来自BBC
机器之心编译出品
编译：微胖
在婴儿呼吸之前，他的大脑已经开始学习、探索和学会适应环境，一个非常有趣的项目向我们展示了这一奇妙旅程的细节。
小小的房子感觉就像太空飞船的驾驶座舱。在我的面前，一组科学家正坐在显示器前调试设备，大家都很专心。房间寂静无声，只有监视器围绕我们转动时发出的轧轧声。实际上，我并非身处太空舱，而是伦敦圣托马斯医院的新生儿病房。不过，我们的这场医院之旅不可谓不让人印象深刻：我们正在观察人类意识的诞生。
很容易理解新生儿的哭声。但是，一旦我们离开母亲子宫的安慰（甚至在离开之前，多么让人吃惊），就会自带用以感觉、探索和学习的神奇器官。我们一边掌握生存所需技能，从冲爱人微笑到解码复杂语言发音，大脑也随之不断成熟，最终形成自己的意志和身份认同。
我们是如何展开这一神奇之旅的？直到最近，神经科学家还对这个「大脑的最初阶段」不甚了解。但是， Developing Human Connectome Project 计划正在增进科学家对这一关键时期的理解。他们采用前沿技术绘制出婴儿大脑发育过程（从子宫里的最后数月到出生后的第一口呼吸以及后来）。经主要研究人员David Edwards的同意，我在这里见证了他们的研究工作。
新生儿的大脑充满了一些浓密的神经网络，图片来源：dHCP
这个项目开始于，是伦敦国王学院、伦敦帝国理工以及牛津大学的合作项目。项目名字中的「connectome（神经连接体）」指的是这一神奇过程背后的复杂神经网络。在美国，也有一个抱负相当的项目，它已经描绘出成人成熟大脑的神经连接体，但是，Edwards的团队却是描绘出大脑最初几个月、几年的样子，想弄清楚这些网络最一开始是如何发育起来的。
当我抵达病房时，小组告诉我他们刚刚进入一个里程碑式的阶段，一天前，他们扫描了第100个婴儿（整个项目过程需要扫描1000多个婴儿）。有些扫描工作在婴儿出生前就开始了。这绝对是壮举：胎儿的举动会在扫描仪上产生模糊信号，但是胎儿几乎很难完全保持静止，也就是说他们不得不找到天才的数学方法来解释这些胎内动作。
今天，小组正在扫描一个新生儿，出生还不到24小时。刚吃完饭，显然还没有注意到周围的喧哗。项目的临床试验管理人Michelle Sleeth说，「他正在自然入睡，非常快乐」。将婴儿放入扫描仪之前，他们会把婴儿放入一个舒适的茧中，还会将充气枕头绕在他的头部，这有助于将机器的呼呼声隔绝在外。
不同的颜色代表不同方向的纤维，这样就能清晰地看出它们和哪些脑区相连。
这种声音是强磁体发出的，磁体帮助扫描仪跟踪大脑水分子推撞运动。既然水更容易沿着神经连接运行，而不是穿过这些连接，那么，扫描结果就会清楚显示出大脑长长的轴突。Edwards解释道，「这是大脑的地铁交通图」——大脑不同区域传递电信号的主要渠道。通过指引大脑信息流通，它们为人类认知能力提供了基础。
事情不会总是按着计划来。大约1/10的婴儿会在任务完成（大约需要2，3个小时）之前醒来，再难入睡，前功尽弃。Edwards说，「我们不得不忍耐并让放射线技师也冷静下来。」但是，当成功扫描到一个新生儿时，这就为不断完善中的新生意识蓝图再添宝贵信息。Sleeth说，「我们对每一次扫描都心存感谢，每一次扫描都这么重要。」
从里到外3D重构新生儿大脑，很惊人。当你考虑到还有多得多的连接因为太细而无法通过扫描显示出来时，就不会奇怪为什么大脑有时被认为是「地球上最复杂的东西。」
尽管这项计划在规模和野心上都很独特，但是，其他计划也开始探寻大脑最初几个月的情况。比如，我们知道早在第一次呼吸之前，婴儿就开始学习和探索世界。通过采用不同技术探测胎儿时实神经活动，科学家已经有所发现，比如大脑似乎会对明亮光线的闪烁或大的噪音有反应。在子宫里的最后三个月，他们似乎学会了识别母亲讲话时发出的平静的声音以及母亲最爱电视节目的主题曲。他们甚至能品尝到母亲刚才吃的东西：味道，比如咖喱味，可能会进入羊水，这意味着断奶的孩子更易受到母亲怀孕时所吃食物味道的吸引。
当我们离开子宫后，学习能力的爆发式增长只会出现一次。在最初几天里，婴儿已经能倾听说话的声音，打下语法基础。大约就在同一时期，大脑也在持续不断地照顾树丛一般的新生神经连接，随着婴儿技能和智力的不断增长，大脑也在种植、修剪不断蔓延开来的轴突，尽力打造出最高效的神经网络。
扫描仪能记录新生儿大脑中的1000万个神经束
到目前为止，团队仍在精细化他们的研究方法，但是，Edwards希望未来研究工作能将他的大脑扫描结果与孩子认知能力测试做一比较。比如，简单的视频游戏就能测出诸如注意力，行动反应时间以及学习速度等认知能力，大致了解婴儿这方面的情况。通过观察婴儿的神经连接组，他们就能发现认知能力差异是否反映出大脑连接上的区别。
作为一名医生，他对这个问题很感兴趣：连接上的差异会不会增加我们对那些在成长过程中遭受某些并发症之苦儿童的了解。到目前为止，他首要关注的是那些早产儿。他说，太神奇了，这些孩子的大脑发育非常好。他们离开子宫三四个月了，这个时候他们本该待在母体内的，但他们大脑看上去很正常，这太了不起了。虽然如此，他仍然希望看到这些孩子的大脑连接上是否有些微妙差别，这些差别是否会影响到孩子发育方式。
他指着连接大脑中心丘脑和大脑皮层的一丛特别浓密的纤维，解释说，「丘脑是大脑网络的入口，所有信息都从这里进出。」丘脑从感官那里搜集信息，在大脑不同区域来回传递加工，然后再将信息传递给肢体，指挥我们的行动。「当我们精心护理这些孩子时，这些连接大量出现，从医学角度来说，值得研究一下。」这里的连接如果比较薄弱，可能预示着孩子长大后会有认知方面的困难。
将皮质与脊髓连接起来，这个信息高速公路能让我们控制行动和感受触摸。
他也希望这项工作能增进人们对诸如老人痴呆症，自闭症等与大脑微妙连接有关疾病的了解。他说，「这些病症的根儿似乎在孕期最后三个月时就落下了。」这些病症属于复杂的失常，几年甚至几十年后可能都不会显现出来。即便如此，孩子家庭可能会有这些病史，这让他有机会开始寻找那些易让某些孩子患上精神疾病的微妙的大脑连接上的差异。
Edwards对这个项目的局限性直言不讳；技术时常进步，他说，我们现在的理解在十年后看来，会是非常过时的。但是，每一次旅行都离不开地图，这些最初的扫描有助于侦测出其他人继续跟进的边界。
对话结束时，我听见婴儿的哭声，他刚离开扫描仪里。醒着从舒适的小茧里出来后，他又要面对自身存在带来的不安。不过，婴儿父母马上用手去安抚他。处理完这些后，医院会将大脑的扫描复本送给婴儿，因为它记录下了初入这个勇敢新世界时，他（她）那含苞待放的人类意识。
