在对 2 至 9 个月大的婴儿进行的功能磁共振成像研究中，研究人员发现婴儿视觉皮层的区域表现出对面部、身体或场景的强烈偏好，就像他们在成年人中所做的那样。
在成人大脑的视觉皮层中，有一个小区域专门对人脸做出反应，而附近的区域则对身体或风景等场景表现出强烈的偏好。
神经科学家长期以来一直假设，这些区域在儿童身上发育需要多年的视觉经验。然而，麻省理工学院的一项新研究表明，这些区域的形成比以前认为的要早得多。在一项针对 2 至 9 个月大的婴儿的研究中，研究人员确定了婴儿视觉皮层的区域，这些区域已经表现出对面部、身体或场景的强烈偏好，就像他们在成年人中所做的那样。
“这些数据推动了我们对发育的认识，使婴儿的大脑在更多方面和比我们想象的更早，看起来更像成年人，”麻省理工学院大脑和认知科学教授 Rebecca Saxe 说。麦戈文脑研究所，新研究的资深作者。
研究人员使用功能磁共振成像 (fMRI) 收集了 50 多名婴儿的可用数据，这个数量远远超过任何研究实验室以前能够扫描的数量。这使他们能够以一种迄今为止无法实现的方式检查婴儿视觉皮层。
麻省理工学院研究生、该研究的主要作者希瑟·科萨科夫斯基 (Heather Kosakowski) 说：“这一结果将使很多人不得不真正解决他们对婴儿大脑、发育起点和发育本身的理解。”研究，今天出现在当代生物学中。
特色地区
20 多年前，麻省理工学院认知神经科学的 Walter A. Rosenblith 教授 Nancy Kanwisher 使用 fMRI 发现了梭形面部区域：视觉皮层的一个小区域，对面部的反应比任何其他视觉类型都要强烈。输入。
从那时起，Kanwisher 和她的同事们还确定了对身体(纹外体区域，或 EBA)和场景(海马旁区域，或 PPA)做出反应的视觉皮层部分。
“在几乎每个成年人身上，都有一组功能非常独特的区域，这些区域或多或少都存在于相同的地方，”坎维舍说，他也是麻省理工学院大脑、思维和机器中心的成员，也是新的研究。“这引发了关于这些区域如何发展的所有这些问题。它们是如何到达那里的，你如何建立一个在每个人身上都具有如此相似结构的大脑?”
尝试回答这些问题的一种方法是调查这些高度选择性的区域何时首次在大脑中发育。一个长期存在的假设是，这些区域需要几年的视觉经验才能逐渐对其特定目标具有选择性。研究视觉皮层的科学家在 4 或 5 岁的儿童中发现了类似的选择性模式，但很少有研究比这更年轻的儿童。
2017 年，Saxe 和她的一个研究生 Ben Deen 报告了首次成功使用 fMRI 来研究清醒婴儿的大脑。该研究包括九个婴儿的数据，表明虽然婴儿确实有对面部和场景有反应的区域，但这些区域的选择性还不是很高。例如，梭形人脸区域并没有表现出对人脸的强烈偏好，而不是其他所有类型的输入，包括人体或其他动物的脸。
然而，该研究受限于受试者数量少，并且依赖于研究人员专门为婴儿开发的 fMRI 线圈，该线圈无法提供像成人线圈那样高分辨率的成像。
对于这项新研究，研究人员希望尝试从更多婴儿那里获得更好的数据。他们建造了一种新的扫描仪，对婴儿来说更舒适，功能也更强大，其分辨率类似于用于研究成人大脑的 fMRI 扫描仪。
在进入专门的扫描仪后，婴儿与父母一起观看了显示面部、身体部位(例如踢脚或挥手)、玩具等物体或山脉等自然场景的视频。
研究人员为这项研究招募了近 90 名婴儿，收集了 52 名可用的 fMRI 数据，其中一半贡献了使用新线圈收集的更高分辨率数据。他们的分析表明，婴儿视觉皮层的特定区域对面部、身体部位和自然场景表现出高度选择性的反应，这些反应在成人大脑中出现的位置相同。然而，自然场景的选择性不如面部或身体部位那么强。
婴儿大脑
研究结果表明，科学家们关于婴儿大脑如何发育的概念可能需要修改，以适应这些特殊区域比任何人预期的更早开始与成人大脑相似的观察结果。
“这些数据令人兴奋的是，它们彻底改变了我们理解婴儿大脑的方式，”科萨科夫斯基说。“许多理论在视觉神经科学领域已经发展起来，以适应这些特殊区域的出现需要多年发展的观点。我们所说的实际上是，不，你真的只需要几个月的时间.”
因为他们对场景做出反应的大脑区域的数据不如他们观察到的其他位置那么强，研究人员现在计划对该区域进行更多研究，这次在更大的屏幕上显示婴儿图像更接近地模仿在场景中的体验。对于这项研究，他们计划使用近红外光谱 (NIRS)，这是一种非侵入性成像技术，不需要参与者在扫描仪内。
“这将让我们问，由于扫描仪中实验设置的视觉限制，小婴儿是否对我们在本研究中低估的视觉场景有强烈的反应，”Saxe 说。
研究人员现在正在进一步分析他们为这项研究收集的数据，希望更多地了解梭形面部区域的发育是如何从他们研究的最小婴儿到最大婴儿的。他们还希望进行新的实验来检查认知的其他方面，包括婴儿的大脑如何对语言和音乐做出反应。
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