一个只有两个月大的婴儿，几乎只能在房间另一端模糊地辨认出母亲的脸。她看到的世界轮廓不清，颜色黯淡，视力远未成熟。尽管如此，在她的大脑深处，一个高度复杂的整理系统已经悄然启动：猫和树被分开，玩具与食物被区分，活的事物与无生命的物体各归其类。这并不意味着婴儿已经理解“猫是什么”或“椅子是用来坐的”，而是她的视觉大脑已经在以有意义的方式整理所见的一切。
来自都柏林三一学院的科学家完成了一项极具挑战性的研究。他们让一百多名婴儿在磁共振成像设备中安静躺着，记录大脑在视觉刺激下的活动变化。研究结果颠覆了人们长期以来对婴儿视觉发育路径的认知。
研究人员在发表于《自然神经科学》的论文中写道，他们在仅有两个月大的婴儿中，就观察到了高级视觉皮层中清晰的“类别结构”。换句话说，婴儿并不是在最初几个月里慢慢学会如何分类世界，而是从生命早期就已经在大脑中将视觉信息组织成有意义的群体。
传统观点认为，大脑视觉系统的发展遵循由简到繁的顺序。大脑后部负责最基础的处理，比如边缘、颜色和简单形状；而位于底部和侧面的区域则负责更复杂的功能，例如辨认熟悉的面孔、理解不同品种的狗都属于“狗”，或者知道椅子是一种可以坐的物体。
科学家原本认为，婴儿必须先完善基础视觉处理能力，之后高级分类能力才会逐渐出现。然而这项研究显示，情况可能恰恰相反。那些负责快速判断“这是动物”或“这是家具”的高级视觉区域，在两个月大的婴儿中已经开始运作，而位于处理链更前端的区域反而在之后才逐渐成熟。
在实验中，研究人员向婴儿展示了他们在日常生活中可能看到的物体图片，包括猫、鸟、橡胶鸭、购物车、树木和食物。每张图像呈现约三秒，画面被放大以吸引婴儿游移不定的注意力，背景中轻轻播放着儿歌，以帮助他们保持放松。尽管婴儿研究中常常因为头部晃动和烦躁而损失大量数据，但这次研究从78%的两个月大婴儿中获得了可用扫描结果，这在该领域几乎是前所未有的成功率。
当研究人员分析这些脑部扫描数据时，他们发现，仅凭大脑活动模式，就可以判断婴儿正在观看哪一类物体。更令人惊讶的是，婴儿对同一类别中不同实例的反应高度一致。例如，从侧面看到的猫和正面看到的猫，会引发相似的脑活动模式。这说明婴儿并不是在记住单张图像，而是在进行真正的类别识别。
这一发现尤为引人注目，因为从生理角度来看，两个月大的婴儿视觉能力极为有限。他们只能在大约一英尺的距离内清晰聚焦，对颜色的感知仍在发育中，整体视力大约只有成年人的5%。然而，他们的大脑已经在做出一些最基本、也是最重要的区分，比如生物与非生物、大物体与小物体。
研究团队进一步检验了另一种可能性：婴儿是否只是对简单的视觉特征作出反应，比如颜色相近、形状类似或大小接近。为此，他们量化了每张图像的大小、形状、颜色分布和紧凑度。即便在控制了这些表层特征之后，类别结构依然清晰存在。这表明，婴儿的大脑正在对更深层次的视觉信息作出反应。
接下来，研究人员将婴儿大脑的表现与人工智能进行了对比。他们把同样的图像输入一个随机连接、未经训练的人工神经网络，结果与婴儿大脑活动几乎毫无相似之处。但当他们使用一个已经训练过、能够识别和分类物体的神经网络时，情况发生了变化。该网络的内部模式，尤其是在高级处理层面，与婴儿大脑的活动模式高度吻合。
这引出了一个耐人寻味的对比。婴儿只“观察”世界约八周，而人工智能模型往往需要分析数百万张图像才能形成稳定的分类能力。尽管经验量天差地别，二者却提取出了相似的关键信息——那些让猫不同于树、让动物不同于物体的本质特征。这意味着，要么婴儿的学习速度快得惊人，要么他们在出生时就已经具备某种预设的组织框架。
这一问题目前尚无定论。研究人员无法确定，这种复杂的分类能力是出生时就已存在，还是在最初两个月内迅速形成。研究分别在婴儿两个月和九个月时进行扫描，显示这些视觉系统会随着时间不断细化和强化。但在出生到首次扫描之间，大脑究竟经历了怎样的变化，仍然是未知的。
研究人员提出，人类大脑的结构可能是在进化过程中，逐渐适应了视觉世界的统计特征。换言之，大脑也许天生就“预期”某些输入模式：面孔值得关注，动物会移动，体型过大的物体无法放入口中。这样的预装模板能让婴儿在理解世界时拥有巨大的起跑优势。如果这种早期结构在不同人群中是共享的，或许能解释为什么生活在不同文化中的人类，最终会形成相似的分类方式。都柏林城市中的婴儿与印尼乡村的婴儿，所见世界截然不同，但他们的大脑似乎遵循着同样的基本逻辑来组织视觉信息。
对家长而言，这项研究提供了一个迷人的视角，让人得以窥见那些看似“失焦”的婴儿眼神背后，究竟发生着什么。你的孩子或许还看不清家里的猫，但她的大脑已经将它归入“活的事物”，并与玩具、毯子等物品区分开来。她正在以远超成年人直觉的速度，构建关于世界的心理模型。
这也引出了新的问题：如果婴儿的大脑在如此早期就具备高度复杂的结构，那么什么样的视觉环境最有利于这种发展？研究人员指出，到大约12个月时，婴儿会开始对具有文化特征的物体和背景表现出偏好，这说明这种早期模板并非僵化，而是能够根据出生后的视觉环境进行调整。
尽管这项研究并未直接评估具体的育儿选择，但它暗示，婴儿能够从所见的一切中学习——无论是硬页绘本、真实书籍，玩具、家居用品，屏幕画面，还是现实世界本身。复杂的分类系统已经就位，随时准备整理和理解不断涌入的视觉信息。
来源：studyfinds（编译 / 整理：olaola）
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