大脑未必越大越好

卡拉·沙茨（Carla Shatz）是加州大学伯克利分校的神经生物学教授，她将大脑神经系统比作一套复杂的通信系统。[1]

……脑细胞通过化学信号和电信号的组合与其他脑细胞进行交流。也就是说，当你建立通信时，可能只有1台电话响起，也可能会有1万台电话响起。大脑必须构建出一套可容纳100万亿个连接的网络系统，更重要的是，这些连接必须非常精确，以保证当你打电话回家时，可以直接接通到家，而不是打错号码。为了说明其复杂性，我们以眼睛为例，每只眼睛大约发出100万个信号连接，其中每个连接可能到达的目的地大约有200万个。然而，只有不到100个连接从大量的地址中被挑选出来，这个过程叫作“突触发生”（synaptogenesis）。

那么，突触发生是怎么回事呢？媒体宣传人员试图让我们相信，既然突触在婴儿期发展得如此迅猛，我们就要尽可能保留更多的突触。突触越多越好，大脑越大越好。是这样吗？那为什么大自然要通过消除一些珍贵的突触连接来精简大脑呢？因为用500个连接来决定是左转还是右转并不会更高效。大脑需要精简，以快速精准地做出反应。

连接的形成速度飞快，以至于儿童3岁时大脑拥有的突触数量是成人突触数量的两倍。数万亿个突触在孩子的大脑中争夺空间，而幼儿的大脑比成年人要小得多。一个3岁幼儿的大脑很可能比她的儿科医生的大脑活跃一倍以上。[2]如果孩子大脑中的突触比成年人要多，那么这多出来的数万亿连接后来怎样了呢？答案是，这些突触会随着年龄的增长而脱落，就像蛇为了适应更大的身体而蜕皮一样。大脑精简的原因和其他“组织”一样：网络系统更加精简，运行才更加高效。这种精简是自然的进步，对于人类是大有裨益的。事实上，一种名为“脆性X染色体综合征”的基因异常现象会导致智力迟钝、学习障碍和注意力不集中等一系列问题，这都与缺乏修剪有关。

据估计，婴儿时期存在的皮质突触，约有40%会在成年后消除。[3]这种精简是大脑和身体正常、健康成长所必需的。研究者对突触消除的程度进行了仔细研究，以确定突触减少的“正常”水平。

大脑如何“决定”哪些连接要去除，哪些要保留呢？从婴儿期开始，每次突触受到激活，就会变得更坚固，更具复原力。那些常受到激活的突触往往能够存活下来，而那些不常受到激活的突触则会渐渐被去除。这样一来，婴幼儿时期的经历确实会对孩子的脑回路产生永久性影响。[4]然而，科学家报告说，在整个发育过程中，大脑不断产生新的突触，增强现有的突触，消除那些不常用的突触。事实上，如果说所有关于大脑的研究取得了什么共识，那就是：人的一生当中，大脑一直在成长和变化。

彼得·胡滕洛赫尔（Peter Huttenlocher）教授是芝加哥大学的儿童神经科学家，他是最早发现这种突触发生模式的研究者之一。他指出，人类大脑皮层的特点是突触首先快速增殖，随后是突触修剪阶段，最终突触的总体数量降至成人水平。胡滕洛赫尔教授艰苦地对细胞数量进行了统计，从而获得这一发现。他发现，具有不同功能的大脑区域似乎发育速度也不一样。[5]对于焦虑的家长而言，一项特别有意义的发现是，即使没有外界环境刺激，大脑许多区域也会生长出突触。例如，幼鼠睁眼之前，突触就已经按照自身的生物钟开始生长了。

此外，额外的刺激并不总是有益的。一个“过犹不及”的例子来自新生儿护理房。基于越来越流行的文化假设，即刺激越多越好、越早接触刺激越好，新生儿护理房曾经到处都是明亮的灯光，播放着舒缓但刺激婴儿的声音。然而，科学家后来发现，新生儿护理房的音乐和灯光实际上导致了注意力缺陷和多动症的问题。[6]所以，现在这些护理房的灯光昏暗，声响柔和，借此模仿黑暗封闭的子宫，这是孩子需要的自然环境。

[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.