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给我一个谜题：读这些单词时，你和几乎所有读过这篇文章的读者大脑中视觉系统中几乎相同的单词敏感区域是怎么激活的？而另一组不同的面部敏感视觉区域——同样在每个读者大脑中几乎相同的位置——会被激活来处理研究人员的面孔，你会遇到他们吗？
请解开这个谜题：为什么阅读这些文字会激活你和几乎所有阅读这个故事的其他读者大脑视觉系统中几乎相同对文字敏感的区域？而另一组几乎在每个读者大脑中处于相同位置的对人脸敏感的视觉区域，会在你见到研究人员时被激活以处理他们的面孔？
多年来，研究人员一直在争论，尽管个体的生活经历截然不同，但我们的大脑是如何一致地发展出专门用于识别面孔、物体、文字和地点的区域的。
两种竞争理论主导了这一讨论。一种理论认为，这些专门的大脑区域从出生起就完全“硬编码”，由我们的遗传密码预先决定。另一种理论则认为，大脑起初是一块“白板”，专门化完全通过经验和环境输入形成。
现在，斯坦福大学Wu Tsai神经科学研究所的研究人员以及国际合作者的一项开创性研究提供了一种介于这两种极端之间的细微观点。
该研究来自Kalanit Grill-Spector的实验室，她是人文与科学学院的Susan S.和William H. Hindle教授，也是Wu Tsai神经科学研究所的成员。研究由心理学研究生Emily Kubota领导，她是Wu Tsai神经科学Mind、Brain、Computation和Technology项目的毕业生。研究结果于3月17日发表在《Nature Human Behaviour》上，揭示了尽管大脑组织的关键方面从出生起就存在，但通过经验也具有显著的灵活性和发展能力。
“我真正好奇的是，人类的一些特征从出生起就已设定，而环境和经验在我们成长过程中可以改变很多东西。”Kubota解释说，“我真的很想知道什么是从出生起就设定好的，什么是有能力改变的。”
研究聚焦于腹侧颞叶皮层（VTC），这是一个对物体、面孔、文字和地点的视觉识别至关重要的大脑区域。以往对成人的研究表明，这些类别选择性区域在不同个体的大脑中始终位于相似的部分。这种一致性引发了关于这些区域是先天指定还是完全由经验塑造的争论。
为了研究这个问题，研究人员需要检查婴儿的大脑——这是一个此前传统MRI大脑成像方法难以实现的挑战。但这是Grill-Spector实验室多年来一直在创新的领域，包括作为Wu Tsai神经科学NeuroDevelopment Initiative的主要参与者，该项目得到了研究所旗舰级“神经科学大想法”资助之一的支持。
“在Wu Tsai神经科学的帮助下，我们获得了资金来制造婴儿专用的MRI线圈。”Grill-Spector解释说，MRI扫描仪的核心组件作为天线，用于激发和检测微小的磁变化以绘制大脑结构图。由于与德国吉森应用科学大学的MRI线圈设计专家Boris Keil的富有成效的合作，Grill-Spector表示，“我们现在有了适用于从出生到一岁以及一到两岁婴儿的线圈，这使我们能够为不同大小的婴儿大脑成像，因为婴儿大脑在第一年实际上会迅速生长。”
利用这些定制线圈以及适应婴儿大脑结构差异的软件工具，团队绘制了从出生到六个月大的睡眠婴儿大脑以及成人大脑的连接模式。这需要先进的弥散MRI（dMRI）技术，能够追踪连接不同大脑区域的神经纤维束——大脑的白质。
团队还面临如何找到——更不用说研究——婴儿大脑中已知在成人中参与识别不同视觉类别的区域的问题。为此，团队本质上创建了一个数字时间机器，利用大脑解剖结构作为指导，将成人功能区域的位置反向投影到婴儿大脑上。
结果揭示了婴儿大脑中令人惊讶的组织水平。研究人员发现，具有不同细胞组织结构（细胞结构）的VTC区域从出生起就具有不同的白质连接。他们还发现，连接的组织方式取决于它们是否携带来自视觉中心或周边的视觉信息（称为视觉“偏心度”）。具体来说，注定成为面孔和文字区域的VTC区域从出生起就更多地连接携带视觉中心高分辨率细节的神经纤维，而注定成为对地点敏感区域的区域则从一开始就更多地连接周边视觉区域。
这种组织在发育到成年后保持稳定，可能有助于解释在没有从出生起就硬编码的情况下，常见功能区域如何在个体间以一致的方式发展。
Kubota将这一结果视为“一个乐观的故事”，她说，“因为它表明你从出生起就拥有这种基础的神经架构，可以用来构建识别不同类别的能力，但它并不完全依赖于类别本身。这意味着在这些表征出现时可以有一定的灵活性。”
尽管整体组织保持稳定，研究人员还观察到随时间推移，与不同大脑区域的连接强度发生了变化，这表明白质连接远非从出生起就固定不变。有趣的是，他们发现VTC区域内具有相同细胞结构的功能区域的连接模式是平行发展的，表明它们具有共同的发育轨迹。
这些发现共同表明，白质连接既具有先天的组织结构，也具有随着发育而变化的能力。
“这一洞见只有因为我们首次能够在出生时测量特定功能区域的白质才成为可能。”Grill-Spector强调，“我希望我们的研究能够将讨论从二元的‘这是先天的还是后天的’转变为对出生时存在什么以及随着视觉经验而变化的东西的更细微的理解，从而形成我们成人的大脑和行为。”
该研究的含义不仅限于理解正常大脑发育。通过识别哪些大脑组织特征从出生起就存在，哪些是通过经验发展起来的，这项研究可以为早期识别异常白质发育提供信息，从而可能导致对发育障碍（如阅读障碍、发育性脸盲症和自闭症等）的早期诊断和干预。
“它告诉我们我们视觉系统的灵活性极限，也对如何诊断发育迟缓或缺陷有健康影响，也许还能告诉我们可能需要干预的关键时期，”人文与科学学院的Susan S.和William H. Hindle教授Kalanit Grill-Spector说。
展望未来，研究人员计划继续研究婴儿大脑发育，纳入额外的测量指标，如功能性大脑活动和定量MRI，以获得对早期生命中大脑发育的更全面理解。
这项研究在解开先天大脑结构与经验依赖发育之间复杂相互作用方面迈出了重要一步。通过表明大脑具有先天的组织原则，这些原则指导但不严格决定其功能架构，该研究为古老的“先天与后天”之争提供了更细微的视角。
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