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脑与教育学习札记(7)——突触保留得越多越好吗?

在有些电视台和报纸上,你经常可以看到这样的广告:你孩子的突触只用了10%,因而为了不输在起跑线上,你的孩子要……。这种广告宣传的内容大多是没有科学根据的。

 

脑发育的许多关键步骤是在出生以前完成的。在怀孕最初的几周里,神经管的发育就开始了。在怀孕7个月时,几乎所有构成成熟大脑所需的神经元都已生成。这个过程主要是由基因决定的。母亲的生理和心理状况会影响胎儿的生长,外部因素对胎儿的影响主要是因为影响了母亲的健康而导致的。

人从出生直到25岁左右,是脑的发育时期。人脑的发育期比一般的哺乳动物要长,这和人脑具有较大的皮层,特别是具有较大的前额皮层有关,这也说明人脑的复杂和学习经历的重要,说明人脑的功能受后天经历影响而变化的范围要较其它的哺乳动物大,因此科学家提出人脑具有可塑性(Plasticity)。什么是可塑性呢?目前通用的定义是,在外部环境刺激改变时,或是在脑内部本身产生某些缺失时,神经系统产生的某种调整。

人们对神经系统可塑性的研究产生兴趣,是因为环境对脑的发育会产生正面,也会产生负面的影响。人们希望知道,什么外界环境和经历,在什么时间段里对人脑的影响最大。人们可以利用可塑性研究的成果,对大脑有缺陷的人,特别是儿童进行治疗和恢复;可以在了解环境和早期教养对大脑影响的基础上,指导儿童的学习和成长。人对脑发育的研究在近年来取得了很大进展,这些研究为我们回答上述问题提供了许多有益的启示,但是这种探索还远远没有完成,对一些问题的看法也还有分歧。

 

新生儿平均脑的重量小于400,而一般成年人脑的重量是1400,绝大部分脑重量的增加发生在出生后的前5-6年,在六岁左右,脑重量已达到成人值的90%,最大值出现在20岁左右,这以后逐年有所减少。从出生到青春期,脑的体积增加了四倍,体积的增加也主要发生在最初的5-6年。平均来说,男性脑的体积要比女性的大10%

在人出生后,脑发育过程至少会发生以下四方面的变化:

1,        神经元(细胞)突触的大量产生、连接和剪除,伴随着这个突触变化的过程,同时会发生神经元轴突、树突以及树突棘的生长和改变。

2,        轴突髓鞘化的过程。为了使沿着轴突传输的神经电信号传输加快,以及加固神经元之间的连接,在脑发育过程中,在神经元轴突的外面会形成一层磷脂分子的包层,这个过程称之为髓鞘化的过程,它是神经元正常工作所必需的。髓鞘化以后的轴突呈白色,这就是我们通常脑解剖图中看到的,称为白质的部分。

3,        功能区的连接和重组。脑的不同区域起着不同的作用,儿童和成年人脑中各区域的分工是有不同的,在脑的发育过程中,脑的功能分区会逐渐明朗和变化。

4,        神经递质的发育。神经递质对脑功能的影响是很大的,对这方面我们目前还了解得比较少。

   所以,在脑的发育过程中不仅是发生突触变化和连接这样一个过程,而是至少要考虑上述几个过程。

   在婴儿出生前后,会很快的生成大量的突触,称为突触发生过程(synaptogenesis)。这大量生成的突触之间的连接是杂乱的,不稳固的,它们大多是不具备功能的,然后在基因和外界刺激的共同作用下,突触进行连接优化和连接稳固的过程。这个过程在不同的脑区是不一样的,在同一脑区中,不同时间里的变化也不一样,有时快,有时较平稳。这种变化过程受基因的控制和受外界教养环境的影响程度也不一样。出生后,脑的新陈代谢(葡萄糖消耗,突触产生功能的一个大致的标志)在幼年时要比成人高。大致在45岁时达到最高值,约为成人的150%。在大约10岁时大多数皮层的新陈代谢降到了成人的水平,新陈代谢量的下降伴随着突触总量的降低。因此,突触的生成、连接优化和剪除都是必要的,剪除也是突触优化的过程。

下面两张图摘自芝加哥神经生物学家Peter R. Huttenlicher 的专著(1)。第一张图说明视觉和听觉皮层突触到达最大值的时间,要比前额皮层要早。轴突、树突和突触生成对视觉和听觉皮层来说,412个月时突触密度就达到了峰值,约为成人时密度的150%,随后会剪除。24岁时在视觉皮层中突触密度逐渐降到了成人水平。前额皮层则较慢。峰值出现在一岁以后,1020岁之间才能降到成人的水平。这个过程的先后,反映了不同皮层区域功能发育的顺序。一般可以这样认为,在突触快速增加的时段表示该种功能出现,突触的峰值时段对应着该皮层区可塑性较好的时段,而当该区域突触剪除并降到成年人水平时,表示该种功能的可塑性降到成人的水平。因此,人脑较早发育的是初级感知皮层,如视觉、听觉皮层等发育成熟得要早些,然后是动作皮层、联合皮层和边缘皮层(包括被称为情绪发动机的杏仁体)。而负责脑高级功能的区域,如控制功能和逻辑推理功能的前额皮层要到20岁以后才能最后发育完成。

 

2显示的是和语言有关的几个区域:Heschl回是听觉皮层区;Wernick区是语言理解的区域;而Broca区是语言表达区。从突触发育的情况看,婴儿先有听觉,在能开口说话以前就能听懂一些语言,养育者应该在婴儿会说话以前,就和他讲话。

突触的大量生成是基因设置的过程,突触的连接需要外界的刺激,至少需要外部刺激的触发。一些基本的感知功能,如视觉、听觉、触觉等方面突触的连接受基因的影响较大,但也会受到经历的影响,存在对外界刺激敏感的关键期,而脑的一些高级功能,如认知、决策、逻辑推理等,受外界环境的影响就大一些,脑在这些功能上具有可塑性的时间就长,甚至是终生都可以具有。现在对脑发育功能研究得比较清楚的是视觉的发育过程和语言的习得过程,包括第二语言的习得过程,对于不同种类记忆的形成,情感的发展过程也有相当多的研究结果已经发表,关于这些,我们将逐步和大家讨论。

从目前神经科学进展的情况来看,我们对人脑可塑性的了解,还只是初步,因而一些有关的研究结果主要用于对残疾和有疾病儿童的治疗,以及避免对儿童正常成长不适当忽略和虐待行为,让儿童能有一个幸福的、正常的和有益的童年,重视他们身体健康和社会情绪的培育,为他们一生的发展打下基础。我们不主张让儿童参与一些强化训练,更不应该给儿童随便吃药,以求提高智力。对于一些开发儿童潜能的项目,可以要求他们介绍项目的科学依据,一般应该有若干篇发表在有信誉的科学杂志上署名的科学论文作为依据。

主要参考文献

Peter H HuttenlocherNeural PlasticityHarvard University Press2002ISBN 0-674-00743-3

    发布于2005年10月28日 23:00 | 评论数(4) 阅读数(8841)

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评论

唐渝勇 发表于2004-12-30 22:31:00

           为家庭教育立法,为教养子孙而修行。
  纵观人类进化文明史,始终没变的是:父母是儿女第一任教师,更是终身的教师。家庭是人的第一课堂,也终身的学堂。国民教育的平台是靠家庭教育、学校教育、社会教育三大支柱支撑的,现代的学校教育、社会教育都有法律的规范、科学的指导、现代技术的支持,而家庭教育几乎仍然是自然原始状态、缺乏科学指导、忽视甚至抵触现代技术的作用。如果家庭教育这一支柱继续弱小,与另两个支柱形成巨大差别,那么,国民教育的平台就会倾斜,更不可能平稳、和谐、持续健康的发展。为此,国家必须为家庭教育立法。
   科技创新是一个国家的核心竞争力,教育是人类的未来,家庭教育正是未来目标实现的保证。没有良好家庭教育的今天,教育对昨天的历练就会变成痛苦,教育对明天憧憬就会变的暗淡。教育的大鹏要腾飞,基础教育的躯干必须强壮,职业和高等教育的双翼必须强健,家庭教育的大脑必须健全。家庭是社会的细胞,只有每一个细胞都健康,才会有全社会的健康。只有以家庭的和谐为根基,才会有全社会的和谐。家庭教育“为民族立命,为万世开太平。”为家庭教育立法是国家的责任,为教养子孙而修行是每个国民的使命。
家庭教育对人一生影响至关重要。家长正儿女易行善,家长邪儿女易行恶。家长民主儿女生平等之心,家长独断儿女生专行之念,家长仁慈儿女博爱,家长暴戾儿女残忍。孟母三迁,岳母刺字,“近墨者黑,近朱者赤。”等等,都说明家长的素养、家庭的环境,对人一生的教养息息相关、处处相连。人类教育的共同三大基本内容:健康、情感、求知。对应的三个习惯:整洁、微笑、阅读。保证这三大内容落到生活实际中的三个习惯的养成,离开了家庭教育几乎是不可实现的。然而,家庭教育目前存在的问题已经影响甚至是严重扭曲了婴幼儿、青少年的健康成长。为此,必须为家庭教育立法,使每一位家长和孩子的监护人,为教养子孙而修行。
我国现在有规范家庭行为总则的婚姻法,有规范教育行为总则的教育法,可却没有规范家庭行为中教育行为的细则,以及规范教育行为在家庭中的细则。只有总则而没有细则就如同只有宪法没有部门法一样,几乎没有实际的操作性。为此,制定一部家庭教育法是完善法律体系的必要,也是提升国民素样的必需。
  现实把家庭教育家省略为家教,又把家教等同于辅导孩子学业,这真是由误生谬。更本末倒置的是,没有把家长教育好就想把子女教育好,没有提升家长的素养,就想提升孩子的素养。现代教育教学理论都认识到:要教育好学生,首先要教育好教师。那么,要教育好孩子,也一样首先要教育好家长。现在庭教育存在的问题主要有:监护人缺乏科学教育方法,特别是近几十年内,独生子女教育独生子女的社会自然现状、家庭教育指导者身份混杂、没有专门的家庭教育管理机构和体制等,若不从现在加以引导和规范,必将给未来的国民教育留下恶根。家庭教育不仅是基础性教育的基石,而且主导着其他的教育,是任何学校教育和社会教育永远不可代替的。家庭教育比学校教育更能塑造孩子的道德品行、文化品位和价值观念。对家庭教育进行科学引导、现代技术支持、法律化能起到提升和导向作用,保障良好的家庭教育能够平稳、和谐、持续健康的发展。科学的家庭教育是人健康成长的重要保障,是使国民具有良好人文素养、较高科技素养的保证。
目前社会上,家庭教育缺乏科学的教育引领,守着陈旧、落后、错误的教育观念,用着原始自然的教育方式,重智育轻德育,重生理轻心理,重外显轻内省,重教而不会教的现象相当普遍,解决家庭教育实践中的问题和矛盾,已到刻不容缓的地步。提高家庭教育质量,提升监护人自身的素养,必须改变原始自然的方式,象其他社会职业一样,必须经过必要的培训才能“上岗”。生理成熟而成婚,心理成熟而成家,良好素养而教子。家庭教育以更新观念为先导,用法律来规范,用科学来指导,用先进技术来支持。国家必须为家庭教育立法,使每位家长为教养子孙而修行。
  综上述,不论从人类发展史或教育的意义和目的,还是法律体系的完善,以及家庭教育的现状和未来的需要,国家都必须为家庭教育立法,这是国家不可推卸的责任。让每一位家长为教养子孙而修行,这是每一个国民必须承担的使命。
Ireine 发表于2004-12-29 18:51:00

    脑过量产生突触以更具敏感性和适应性,更好更优地形成该功能.有资料说:儿童到十几岁时,脑神经突触会以每秒数千个的速度被删除,这让人总想是不是该在此之前多做些什么,多建立一些神经联系,多保留一些突触.同样有资料说:实验证明过度刺激会影响儿童智力发展.
    凡事总有个度,任何事物都很难说越多越好.促进儿童脑功能发展的度在哪里?恐怕也要因人而异的吧.想来想去似乎还是顺其自然,正常的生活环境,没有过分缺失和克意剥夺就好.
summertree20 发表于2004-12-06 23:33:00

韦老师,不知道你能不能看到我的留言。我是湘雅医学院精神卫生研究所的一名硕士研究生,专业方向是成瘾医学,要定课题了,可能是关于成瘾物质对LTP的影响~~~
你的文章很好,谢谢~~~
希望能够看到更多你的关于学习记忆的神经电生理知识~~~~
谢谢!!!

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