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发现“关键期”

在这个时候,一个重要的发现被报告出来,永远地改变了梅策尼希的研究。20世纪60年代,当梅策尼希开始用微电极来研究大脑时,约翰·霍普金斯大学的两位科学家发现非常年幼的动物大脑有可塑性:休伯(David Hubel)和威塞尔(Torsten Wiesel)和蒙特卡索一起研究,他们用微电极来找出视觉皮质的地图以了解视觉信息是怎么处理的,他们把微电极插入小猫的视觉皮质,发现不同的视觉区域处理不同的信息,如直线、横线、角度以及物体移动的动作和方向。他们同时发现大脑有关键期(critical period)——从3~8周,一只初生的小猫在这期间内一定要接受到视觉刺激才会正常地发展。在这关键期的实验中,休伯和威塞尔把小猫的一只眼睛缝起来,所以这只眼睛没办法接受到任何视觉刺激,过了关键期之后,给小猫的眼睛拆线,他们发现视觉皮质本来应该处理这只眼睛送进来的信息的地方没有发展,使这只猫一辈子都是独眼龙,这只眼睛本身虽然是好的,但是因为视觉皮质那块区域没有发展,这只眼睛就一辈子看不见了。这表示小猫的大脑在关键期是很有弹性的,大脑的结构会因经验而改变。

当休伯和威塞尔在检查这只小猫看不见的那只眼睛的大脑地图时,他们又发现了一个没有想到的大脑可塑性:没有信息进来的那个大脑区域并没有在那儿闲着没事干,它转去处理看得见的那只眼睛送进来的信息,这好像大脑不愿意浪费任何可用的地方,它重新建构了神经回路。这是大脑在关键期有可塑性的另一个指标。因为这些研究,休伯和威塞尔拿到了诺贝尔生理学和医学奖。他们虽然发现了大脑的可塑性,却仍然非常支持大脑功能区域特定论,认为大脑在过了关键期以后功能就固定了。

“关键期”是20世纪下半叶生物学上最著名的发现,科学家很快就发现其他的大脑系统也需要环境的刺激才能发展,而且好像每一个神经系统都有它自己的关键期,或是说开窗期(window of time),在这时期特别有可塑性,对环境特别敏感,大脑在这个时期快速地成长。例如语言发展有关键期,始于一出生,终止于8岁到青春期之间。青春期之后,这个人学习第二语言没有口音的机会就大大地减少了。事实上,在关键期过后所学的第二语言与母语处理的地方不同[1]

关键期的看法也支持了生物环境学家洛伦兹(Konrad Lorenz)对小鹅的观察。小鹅孵出后15小时到3天是它的关键期,如果这个时期它只看到人类,那么就会与人类形成终身联结而不是与母鹅。洛伦兹成功地使一群小鹅跟着他走,他把这个历程叫作“铭印”(imprinting)。事实上,心理学上对关键期的看法始自弗洛伊德,他说我们发展的时间窗口开得很短,我们必须在这个时期有某些经验以后才会发展正常。这个时期是塑造期,形成以后一辈子的我们。

关键期的可塑性改变了医疗上的方法,因为休伯和威塞尔的发现,天生就有白内障的孩子不再变盲了,现在他们在婴儿期就开刀,使大脑能得到它发展的必要刺激。微电极的实验已显示可塑性是童年毋庸置疑的事实,大脑的可塑期看起来也像童年一样,是很短的。

[1] 这一点目前并没有定论,韩国人Park所做的第二语言实验显示母语与第二语言处理的大脑位置有9毫米的差距,但是这个实验并没有被别的实验室所验证。——译者注

 
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