對全球10億生活在貧困中的兒童和青少年來說，貧窮剝奪的不僅僅是基本的物質(zhì)需求。從創(chuàng)作交響樂到解微分方程，人類的智慧都源自大腦這個“三磅重的奇跡”。然而，科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，貧窮很可能會妨礙大腦的正常發(fā)育。

撰文 |?金伯莉·諾布爾（Kimberly Noble）

翻譯|王軼楠李子逸甘霖

審校|劉嘉

在智商、閱讀和其他測試中，來自貧窮家庭的孩子整體表現(xiàn)均不及同齡人。對他們來說，從高中畢業(yè)、被大學(xué)錄取、獲得學(xué)位的難度更大，而且成年后拿到的薪水更低，也更容易失業(yè)。這些關(guān)聯(lián)并不令人感到驚奇，大腦發(fā)育水平也僅僅是導(dǎo)致這些后果的眾多因素之一。那么，貧窮究竟會對大腦發(fā)育產(chǎn)生怎樣的影響？直到最近十年，我們對此的看法仍然很模糊。

我的實(shí)驗(yàn)室同其他幾個實(shí)驗(yàn)室一起，開始探討家庭的社會經(jīng)濟(jì)地位（socioeconomic status，SES）——一種涵蓋收入、受教育程度和職業(yè)聲望的衡量指標(biāo)——和兒童大腦健康之間的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)，兒童大腦在大小、形狀以及實(shí)際功能上的差異與SES有關(guān)。

認(rèn)識到貧窮對大腦發(fā)育的潛在危害之后，我們想要找出一種簡易可行的方法來減輕貧窮帶來的傷害。為此，我們計(jì)劃研究通過發(fā)放補(bǔ)貼來緩解家庭經(jīng)濟(jì)壓力對兒童大腦健康的影響。這是第一例探究適度提高收入是否有助于大腦發(fā)育的研究。如果得到肯定的結(jié)論，它將為我們清晰地指出一條從基礎(chǔ)腦科學(xué)通往公共政策的道路。

SES與大腦

當(dāng)我于15年前開始這項(xiàng)研究時，我還只是一名賓夕法尼亞大學(xué)的研究生。當(dāng)時，我的導(dǎo)師瑪莎·法拉（Martha Farah）想要了解貧窮是如何影響大腦早期發(fā)育的。幸運(yùn)的是，我成為了第一位挑戰(zhàn)這個問題的學(xué)生。

我們的項(xiàng)目需要慎重選擇研究方法。當(dāng)時最吸引人的技術(shù)是腦成像——通過功能強(qiáng)大的機(jī)器給大腦拍攝照片，進(jìn)而揭示大腦的結(jié)構(gòu)和功能。腦成像技術(shù)的效果令人振奮，但它也是極其昂貴的：單次掃描通常需要花費(fèi)數(shù)百美元，這還不包括支付給受試者和分析數(shù)據(jù)的研究助理的報(bào)酬。

考慮到這是一個從未被研究過的問題，我們決定尋找更加簡易、廉價的方法，這樣我們就可以招募盡可能多的受試者。最終，我們決定選擇一種直截了當(dāng)?shù)慕鉀Q方案：使用標(biāo)準(zhǔn)化的手段測定認(rèn)知能力。與之前的研究不同，我們不再依賴廣義的成就指標(biāo)，如高中畢業(yè)率，因?yàn)榇竽X中沒有哪個區(qū)域是負(fù)責(zé)高中畢業(yè)的。很多截然不同的大腦回路負(fù)責(zé)著各式各樣的認(rèn)知技能，其中有許多技能對于學(xué)業(yè)和生活成就來說都是十分重要的。例如，如果有人大腦左半球的韋尼克區(qū)（Wernicke‘s area）出現(xiàn)損傷，他們在理解語言時就會出現(xiàn)障礙。同時，神經(jīng)影像學(xué)的研究也指出，健康的人在傾聽他人說話時使用的也是該腦區(qū)?？茖W(xué)家由此推斷，當(dāng)健康個體進(jìn)行一項(xiàng)需要傾聽和理解語言的任務(wù)時，都會使用韋尼克區(qū)。這樣，無需對所有人的腦部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，我們同樣可以得出這條結(jié)論。

因此，我們決定用成熟的心理測試方法評估兒童的語言能力，不進(jìn)行腦部掃描。我們要研究的問題是：SES差距與大腦功能的關(guān)系是怎樣的？

我們招募了幾組家庭社會經(jīng)濟(jì)背景不同的孩子作為受試者，他們的年齡從學(xué)齡前到青春期不等。在試驗(yàn)中，他們接受了一系列認(rèn)知測試，以此檢測各部分大腦回路結(jié)構(gòu)的完整性。我們從多次試驗(yàn)中得出高度一致的結(jié)論。總體來說，家庭背景較貧窮的孩子往往在語言、記憶力、自控力和專注力的測試中表現(xiàn)更差。

另一方面，對于我們以及其他從事類似研究的團(tuán)隊(duì)來說，確實(shí)需要更加先進(jìn)的腦成像技術(shù)，從而驗(yàn)證家庭SES是否影響到兒童參與高級認(rèn)知過程的核心腦區(qū)的形態(tài)和大小。4個彼此獨(dú)立的研究團(tuán)隊(duì)最近報(bào)告稱，那些父母收入較高的孩子往往也有著更大的海馬體（一個位于大腦深處，負(fù)責(zé)記憶編碼的結(jié)構(gòu)）。而其他的一些研究則在關(guān)注貧窮對大腦皮層（由負(fù)責(zé)認(rèn)知加工過程的腦細(xì)胞組成的外側(cè)褶皺層）形態(tài)、大小的影響。其中，一些早期研究已經(jīng)檢驗(yàn)了SES與大腦皮層的體積之間是否存在關(guān)聯(lián)。

為了理解何謂大腦皮層體積，大家可以想象眼前有一瓶湯罐頭，我們通過測量罐頭的高度和底面積，將兩者相乘算出內(nèi)容物湯的體積。在腦科學(xué)中，大腦皮層的厚度相當(dāng)于罐頭的高度，而大腦皮層的表面積就相當(dāng)于罐頭的底面積。兩者相乘，就得到了大腦中的“湯”——大腦皮層的體積。

在測量皮層體積時必須格外小心。因?yàn)橐粋€大的皮層表面積乘以一個小的皮層厚度，或者是大的皮層厚度乘以小的皮層表面積，都有可能得到相同的皮層體積，所以研究者很容易被誤導(dǎo)。皮層厚度隨著年齡增加而減小，就好比是我們假想的湯罐頭被壓縮成金槍魚罐頭那么矮；與此同時，皮層表面積卻隨著年齡增加而增大，就好比我們開始有一小罐番茄醬，然后它的底面積慢慢增加，最終變得像湯罐頭一樣大。

最近，我們使用一套測量軟件，檢驗(yàn)了SES的差距是否會同時影響大腦皮層的表面積與厚度。這是迄今為止關(guān)于該問題規(guī)模最大的一項(xiàng)研究，成果發(fā)表在2015年的《自然· 神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）期刊上。我們分析了來自全美10個地區(qū)的、擁有不同SES的1099名兒童和青少年的大腦結(jié)構(gòu)。我們發(fā)現(xiàn)，父母的受教育程度和家庭收入均與兒童大腦皮層的表面積相關(guān)。家庭年收入低于2.5萬美元的兒童的皮層表面積比超過15萬美元的兒童小6%。這種相關(guān)性廣泛存在于大腦的眾多區(qū)域，并尤為明顯地體現(xiàn)在一些負(fù)責(zé)語言加工、沖動抑制及其他自我調(diào)節(jié)的腦區(qū)中，而此前的研究已經(jīng)反復(fù)證實(shí)，這些能力受SES影響。

在這項(xiàng)研究中，我們考慮了幾個關(guān)鍵變量。首先，我們將每位受試者的遺傳背景，即基因來自6個主要人群（非洲、中亞、東亞、歐洲、美洲原住民和大洋洲）的比例作為種族因素加以控制。數(shù)據(jù)分析顯示，我們發(fā)現(xiàn)的SES差異對大腦結(jié)構(gòu)的影響與種族因素?zé)o關(guān)。

此外，我們還發(fā)現(xiàn)了巨大的個體差異。例如，一些來自貧窮家庭的兒童和青少年擁有更大的皮層表面積，而一些家庭條件優(yōu)越的孩子的皮層表面積卻更小。這種情況類似于性別和身高的關(guān)系：我們知道，童年時，男孩一般比女孩長得高，但在每一間小學(xué)教室里，都有一些女孩比一些男孩長得高。同理，雖然來自較高收入家庭的兒童往往擁有更大的皮層表面積，但是我們的研究團(tuán)隊(duì)并不能根據(jù)家庭收入情況直接預(yù)測出某一個兒童的大腦皮層表面積。

家庭收入和大腦皮層表面積的相關(guān)性在收入最底層的人群中表現(xiàn)得最為明顯，而在家庭收入較高的群體中卻趨于減弱。換句話說，在最貧窮的家庭中，家庭收入差異對大腦結(jié)構(gòu)的影響更大。

在近期發(fā)表的另一項(xiàng)研究中，我們探討了SES差異和皮層厚度之間的關(guān)系。一般而言，皮層厚度會隨著年齡增長而減小。但是我們的研究表明，家庭的SES會對變化趨勢造成影響。當(dāng)家庭SES較低時，兒童的大腦皮層厚度在早期往往急劇減小，進(jìn)入青春期后下降趨勢變緩；而當(dāng)SES較高時，一直到青春期后期，皮層厚度隨年齡增長而減小的趨勢都更加平緩。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)與其他實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果一致，這表明，在一些情況下，逆境可以加速腦的成熟，使幼兒的大腦更快速地成長。窮人家孩子的大腦皮層厚度快速減小，這表明他們的大腦缺乏“可塑性”，這種能力可以改變大腦結(jié)構(gòu)，從而與童年和青春期的學(xué)習(xí)相適應(yīng)。

當(dāng)然，我們需要回答的最重要的問題之一是，大腦結(jié)構(gòu)的差異是否會影響兒童的認(rèn)知能力。我們的研究在一定程度上驗(yàn)證了此前的觀點(diǎn)，即家庭收入較高的兒童更能集中注意力、抑制不恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的塞思·波拉克（Seth Pollak）與麻省理工學(xué)院的約翰·加布里埃利（John Gabrieli）各自的研究也都表明，大腦結(jié)構(gòu)（皮層體積或厚度）的差異或許可以解釋，低收入家庭背景的青少年學(xué)業(yè)成績?yōu)槭裁幢绕渌说?5%~44%。

此類研究取得了引人注目的成果，但它們?nèi)蕴幱谄鸩诫A段，我們還需要繼續(xù)尋找究竟是什么導(dǎo)致了SES和大腦發(fā)育的關(guān)聯(lián)。是營養(yǎng)、鄰居、學(xué)校質(zhì)量、父母教養(yǎng)方式、家庭壓力，還是這些因素的綜合作用？我們是否可以確定，所有的這些差異都可以用后天的經(jīng)歷加以解釋，還是遺傳也在其中起到了作用？

目前的研究很難直接回答這些問題。不過，圣路易斯華盛頓大學(xué)的瓊·盧比（Joan Luby）團(tuán)隊(duì)的最新研究表明，收入差距帶來的生活壓力和父母教養(yǎng)方式的不同，可以導(dǎo)致兒童大腦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)差異。在低收入家庭中，父母給孩子的支持較少，孩子也更容易產(chǎn)生敵對心理，這會導(dǎo)致負(fù)面結(jié)果——在該項(xiàng)研究中，就是使得海馬體更小。而我們實(shí)驗(yàn)室則在考察，長期的壓力、親子間語言交流的不足能否在一定程度上解釋這些發(fā)現(xiàn)。

另一個由來已久的問題是：貧窮的孩子在人生早期所經(jīng)歷的困難是可以追根溯源到胚胎時期，還是受到出生后家庭收入的影響？我們團(tuán)隊(duì)在近期發(fā)現(xiàn)，嬰兒在出生后4天內(nèi)的腦功能與其父母的收入和受教育程度無關(guān)，這也就證實(shí)了，SES通過后天經(jīng)歷來影響腦結(jié)構(gòu)的發(fā)育。但是這項(xiàng)結(jié)果仍有待更多研究的佐證，因?yàn)槲覀冄芯恐械臉颖緝H包含了66個家庭。值得一提的是，一些研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，兒童在出生一年后才會出現(xiàn)顯著的大腦結(jié)構(gòu)和功能差異。

總而言之，目前我們?nèi)詻]有足夠的證據(jù)來解釋家庭、社會地位和經(jīng)濟(jì)條件與兒童大腦發(fā)育之間的關(guān)系。在今后的研究中，理清SES、童年的早期經(jīng)歷與大腦發(fā)育之間的關(guān)系依然會是優(yōu)先考慮的方向。

相關(guān)不等于因果

盡管已經(jīng)有大量研究為家庭收入與大腦發(fā)育之間的關(guān)系提供證據(jù)，然而一個關(guān)鍵問題仍未得到解決。人們常說“相關(guān)性并不等于因果性”，說明了這一揮之不去的不確定因素：較低的大腦發(fā)育水平是由貧窮的家庭環(huán)境導(dǎo)致的，還是不同的成長過程使得一些孩子在課業(yè)或未來的工作中步履維艱？

神經(jīng)科學(xué)研究在因果關(guān)系問題上始終保持沉默。為了研究因果關(guān)系，我們需要運(yùn)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的黃金法則：隨機(jī)對照試驗(yàn)。其中，隨機(jī)分配的“治療”組會接受某種干預(yù)，而同樣隨機(jī)分配的另一組則接受“對照”措施，這讓我們能夠判斷這種干預(yù)對大腦發(fā)育的影響。

在此類研究中，研究人員需要找出能有效縮小SES差異的干預(yù)措施。已經(jīng)有一些基于學(xué)校和家庭的干預(yù)措施旨在減小兒童成績的差異，例如開端計(jì)劃（Head Start）。事實(shí)證明，很多措施頗具成效，然而這些干預(yù)措施常常面臨巨大的挑戰(zhàn)：高質(zhì)量的干預(yù)措施十分昂貴，而且很難在更大范圍內(nèi)施行。此外，它們常常會“漸隱消失”——當(dāng)兒童不再享受這一計(jì)劃的服務(wù)時，干預(yù)的積極影響便會隨著時間的推移而減弱。

鑒于這些困難，我們決定考慮一種更為簡易的干預(yù)措施，它易于操作，并且擁有近乎完美的社會接納度。我們的計(jì)劃是向家庭發(fā)放現(xiàn)金補(bǔ)貼，并研究該舉措是否會影響兒童大腦發(fā)育。現(xiàn)金補(bǔ)貼與提供咨詢、兒童護(hù)理等其他服務(wù)不同，它讓父母有可能為自己和子女作出他們心目中的最佳財(cái)務(wù)決策。在美國和發(fā)展中國家開展的研究均表明，直接的收入補(bǔ)貼或許是一種可行的方案。提供基本收入保障的想法正在逐步受到認(rèn)可，一些慈善機(jī)構(gòu)及政府已開展試點(diǎn)。

但時至今日，沒有一項(xiàng)研究真正測定了收入補(bǔ)貼對于兒童大腦發(fā)育的影響。近日，我們集結(jié)了來自社會科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的多位專家共同探討這一問題，包括加利福尼亞大學(xué)歐文分校的經(jīng)濟(jì)學(xué)家格雷格·鄧肯（Greg Duncan）、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的發(fā)育心理學(xué)家凱瑟琳·馬格努森（Katherine Magnuson）、紐約大學(xué)的發(fā)育心理學(xué)家吉川裕和（Hirokazu Yoshikawa）和經(jīng)濟(jì)學(xué)家莉薩·熱納蒂安（Lisa Gennetian）。我們正在籌措資金，用以開展第一項(xiàng)旨在檢驗(yàn)扶貧和大腦發(fā)育之間因果關(guān)系的隨機(jī)對照試驗(yàn)。盡管這一研究的前提假設(shè)簡單明了，但我們的目標(biāo)卻富有雄心。我們計(jì)劃在一開始招募1000位正好有孩子出生的美國低收入母親，每個月隨機(jī)給她們333美元或20美元的補(bǔ)貼。

如果在醫(yī)院剛生完孩子的母親同意參與這項(xiàng)研究，那么就會有一筆錢打到她們的借記卡上。隨著研究的繼續(xù)，她們的借記卡每個月都會自動轉(zhuǎn)入一筆錢。我們對于如何使用這些錢并沒有限制。在孩子出生后的前3年，我們會對家庭進(jìn)行跟蹤，進(jìn)而評估無條件的現(xiàn)金補(bǔ)貼是否會對兒童的認(rèn)知能力和大腦發(fā)育產(chǎn)生影響。

我們也會仔細(xì)分析家庭生活的各個方面，包括壓力、家庭關(guān)系的質(zhì)量以及父母如何用這筆錢。最近，一項(xiàng)持續(xù)一年、包含30位低收入母親的初步研究表明，我們的方法可行性很高，借記卡能夠成為一種向母親提供補(bǔ)貼的可靠手段。盡管很多受試者之前從未用過借記卡，但幾乎沒人在借記卡激活、提現(xiàn)或POS機(jī)使用中遇到問題。這給了我們足夠的信心，我們相信這些手段可以擴(kuò)展到一項(xiàng)完整的研究。

我們提出的假說是，家庭收入的增加會給貧窮家庭帶來一連串的積極效應(yīng)。當(dāng)孩子們度過早期童年階段時，他們在視覺、聽覺和其他關(guān)鍵的認(rèn)知技能上會有更好的發(fā)展，和高收入家庭的孩子旗鼓相當(dāng)。

如果我們的假說成立，那么，我們的試驗(yàn)有可能會影響到社會政策的制定，這些政策會影響上百萬有孩子的貧窮家庭的生活。在我們看來，這些政策或許可以通過一種并不復(fù)雜的管理體制來落實(shí)。盡管收入可能并不是決定一個孩子發(fā)展軌跡的唯一因素，但從政策實(shí)施角度來看它卻是最容易改變的。至少，它可以成為促進(jìn)孩子大腦健康發(fā)育的“首付”。

作者簡介：

金伯莉·諾布爾是哥倫比亞大學(xué)教育學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)和教育學(xué)副教授，主要研究社會經(jīng)濟(jì)差距對兒童認(rèn)知能力和大腦發(fā)育的影響。