人类大脑出生前就自带“操作系统”

　　从古希腊哲学家到今天，我们一直在问：人到底是生下来一张白纸，还是大脑天生就带着一套理解世界的规则？

　　现在，答案越来越清楚了：不是白纸。

　　加州大学圣克鲁兹分校生物分子工程系助理教授Tal Sharf的实验室，用从人体干细胞长出的迷你大脑(叫脑器官芯片)观察到惊人的一幕：在完全没有光、声、触觉等任何外界刺激的情况下，这些只有几毫米大的脑组织，早在发育几周后就自发出现整齐而复杂的神经放电模式，而且这些模式跟成熟大脑的“默认模式”高度相似。

　　为什么以前不知道？因为真正的人类胚胎大脑藏在子宫里，根本没法直接看。传统的二维细胞培养又太简单，细胞挤不到一起，搭不出三维结构。现在有了脑器官芯片，科学家终于能把早期大脑“请到”培养皿里，贴上64个微电极芯片，像给电脑插上探测器一样实时记录每一次放电。

　　结果让人震惊：在相当于人类胚胎前三个月的时间点，这些小脑团已经开始发出有节奏的爆发式信号。这些信号不是乱七八糟的噪音，而是带着明显的时间序列和空间模式，和成年人大脑安静休息时那种“默认模式网络”如出一辙。更关键的是，这时候它们还根本听不见、看不见、摸不到任何东西。

　　这说明什么？说明我们对世界的很多基本理解框架，可能不是后天一点点学来的，而是基因提前写好的蓝图。视觉、听觉、语言这些高级功能，只是在这张蓝图上继续装修而已。

　　Tal Sharf打了个比方：“进化已经想好了一张地图，让中枢神经系统能提前知道怎么和世界打交道。我们现在看到的就是这张地图最原始的草稿。”

　　这项发现最实际的意义在于：很多神经发育障碍，比如自闭症、智力障碍，可能正是这张“原始地图”在画的时候出了问题。以前很难抓到那么早期的毛病，现在用器官芯片就能看到，甚至能在病变刚冒头时就干预。

　　同时，它还能用来快速筛查环境毒素对大脑发育的影响。农药、微塑料、重金属这些东西，到底在胎儿期对神经网络有多大破坏？把脑器官芯片暴露在不同浓度下，几周就能看出端倪，比动物实验快得多，也更符合人类情况。

　　简单来说，我们第一次亲眼看到：人类大脑不是等出生后再从零开始学世界，而是带着一套出厂设置来报到的。这套设置决定了我们以后能多快、多好地学会看、学会听、学会思考。

　　研究发表在《自然-神经科学》上，合作单位包括加州大学圣巴巴拉分校、圣路易斯华盛顿大学、约翰霍普金斯大学、苏黎世联邦理工等。这或许是揭开“人类心智从哪里来”这道千年难题，最重要的一步。

（示意图）