大腦未必越大越好

卡拉·沙茨（Carla Shatz）是加州大學伯克利分校的神經(jīng)生物學教授，她將大腦神經(jīng)系統(tǒng)比作一套復雜的通信系統(tǒng)。[1]

……腦細胞通過化學信號和電信號的組合與其他腦細胞進行交流。也就是說，當你建立通信時，可能只有1臺電話響起，也可能會有1萬臺電話響起。大腦必須構(gòu)建出一套可容納100萬億個連接的網(wǎng)絡系統(tǒng)，更重要的是，這些連接必須非常精確，以保證當你打電話回家時，可以直接接通到家，而不是打錯號碼。為了說明其復雜性，我們以眼睛為例，每只眼睛大約發(fā)出100萬個信號連接，其中每個連接可能到達的目的地大約有200萬個。然而，只有不到100個連接從大量的地址中被挑選出來，這個過程叫作“突觸發(fā)生”（synaptogenesis）。

那么，突觸發(fā)生是怎么回事呢？媒體宣傳人員試圖讓我們相信，既然突觸在嬰兒期發(fā)展得如此迅猛，我們就要盡可能保留更多的突觸。突觸越多越好，大腦越大越好。是這樣嗎？那為什么大自然要通過消除一些珍貴的突觸連接來精簡大腦呢？因為用500個連接來決定是左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)并不會更高效。大腦需要精簡，以快速精準地做出反應。

連接的形成速度飛快，以至于兒童3歲時大腦擁有的突觸數(shù)量是成人突觸數(shù)量的兩倍。數(shù)萬億個突觸在孩子的大腦中爭奪空間，而幼兒的大腦比成年人要小得多。一個3歲幼兒的大腦很可能比她的兒科醫(yī)生的大腦活躍一倍以上。[2]如果孩子大腦中的突觸比成年人要多，那么這多出來的數(shù)萬億連接后來怎樣了呢？答案是，這些突觸會隨著年齡的增長而脫落，就像蛇為了適應更大的身體而蛻皮一樣。大腦精簡的原因和其他“組織”一樣：網(wǎng)絡系統(tǒng)更加精簡，運行才更加高效。這種精簡是自然的進步，對于人類是大有裨益的。事實上，一種名為“脆性X染色體綜合征”的基因異常現(xiàn)象會導致智力遲鈍、學習障礙和注意力不集中等一系列問題，這都與缺乏修剪有關(guān)。

據(jù)估計，嬰兒時期存在的皮質(zhì)突觸，約有40%會在成年后消除。[3]這種精簡是大腦和身體正常、健康成長所必需的。研究者對突觸消除的程度進行了仔細研究，以確定突觸減少的“正常”水平。

大腦如何“決定”哪些連接要去除，哪些要保留呢？從嬰兒期開始，每次突觸受到激活，就會變得更堅固，更具復原力。那些常受到激活的突觸往往能夠存活下來，而那些不常受到激活的突觸則會漸漸被去除。這樣一來，嬰幼兒時期的經(jīng)歷確實會對孩子的腦回路產(chǎn)生永久性影響。[4]然而，科學家報告說，在整個發(fā)育過程中，大腦不斷產(chǎn)生新的突觸，增強現(xiàn)有的突觸，消除那些不常用的突觸。事實上，如果說所有關(guān)于大腦的研究取得了什么共識，那就是：人的一生當中，大腦一直在成長和變化。

彼得·胡滕洛赫爾（Peter Huttenlocher）教授是芝加哥大學的兒童神經(jīng)科學家，他是最早發(fā)現(xiàn)這種突觸發(fā)生模式的研究者之一。他指出，人類大腦皮層的特點是突觸首先快速增殖，隨后是突觸修剪階段，最終突觸的總體數(shù)量降至成人水平。胡滕洛赫爾教授艱苦地對細胞數(shù)量進行了統(tǒng)計，從而獲得這一發(fā)現(xiàn)。他發(fā)現(xiàn)，具有不同功能的大腦區(qū)域似乎發(fā)育速度也不一樣。[5]對于焦慮的家長而言，一項特別有意義的發(fā)現(xiàn)是，即使沒有外界環(huán)境刺激，大腦許多區(qū)域也會生長出突觸。例如，幼鼠睜眼之前，突觸就已經(jīng)按照自身的生物鐘開始生長了。

此外，額外的刺激并不總是有益的。一個“過猶不及”的例子來自新生兒護理房。基于越來越流行的文化假設，即刺激越多越好、越早接觸刺激越好，新生兒護理房曾經(jīng)到處都是明亮的燈光，播放著舒緩但刺激嬰兒的聲音。然而，科學家后來發(fā)現(xiàn)，新生兒護理房的音樂和燈光實際上導致了注意力缺陷和多動癥的問題。[6]所以，現(xiàn)在這些護理房的燈光昏暗，聲響柔和，借此模仿黑暗封閉的子宮，這是孩子需要的自然環(huán)境。

[1] Shatz, C.White House Conference in Early Childhood Development and Learning:What New Research on the Brain Tells Us about Our Youngest Children. Retrieved from http://npin.org/library/2001/n00530/IIEarlychildhood.html on 5/1/02.

[2] Shatz, C. (2002) op. cit.

[3] Shatz, C. Early Childhood Development and Learning: What New Research on the Brain Tells Us about Our Youngest Children. White House Conference, April, 1997. Report found at http://www.ed.gov/pubs/How-Children/foreword.html.

[4] Fox, N., Leavitt, L., and Warhol, J. (1999). The role of early experience in infant development: pediatric roundtable. Johnson and Johnson Pediatric Institute, 12–13.

[5] Huttenlocher, P. R. (1979). Synaptic density in human frontal cortex—developmental changes of aging, Brain Research, 163: 195–205; Huttenlocher, P. R. and Dabholkar,A. S. (1997). Regional differences in synaptogenesis in human cerebral cortex, Journal of Comparative Neurology, 387, 167–178.

[6] ［TV Series］ WNET 5-part series on the brain. 2001. “Secret Life of the Brain,” Part 1: Dr. Heidelise Als, Harvard Medical School.