大腦稠鼻,是由最早期胚胎表面形成的空心小管發(fā)育而來冈止。小管前部的細胞增殖的較快,這部分之后膨脹成為胚胎大腦候齿。
新制造出來的細胞轉變成為未成熟的大腦神經元熙暴。在胚胎大約四周大的時候,這些神經元會遷移到它們的目的地慌盯,發(fā)育出樹突和軸突周霉,形成神經突觸連接的雛形,而這些連接亚皂,之后將會發(fā)育成數以萬億計的神經連接俱箱。
這些內部的神經連接在發(fā)育的時候,并沒有事先規(guī)劃好的藍圖灭必。首先狞谱,胚胎大腦會產生出遠遠超過實際需要數量的神經元和神經突觸,使得它們可以通過競爭和跟環(huán)境的互動禁漓,來雕琢每個人大腦獨特的神經網絡跟衅。
在這個過程中,大約有一半的胚胎神經元播歼,最終將因為沒有能夠成功建立起有效連接而凋亡伶跷。另外那些幸存下來的神經元,它們的軸突外面就會被膠質細胞包裹上,這個過程叫做髓鞘化撩穿。
因為大腦的神經元需要遠距離傳輸信息磷支,比如從前額葉傳到中間的內側顳葉,或者從后面的枕葉傳遞到側面的顳葉食寡。而髓鞘化就像是電線周圍包了一層橡膠絕緣層一樣,可以讓神經纖維的信息傳輸速度和質量都大大提高廓潜。
我們出生時就擁有了一生中能擁有的幾乎所有神經元抵皱,接著在我們生命的頭15個月左右,神經元之間的神經突觸連接數量達到最大辩蛋。再接著大腦發(fā)育過程開始大幅修剪這些錯綜復雜的神經連接呻畸,直到青春期結束。
大腦的動態(tài)可塑性機制產生于胚胎時期悼院,這一可塑機制在出生后甚至到成年后都持續(xù)起作用伤为。神經的可塑性,使得大腦神經元和神經網絡可以適應不斷改變的外界環(huán)境据途。直到不久前绞愚,20世紀的人們還認為神經形成僅僅發(fā)生在嬰兒剛剛出生時以及早期的童年,之后大腦結構就被固定了颖医。今天我們知道位衩,大腦一生之中都在被新的神經形成修改著。在成年哺乳動物的大腦海馬體和嗅球區(qū)域熔萧,神經元的再生能力會一直保留糖驴。
大腦中新的神經元形成改變著大腦的布線圖,因為新出現的神經元會形成新的突觸佛致,并且需要整合進已有的大腦網絡≈疲現在為止一個流行的理論認為,距離遙遠的神經元之間俺榆,通過共同產生同步的放電活動感昼,來向對方伸出神經突觸,最后連接在一起肋演。不過抑诸,科學家至今為止,還沒能夠理解神經形成具體的過程是怎么樣的爹殊,以及它最主要的功能是什么蜕乡。
Lenroot and Giedd (2006)
在六歲的時候,一個孩子的大腦體積已經達到了他一生中最大值的95%梗夸。但是层玲,大腦達到最大體積,并不等于大腦成熟。事實上辛块,我們人類的大腦可能要到30歲左右才完全發(fā)育成熟畔派。
女孩的大腦體積在11.5歲達到最大值,而男孩在14.5歲達到最大值润绵。不過大腦體積和智商并沒有直接關系线椰。
Lenroot and Giedd (2006)
上圖的黑色實線部分是男生的大腦灰質體積,虛線是女生的大腦灰質體積尘盼。不同的大腦區(qū)域發(fā)育速度不同憨愉,負責運動功能的大腦頂葉(parietal lobe) 相對較早發(fā)育成熟,而負責語言卿捎、執(zhí)行功能的顳葉配紫、額葉,相對較晚發(fā)育成熟午阵。
事實上躺孝,大腦灰質體積在人類整個童年時期都會逐漸增加,在青少年期到達頂峰底桂,接著逐漸縮小到成年大腦的體積植袍。從青少年時期到成年,大腦體積的收縮看起來很奇怪戚啥,但是實際上奋单,反映的是大腦修剪沒用的神經突觸,和加強有用的突觸猫十,來適應環(huán)境览濒。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)現額葉(大腦前部拖云,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)定贷笛。也就是說,我們的大腦發(fā)育宙项,可能到30歲左右才穩(wěn)定下來乏苦。
科學家對于成年人大腦的海馬體中的神經形成了解的稍微多一些。這個區(qū)域是我們空間記憶形成的中心尤筐。當我們在一個新的環(huán)境中學習認路的時候汇荐,海馬體就會被激發(fā)而產生出新的神經元。新的海馬體神經元和突觸一旦整合到大腦原有的神經網絡中去盆繁,就可以提高大腦空間記憶能力掀淘,甚至帶來海馬體之后的進一步成長。
一個最典型的例子油昂,就是研究發(fā)現革娄,出租車司機海馬體會比一般人大倾贰。這個研究發(fā)現意味著,練習某一種大腦功能拦惋,就可以讓負責這個功能的腦區(qū)成長匆浙。比如你不停地練習手指的靈巧程度,你的大腦中負責手指活動的腦區(qū)就會有更多的神經纖維連接厕妖,地盤可能也會變得更大首尼。我們的大腦在人的一生中都是可以改變的,并且對環(huán)境有著積極的反應叹放。不斷地練習大腦饰恕,可以讓你在人生(不可逆的)衰老中變得睿智(可選擇的)。
大腦的發(fā)育是基因和環(huán)境共同作用的結果井仰。對于這一內外共同作用機制,我們一個常見的誤解是:我們大腦某個特征究竟是因為基因破加,還是因為環(huán)境俱恶?
事實是,把某個特征非此即彼地歸因為基因或是環(huán)境都是錯誤的范舀。基因組本身無法包含大腦單獨成長發(fā)育所需的所有基因合是。在長期進化下,基因學會了從環(huán)境中開采信息锭环,環(huán)境中的信息幫助大腦精細調節(jié)神經網絡的發(fā)育聪全。
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