20世紀,人們認為大腦的神經(jīng)發(fā)育只發(fā)生在嬰兒以及童年早期,之后大腦結(jié)構(gòu)就固定了。然而今天我們知道,大腦在我們一生之中都在被“修繕”著。
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大腦神經(jīng)元之間的連接是隨著環(huán)境的塑造不斷變化的,可稱之為神經(jīng)可塑性。可塑性讓大腦的神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡可以適應不斷改變的外界環(huán)境。這種能力一直保留至成年。
在成年哺乳動物的大腦海馬體和嗅球區(qū)域,神經(jīng)元的再生能力會終身保留。人在出生時,大腦就幾乎具備了人一生中能擁有的所有神經(jīng)元,在生命的頭15個月左右,大腦神經(jīng)元之間的神經(jīng)突觸連接數(shù)量就已經(jīng)達到最大了。
在這個過程中,會有大量的神經(jīng)元因為沒事可做“郁郁而終”——大約有一半的胚胎神經(jīng)元最終將因為沒有和其他神經(jīng)元建立有效連接而凋亡。另外那些有用武之地而幸存下來的神經(jīng)元,它們的軸突外面會被膠質(zhì)細胞包裹上,這個過程叫做髓鞘化。因為大腦的神經(jīng)元需要遠距離傳輸信息,比如從位于額頭后方的前額葉傳到位于大腦正中間的內(nèi)側(cè)顳葉,或者從位于后腦勺的枕葉傳遞到耳朵邊上的顳葉。
神經(jīng)纖維(學術(shù)語為“白質(zhì)纖維”)的髓鞘化就像是電線周圍包了一層橡膠絕緣層一樣,可以讓神經(jīng)信號在大腦中的傳輸速度和質(zhì)量都大大提高。在這之后,大腦又會大幅“修剪”發(fā)育得錯綜復雜的神經(jīng)連接(學術(shù)語為“神經(jīng)突觸”),把用得很少的神經(jīng)連接“修剪”掉,只留下重要的、反復使用的神經(jīng)連接,讓大腦的能量和物質(zhì)得到高效使用。對神經(jīng)纖維“分叉”的大幅“修剪”過程會一直持續(xù)到青春期結(jié)束。
大腦的神經(jīng)元細胞體組成了大腦的灰質(zhì)。大腦灰質(zhì)體積在人類整個童年時期都會逐漸增加,并且在青少年期到達頂峰,然后再逐漸縮小,直到穩(wěn)定在成年大腦的體積。
在你六歲的時候,大腦體積已經(jīng)達到了你一生最大值的95%。女孩平均在11.5歲,男孩平均在14.5歲時達到大腦體積的最大值。從青少年時期到成年,大腦體積反而變小了。
這看起來似乎很奇怪,實際上,大腦在發(fā)育中的收縮是因為大腦在不斷修剪沒用的神經(jīng)突觸和加強有用的突觸,這是大腦適應環(huán)境很重要的過程。法國科學家研究了從新生嬰兒到91歲老人的大腦切片,發(fā)現(xiàn)人類大腦額葉(位于大腦前部額頭后方的位置,負責抑制和整合想法)的突觸密度直到30歲左右才逐漸穩(wěn)定。也就是說,我們可能在30歲左右大腦發(fā)育才穩(wěn)定下來。
每一個孩子的大腦都是獨特的,千差萬別的。有的孩子敏感內(nèi)向,有的人活潑外向;有的孩子積極進取,有的孩子害羞膽怯。雖然每個人天生的大腦設定都不同,但是后天養(yǎng)育環(huán)境對大腦的影響更加不容小覷。孩子發(fā)育過程中的飲食、學習和經(jīng)歷,父母和孩子的互動方式,這些環(huán)境因素隨時都影響著一個人的大腦精細發(fā)育。
比如,在孩子的成長過程中,父母就應該多撫摸孩子,這是因為撫摸和肢體接觸可以改變孩子的基因表達,也就是基因甲基化的標記改變了。多撫摸可以讓孩子感覺到更多安全感,從而提升孩子大腦的情緒控制能力,長大之后性格會比較穩(wěn)定。動物實驗發(fā)現(xiàn),出生后第一個星期得到充分撫摸的寶寶,應對壓力的基因表達會發(fā)生變化,他們在面對壓力的時候會更加平靜。童年基因表達的改變可以一直持續(xù)到成年,這些得到充分撫摸的孩子在撫養(yǎng)自己的下一代的時候也會更加盡心盡力,把得到撫摸的愛一代一代地傳承下去。
早教類型須慎選
兒童時期是大腦高速發(fā)展的關(guān)鍵時期,大腦具有很大的可塑性。在這個關(guān)鍵時期,如何正確引導孩子的大腦發(fā)育,對孩子的終身發(fā)展至關(guān)重要。
針對幼兒的早教在這兩年變得越來越流行,可謂五花八門,種類繁多。實際上,并不是任何早教班都適合大腦處于高度可塑性階段的兒童的。孩子究竟應不應該從小參加早教呢?這取決于早教類型。在這個敏感的階段,兒童的情緒會影響到大腦的發(fā)育。如果參加的早教班是灌輸式的、競爭式的,就可能引起孩子焦慮緊張的情緒,這些負面情緒會影響大腦的網(wǎng)絡搭建甚至基因表達,影響孩子開放性的心態(tài)和學習能力。
我推薦的早教形式是沒有成人指導的開放性的玩,單純的玩就可以鍛煉兒童的思維能力和創(chuàng)造力,而孩子在講故事、唱歌和說笑話的同時能夠最有效地學習語言。給孩子玩具,不教給孩子固定的玩法,讓孩子自己摸索,這樣可以培養(yǎng)孩子解決復雜問題的能力和創(chuàng)造力。相反,存在較大競爭性的早教環(huán)境和會帶來一定壓力的指導性記憶練習,不僅會在一定程度上削弱孩子的創(chuàng)造力,還可能導致更為嚴重的長遠的情緒問題。
什么時候?qū)W習第二語言最好?
大腦負責語言功能主要有兩個區(qū)域,一個叫做布洛卡區(qū),一個叫做維尼克區(qū)。位于大腦額頭后方額葉下部的布洛卡區(qū)負責加工句法、語法和句子結(jié)構(gòu);位于上顳葉的威爾尼克區(qū)參與的則是對輸入語言的理解工作。這些語言區(qū)域通過叫作弓狀束的神經(jīng)纖維直接相連,組成了大腦的語言中心。
出生后的最初幾年是學習語言的關(guān)鍵期。在語言關(guān)鍵期學習第二語言的話,大腦會同時使用布洛卡區(qū)和維尼克區(qū)加工,所以這時學到的第二語言和第一語言是一樣熟練的。而如果在青春期之后再學習第二語言,大腦就只會用到布洛卡區(qū)進行加工,達到的語言熟練程度也會遜于第一語言?,F(xiàn)在學術(shù)界對于學習第二語言的黃金時間還存在爭論,一個比較保守的選擇是,在第一語言掌握的比較熟練之后,青春期結(jié)束之前,學習第二語言可能是比較合適的。
音樂訓練對大腦的好處
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人類大腦負責音樂的腦區(qū)和負責語言的腦區(qū)是高度重疊的,這兩者都涉及到大腦的顳葉和額葉。顳葉的位置靠近兩邊耳朵,既負責和語言有關(guān)的信息,也負責和音樂有關(guān)的信息,比如語言中的詞語和音樂中的旋律都是由大腦的顳葉負責的。另外一方面,大腦的額葉既幫助我們學習語言規(guī)則——比如一個句子中的語法,也幫助我們學習音樂相關(guān)的規(guī)則——比如音樂中的和聲。
美國約翰霍布金斯大學的研究者研究了人們玩爵士樂時大腦的活動。他們讓專門的爵士樂手躺在核磁共振掃描機里玩爵士樂,同時觀察他們在互相用音樂交流時的大腦活動。結(jié)果研究者看到,當這些專業(yè)的爵士樂手在用鍵盤互相交流音樂的時候,他們大腦中負責語法的區(qū)域(下前額葉區(qū)域和后上顳葉區(qū)域)被激活了,而負責語義的區(qū)域(角形腦回和緣上回)則被抑制了。這意味著,即興的音樂交流和語言的語法功能在大腦中可能是共通的。
一個人越早開始學習音樂課程,大腦腦區(qū)之間的連接可能更加牢固。2013年一個發(fā)表在《神經(jīng)科學》雜志上的研究表明,六歲到八歲之間是學樂器的敏感分界期。
七歲以前接受音樂樂器訓練對大腦發(fā)育有更明顯的影響:大腦的運動皮層和感覺皮層之間的連接會特別牢固,大腦胼胝體的神經(jīng)纖維連接也會更多。七歲以后受到音樂訓練效果就會略差一些。七歲以前開始學習樂器的人,運動技能也表現(xiàn)得更好一些。四五歲的兒童參加音樂互動課程還可以提高注意和記憶力。
美國西北大學的科學家研究了高中生學習音樂,結(jié)果發(fā)現(xiàn),學習樂器可以提高他們的對聲音的反應能力和語言技能??茖W家比較了一個高中里學習樂器和不學習樂器的學生的差別。學習樂器的學生每周大約要參加兩到3小時的樂器訓練,而其他學生則參加體育訓練。在三年的學習之后,相對于不學樂器的學生,學樂器的學生更擅長感知聲音的細節(jié),大腦負責聲音的腦區(qū)更加成熟,并且語言能力也提高得更多。
作者介紹
姚乃琳 : 耶魯大學精神醫(yī)學博士后,香港大學精神醫(yī)學博士,科普公號酷炫腦主創(chuàng)
(原文刊于《教育家》2018年三月刊上,本文略有刪改)
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