客观解读脑发育研究成果,科学助力儿童健康成长

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  人脑的发育从胚胎期就开始了,而这种发育和成熟会一直延续到成人阶段,甚至老年。在这终生不断的发展变化中,人脑经历了神经细胞生长发育、神经元突触修剪、轴突髓鞘化、脑功能网络整合与分化等多种复杂的变化。研究表明,人脑的发育并不是一个逐渐增加或者逐渐减少的简单线性变化过程,不同结构、不同脑区、不同功能网络都可能有着不同的发展趋势。并且,脑发育还受不同成长环境、生活经验等的影响,在具有一些共性趋势的同时,存在着广泛的个体差异。由于脑的复杂性和人们认知的局限性,人们对于脑发育规律的了解还非常有限。
  随着脑科学研究技术的不断进步,我们对脑发育规律的了解也在不断丰富,为促进儿童青少年健康发展也提供了科学的指引。但面对蓬勃发展的脑科学研究,面对日新月异的研究技术和成果,我们不仅要保持开放的态度,不断更新理念和认知,更要秉持科学的态度,尽可能综合分析不同观点的信息,对研究结果进行谨慎的推论,避免片面的误读和过分的夸大。
  大脑的发展有关键期吗?——理性看待儿童早期大脑的快速发育
  俗话说“三岁看老”。在大家的普遍观念里,小孩子的脑袋最好使,学东西最快。科学家们的研究也证实了这一点,的确在脑发育的过程中,神经元的分化和大部分突触的形成在出生前就基本完成了。在生命发展的前三年,儿童大脑会经历一个快速发展的时期。但如果机械、片面地来看这些结果,很可能会让人联想到,儿童早期是不是关键的黄金学习期?是不是从胎儿期就得开始胎教?过了三岁,是不是就错过了最佳学习时间?
  对于这些问题,早在20世纪60年代,诺贝尔奖得主美国科学家韦瑟和胡贝尔就通过“单眼剥夺”实验来考察视觉经验对于视觉皮层发育的作用。研究者把刚出生的小猫或猴的一只眼睛缝合若干天后,发现被缝合眼所对应的视觉皮层视优势柱萎缩,甚至拆开缝合眼后,其视力也无法完全恢复,而正常的眼所对应的视皮层则发育完好。这个经典的研究说明早期的视觉经验对于大脑皮层的发展至关重要。这些研究结果一度成了很多胎教、早教机构大力宣传“学习关键期”的证据,甚至引发了家长们“不能输在起跑线上”的焦虑。而后来研究者进一步研究发现,被剥夺视觉信息输入的大脑具有相当强大的代偿功能。这些小动物在特定时间被缝合单眼后,虽然造成了被缝合眼对应视皮层的严重甚至永久性的损伤,但大脑却可能产生了替代性的变化,因为研究者发现,另外那只正常发育的眼控制了原来缝合眼所对应的皮层区域。不仅如此,原来神经科学家们一直认为神经元是不能再生的,但近年来已有多国研究组发现,直到老年期,海马都还存在神经元再生现象。我们的大脑,远比我们想象的更爱学习。
  诚然,脑的发育需要从自然界接受豐富的刺激,充分的体验和经历能更好地让脑得到全面的发育。但这样的刺激和体验要适度,也不是越多越好。对动物的研究发现,那些过度暴露在声音刺激中的雏鸡,它们的脑细胞数量少于处在正常生活环境中的雏鸡。过长时间接受视觉和听觉刺激的幼鼠,大脑齿状回的神经发生也减少,并且表现出认知能力下降,多动和冒险行为增加的趋势。因此,给孩子充分自然的接触世界、感受世界的机会,会有助于孩子大脑皮层的正常发育;但盲目的、过多和过于频繁的刺激,反而有可能破坏神经系统自然的生长节奏,最后适得其反。并且,当我们探讨脑发育规律时,要具体区分不同的结构、不同功能。某一些成分、某一些功能的一些发育特点并不能概括脑发育的所有特征。
  大脑发育是不是“越多”“越快”越好?——尊重每一个特立独行的脑
  汇集着人类智慧的大脑皮层,从结构上可以分为灰质和白质。灰质主要由神经元胞体和树突组成,白质则主要是由神经纤维束构成。灰质和白质在经过生命头三年共同的快速发展时期之后,就逐渐呈现分化的发展模式。在7-19岁期,灰质体积发展成倒U型变化,大约在9-11岁左右达到顶峰,而白质体积则在7-19岁年龄段继续呈现不断增长的趋势。对于大脑皮层早期的高速发展和后期的不同步现象,我们或许可以这么理解,早期一些结构和成分的快速发展,是为了人能够更好地适应崭新世界的丰富刺激,因此可能建立在比较粗放的脑结构基础上;随后,则逐渐展开更为精细和复杂的发育。
  随着研究的深入和技术方法的进步,科学家们逐渐认识到,人脑的功能并非某一特定脑区单独完成的,哪怕一项简单的功能,可能都需要不同脑区之间的协作才能完成。因此,科学家们倾向于从网络发展的特性上去看待脑发育的过程。科学家们用“枢纽(hub)”来形象地表示网络中各连接交汇的核心节点。北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室的贺永教授团队与宾夕法尼亚大学的黄浩教授团队合作研究发现,在从新生儿到幼儿,再到青少年的生长过程中,脑网络的一些核心节点的效率不断增强,而另一些核心节点的效率却逐渐减弱。这些节点的变化体现了大脑发育的模块化发展的特点,在某些功能网络内部的连接变得更紧密,而不同功能网络之间的一些连接却丢失了。这样的变化,显示了脑功能网络的功能特异化和整合的发展趋势,随着脑发育的进程,逐渐形成了有明确功能分工的脑网络,这样的变化,使脑的运行变得更加高效。
  速度和时间只是发育的某个方面。在脑发育的过程中,还有一个很关键的词,叫作神经元突触的“修剪”(pruning)。我们知道神经元与神经元之间的连接,是通过突触完成的。婴儿出生后的头两年,神经元的突触数量要比成人多,然而这并不意味着婴儿的脑发育比成人更成熟。众多数量的突触大约是赋予婴儿更为敏感和开放的感知世界、接触世界的能力,提供更广泛的学习潜能以适应更多变的学习机会。但这种更“广泛”“普遍”的学习能力,也意味着,脑的功能会更容易受到各种不利环境、危险因素的影响。因此,在儿童不断成长的过程中,大脑中的突触会经历“修剪”的过程。有用的连接会被保留或增强,不用或多余的连接会被剪掉。正是由于大脑具备这种特殊的功能,才能够保护大脑不会“过载”。这种修剪,使大脑内部的连接线路更为清晰和高效,使大脑不会变成“一团乱麻”。没有正常的“修剪”,很有可能会产生脑功能异常或精神疾病。由此可见,“少”和“慢”也并不与发育不良等同。实际上,人类大脑发育成熟的时间,比其他物种要慢得多。但没有人质疑,人类拥有生物体最聪明的大脑。伦敦大学伯贝克学院的约翰逊教授认为,人类大脑这种延长的发育成熟过程,让人类的脑有了更多的与周围环境互动的时间,这让人类能够更好地修饰和构造脑的环路。   虽然我们能观察到随着年龄增长,大脑发展的总体趋势和规律,并且可以作为判断个体发育水平的参考。但每个人的脑发育却各不相同。并且在发展过程中,脑的发育显示出强大的可塑性,既定的发展轨迹亦有可能发生变化。有研究发现,青春期脑发育仍然可能经历显著的重新分化。伦敦国王学院的认知神经科学家普锐斯教授率领的团队发现,言语和非言语智力到了青春期还会发生变化,并且言语智力提高得越多,运动语言区的体积增大得越多,而非言语智商提高越大,小脑前部体积增大越多。美国国家精神卫生研究所儿童精神病学分会的绍尔和基德教授团队研究发现,超高智商的儿童,与智商较高和处于平均智商水平的儿童相比,皮层发育厚度达到峰值的时间要晚,表现出一种开始发育较慢,而后加速的趋势。虽然这个研究观测的人数并不很多,研究结论还有待更多的研究去重复和证实,但这样一个尚在初步探索中的研究却给我们提供了一个思考儿童认知发展水平与脑发育发展速度之间关系的新角度,让我们可以反思对儿童脑发育指标的衡量,或许并不是“早”和“快”,就一定意味着好。
  大脑的内在发育速度是一致的吗?——顺应大脑发展规律因势利导地教育
  科学家们发现,不同功能水平的脑区,也具有不同的发育速度。相对来说,负责感觉运动等基本初级功能的皮层发育较早,而负责计划、控制、推理等高级功能的皮层发育较晚。初级感觉运动和听觉网络在出生时就已经形成,视觉网络和凸显网络在前三个月到半年时间内快速发育,而执行控制网络则发育最慢。这样的发育顺序,首先可能是进化所需的,那些满足生存需要的功能会首先得到发展,然后才是复杂、高级的功能。这也是为什么儿童的思维具有从具体到抽象,从一维到多维发展的特点。
  脑发育具有的特定顺序,决定了儿童处理、分析和整合多信息的能力是逐渐发展起来的。因此超越儿童脑发育的阶段,盲目地超前学习,让他去接受大脑所不能处理的信息是徒劳、适得其反的。就像一个孩子怎么也记不住乘法口诀“三五一十五”,当孩子还不具备从具体的例子和生活经验中获取乘法意义的能力时,这个口诀对他而言,就是无意义的音和符号的组合。即便记住也毫无意义,当真的面对需要用乘法解决问题时,他依然不会用。这也是为什么大人总觉得孩子自我控制力不够,容易分心,似乎总是磨蹭、拖沓,很难按计划做事的原因。其实这些能力并不是仅凭意志努力就能做到的,脑如果没有储备好处理这些高级功能的物质基础,急也急不来的。
  对于青少年的大脑,科学家的研究还发现,为了及时发现环境中的紧急或危险信号而发育的负责情绪的杏仁核等腦区,在10-12岁左右就基本发育成熟,而负责整合信息和调控情绪的前额叶皮层要到25岁左右才能发育成熟。这或许也可以理解为什么当青春期的青少年在经历人生这一快速变化和成长期时,容易表现出情绪上的波动和激烈反应,却很难平复。
  人脑的进化是一个自然发展的过程,自然正常的环境足以提供大脑发育所需的环境营养。与其担忧提供环境丰富性在量上的差异,倒不如担心拔苗助长所带来的压力,给脑发育可能造成的危害。压力对脑发育的危害,是深远和广泛的。而温馨的家庭氛围,良好的亲子关系,才是保护脑正常发育的营养剂。美国华盛顿大学医学院教授卢比等人发现,获得母亲支持度高的儿童,与记忆相关的海马体积增长较快。另有研究者发现,出生就与母亲分开的幼鼠,大脑、小脑皮层及白质纤维束细胞经历细胞死亡的数量比正常的小鼠多了大约一倍。
  了解脑发育的基本规律,可以帮助我们更科学地陪伴孩子的成长。但家长们也不必过于纠结自己因为育儿知识、脑科学知识的匮乏,可能对孩子成长带来的不良影响。人类的脑,脆弱也坚强。在漫长的进化过程中,人类坐在了食物链的顶端。人脑也有着强大的自我保护机制甚至是修复功能,亲人的关爱大概是其中最强大的力量。卢比跟她的研究团队发现,在经济条件差的环境下成长的儿童,由于营养、教育、生活压力等各方面的因素影响,儿童的脑发育可能会受到一些影响。但是良好的亲子交往、家庭情感支持却能够有效地抵御这些影响。所以,即使在陪伴孩子成长的过程中,不一定事事都考虑周全,但只要孩子是在适度关爱的环境里成长,都不会有太大偏差,即使有不够科学的地方,及时修正也来得及。用温暖慈爱的心陪伴,给孩子充分了解世界、探索世界的机会,遵循脑发育的自然规律,让孩子的大脑在探索的过程中自然成长,是我们能给予孩子的最好礼物。
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