當孩子環顧四周時，究竟能接收到多少關於周圍物體的資訊？科學家最近研發出一些新方法，可以窺探幼兒的大腦，並了解他們的視覺工作記憶是如何運作的。他們發現，雖然幼兒使用大腦相同的區域來記錄周圍的視覺物體，但他們使用這些區域的方式卻與成人不同。
研究表明，成年人的視覺工作記憶最多只能記住3到4個物體——這意味著成年人一次只能記住少數幾個物體的方向和顏色。但沒有人知道，在仍在發育的大腦中，同樣的過程是如何運作的。
大腦的麻煩
究竟該如何取得幼兒大腦的圖像呢？功能性磁振造影（fMRI）測量的是腦血流量，但需要受試者在狹小且嘈雜的管狀環境中長時間保持靜止——這對一個3歲的孩子來說很難做到。腦電圖（EEG）雖然可以即時測量，但在定位大腦區域方面精度不高。
愛荷華大學心理學教授約翰·斯賓塞利用一種名為功能性近紅外光譜成像（fNIRS）的技術來研究兒童的視覺活動。他表示，fNIRS提供的訊號與功能性磁振造影（fMRI）一樣精準，能夠顯示腦部放電訊號的精確位置。而且，這項技術無需將兒童放入金屬管中。 fNIRS只能穿透大腦約2公分的深度，因此不太適合顱骨較厚的成年人，但非常適合較小的兒童大腦。
「當大腦的某個部分積極參與某項任務時，該部分大腦就會開始活躍起來，並引發一系列連鎖反應，」斯賓塞解釋道。大腦開始消耗氧氣，為神經活動輸送新鮮血液——而這正是近紅外光譜成像技術（fNIRS）所檢測的。
史賓塞的研究首次關注了兒童的視覺工作記憶。 47名3至4歲的兒童戴著內建光纖的軟滑雪帽玩電腦遊戲。之後，螢幕上會顯示一些形狀，他們需要判斷這些形狀與幾秒鐘前顯示的形狀相同還是不同。
這項研究結果於去年六月發表在《神經影像》（Neuroimage ）雜誌上，結果顯示，兒童的視覺工作記憶區域與成人相同：「他們使用的也是成人用於工作記憶的前額皮質區域，因此該系統的運作方式具有很強的連續性，」斯賓塞說。 4歲兒童的視覺工作記憶活動甚至比年齡較小的兒童更活躍。
但隨後卻出現了一個令人驚訝的結果：儘管孩子們使用的腦部區域相同，但這些腦部區域的工作方式卻有所不同。
是否存在高原？
舉個例子：如果你試著記住一個電話號碼，或許可以記住7位數字，但試著記住10位數字就難了。成年人的視覺工作記憶一次只能記住3-4個項目，如果要求他們記住更多，大腦的容量就會達到極限。 “我們可以從神經層面觀察到這一點——如果你要求一個成年人記住超過4個項目，大腦就會放棄嘗試，達到極限。”
但孩子們並沒有表現出這種反應。孩子大約可以記住1.5個物體特徵，當他們試著記住2個或更多特徵時，大腦訊號持續增強，沒有達到平台期。他們的大腦仍在努力理解新的訊息。
史賓塞認為，事情的起因是這樣的：「要想達到穩定狀態，大腦必須不易分心，只記住自己需要的資訊。對於幼兒來說，我們只給他們展示一個視覺元素，他們沒問題；但兩個的時候他們就很難集中註意力；三個的時候就完全不行了。他們的大腦反應非常不穩定。」
史賓塞說，他和同事們當時就是專門尋找這種平台期效應的，但他們並沒有在幼兒身上發現這種效應，這讓他們感到驚訝。他說，後續研究開始發現，平台期效應大約在7歲左右的兒童身上出現。
洞察個體大腦的能力也有助於幫助孩子做好入學準備。 「現在我們可以測量大腦在早期發育階段的活動，從而評估每個孩子的個體情況，」史賓塞說。這有助於在孩子入學前對存在註意力問題的孩子進行早期幹預。
孩子通常在5歲及以上被診斷出注意力問題，而這些問題往往在這個年齡層開始在學校顯現出來。 「但到了5歲，孩子已經養成了很多難以糾正的壞習慣，」史賓塞說。 “如果能有針對低齡兒童的有效診斷工具，就能更早地發現問題所在，幹預措施也會更加有效。”
