婴儿伊兹拉坐在母亲的腿上,盯着电脑屏幕,仍然有人仍然新的世界。五个月大的眼睛在一系列照片上休息:三个舞女,四个黑色圆圈,然后是随机物体之间的脸。 ezra研究迷恋屏幕—虽然现在,他的注意力徘徊。他让咕噜咕噜咕噜咕噜咕噜咕噜咕噜咕噜咕噜。他正在咀嚼袜子。

在屏幕下方,一个盒子在他的角膜上闪耀着红外线,然后捕获并加工反射的光,以凝视着凝视的方向。窗帘后面,Postdoc Jannath Begum Ali检查她的监视器上的数据流。这种设置是经过复杂的实验的一部分,以了解伦敦大学Birkbeck的Babylab中的人类思维的早期发展。这里的科学家将密切监测EZRA的大脑和行为在接下来的两年半的访问中。

伊斯拉犁了皱眉的眉毛,令他对自己的重要作用。接下来会发生什么只是对他的母亲显而易见的,他把他送到他身边并检查他的后面。只有计划的一半15分钟观察完成,EZRA已被排斥。此时,每个人都休息一下。

你如何进入人类不能说话的人的头脑,不遵循指示,粗鲁地打断你的实验?这是巴比伦的科学家拥有的挑战。在寿命的前两年内大脑经历了更多的变化:意识,性格的特征,性质,气质和能力都变得明显,这是发展可能会漂流的第一个迹象。但这一时期也是最难探索的,因为人类神经科学的许多标准工具都没用:婴儿不会醒着,仍然在一台成像机器中,他们无法回答问题或者被告知。研究人员通过跟踪他们的凝视来衡量婴儿的兴趣和关注—但即使这种方法也被批评为原油。

“有很多研究有人试图证明宝宝理解目标,因果关系—在99%的研究中,他们看起来唯一的措施是一个时间的变化,”马萨诸塞州剑桥哈佛大学的心理学家Jerome Kagan说。

该领域现在正在变得更加复杂,部分地点介绍了Birkbeck Lab。科学家们已经存在开创性的技术,如婴儿近红外光谱(NIRS),通过记录颜色来测量脑活动,因此血液的氧合。它们还试图通过组合多种技术来加强结论。在世界各地的少数婴儿实验室中,这使得伦敦脱颖而出。“他们正在使用您可以想象的每种技术对婴儿进行研究, ”Richard Aslin说,婴儿行为研究员和纽约脑成像的罗切斯特中心主任。

该实验室使用了这样的工具来揭示一系列关于婴儿心灵的“第一件”:婴儿宁愿看看直接看着他们的面孔,而不是远离他们;他们反应这种直接凝视,具有增强的神经处理;并且这种脑响应的变化可能与自闭症后期的出现相关联—脑功能衡量标准的第一种证据可用于预测条件。 2013年,巴比伦开始了旗舰项目,其中EZRA是第12周学习婴儿的努力,该项目从一个高风险的自闭症谱系或注意力缺陷多动障碍(ADHD)以及对照组,以便检测这些条件的更多早期迹象,并找到可能有所帮助的行为疗法。“这是一个令人兴奋的,兴起的领域,”巴比伦的主任马克约翰逊说。

而且,就像它的科目一样,伦敦实验室正在成长。 2014年,约翰逊收到了 £从一大堆基金会建立了230万(350万美元),在Birkbeck建立了一个幼儿实验室,其中18个月至3岁或4岁的儿童将附加到无线形式的脑电图(EEG),NIRS和眼跟踪技术当他们走来走去,玩和与其他孩子互动。目的是在幼儿期间了解大脑,孩子们开始理解自我和其他,复杂语言的差异和长期记忆的时间首先放下。“在儿童发展一般来说,也在我们的脑发展工作中,可怕的Twos是一个主要的黑洞,” Johnson says.

边看边学
有一个磨损的谚语在展示您不应该与儿童或动物一起工作的业务。约翰逊建立了他的职业生涯。在20世纪80年代的博士项目中,他调查了一天大的小鸡是否将社会依恋组成为掌上笔的任何物体,或者如果他们更喜欢类似母鸡的物体。 (小鸡被母鸡和脸上的物体吸引到物体上,但对他们的其余外表没有太挑剔。)但是约翰逊对人类发展更感兴趣,所以在他的博士后,他参加了研究 - 科学家职位在伦敦开始学习婴儿。“在某种程度上,没有听起来那么大的跳跃,” he says. “在两种情况下,您正在尝试开发任务并从非口头生物获取信息。”

自二十世纪中叶以来,科学家一直在尝试与婴儿的实践研究。首次这样做的是让瑞士心理学家的瑞士心理学家之一,他们使用对婴儿和年长的孩子的详细观察,深入了解他们如何理解世界—包括,着名的,通过隐藏一个物体来看看婴儿是否试图找到它。他得出结论,婴儿不能抓住这个概念,即在八个月大约左右的时候仍然存在物体仍然存在。皮亚杰继续发展婴儿基本上作为空白板材的理论,但拥有激励他们探索世界的机器,并让他们吸收知识。

婴儿神经科学在20世纪60年代初开始,当美国发病心理学家罗伯特·芬西斯开始测量时间看一些东西的婴儿,作为一种方法,他们是如何对其感兴趣的方式。例如,芬兹报道称,一个两个月大的婴儿花了两倍,只要在靶心上看一下人脸的草图。自凝视测量的实验是自来期间的校园的主管。“这毫不夸张地说,没有寻找时间的措施,我们会很少了解婴儿发展的几乎任何方面,”亚林说。凝视实验导致了一些研究人员得出结论,远离空白板岩,婴儿出生的人数和人类面临的天生升值,以及识别母亲的母语时识别的能力—熟悉在子宫内通过听力演讲制定。

“这些看起来时间的方法完成了数千个实验,” Aslin says, “并且大量是一种非常可靠的技术;您可以有两个实验室运行相同的实验,并获得相同的结果。”但是,阿斯林和卡根是越来越多的研究人员,他们认为这种婴儿研究应该谨慎观察:从只是他们的短暂瞥一眼就可以推断出婴儿心中的工作太多可能是危险的—他们担心一些实验室不控制混淆因素以及他们应该的混杂因素。“期待时间受到如此多条件的控制,” Kagan says. “刺激的物理特征是什么?它的线条主要是弯曲还是直接?有什么颜色的?照明有多鲜明对比?”

婴儿的大脑正在以非凡的速度增长和发展,这使得不同年龄之间的比较困难:新生儿的凝视可能反映天生的能力,但七个月大的人也将受到他或她开始学习和记住的影响关于世界。“婴儿可能需要更长时间,以便将事件与已经知道的事件相关联,” says Kagan. “要点是,没有单一措施能够提供关于婴儿所知的结论所需的所有证据。”

这就是约翰逊在开始婴儿研究时快速达到的意见:单独依赖时间和观察的依赖是不满意的。他于1993年在伦敦大学(UCL)建立了一个婴儿实验室,它于1998年在Birkbeck移动到更宽敞的场所。从一开始,约翰逊希望采取更高科技的方法来调查大脑发展而不是少数人其他类似的实验室。

2005年,约翰逊和他的同事们合并了观察时间,随着大脑活动的电气测量来调查Piaget的主张,即婴儿比九个月更年轻,不了解已经消失的物体的持久性。当成年人观察对象消失时,它们往往会在正确的时间皮质上显示特定类型的神经振荡。 Johnson,与同事合作Gergely Csibra和Jordy Kaufman,表明六个月大的婴儿表现出类似的模式—建议他们确实保持隐藏的物品。当对象崩解而不是隐藏的物体时,未观察到相同的模式。

这些研究如此让人说服了约翰逊,婴儿不是出生的空白板岩,但它们也没有属于像数字这样的东西的成人概念。“我认为,我的工作,去成为一个中间地面,”他说。他认为,新生儿对面孔和演讲等事物具有基本的关注偏好,并且这些偏好随着它的发展而塑造了大脑。约翰逊观察到年轻的婴儿更喜欢直接目光接触是这样的一个例子;这使他们能够专注于周围环境的社会相关的部分,这反过来使他们能够了解语言和其他社会案例,如面部表情。

快乐的孩子
与婴儿一起工作需要专门的套件—特别是对于可以在一天中看到多达14的实验室。 Babylab厨房举办瓶装温暖,浴室储存湿巾。候诊室装饰明亮,散落易于干净的玩具。然而,实验室在很大程度上是空洞的,绘制了沉闷的战舰灰色—故意选择,因为婴儿很容易分心。“我们尽量使其尽可能无聊,除了我们需要他们专注的东西,”Leslie Tucker说,脑和认知发展中心的协调员,其中巴比伦是部分的。

饥饿或疲惫的婴儿没有良好的实验,所以一切都仔细计划吃饭和小睡。在凯特琳的候诊室里—一个四个月的镶边蓝色笨蛋—在被迎来实验室之前,正在收到最后一分钟的母乳喂养。她参加了一项研究来评估婴儿的模仿的发展:当别人皱眉时,人们皱眉的无意识倾向,或者在他们微笑的时候微笑。

“Mimicry在成年人中提供重要的社会功能,甚至被建议成为与我们共同绑定的“社会胶水”,”Carina de Klerk说,他在Birkbeck领导。但很少是众所周知的,而且什么时候都知道。一些研究人员认为,它是婴儿出生的东西—已经观察到新生儿以响应成年人而粘在一起。但“如果宝宝实际复制,或许他们只是在令人兴奋的事情发生时伸出舌头”, de Klerk says.

她唱着婴儿凯特林,同时在她的寺庙,脸颊和下巴下粘贴电极。宝宝似乎不确定,所以出现了一个研究助理,挥舞着一个神奇的音乐电话。分心的艺术是一种基本技能,任何人都必须在婴儿实验室工作必须迅速掌握。“来自其他领域的研究人员来到这里,往往令人恐惧,缺乏控制,” says Tucker. “如果你必须,如果你看起来像他们要哭的话,你将打断实验。 ”

它有效:凯特琳现在正在咕咕笑容。研究人员暂停了一会儿,而Caitlin的母亲拍了她的照片“science baby”在她的手机上。然后Caitlin被示出了一系列女性的视频序列,举起眉毛或打开和关闭她的嘴,穿插着农场动物的静态图片。

Mimicry实验是Babylab的混合方法方法的主要示例。宝贝凯特琳专注于屏幕;她似乎并不抄袭女人的行为。但她脸上的电极可能会讲述一个不同的故事:该技术,称为肌电图(EMG),在她的面部肌肉中拾起电活动,这将指示Caitlin是否正在激活她的眉毛区域—即使她没有公开搬家—回应举起她的女人。在当天晚些时候,Caitlin在连接到NIR时显示了相同的视频序列。

德尼尔斯正在改变研究人员对婴儿心灵的能力。它最初由UCL的医学物理学家作为一种帮助预测早产儿中风风险的技术。然后他们开始与Birkbeck的研究人员合作,使其适应更多的基本问题。通过跟踪含氧血液的流动,德里斯允许科学家们响应外部事件,看看哪些大脑区域变得更加活跃。例如,来自巴比伦的2009年的研究表明,五个月大的大脑已经表现出一种成年人的激活模式,以应对社会刺激,例如与他们一起玩Peek-A-Boo的女人。在模仿的研究中,研究人员希望看到婴儿的大脑是否与模仿他人的成年人的母亲表现出类似的模式,这应该有助于解释模仿部分是先天的。

但是,NIRS并不完美,部分原因是它无法衡量在大脑中的重要内脑区域(如海马或Amygdala)中发生的事情。“大脑是复杂的连接电路。如果您只测量该电路的肤浅部分,您可以得出错误的结论,”卡根说。为了评估这些更深层次的区域,研究人员需要一种功能,例如功能磁共振成像(FMRI),其始终洞察成人脑。但FMRI对运动非常敏感,因此只有在镇静或睡眠时才可以扫描婴儿,这严重限制了技术的使用。

对自闭症的关注
看起来时间仍然是Birkbeck和其他地方的重要工具—虽然这几天,它不通过人类观察来评估,而是通过精确的眼跟踪技术,例如用于婴儿EZRA。 EZRA是自闭症和ADHD研究的控制:他没有一个与其中一个疾病的兄弟姐妹,所以不考虑高风险。随着他的注意在屏幕上的明显随机物体之间捕获,反射红外线允许心理学家艾米莉琼斯—谁指导项目—正如他正在看的那样,才能衡量。“我们倾向于发现的是,通常开发的婴儿将始终首先看,在看另一个物体之前,在脸上看起来更长,” she says.

自闭症和ADHD已成为巴比伦的主要重点,因为过去二十年来情况的普遍存在和意识已经上升—他们现在被认为影响英国的4%。去年,在一项关于104名婴儿的研究中,Birkbeck团队展示了高风险的婴儿首先被吸引到脸上,但它们似乎比在看任何物体中的“神经典型”婴儿总体上花费更少的时间—和那些继续发展自闭症的人都有最短的时间。今年早些时候出版了一项独立的眼跟踪研究表明,九个月大的人在屏幕上的一组字母中更有可能发现奇怪的一件事。

这不是完全清楚为什么这是,但工作假设是这些婴儿更加关注他们所看到的细节,这是Teodora Gliga,他领导了奇怪的一项研究。她说,这可能是继续发展自闭症的儿童发现,她说,越来越难以得出关于他们所看到的内容。其中ezra的研究是部分旨在通过收集来自400多个家庭的更详细措施来扩展这项工作 —并识别与发育障碍的后期发作相关的那些功能。在五次访问期间,EZRA将在长大时向巴伦布腾出,他将使用EEG,NIR和EMG进行测试,他的父母将获得广泛的问卷,以评估他的语言技能,社会发展,气质和睡眠模式。

团队希望有一天会提供早期的大脑差异提供指标—or biomarkers—自闭症,通常诊断为直到靠近孩子的第三个生日。他们还希望能够找到倾向于更典型的课程的脑部发展的方法。

巴比伦的一个临床试验已经表明早期干预会产生效果。 28个家庭中的婴儿随机分配给一个较大的兄弟姐妹,他们被随机分配给一个小组,他们被治疗师在七岁和十个月之间的年龄之间至少六次,并与一群收到的高风险婴儿进行比较没有治疗。治疗师展示了他们的父母视频与他们的孩子互动,帮助了解他们的宝宝如何尝试与他们沟通,以及如何回应。五个月后,与控件相比,该团队在婴儿的参与,关注和社会行为方面看到了提示。但该团队承认,许多结果具有广泛的置信区间,并且太早说干预是否有长期影响。

约翰逊希望在他们开始的时候在幼儿实验室调查,也可能最终找到了实际使用,帮助研究人员设计了提高认知,注意力和记忆技能的方法。“我相信我们现在处于这项基础科学与临床科学之间的独特趋同点,” he says.

同时,技术继续发展。琼斯目前正在试行“凝视偶然的”任务,使婴儿能够成为实验中的积极参与者。“如果他们可以将注意力集中在横跨屏幕上的蝴蝶,而且不会被发生的其他事情分散注意力,然后蝴蝶保持飞行,所以他们得到了控制他们的注意,他们得到了奖励,”琼斯说。更远的目标是开发使用FMRI的方式,以便它可以用于唤醒婴儿。还有很多问题要求答案。婴儿的气质的差异如何发展成为儿童时代更复杂的人格特质?为什么人们不能记住他们最早的月份和几年?

宝贝ezra当然不记得他在实验室里的一天。下午晚些时候,他的母亲正在把他塞进伏特浴艇,为他的旅途回家—乘火车,1小时45分钟前往布里斯托尔。她说,这次旅行是值得的,因为她很奇怪,要在巴比伦上学到什么。“我有兴趣如何回应如何回应,也有利于为什么这些任务正在进行,” she says.

以斯拉和他的母亲现在有他们的一天的纪念品:一些照片,参加证书和婴儿大小的T恤。“我是一个婴儿科学家,” it reads.

本文已及其复制而成 第一次出版 on November 4, 2015.