新生兒腦中與生俱來的數線

■「腦中數線」究竟是先天便具備的,或是後天才發展出來的?出生0-3天的新生兒表示:…等等!該怎麼在這麼小的嬰兒身上進行觀察呢?

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撰文|林雯菁

請各位先在腦海中將數字0-9依序排列。

好了嗎?我來猜猜看,你是不是把數字0擺在一條假想水平線的最左端,接著往右依序擺上1、2、3…,最後把9放在這條線的最右端呢?

這條小數字在左、大數字在右的數線被稱為「腦中數線」(mental number line)。那麼,這條數線的存在是與生俱來或是後天習得的呢?大家可能會認為這是因為我們從小在數學課就是這樣學的,再加上中文或英文都是由左寫到右,所以會有這樣的反應似乎也是理所當然。確實,文字書寫和閱讀方向等文化因素有所影響,但或許不是造就腦中數線的唯一原因。已有眾多研究顯示,除了成人以外,學齡前兒童、八個月大的嬰兒、甚至是恆河猴和出生不久的小雞,都傾向於將小的數量和左邊連結在一起、大的數量和右邊連結在一起。這些研究都暗示著腦中數線可能是天生的。

一項由法國研究者de Hevia博士與其同事發表在《當代生物學》的新研究,發現出生0-3天的人類新生兒也有這種傾向。

在這個新研究中,新生兒被分成兩組-〔小數量〕和〔大數量〕組,兩組都會經過〔熟悉〕與〔測試〕兩階段。實驗一開始先進行〔熟悉〕階段,兩組的新生兒都會聽到長達六十秒鐘、由真人發音錄製而成的錄音帶,並同時看到螢幕正中央所出現的矩形。但兩組所聽到及看到的內容略有不同。雖然兩組聽到的聲音都由不同的音節組成,但〔小數量〕組聽到的每個音節皆會重複六次,像是「答答答答答答、嘟嘟嘟嘟嘟嘟、逼逼逼逼逼逼…」,而〔大數量〕組所聽到的則是每個音節重複18次,例如「答答答答答答答答答答答答答答答答答答(也就是18個答)、18個嘟、18個逼…」。至於他們所觀看到的畫面差異在於〔小數量〕組所看到的是一個接近正方形的矩形,而〔大數量〕組看到的則是一個長方形,也就是一個較短、一個較長。

圖 二:實驗方法示意圖。此處以〔大數量〕組為例。在熟悉階段(左圖),聽覺刺激中的每個語音皆重複18次,畫面為長度較長的長方形。在測驗階段,聽覺刺激數量縮短為每個語音只重複六次,矩形縮短為正方形。此正方形有時出現在畫面左半邊(中)、有時出現在畫面右半邊(右圖)。(圖片修改自de Hevia等人之原始論文)。

原則上,在〔熟悉〕階段不管是〔小數量〕或〔大數量〕組,聽到的音節重複次數多寡,和看到的矩形長度長短在抽象概念上是一致的。也就是數量多搭配長矩形、數量少搭配短矩形。

〔熟悉〕階段結束後緊接著〔測試〕階段。此時〔小數量〕組的新生兒會聽到原本每個重複六次的音節變成重複18次,眼睛所見的矩形也從正方形變成長方形,也就是數量由小變大。而〔大數量〕組聽到的則是從原本的重複18次變成只重複六次,矩形也從原本的長方形變成正方形。但不論是哪一組,矩形都不再停留在畫面正中央,而是一次出現在螢幕右側,一次出現在螢幕左側。

根據過去實驗,已知當人類新生兒聽見的聲音刺激有‘數量’上的改變時,他們會預期眼睛所見的視覺刺激在抽象概念上也有相對應的改變。而這個實驗所操弄的重點,便在於〔測試〕階段中矩形所出現的位置。倘若新生兒也認為數量小的在左、數量大的在右,那麼當音節重複次數減少時,變短的矩形出現在左側應該是比較合理的。相反地,當音節重複次數增加時,變長的矩形出現在右側才不奇怪。

實驗結果顯示,新生兒確實和我們一樣,預期小數量在左、大數量在右。因為當〔小數量〕組的新生兒聽到音節重複次數增加時,他們盯著出現在畫面左邊的長方形的時間比盯著出現在畫面右邊的長方形的時間來得久。暗示著他們認為數量變大的東西出現在左邊怪怪的,出現在右邊比較合理。〔大數量〕組的情況則相反。

而後續實驗也證實,這樣的結果並非整體的聲音長度、矩形長度所導致。甚至於即使在沒有搭配矩形長度改變的情況下,新生兒依然預期當聽覺刺激的數量變多時,畫面上的圖形應該出現在右邊而不是左邊。

簡而言之,這個新研究為「腦中數線是與生俱來的」這個論點添上了一筆新證據。只是,這項天生的能力究竟是怎麼演化來的?是否有任何好處?這些問題目前仍缺乏明確的解答。

 

注1:新生兒凝視時間的長短可以反映他們內心的想法──當他們見到不符合預期的狀況出現時,通常會花較長的時間盯著畫面看。這是以尚且無法言語的嬰幼兒為實驗對象的研究經常使用的指標。

de Hevia, M. D., Veggiotti, L., Streri, A., & Bonn, C. D. (2017). At Birth, Humans Associate “Few” with Left and “Many” with Right. Current Biology, 0(0). doi:10.1016/j.cub.2017.11.024

 

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作者:英國倫敦學院大學(UCL)認知神經科學博士。研究人類行為的腦神經機制。喜歡在《Wen-Jing的科學文獻報告》上與大家分享地球上最新的科學新知。

 

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