘腦是大腦網(wǎng)絡(luò)的入口，所有信息都從這里進(jìn)出?！骨鹉X從感官那里搜集信息，在大腦不同區(qū)域來回傳遞加工，然后再將信息傳遞給肢體，指揮我們的行動(dòng)?！府?dāng)我們精心護(hù)理這些孩子時(shí)，這些連接大量出現(xiàn)，從醫(yī)學(xué)角度來說，值得研究一下?！惯@里的連接如果比較薄弱，可能預(yù)示著孩子長(zhǎng)大后會(huì)有認(rèn)知方面的困難。

將皮質(zhì)與脊髓連接起來，這個(gè)信息高速公路能讓我們控制行動(dòng)和感受觸摸。

他也希望這項(xiàng)工作能增進(jìn)人們對(duì)諸如老人癡呆癥，自閉癥等與大腦微妙連接有關(guān)疾病的了解。他說，「這些病癥的根兒似乎在孕期最后三個(gè)月時(shí)就落下了?！惯@些病癥屬于復(fù)雜的失常，幾年甚至幾十年后可能都不會(huì)顯現(xiàn)出來。即便如此，孩子家庭可能會(huì)有這些病史，這讓他有機(jī)會(huì)開始尋找那些易讓某些孩子患上精神疾病的微妙的大腦連接上的差異。

Edwards對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的局限性直言不諱；技術(shù)時(shí)常進(jìn)步，他說，我們現(xiàn)在的理解在十年后看來，會(huì)是非常過時(shí)的。但是，每一次旅行都離不開地圖，這些最初的掃描有助于偵測(cè)出其他人繼續(xù)跟進(jìn)的邊界。

對(duì)話結(jié)束時(shí)，我聽見嬰兒的哭聲，他剛離開掃描儀里。醒著從舒適的小繭里出來后，他又要面對(duì)自身存在帶來的不安。不過，嬰兒父母馬上用手去安撫他。處理完這些后，醫(yī)院會(huì)將大腦的掃描復(fù)本送給嬰兒，因?yàn)樗涗浵铝顺跞脒@個(gè)勇敢新世界時(shí)，他（她）那含苞待放的人類意識(shí)。