韩国李妍允:儿童的大脑如何发育

儿童的大脑如何发育http://www.nkwww.com 2005-4-10 10:31:12 　　每个孩子都天生有一个脑袋，一个用于学习的大脑。但需要多年的经验：观察、聆听、玩耍、与父母沟通，才能使大脑中控制语言、数学、音乐、逻辑和情感的数十亿复杂神经网络发展成熟。

　　您无法看到初生婴儿大脑内的运作情况。当她注视着你的时候，她的视网膜上的一个神经细胞就与大脑视觉皮层的另一神经细胞联系起来，这种联系将会持续一生。你的面部影像已在婴儿的大脑中留下持久的记忆。当婴儿听到“妈”时，她耳朵中的一个神经细胞就会立即释放出一种称为“神经递质”的大脑化学物质，将“妈”这个音的电子讯号传送至听觉皮层的一个神经细胞。从此，“妈”这个音就在她大脑的一组细胞中永久记录下来，这组细胞将永远不会对其他声音作出反应。

　　这一切你都无法看到。但美国底特律市韦恩州立大学儿科神经生物学家哈利·丘加尼教授却利用正电子发射计算体层摄影技术进行观察，观察到婴儿脑部各个区域一个接一个活跃起来，好像停电后又来电的城市，一家接一家地亮起了灯。他可以从婴儿一出生就测量出脑干和感觉皮层的活动状况，可以观察到婴儿在第二和第三个月时视觉皮层的活动状况，也可以看到婴儿在第六至第八个月时大脑前皮层如何开始活跃。根据丘加尼教授的观察，婴儿的脑部在婴儿离开母体后仍然不断成长———不仅像身体四肢、五脏一般长大，而且建立微观联系，这些联系负责感觉、学习和记忆等功能。简言之，婴儿出生时脑部已经拥有日后所需的一切功能，只是不知道如何运用而已。

　　科学家最近才发现，人类大脑的实际构造是由出生后的经验而不是由遗传所决定。美国家庭及工作学院在不久前发表的研究报告《重新认识大脑》中指出：“仅仅在15年前，神经学家仍然认为大脑的结构在出生时已经由遗传基因决定。”但去年科学家已经认识到这是错的。幼儿的早期经验可极大地影响脑部复杂的神经网络结构。此后，科学家们就一直在探索这些早期经验是如何影响大脑的网络结构的。

　　婴儿在出生时大约有一千亿个神经细胞，形成五十兆个突触。婴儿的遗传基因———来自卵子和精子———已经决定了婴儿大脑的基本结构。它们已与脑干产生联系，使心脏跳动，肺部呼吸得以正常进行，但也仅此而已。人类大约有八万个不同的基因，据信足有半数用于中枢神经系统的构成和运作。但这还远远不能满足大脑的需求。第一个月中，婴儿的突触数量已增长了二十倍，即一千多兆。因此，天生的基因数目根本不足以标明如此多的联
系。

　　这就有赖于生活经验———即幼儿从实际生活中接收的所有信号。经验似乎是通过强化突触产生作用的。正如我们长时间没有接触某些事物，对该事物的记忆就会淡忘；不经常使用的突触会在一种称为“剪枝”的过程中退化。加强退化网络的方法称作刺激。刺激并非指父母应按出版商所说的让婴儿看识字卡，是十分简单的事———配对袜子颜色或听童话故事。美国阿拉巴马州大学的克雷格·雷米进行了最全面的研究，他发现积木、珠子、藏猫儿等游戏和其他传统的方法会加强认知、肌肉和语言的发展———若无心灵创伤则会使之得到永久性地加强。

　　突触的形成和退化于不同的时间在大脑不同的区域发生。其发生次序与婴儿各种技能的掌握相吻合。婴儿大约两个月时，脑部肌肉皮层开始有突触形成。几乎在同一时期，婴儿的“惊吓”和“觅食”反射消失，开始掌握有意识的动作。三个月时，婴儿视觉皮层的突触形成达到最高峰；大脑开始微调视觉联系，使婴儿的眼睛可以聚焦在一件物体上。到八至九个月时，负责记忆的海马区域开始发挥全部功能；只有此时婴儿才会形成清晰的记忆，例如怎样移动推车。丘加尼发现，在半岁至一岁期间，负责思考和逻辑的额前皮层形成突触的速度极快，所消耗的能量比成年人高出一倍。此一惊人的速度一直延续至儿童十岁时。

　　语言研究显示了婴儿大脑“神经可塑性”的特征以及这种可塑性如何随年纪的增长而减退。华盛顿州大学的帕特里夏·库尔曾研究了婴儿大脑中由音素（语言中的最小语音单位，例如“ee”或“l”）构成的“听觉图”。最初，听觉皮层的神经细胞就像未接到指示的工人一样候命待发。当新生儿听到一连串的英文，听觉皮层的另一组神经细胞就会形成，对每一个音素产生反应。每组神经细胞只有在听到这一特定音素（例如“爸”或“妈”）时，才会产生反应。如果一个音与另一个音明显不同，负责记忆一个音的神经细胞就会与负责记忆另一个音的神经细胞相距很远。（库尔在婴儿的头皮上使用无害的电流测量方法，确定哪些神经细胞对某个特定的音作出反应。）但如果两个音非常相似，两组
神经细胞位置就会十分接近，婴儿就可能很难分辨这两个音素。一周岁时，婴儿的听觉图已经形成，对于没有听过千万次的音素就无法辨认，因为没有神经细胞组负责对该音素作出反应。随着年龄的增长，学习新语言就会倍感困难，因为听觉皮层内可用于接受新音素的神经细胞越来越少。

　　经验与年幼时学习词汇也有密切的关系。芝加哥大学的杰内伦·胡滕洛切尔发现，父母对婴儿说话的数量多少与婴儿掌握的词汇量有密切的关系。20个月时，话多的母亲的婴儿的词汇量比话少母亲的婴儿的词汇量平均多出131个；两岁时，差距则会成倍增加，达到295个。胡滕洛切尔说：“关键是儿童听到不同词汇的次数。”她发现复杂句子结构方面的情况也一样。如果母亲说话时使用40％的复合句（例如“因为…所以…”、“如果…就…”），幼儿说话时会有35％是复合句；母亲说话时仅使用10％的复合句，幼儿使用复合句的机会就只有5％。

　　只有“活”的语言，而非电视，才对词汇量和造句能力产生如此大的影响。为什么电视播放的声音不会刺激语言的发展呢？胡滕洛切尔相信，“语言必须与正在发生的事物相关，才能产生意义，否则就只是一堆噪音。”此一原则可能对其他认知能力也适用。带有情感成分的信息比单纯的信息更能刺激神经细胞联系。如果与更多的小甜饼联系起来，孩子会更容易理解“更多”的概念，要教孩子“过一会儿”的概念，可与焦急地等待去游乐场的情景结合起来，这样比单独讲授学得更快。这丝毫也不奇怪：成年人的学习过程也一样，如果与切身感受相关（你对宇宙飞船爆炸有何感受？），就很容易记住；如果与切身感受无关（正弦与余弦有何区别？），就很难记住。逻辑学中的一个重要成分因果关系也是通过情感学习的收效最大：如果我微笑，母亲就会向我微笑。一件事可触发另一件事，就会形成联系，帮助日后学习更多因果关系的概念。婴儿在7至12个月期间，感受、概念和语言开始以这种方式结合起来。

　　影响大脑神经细胞联系的另一个途径可能在于其自然和谐性。去年，专家针对音乐对时空推理能力的影响进行了新研究。时空推理能力是看到一些支离破碎的图画（如兔子），就会在脑海中将完整画面拼凑起来。《神经学研究》期刊曾发表了一项研究，关于三至四岁的儿童的时空推理能力如何受到每周的钢琴课的影响。六个月后，这些儿童接受了一项测试，结果他们在时空推理方面的成绩比全国的平均分数高出34％。而另一批学习使用电脑键盘、学习唱歌或什么也没学的儿童的测试分数则没有提高。这是什么原因呢？加州大学物理学家戈登·肖估计儿童在弹钢琴时“领略到韵律怎样在空间和时间中出现”。在一连串手指和琴键动作产生韵律的同时，将方位（琴键）与时空声音相联系的神经细胞连接也得到了加强。戈登·肖说：“音乐训练对神经网络会产生深远的影响。”但科学家尚未确定早期接受的音乐培训效果会不会持久——这些幼儿园的儿童会不会成为高中时的数学奇才。


　　大脑可塑性强的缺点是大脑极易受伤害。贝勒医学院的布鲁斯·佩瑞博士指出：“经验只是改变成年人的行为，”但却为儿童的大脑“实际提供了组织结构”。如果大脑结构是经验的反映，遭受心灵创伤的儿童的经验就是恐惧和紧张，对恐惧和紧张的神经化学反应便成为大脑起主导作用的结构。耶鲁儿童研究中心的琳达·马耶斯博士说：“如果再三遭遇惨痛经历，就会改变大脑的结构。”原因是：

　　■心灵创伤会提升焦虑荷尔蒙，例如可的索，这种荷尔蒙会像酸液一样流遍整个大脑，导致脑部皮层（负责情感、依附联系的）和边缘系统区域受损，受虐儿童的脑部皮层和边缘系统比正常儿童小20％至30％。这些区域内的突触数目亦偏低。

　　■年幼时曾受虐待的成年人中，负责记忆的海马区域比有正常童年的成年人要小。这也可能是被可的索侵蚀的结果。

　　■在零至三岁的脑部成型阶段，佩瑞博士解释说，高可的索水平会令脑部负责警戒和觉醒的区域更为活跃（这被称作蓝斑），结果导致脑部过度警戒。当儿童梦见、联想到或有人提及心灵创伤（甚至虐待他的人出现）时，以往因受伤害而被激活的脑部区域马上就会重新被激活。最轻微的压力、最微不足道的恐惧都会刺激脑部释放更多的焦虑荷尔蒙，结果则出现多动、焦虑和冲动的行为。明尼苏达州大学神经学家梅根·冈纳说：“可的索水平较高的儿童自制能力也较低。在高度紧张环境下成长的儿童很难集中注意力和自我控制。”心灵创伤还会干扰神经传递信号，刺激某些传递使之陡然活跃，使另一些传递受到压抑。由于神经传递指示成长中的神经元何去何从，所以处于长期精神紧张状况下的儿童（例如母亲的男朋友狂怒中粗暴打骂人，或者酗酒的叔父喜怒无常）学习能力亦会下降。这当然是一个悲剧，尤其令人悲哀的是他们失去的是本来拥有的能力。婴儿天生有一个适宜学习的大脑，但适当的环境和帮助是不可缺少的。


摘自<<北京晚报>>