永利皇宫官网大脑爱听阿娘的话,真的能让大家变聪明吗

by admin on 2019年5月2日


本文来自“我是科学家”·|

从襁褓时代耳边的低声细语,到长大后电话另一头的叮咛嘱咐,母亲的嗓音可以说是我们一生中最难忘的声音。而妈妈的声音对孩子们的大脑而言,也有非同寻常的影响。近期发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上的一项研究就发现\[1\],孩子的大脑对妈妈的声音有着特别“强烈”的反应:与陌生女性的声音相比,妈妈的声音能更强、更广泛地激活儿童大脑中的多个脑区。

世界上的基础科学研究大概可以分为两种——

永利皇宫官网 1图片来源:123rf.com.cn正版图片库

一种是:“这种事居然都能被证明!”,
另一种是:“这种事儿也要去证明?”

此前,已有不少实验表明,人类宝宝对母亲的声音有着与生俱来的偏好。在1980年的一个经典行为学实验\[2\]当中,研究者利用一种能够感应压力的奶嘴监测新生儿的吮吸动作,当出现连续快速吮吸动作时,便为他们播放母亲朗诵故事的磁带。这批出生刚一天的小被试们很快掌握了其中的窍门,快速吮吸次数明显上升,为了听到妈妈的声音,不惜使出吃奶的力气。

前者多见于诺贝尔奖颁奖现场,

不过,小婴儿被试身上的不可控因素很多,比起丰富的行为学证据,神经机制方面的研究并不多见。当妈妈的声音响起时,孩子们的大脑里到底发生了什么?为了解答这个问题,来自斯坦福大学医学院的团队就在大一些的孩子中间进行了这次的研究。

后者多见于“抗战数年”的老博士日常。

研究者们共招募了24名发育水平正常的儿童,年龄从7岁到12岁不等,这些小朋友们都由自己的亲生母亲抚养长大。小被试们首先需要填写一份考察社交能力的问卷,随后躺入功能性核磁共振成像(fMRI)仪,一边玩一个“听到猫叫声就按键”的小游戏,一边接受头部扫描。

永利皇宫官网 2哪个诺贝尔奖不是从老博士熬出来的? 正版素材来源:图虫创意

当然,研究者们真正的关注点并不在于猫叫,而是混入小游戏中的另外三种“干扰声音”:它们分别是孩子母亲的声音、陌生女性的声音,以及非人声的自然声音。为了避免语义的干扰,孩子妈妈和陌生女性在录音中朗诵的都是没有实际意义的“假词”。

有些理论在业内大咖们看来虽然已成共识,但还没有经过试验验证。要说原因,有些是大家觉得“多此一举”而自动忽略,还有些就属于“心想证明但力不能及”了。

在测试中,陌生女性与孩子母亲嗓音的物理特征其实比较相似,朗诵声音出现的时长也不超过1秒,不过小被试们依然能够准确地识别出母亲的声音,正确率高达97%。而从脑部核磁扫描的结果来看,妈妈声音展现出了更大的威力。相比陌生女性的声音,被试妈妈的声音能够在大脑多个区域引发更强烈的神经活动。这其中既包括下丘和初级听皮层等听觉加工脑区,也包括一些专门负责处理人声信号的高级皮层,如颞上回和颞上沟。

而今天的故事主角——来自加拿大的脑神经研究者们,算是验证了一项看上去“多此一举”又曾经“力不能及”的理论。

更令研究者们惊讶的是,大脑对母亲声音的特别反应可不只是在这些与语音信号处理直接相关的脑区。参与情感控制的杏仁核,负责衡量刺激价值的奖赏系统,加工自我相关信息的楔前叶和后扣带回皮层,负责视觉面孔加工的梭状回,以及判断刺激显著性的前脑岛和前扣带回等等,所有这些脑区构成了一个复杂的神经网络,在母亲声音的激发下变得活跃起来。如此兴师动众的神经网络激活似乎是留给妈妈的专属待遇。与自然声相比,陌生女性的声音能更多激活的就只有颞上回、颞上沟、初级听皮层及杏仁核等少数几个区域。

他们研究的方向是记忆,这个领域对于外行人来说多少有些神秘。但其实在几十年前,从研究记忆的先驱艾瑞克·坎德尔(Eric
Richard
Kandel,2000年诺贝尔生理或医学奖获得者)开始,人们就陆续发现,其实记忆本质上就是一系列神经连接的重组。

母亲的声音为什么能引起如此广泛的神经活动?研究者推测,这背后的关键推手可能是大脑中的“奖赏系统”。在婴幼儿发育的过程中,妈妈声音的作用不言而喻,既能安抚情绪缓解压力,也能引导孩子们进行语言学习、开展社交活动。因此,大脑的奖赏系统将母亲的声音识别为“具有重要奖赏价值的信号”,并以促进各脑区的同步活动,强化大脑对母亲声音的深度加工。

永利皇宫官网 3记忆研究先驱——艾瑞克·坎德尔。正版素材来源:图虫创意

永利皇宫官网 4对孩子的大脑而言,
妈妈的声音可能是非常重要的“奖励信息”。图片来源:123rf.com.cn正版图片库

简单来说,所谓的记忆,就是一些外界信息促使你脑子里的很多神经连接被强化或削弱,从而让这些信息“印刻”在你的脑中。比如说,在学骑自行车的时候,跟手脚感觉运动及平衡感相关的脑区间的连接会被强化,让你反应更迅速;同时,一些与之无关的连接则被减弱免得产生干扰(有些人学会骑自行车以后突然骑电动车就会变得很别扭,就是因为神经被“修剪”成了专门应对骑自行车的模式)。

更进一步,研究者对每个孩子被母亲声音激活的神经网络连接强度进行了分析,并发现连接程度越强,被试在问卷中的社会交流评分就越高。也就是说,对母亲声音这一类“重要社会信号”进行深度加工的能力或许也影响着儿童的社交能力。考虑到自闭症儿童可能不能正常地加工具有生物学意义的刺激,研究者相信,他们的研究方法或许也可以用于寻找自闭症患者社交障碍的神经机制。(编辑:窗敲雨)

永利皇宫官网 5神经连接编织成的“记忆之网”。正版素材来源:图虫创意

题图来源:123rf.com.cn正版图片库

这里所说的记忆很宽泛——任何能“学”到的东西都在其范畴之中,除了具体的一些你能说出来的经历,记忆也包括一些更加“形而上”的东西,比如学绘画创作带来的“灵感”,学习外语产生的“语感”,创伤后对某些事物产生的莫名恐惧等等,都是脑神经连接被改变的结果。

参考资料:

  1. Abrams, D. A., Chen, T., Odriozola, P., Cheng, K. M., Baker, A. E.,
    Padmanabhan, A., . . . Menon, V. (2016). Neural circuits underlying
    mother’s voice perception predict social communication abilities in
    children. Proceedings of the National Academy of Sciences.
    doi:10.1073/pnas.1602948113
  2. 永利皇宫官网,DeCasper, A. J., & Fifer, W. P. (1980). Of human bonding: Newborns
    prefer their mothers’ voices. Science208(4448), 1174-1176.

明白了这些,再来理解“学乐器可以改变某些脑神经连接”也就没什么难度了吧(听上去就像“这种事儿也要去证明”的理论了……)。不过话虽如此,类似“拉大提琴是否能够改变脑神经连接”这样的研究长久以来都还没人做过,真实的结果究竟如何也还不为人知。

说到这儿你也许会问,这实验听上去似乎也不复杂啊,为啥一直没人做呢?

原因其实也很简单——因为根本没法操作。

要研究学习某种乐器对脑神经的影响,首先不能拿传统的实验动物测试(因为只有人类会学习乐器这么复杂的东西),找人来帮忙做试验吧,又不能像小鼠那样随便把人家脑袋切开……因此,只能采用一些类似核磁共振的无创手段来来观察特定的脑部变化了。

所以关键问题来了,核磁共振仪里的空间其实比较小,也就勉强够一个人躺进去,想要再塞一把乐器进去(尤其是大提琴这样的重量级选手),同时还要能演奏,实在是勉为其难。可能这也是几十年来没人做这个课题的原因了。

永利皇宫官网 6真实的大提琴演奏现场。正版素材来源:图虫创意 

而这次的研究者们,另辟蹊径解决了这一难题——提琴太大了是吧,那给它改小点不就得了?于是,他们开动脑筋,找来能工巧匠专门制作了一款瘦身版“大提琴”,还给它起了高大上的名字——“核磁共振专用大提琴(MRI-compatible
cello)”。这么一来,不就可以让被试者们“轻松地”躺在核磁共振仪里练琴了!

永利皇宫官网 7这种瘦身的“大提琴”就长这个样子,使用方法看图体会。图片来源:参考文献[1]

接下来,研究团队让13个志愿者躺在核磁共振仪里练习“大提琴”,同时记录他们的练习情况及脑部的神经连接变化。经过几周的研究(折腾)后,研究者得出结论:学习弹奏乐器会改变人听觉皮层(负责解析声音),一部分运动皮层(主要是跟手部运动相关的区域)和顶上小叶(和手部的感觉有关)这几个脑区之间的连接。

唔,好像真的是不出所料呢。

永利皇宫官网 8假设和验证是科学发展的必经之路。正版素材来源:图虫创意

不管怎么说,这项研究从逻辑到举证都非常严谨。有时候,那些看上去“多此一举”的理论也还是需要不断验证。毕竟,科学界中存在着无数意外,证据确凿之前,谁也无法保证那些“理所当然”的想法就肯定正确。(编辑:小柒) 

参考文献:

  1. PENHUNE, Virginia, et al. Neural network retuning and
    neuralpredictors of learning success associated with cello
    training. Proceedingsof the National Academy of Sciences,
    2018, 201721414.

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