大脑的发育

人类的大脑在其一生中所经历的变化比身体其他任何器官都要多，从婴儿到成年的这些变化可以大致划分为四个阶段，每一个阶段都深深影响着人类的能力和行为。

 中国康复研究中心(北京博爱医院)儿童康复科刘建军

一、怀孕期

当胎儿开始第一次呼吸之前，大脑就已经诞生8个多月了。大脑在受孕后4周以内开始发育。这时，三层胚胎细胞中的外胚层发生卷曲，形成神经管。一周以后，神经管的上部发生弯曲，发育成前脑、中脑、后脑的基本结构。

 

从这点来说，大脑的发育与分化主要是由基因来控制。但是即使如此，在这一阶段使大脑保持最佳状态的关键还是要尽可能保证良好的产前环境。这就要求孕妇在胎儿发育的最初几周里不能有压力，保证良好的饮食，远离香烟、酒精和其他有害物质。接近大脑发育的末期时，胎儿开始具有听和记忆的能力，声音与感觉就会开始影响大脑。

 

但是在起初的6个月里，大脑的发育只是在搭建基本结构：增加神经元和神经连接，保证大脑每个部位都发育良好，发育位置正确。这一过程需要消耗能量，同时需要各种营养物质在适当的时候以合适的数量发挥作用。事实上，当你了解到这一下需要完成的建筑工程量——千亿个脑细胞和分布在10多个不同区域里的数百万个辅助细胞——肯定会认为这确实是一项令人惊叹的进化工程。已经知道大脑在发育早期需要一种名叫“叶酸”的营养物质，这种物质对闭合神经管起到关键作用。缺乏叶酸会导致婴儿出现一些生理缺陷，例如脊柱裂（部分脊柱暴露体外）、无脑畸形（因大部分大脑未能发育导致的致命疾病）等。有一些证据表明，缺乏维生素B12也会产生类似的后果。

 

人们对其他营养物质在最初几周内的作用还不是十分清楚。这一方面是因为缺乏营养物质通常只是整体营养不良或贫困的表现之一，但是营养不良与贫困涉及到与整体健康状况不佳或健康意识淡薄有关的各种复杂因素；另一方面的原因则是难以把早期营养物质缺乏与几个月或几年后出现的问题联系起来。

专家们已经通过动物试验了解到，营养不良（特别是蛋白质缺乏）会阻碍神经元和神经连接的发育。在神经元从发育之初的位置移动到最终位置的过程中，铁和锌的作用是必要的。另外，长链多不饱和脂肪酸对突触的发育和膜功能同样具有至关重要的作用。

 

然而，尽管良好的饮食习惯和服用产前维生素通常足以满足胎儿的大脑的早期需求，但是不良胎盘导致的营养缺乏可能影响大脑发育。影响孕妇胎盘状况的因素包括高血压、精神压力和吸烟。营养过剩也不是好事情。糖尿病如果控制不当，就可能导致大脑发育遭遇葡萄糖恶性过剩的状况。

 

幸运的是，大脑具有一套巨大的安全体系，发育出的神经元是其最终需要的两倍。即使如此，有些伤害也还存在。例如，即使婴儿从出生开始补充铁元素，胎儿缺铁症也能影响大脑功能达3年之久。至于有害物质，一个好消息是，胎儿能够受到很好的保护，不容易受到外部世界甚至母亲自身的影响。胎盘是一道具有高度筛选功能的屏障，含有许多外排蛋白，能够防止孕妇血液中的有害物质进入胎儿体内。

 

不过胎盘也并不是一道完美无缺的屏障，例如汞、尼古丁、酒精等有害物质能够勉强通过胎盘的筛选。其后果取决于有害物质的数量和胎儿接触的时间。专家通过动物实验发现，尼古丁确实会影响神经递质的功能，而汞则与小脑和某些皮层的细胞死亡有关系。已经知道，酒精可以杀死神经元和改变某些神经递质的活动，但是多少剂量的酒精会引发胎儿酒精综合症和认知缺陷或造成伤害，目前尚不清楚。

 

专家发现，有一些有害物质不需要通过渗透胎盘就能起作用。例如香烟就会减少流向胎儿的血液量，使其丧失氧气和营养物质。还不清楚香烟究竟是怎样影响人类胎儿大脑的，但是有迹象表明，如果子宫内的胎儿曾经暴露在香烟环境中，那么在其成长为青少年后，连接大脑左右半球的胼胝体和负责社会行为的眶额皮层会相对较小。眶额皮层较小与人在10多岁时缺乏“关爱行为”有关，这就表明吸烟可能导致后代出现行为问题。但最近也有研究表明，曾在胎儿期暴露于香烟环境中的青少年与其他没有类似遭遇的同龄人在总体上没有什么差异。

 

压力也可能是有害的。专家在动物实验中发现，处于母体压力激素下的幼崽会出现焦虑行为和多动症状况。英国伦敦帝国理工学院最近对7000多名母亲和婴儿进行的纵向研究表明，高达15%的注意力缺陷多动症病例与母体的压力有关。

 

这一阶段的许多因素都可能造成大脑发育的问题，而胎教则有助于大脑的发育。在婴儿出生之前，每分钟有25万个新细胞在形成，每秒钟结成180万个新连接，但是约半数细胞后来会萎缩消失，只有在使用过程中得到强化的细胞才会保留下来。

 

产前后期的经历显然很重要，而且可能对大脑正常发育的影响最为关键。专家在试验中可以最早在妊娠约22至24周时观察到胎儿的学习行为。这时，胎儿会对声音或触摸做出反应，但会无视反复出现的相同刺激，专家把这种简单的记忆方式称为“习惯化”。从大约32周起，胎儿就显示出接收条件反射的能力——一种更为复杂的记忆方式，表示可以通过学习把一种随意性刺激看作成是另一件事情将要发生的信号。研究证明，胎儿对特定音乐和母亲声音、气味的记忆在受孕30周后形成，并延续到出生以后。

 

语言的学习也开始于产前。如果听到的是自己的母语，而不是外国语，新生儿吸奶更有劲，虽然他在3岁前确实会对任何语言都做出反应。即使如此，虽然对着7至9个月大的胎儿说话能帮助他们辨识你的声音，但没有直接证据表明，接触多种语言环境会影响今后的语言能力。影响语言能力发展的重要因素，是父母在孩子出生后与之交谈时间的长短、父母词汇的复杂性和他们吸引孩子注意力的程度。

 

二、童年期

童年时期的大脑比以后任何时期都更具有活力和可变化性。当人们探索周围世界的时候，大脑正在继续发育，以惊人的速度形成和打破神经连接。也许令人惊讶的是，学习、记忆和语言活动从我们出生前就已经开始了。从出生起，小孩子会在10多年里迅速发育生长，这期间的每一次经历都会影响到其成人后的样子。

 

令人惊讶的是，婴儿出生以后，其大脑功能几乎没有发生什么变化。虽然对触摸很敏感的体感皮层在婴儿出生前就开始活跃起来，但是要在二三个月以后，这一皮层才会进行其他活动，并最终控制随意动作、推理、知觉等活动。额叶在婴儿半岁到1岁之间开始活跃起来，引起情感、依恋、计划性、短期记忆和注意力的发育。顶叶和额叶的各部分在婴儿1岁半左右联系更为紧密，自我意识就出现了。

 

童年期的生活经历有助于塑造我们的精神状况，而父母忽视或过分严厉的教育有可能改变良好的大脑。例如，童年时期遭到母亲遗弃或者遭遇重大创伤，今后对压力状况的精神反应就会受到影响，他就有可能诱发抑郁症和焦虑症。

 

那么，应该怎样充分利用大脑生命中这段娇弱但富有潜力的时期呢？对于父母的好消息是，有研究表明，让孩子倍感呵护的环境与一对一的玩耍时间（比如玩捉迷藏游戏、搭积木、唱儿歌、玩拼装玩具）完全可以帮助孩子提高智商，培养其对毕生学习的兴趣。

 

儿童到了6岁时，其大脑的重量已经达到成年人的95%，能量消耗也达到高峰。在这个时期，孩子们开始应用逻辑，开始付出信任，开始理解自己的思维过程。他们的大脑继续发育，继续在他们体验世界的进程中形成和打破神经连接，直到青春期不期而至，然后大脑又开始了巨大的变化。

 

三、青春期

 

青少年一般具有自私、鲁莽、不理性、急躁和易怒等特性，但考虑到青少年的大脑仍然在发育，这并没有什么奇怪的。在青少年时期，大脑的容量也许已经足够大，但神经连接网络仍然是一个没有完成的工作。

 

专家们一直认为，既然早在青春期前，儿童的大脑容量就已经和成人差不多，因此，青春期那些使人非常不愉快的特性是性激素肆虐的产物。然而，最近的脑成像研究表明，青少年时期和20岁出头时的巨大变化有助于解释青少年时代的混乱状态。

 

美国国立精神卫生研究所（位于马里兰州贝塞斯达）的杰伊• 吉德及其同事跟踪研究了近400名儿童的成长过程，每两年就对其中一些孩子的脑部进行扫描，直到他们长大成人。他们发现，这些儿童进入青春期后，大脑的灰质逐渐减少。青少年的灰质每年减少大约1%，直到20岁出头。

 

由于灰质减少，童年快速成长期产生的、没有用过的多余神经连接也随之减少。这一过程首先从感觉和运动区开始，这些区域最先成熟；然后是与语言和空间定位有关的区域；最后是与高级的处理和执行功能有关的区域。

 

最后成熟的区域之一是位于额叶最前端的背外侧额前脑皮层，这一区域负责控制冲动、判断和决策。这也许可以解释，普通青少年为什么会作出一些不那么明智的决定。这一区域也负责控制和处理杏仁体传来的感情信息，这也许能够解释青少年的性情为什么反复无常。

 

随着灰质的逐渐减少，但是脑部的白质却在增加。这一组织围绕着神经元，有助于加快电脉冲的速度以及维持神经连接的稳定。

 

这些变化既带来好处也有缺陷。在青春期这一阶段，大脑仍然像儿童时代一样具有可塑性，因此还能像海绵一样大量汲取知识。另一方面，控制冲动能力的缺乏可能会导致一些危险行为，例如吸毒、酗酒、抽烟和没有采取保护措施的性行为。

 

从积极的一方面看，青少年很快就会长成大人，开始独立生活，他们具有将自己的大脑塑造成一台高效处理器的能力。因此应当尽可能地利用这一时期，也就是将青少年身上的全部能量投入到学习和获得新体验中去——不论是埋头苦读，还是学着通过音乐或美术表达自己，还是通过环球旅行探索人生。但无论喜欢与否，因为青少年的决策回路仍在形成之中，他们稚嫩的大脑仍需要加以保护。

 

四、成人期

人到了20岁出头，大脑发育就进入成人期。在22岁左右，人的脑力会达到最高峰，而这种状态通常只会持续约5年的时间，以后便一路下滑。

 

这种长期而缓慢的的脑力衰退过程会从27岁左右开始并延续整个成人期，虽然各种能力衰退的速度不同。令人奇怪的是，首先开始衰退的是那些在青少年时期要花最长时间才能显现的能力，例如制定计划和任务协调等需要执行控制力的能力。这些能力与大脑前额叶皮层及颞叶皮层有关。大脑前额叶皮层和颞叶皮层直到21—22岁还在发育完善。情景记忆（与回忆事情有关）的能力会迅速下降，与此同时，大脑的处理速度会变慢，工作记忆所能储存的信息会减少。

 

美国伊利诺伊大学心理学家阿特•克雷默和其他人进行的研究表明，从25—26岁开始，在所谓的简易智能情况表测验中，每10分最多可以丢失1分。这是一项满分为30分的测验，其内容为算术、语言和运动技能，通常用来衡量痴呆患者的智力衰退速度。在临床上，得分减少3—4分被视为问题严重。换句话说，人们在25岁至65岁期间的脑力衰退会对他们的现实生活产生影响。保持身心活跃，合理饮食以及远离烟、酒和毒品，能够使不可避免的脑力衰退过程减慢。