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在貧窮中長大的孩子，他們的大腦會被塑造成什麼樣子呢？神經生物學家正在進行相關研究。
撰文 Alla Katsnelson
翻譯 劉志敏
審校 王微曉
生活貧困的孩子的大腦與普通人差別最明顯的部位是海馬體以及大腦前額葉。3D透視圖中，藍色區域為海馬體，紅色和黃色區域為大腦前額葉。圖片來源：Jamie Hanson (Duke University, Durham, NC, and the University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC).
認知神經生物學家瑪莎·法拉赫（Martha Farah）之所以對大腦的早期發育產生興趣，並非源於女兒的出生，而是因為她為女兒雇傭的保姆。這些保姆大部分也是母親，她們大多單身，為了防止入不敷出，在接受政府補貼的同時還要做家庭傭人。法拉赫感覺自己漸漸融入了她們的生活：她與保姆一起吃飯、輔導她們的孩子，也會借錢給她們的親戚。但是隨著時間的流逝，法拉赫發現自己的孩子和她們的孩子漸漸還是走上了不同的生活軌道，對此她感到無能為力。
「剛開始的時候，這些孩子和我的女兒表現出相同的潛力：愛他們的母親、學習寫字、玩遊戲、問問題，」賓夕法尼亞大學神經學和社會學中心的主任法拉赫說，「但是不知為何他們漸漸走上了不同的生活軌跡：學業成績下降，選擇權也越來越少。」
這些觀察結果困擾著法拉赫，所以她開始著手研究這個現象。大量社會科學研究表明，孩子的社會經濟狀況（socioeconomic status，SES）可能影響著他們一生的健康狀況、學業成績以及心理健康，但是還沒有人證明孩子的社會經濟狀況和大腦發育之間有明確的聯繫。法拉赫則開始琢磨，貧窮在限制了孩子脫離貧窮的機會的同時，會不會還影響了大腦發育，從而改變了他們的整個人生？
法拉赫產生這一想法是在15年之前，從那開始，社會學家、教育心理學家以及經濟學家對將大腦的研究納入社會科學領域這個想法產生了很高的熱情。然而諷刺的是，法拉赫研究的神經科學的同事們都對她新發現的研究問題不感興趣，而且項目基金評審還認為她這是將貧窮等同於一種大腦疾病，將貧困的孩子視為「有病」，這樣的研究很不負責任。
在法拉赫團隊發表第一篇關於這個話題的論文後的10年裡[1]，神經科學家和認知生理學家也開始進入相關研究。有6項研究發現家庭的社會經濟狀況和孩子童年時期的海馬體容量有關；大量的研究指出貧窮的孩子大腦結構在其他部位也有差別，而且他們的大腦發育軌跡也會不同。近期，有研究開始尋找這些不同點與真實生活中的表現的聯繫，比如學業測試的成績。即使這樣，這些早期的研究結果到底意味著什麼始終是個問題，而且大部分人一致認為這個領域才剛剛起步。
這項研究更廣泛的意義不免讓人擔憂。如果在貧困的環境中成長會給童年時期的大腦留下印記，那麼這是可以逆轉的嗎，在多大程度上可逆？導致這個結果的根本原因是什麼？批評者也提出疑問，如果大家都知道幫助貧困家庭的社會項目能夠改善貧困家庭的生活，再從神經科學的角度確認它起了作用真的有必要嗎？
「我們的研究的確有了些發現。我認為貧窮確實會影響孩子的大腦發育，」威斯康星大學的一位心理學教授賽斯·波拉克（Seth Pollak）說，「不過在這方面我們必須要非常小心，因為這個領域很容易牽涉到一些爭議性的政策含義。」
清晰可見的差別
在發達國家中，美國兒童的貧困水平相對來說是最高的，總共1500萬個孩子，每5個孩子中就會有一個生活在政府制定的貧困線以下（四口之家的年收入低於$24250就會被定為貧困[2,3]）。法拉赫說，經濟的拮据不僅僅是缺錢這麼簡單，對於貧困兒童來說，經濟的拮据會對孩子的營養、產前護理、家庭教育水平、鄰居以及其他環境壓力因素造成影響。最嚴重的影響之一就是成績差距：總體來講，與中產階級以及富裕家庭的孩子相比，貧困家庭的孩子成績更差，在標準化測試中得分較低，而且進入大學的人數也相對較少。而且，這種差距還在持續增長[4]。
「引入神經科學的研究方法以後，你會發現許多新的角度可以解釋貧困對孩子的影響。」 法拉赫說。比如，和富裕的同齡孩子相比，貧困孩子的記憶力要差一些，神經科學的解釋是，這可能因為在貧困家庭中成長會承擔更多生活壓力。大腦的海馬區有個奇怪的設計：它既是鞏固記憶的關鍵結構，又恰巧布滿了壓力相關的激素受體。
早期的研究結果揭示了一些有趣的矛盾。法拉赫和同事發現社會經濟狀況並非影響大腦所有的認知功能，而是集中在被認為與特定大腦迴路相關的功能上：比如語言、記憶容量以及調節思維和情感的能力[1,5]。她的合作者包括當時還是她學生的金柏麗·諾貝爾（Kimberly Noble），現在是哥倫比亞大學教育學院神經科學與教育方向的教授，還有賓夕法尼亞大學的新生兒學專家哈勒姆·赫特（Hallam Hurt）。
華盛頓大學的早期語言專家帕特里夏·庫爾（Patricia Kuhl）的功能核磁共振（MRI）研究顯示，社會經濟狀況水平較低的5歲孩子，其大腦皮質區中反映閱讀能力的重要區域表現出了較低水平的特化[6]。俄勒岡大學海倫·內維爾（Helen Neville）的團隊測量了衡量大腦反應情況的事件相關電勢（event-related potentials），結果表明社會經濟狀況較低的3~8歲孩子對特定的聲音輸入反應相對較慢[7]。
在過去的幾年裡，大多數的工作重點都集中在大腦結構差異上，包括早期關於杏仁核在處理恐懼和其他情感中的相關發現，以及前額皮質在決策制定和自控能力中作用的相關研究。在這些發現中最一致的部分，是社會經濟狀況較低的孩子的海馬體普遍相對較小。
第一個關於海馬體大小的研究報道來自波拉克的實驗室。該研究基於大腦核磁共振（MRI）數據以及從美國國家發展資料庫中提取的317個4~18歲孩子的家庭人口數據[8]。兩年之後，華盛頓大學的瓊·盧比（Joan Luby）以及她的同事對145個6~12歲的貧困兒童從入學前開始實施了持續的觀察，發現和非貧困兒童相比，貧困兒童大腦的海馬體明顯要小很多[9]。
盧比的團隊剛開始的研究目的並不是探索貧窮如何影響並改變大腦，他們的跟蹤研究只是為了解釋在抑鬱症和其他精神疾病的研究中出現的多變性。但在統計數據時，他們發現信息量很大，盧比說。「這雖然不是我們本意，但是這些數據推動著我們繼續研究下去。」研究人員還問了孩子以及他們的父母一些有關生活壓力的事情，以便評估孩子的母親對他們起到了多少鼓勵和支持作用。經過統計學分析，研究人員發現，對於缺乏母親關愛或者承受的家庭生活壓力較大的孩子，貧困對他們大腦的影響會更明顯。
在大腦結構與社會經濟學聯繫方面規模最大的研究來自2015年3月份。諾貝爾等人對來自國家資料庫的超過1000個3~20歲的個體的大腦核磁共振（MRI）掃描結果進行了分析, 他們[10]發現來自受教育水平（這是社會經濟狀況常用替代指標）較低的家庭的孩子的海馬體容量相對較小。更重要的是，他們發現這些孩子在大腦皮質的表面區域也有差異。在童年時期以及青春期，大腦中的髓磷脂開始生成，神經元逐漸形成正確的連接，這個過程中大腦皮質厚度會降低，表面積增加，此前的研究已經顯示這些結果和智力有關。在諾貝爾的研究中，平均來看，隨著父母對孩子教育年限的增加，孩子的大腦皮質區的表面積也會相應的增加，特別是在與語言學習、閱讀以及自我調節能力相關的皮質區域。這些影響也和收入有關，特別是在那些低收入的家庭中[10]。
根據漢森等人的研究工作[11]，隨著年齡的增長，家庭的社會經濟狀況與大腦灰質的容量成正相關。
複雜的結果
法拉赫稱，研究大腦結構中可觀測的變化，有一個好處就是它不像功能成像那樣，需要提前知道哪些認知功能會被影響。但是，在結構研究中，如何解釋結構變化也是一個難題。雖然在兒童大腦中海馬體的差異已經在不同的研究中被確切證實了，但是在成人中卻得不到一致的結果，難道這意味著這些孩子的大腦在成人時期又追上來了？而且研究人員對於這些差異出現的時間也不確定。波拉克和她的同事對比了低社會經濟狀況（low-SES）和中等社會經濟狀況（mid-SES）家庭孩子的大腦生長速率，她們發現貧困孩子大腦的生長速率從學步時期就開始下降，等到4歲的時候就已經有很大的差異了[11]。在一項對極貧困的兒童的縱向比較中，法拉赫和同事發現在剛出生后的幾個月，大腦皮質區灰質的容量就已經表現出了不同，這可能意味著一些與貧困有關的大腦變化在出生前就已經產生了。
人類大腦的發育是非常複雜的，而且在這個過程中還有基因和環境之間的相互作用，所以怎樣去理解這些結構的改變依然是個很棘手的問題。波拉克以及其他一些人強調這些結果是通過人口平均得到的，因而消除了許多由個體差異導致的誤差。我們不能只看某一個特定的低社會經濟狀況（low-SES）家庭的孩子，然後只收集關於她大腦的數據。要理解長期的環境效應，並弄清孩子發育中的大腦是否（或者如何）補償貧困帶來的影響，還需要更多實驗以體現孩子在面對貧困時的反應有何個體差異，加州大學伯克利分校的心理學及神經科學教授西爾維婭·邦奇（Silvia Bunge）說。這類反應包括了文化或個體特質面對壓力而產生的保護性反應，正是它們產生了心理學家所說的「恢復力（resilience）」。
這個領域已經逐漸開始探索更複雜的關聯。2015年，兩項發表的研究明確將貧困家庭孩子的大腦結構變化和他們的成績聯繫在了一起。通過對58個青少年的小規模研究，麻省理工大學約翰·加布里埃利（John Gabrieli）的團隊首次將大腦皮層的容量和數學以及閱讀課成績聯繫了起來[12]。這項工作已於去年4月份發表。波拉克和同事在去年7月份發表的文章中分析了398個4~22歲兒童以及青少年的核磁共振掃描結果，在考慮了其他影響因素、對數據進行調整之後，發現大腦結構的差別是造成貧困家庭孩子和中等經濟水平或者富裕家庭孩子存在20%成績差距的原因[13]。將大腦測量與其結果聯繫在一起具有重要意義，從此我們就能夠將大腦結構測量作為一種生物標記手段或者替代指標，用以幫助我們識別針對貧困家庭的社會幹預手段是否有效，加布里埃利說。
但是，有些人卻認為並不需要用這些標記來描述貧困問題或者針對貧困問題的解決方法。「深入研究貧困如何影響神經發育是一個很有意思的問題，」西北大學的心理學教授桑德拉·韋克斯曼（Sandra Waxman）說，「但是即使貧困兒童的大腦容量和結構與中等經濟水平家庭孩子的一模一樣，我們依然需要使用干預手段來幫助貧困家庭和兒童。」韋克斯曼解釋說，如果讓懷孕的低收入婦女接受教育對她們的孩子有積極的影響，那麼這樣做並不需要額外對孩子的大腦做神經方面的測定。該研究所傳遞出的信息也存在問題：用生物學方面的差別來描述這個問題可能會讓決策者錯誤地認為這種影響是永久的。而實際上大腦是極具可塑性的，尤其是兒童。「對於這個問題我們需要特別謹慎，」邦奇說，「不能加深或者強化任何有關窮人的負面印象。」
但是這項研究的支持者表示，正是因為人們對生物學如此信任，神經科學才更應該被引入政治領域。「討論社會公平並不總能引起人們的注意，」波拉克說，「但是如果你說『看，這能影響孩子的大腦』，人們的關注點就會迅速轉移到這個話題上。」他堅持認為這種改變是有效的。「一旦了解了這方面的研究，你就會想『我的天吶，這是個生物醫學問題。』貧窮真的會在生物學上改變並阻礙孩子的發展，並給社會帶來了高昂的代價。」
尋找因果關係
貧窮到底是怎樣影響大腦結構的呢？是因為出生前和幼年時期的生活壓力嗎？是因為感覺變得富有的機會渺茫嗎？是因為父母壓力大而沒有給與孩子足夠的關愛嗎？是因為鉛或者農藥等有毒物質嗎？亦或是因為營養不良？雖然科學家沒有辦法測試薪水對大鼠或者猴子會有什麼影響，但是利用動物模型研究發現許多與貧困相關的環境因素可以影響大腦。盧比以及其他科學家的研究表明，壓力和母愛——貧窮產生影響所需的介質——在動物模型中有很強的作用。
在一定程度上這是個無解的問題，波拉克說。他解釋道，「人類的大腦有極強的恢復能力和多能性，我認為大腦可以承受許多壓力而不會影響正常發育。然而諸多因素長時間的共同作用可能會影響孩子的大腦，而貧窮正屬於這樣的情況。」
無論研究人員的目的是理清作用機制，還是為了進一步證實貧困與大腦發育之間的聯繫，僅憑現在所做的那些觀測性研究是不夠的。加州大學歐文分校教育學教授格雷格·鄧肯（Greg Duncan）說，關於因果關係的問題只能通過實驗干預來解決。作為政府收入動態研究項目組的研究員，鄧肯在前25年的職業生涯中，對成千上萬的家庭進行了經濟水平、健康狀況以及許多社會因素的跟蹤調查。該項目於1968年啟動，現今仍然在運行，目的是評估林登·約翰遜總統任內開展的一項抗貧活動的效果[15]。這個項目促使鄧肯後來與發育心理學家，以及像諾貝爾這樣的神經科學家進行合作，研究家庭貧困對行為和大腦的影響。
在過去的幾年中，鄧肯和諾貝爾一直在為一項隨機對照試驗的經費和啟動奔走，這項實驗將能明確地回答收入水平是否與孩子的認知能力和大腦發育有關。研究人員設想的實驗方式是，給1000個在美國四個不同地點出生的嬰兒的低收入母親發放為期三年的借記卡。這些隨機分配給實驗組的借記卡每月會存入$333，一些研究表明這個數額能夠影響較年長孩子的認知發展[16]，並且也同某些項目提供的福利水平相當，比如對有工作的窮人實行的聯邦所得稅抵免項目（the Federal Earned Income Tax Credit）。對照組的卡里則只會每月象徵性的存入$20。這些家庭可以以他們希望的任何形式使用這些錢。到孩子的第二個生日時，研究人員將對他們的家庭氛圍、文學活動、家庭壓力以及家長的心理健康進行評估。到三歲的時候，孩子們將會收到一套全面的認知測試題。
在一項正在進行的包含30個紐約市家庭的預實驗中，團隊測試了每月發$100和$20這兩個較小的數額會產生怎樣不同的影響。「有些人認為在紐約薪水是相當高的，這些小金額報酬對他們來說不算什麼，」鄧肯說，「所以想要知道20美元對這些家庭有多重要也不太現實。」
許多心理學家懷疑直接發沒有使用限制的現金對研究認知能力是否真的有幫助。「根據先前的研究，研究人員發現測試家庭並不會總是按照我們希望的方式消費這些現金，」邦奇說，「與其直接給他們錢，我更看好那些幫助人們自食其力的項目。」
但是諾貝爾認為，這些家庭完全可以以他們認為正確的方式使用這些錢，用這種做法研究貧窮是科學可行的。如果貧窮是認知能力受損的主要原因，那麼提供現金就可能是最有效的解決方法。「貧窮對不同家庭的影響機制極有可能是不同的，」諾貝爾說，「在貧窮的經濟狀況下，父母能否為孩子買更多的書，能否縮短工作時間從而更多的陪陪孩子，又或者是能否降低支付租金的壓力，這些因素在不同家庭是不同的。」
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