大腦發育何時定型呢？

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人類的大腦在其一生中所經歷的變化比身體其他任何器官都要多，這些變化可以大致劃分為五個階段，每一個階段都深深影響著人類的能力和行為。那麼，我們應該怎樣使大腦在每一階段都處於最佳狀態，並且儘可能地將最佳的大腦過渡到下一階段呢？下面是幾位專家提供的答案。

一、懷孕期（作者：卡羅琳?威廉姆斯）

當人開始第一次呼吸之前，大腦就已經誕生8個多月了。大腦在受孕後4周以內開始發育。這時，三層胚胎細胞中的一層發生捲曲，形成神經管。一周以後，神經管的上部發生彎曲，發育成前腦、中腦、後腦的基本結構。

從這點來說，大腦的發育與分化主要是由基因來控制。但是即使如此，在這一階段使大腦保持最佳狀態的關鍵還是要儘可能保證良好的產前環境。這就要求孕婦在胎兒發育的最初幾周里不能有壓力，保證良好的飲食，遠離香煙、酒精和其他有害物質。接近大腦發育的末期時，胎兒開始具有聽和記憶的能力，聲音與感覺就會開始影響大腦。

但是在起初的6個月里，大腦的發育只是在搭建基本結構：增加神經元和神經連接，保證大腦每個部位都發育良好，發育位置正確。這一過程需要消耗能量，同時需要各種營養物質在適當的時候以合適的數量發揮作用。事實上，當你了解到這一下需要完成的建築工程量——千億個腦細胞和分布在10多個不同區域里的數百萬個輔助細胞——肯定會認為這確實是一項令人驚嘆的進化工程。已經知道大腦在發育早期需要一種名叫「葉酸」的營養物質，這種物質對閉合神經管起到關鍵作用。缺乏葉酸會導致嬰兒出現一些生理缺陷，例如脊柱裂（部分脊柱暴露體外）、無腦畸形（因大部分大腦未能發育導致的致命疾病）等。有一些證據表明，缺乏維生素B12也會產生類似的後果。

人們對其他營養物質在最初幾周內的作用還不是十分清楚。這一方面是因為缺乏營養物質通常只是整體營養不良或貧困的表現之一，但是營養不良與貧困涉及到與整體健康狀況不佳或健康意識淡薄有關的各種複雜因素；另一方面的原因則是難以把早期營養物質缺乏與幾個月或幾年後出現的問題聯繫起來。

專家們已經通過動物試驗了解到，營養不良（特別是蛋白質缺乏）會阻礙神經元和神經連接的發育。在神經元從發育之初的位置移動到最終位置的過程中，鐵和鋅的作用是必要的。另外，長鏈多不飽和脂肪酸對突觸的發育和膜功能同樣具有至關重要的作用。

然而，儘管良好的飲食習慣和服用產前維生素通常足以滿足胎兒的大腦的早期需求，但是不良胎盤導致的營養缺乏可能影響大腦發育。影響孕婦胎盤狀況的因素包括高血壓、精神壓力和吸煙。營養過剩也不是好事情。糖尿病如果控制不當，就可能導致大腦發育遭遇葡萄糖惡性過剩的狀況。

幸運的是，大腦具有一套巨大的安全體系，發育出的神經元是其最終需要的兩倍。即使如此，有些傷害也還存在。例如，即使嬰兒從出生開始補充鐵元素，胎兒缺鐵症也能影響大腦功能達3年之久。至於有害物質，一個好消息是，胎兒能夠受到很好的保護，不容易受到外部世界甚至母親自身的影響。胎盤是一道具有高度篩選功能的屏障，含有許多外排蛋白，能夠防止孕婦血液中的有害物質進入胎兒體內。

不過胎盤也並不是一道完美無缺的屏障，例如汞、尼古丁、酒精等有害物質能夠勉強通過胎盤的篩選。其後果取決於有害物質的數量和胎兒接觸的時間。專家通過動物實驗發現，尼古丁確實會影響神經遞質的功能，而汞則與小腦和某些皮層的細胞死亡有關係。已經知道，酒精可以殺死神經元和改變某些神經遞質的活動，但是多少劑量的酒精會引發胎兒酒精綜合症和認知缺陷或造成傷害，目前尚不清楚。

專家發現，有一些有害物質不需要通過滲透胎盤就能起作用。例如香煙就會減少流向胎兒的血液量，使其喪失氧氣和營養物質。還不清楚香煙究竟是怎樣影響人類胎兒大腦的，但是有跡象表明，如果子宮內的胎兒曾經暴露在香煙環境中，那麼在其成長為青少年後，連接大腦左右半球的胼胝體和負責社會行為的眶額皮層會相對較小。眶額皮層較小與人在10多歲時缺乏「關愛行為」有關，這就表明吸煙可能導致後代出現行為問題。但最近也有研究表明，曾在胎兒期暴露於香煙環境中的青少年與其他沒有類似遭遇的同齡人在總體上沒有什麼差異。

壓力也可能是有害的。專家在動物實驗中發現，處於母體壓力激素下的幼崽會出現焦慮行為和多動癥狀況。英國倫敦帝國理工學院最近對7000多名母親和嬰兒進行的縱向研究表明，高達15%的注意力缺陷多動症病例與母體的壓力有關。

假如你正在閱讀本文，希望你能相對輕鬆地躲過生命前9個月的災難，或者說任何問題在父母的呵護和良好的教育下得到了彌補。在下一階段，年輕的大腦開始學習和記憶，這就意味著我們第一次有機會真正使用這個奇妙的器官。

二、童年期（作者：海倫?菲利普斯）

童年時期的大腦比以後任何時期都更具有活力和可變化性。當人們探索周圍世界的時候，大腦正在繼續發育，以驚人的速度形成和打破神經連接。也許令人驚訝的是，學習、記憶和語言活動從我們出生前就已經開始了。

在嬰兒出生之前，每分鐘有25萬個新細胞在形成，每秒鐘結成180萬個新連接，但是約半數細胞後來會萎縮消失，只有在使用過程中得到強化的細胞才會保留下來。從出生起，小孩子會在10多年裡迅速發育生長，這期間的每一次經歷都會影響到其成人後的樣子。那麼，父母親應該怎樣做才能最大限度地挖掘孩子頭腦的潛力呢？

產前後期的經歷顯然很重要，而且可能對大腦正常發育的影響最為關鍵。專家在試驗中可以最早在妊娠約22至24周時觀察到胎兒的學習行為。這時，胎兒會對聲音或觸摸做出反應，但會無視反覆出現的相同刺激，專家把這種簡單的記憶方式稱為「習慣化」。從大約32周起，胎兒就顯示出接收條件反射的能力——一種更為複雜的記憶方式，表示可以通過學習把一種隨意性刺激看作成是另一件事情將要發生的信號。研究證明，胎兒對特定音樂和母親聲音、氣味的記憶在受孕30周後形成，並延續到出生以後。

語言的學習也開始於產前。如果聽到的是自己的母語，而不是外國語，新生兒吸奶更有勁，雖然他在3歲前確實會對任何語言都做出反應。即使如此，雖然對著7至9個月大的胎兒說話能幫助他們辨識你的聲音，但沒有直接證據表明，接觸多種語言環境會影響今後的語言能力。影響語言能力發展的重要因素，是父母在孩子出生後與之交談時間的長短、父母辭彙的複雜性和他們吸引孩子注意力的程度。

胎教是否有作用。儘管有些出售「產前教育」系統的公司希望家長相信，確實可以對孩子進行胎教。然而並沒有直接證據表明，這樣的教育策略能給孩子提供一個良好的開端。事實上，胎兒的環境之所以僅僅提供有限的感官體驗是有合理原因的。過多的刺激（如果孕婦服食某些有害藥物就會發生此類情況）實際上會殺死新生的腦細胞。

令人驚訝的是，嬰兒出生以後，其大腦功能幾乎沒有發生什麼變化。雖然對觸摸很敏感的體感皮層在嬰兒出生前就開始活躍起來，但是要在二三個月以後，這一皮層才會進行其他活動，並最終控制隨意動作、推理、知覺等活動。額葉在嬰兒半歲到1歲之間開始活躍起來，引起情感、依戀、計劃性、短期記憶和注意力的發育。頂葉和額葉的各部分在嬰兒1歲半左右聯繫更為緊密，自我意識就出現了。

童年期的生活經歷有助於塑造我們的精神狀況，而父母忽視或過分嚴厲的教育有可能改變良好的大腦。例如，童年時期遭到母親遺棄或者遭遇重大創傷，今後對壓力狀況的精神反應就會受到影響，他就有可能誘發抑鬱症和焦慮症。

那麼，應該怎樣充分利用大腦生命中這段嬌弱但富有潛力的時期呢？對於父母的好消息是，有研究表明，讓孩子倍感呵護的環境與一對一的玩耍時間（比如玩捉迷藏遊戲、搭積木、唱兒歌、玩拼裝玩具）完全可以幫助孩子提高智商，培養其對畢生學習的興趣。

有人說，欣賞奧地利著名作曲家莫扎特的音樂能夠提高人的空間感和學習能力，增強老鼠走迷宮的能力。這種「莫扎特效應」催生了無數產前和童年學習項目，但是批評它的科學家與支持它的人一樣多。這與在童年學習演奏樂器是兩回事，後者可以對大腦產生長期影響。有人認為，演奏樂器能夠提高人的空間、數學和推理能力。

兒童到了6歲時，其大腦的重量已經達到成年人的95%，能量消耗也達到高峰。在這個時期，孩子們開始應用邏輯，開始付出信任，開始理解自己的思維過程。他們的大腦繼續發育，繼續在他們體驗世界的進程中形成和打破神經連接，直到青春期不期而至，然後大腦又開始了巨大的變化。

三、青春期（作者：安娜?戈斯蘭）

青少年一般具有自私、魯莽、不理性、急躁和易怒等特性，但考慮到青少年的大腦仍然在發育，這並沒有什麼奇怪的。在青少年時期，大腦的容量也許已經足夠大，但神經連接網路仍然是一個沒有完成的工作。

專家們一直認為，既然早在青春期前，兒童的大腦容量就已經和成人差不多，因此，青春期那些使人非常不愉快的特性是性激素肆虐的產物。然而，最近的腦成像研究表明，青少年時期和20歲出頭時的巨大變化有助於解釋青少年時代的混亂狀態。

美國國立精神衛生研究所（位於馬里蘭州貝塞斯達）的傑伊? 吉德及其同事跟蹤研究了近400名兒童的成長過程，每兩年就對其中一些孩子的腦部進行掃描，直到他們長大成人。他們發現，這些兒童進入青春期後，大腦的灰質逐漸減少。青少年的灰質每年減少大約1%，直到20歲出頭。

由於灰質減少，童年快速成長期產生的、沒有用過的多餘神經連接也隨之減少。這一過程首先從感覺和運動區開始，這些區域最先成熟；然後是與語言和空間定位有關的區域；最後是與高級的處理和執行功能有關的區域。

最後成熟的區域之一是位於額葉最前端的背外側額前腦皮層，這一區域負責控制衝動、判斷和決策。這也許可以解釋，普通青少年為什麼會作出一些不那麼明智的決定。這一區域也負責控制和處理杏仁體傳來的感情信息，這也許能夠解釋青少年的性情為什麼反覆無常。

隨著灰質的逐漸減少，但是腦部的白質卻在增加。這一組織圍繞著神經元，有助於加快電脈衝的速度以及維持神經連接的穩定。

這些變化既帶來好處也有缺陷。在青春期這一階段，大腦仍然像兒童時代一樣具有可塑性，因此還能像海綿一樣大量汲取知識。另一方面，控制衝動能力的缺乏可能會導致一些危險行為，例如吸毒、酗酒、抽煙和沒有採取保護措施的性行為。

吸毒特別令人擔憂。腦功能成像研究表明，青少年大腦中的獎勵迴路使他們幾乎註定了會對毒品上癮。缺乏對衝動的控制、判斷能力差以及對長期後果不能進行正確評價，這種種特性結合起來，一個少年癮君子就出現了。因為吸毒和使人倍感壓力的事件（甚至心碎絕望）會與今後生活中的情緒紊亂有關，所以，最好在這一時期就加以避免。

從積極的一方面看，青少年很快就會長成大人，開始獨立生活，他們具有將自己的大腦塑造成一台高效處理器的能力。因此應當儘可能地利用這一時期，也就是將青少年身上的全部能量投入到學習和獲得新體驗中去——不論是埋頭苦讀，還是學著通過音樂或美術表達自己，還是通過環球旅行探索人生。但無論喜歡與否，因為青少年的決策迴路仍在形成之中，他們稚嫩的大腦仍需要加以保護。

四、成人期（作者：格雷厄姆?勞頓）

人到了20歲出頭，大腦發育就進入成人期。在22歲左右，人的腦力會達到最高峰，而這種狀態通常只會持續約5年的時間，以後便一路下滑。

這種長期而緩慢的的腦力衰退過程會從27歲左右開始並延續整個成人期，雖然各種能力衰退的速度不同。令人奇怪的是，首先開始衰退的是那些在青少年時期要花最長時間才能顯現的能力，例如制定計劃和任務協調等需要執行控制力的能力。這些能力與大腦前額葉皮層及顳葉皮層有關。大腦前額葉皮層和顳葉皮層直到21—22歲還在發育完善。情景記憶（與回憶事情有關）的能力會迅速下降，與此同時，大腦的處理速度會變慢，工作記憶所能儲存的信息會減少。

那麼，這些能力衰退的速度如何呢？美國伊利諾伊大學心理學家阿特?克雷默和其他人進行的研究表明，從25—26歲開始，在所謂的簡易智能情況表測驗中，每10分最多可以丟失1分。這是一項滿分為30分的測驗，其內容為算術、語言和運動技能，通常用來衡量痴呆患者的智力衰退速度。在臨床上，得分減少3—4分被視為問題嚴重。換句話說，人們在25歲至65歲期間的腦力衰退會對他們的現實生活產生影響。

這一切聽起來會使人沮喪。不過還有好的方面。在成人期衰退的能力取決於「流體智力」，即大腦基本的處理速度。但是，所謂的「晶體智力」則與「流體智力」的情況完全不同。「晶體智力」大約相當於智慧。即使「流體智力」會隨著臉部肌肉鬆弛、臀部下垂一起衰退，但「晶體智力」還是會像腰圍一起增長。兩者似乎相互抵消，至少到60—70歲都是這樣子。

還有一個使人高興的因素。保持身心活躍，合理飲食以及遠離煙、酒和毒品，似乎能夠使不可避免的腦力衰退過程減慢。如果為時已晚，從現在開始過這種健康生活於事無補，也不要驚慌，還有一次扭轉局勢的機會。

五、老年期（作者：海倫?湯姆森）

進入老年期，毫無疑問人的大腦不再和以前一樣。到了65歲，大部分人都會發現大腦出現衰退的跡象：例如經常忘記別人的名字，偶爾會把茶壺放在冰箱里等等。

人的記憶力在這個時期開始衰退是正常現象。因為從這時起，人的腦細胞將不斷減少，特別是關鍵的海馬細胞。這是處理信息的中樞。起初，這不是什麼大問題。因為即使年紀再大，大腦也有足夠的靈活性應付。但有時腦細胞的損失也會帶來一些困難。

事實上，並非所有人都會按照相同的速度衰老。那麼，思維敏捷和大腦健忘者之間有什麼不同呢？能否通過努力成為前者呢？參加體育運動當然會發揮作用。許多研究結果表明，每周鍛煉3次有助於老年人提高注意力和抽象思維能力，也許還可以促進新的腦細胞生長。鍛煉還有助於穩定血糖水平。隨著年齡的增長，調節血糖的功能減弱，從而導致血糖水平上升。這可能會影響到齒狀腦回，它是海馬組織內幫助儲藏記憶的部分。既然體育鍛煉可以幫助穩定血糖水平，那麼也可以間接改善記憶力。協調性訓練也有作用。研究表明，特殊的平衡訓練可以提高60至80歲老人的認知能力。此外，孩子們玩的電腦遊戲也可能有類似效果。

計算機上的「大腦訓練」遊戲曾經被認為是無稽之談，但《美國老年學會》雜誌不久前發表的一份研究報告表明，利用電腦進行大腦訓練遊戲可以提高65歲以上老年人的記憶力和注意力。重要的是，這樣帶來的改變可以使老年人能夠記住別人的名字或者在嘈雜的餐廳中也可以專註聽對方講話。

老年人要避免常發牢騷也很容易。一種名為「多巴胺」的物質能夠使人感覺愉快。這種物質分泌減少可能會導致抑鬱症，但平常注意補充某些食物就能解決問題，例如吃一些酸奶、杏仁和巧克力等。

事實上，人的大腦在儘可能地使老年人的退休生活過得比較愉快。隨著年齡的增長，大腦也一直在學習怎樣更多地記住那些愉快的東西。加拿大阿爾伯特大學神經生物學家弗洛林?多爾科斯說，人到了65歲，就會把生活中愉快的經歷擴大化。他在研究中發現，與年輕人相比，60歲的人往往很少把不愉快的經歷儲藏在大腦中，他們更多地傾向記住愉快或中性的人生經歷。

研究表明，雖然60歲以上老人的大腦杏仁體（大腦中激活情感的區域）運轉正常，但是它與大腦中其他部分的聯繫已發生變化：與年輕人相比，杏仁體與海馬體的聯繫不再緊密，而它與大腦中控制情緒的部分聯繫更加密切。多爾科斯認為，這也許是由於人生經歷的豐富使大腦產生控制情緒的反應。但是老年人眼中的世界的確更加充滿玫瑰色。

儘管沒有人願意自己變老，但是我們並不要為此悲觀和沮喪。實際上，我們應該停止一切擔心。研究結果表明，與整天憂心忡忡的人相比，心情更放鬆的人不容易得精神疾病。另一項研究結果還顯示，善於保持心情平靜的人與孤獨和緊張的人相比得精神疾病的機會減少了50%。這可能和緊張引發皮質醇水平增高有關係。皮質醇水平增高可能導致大腦前扣皮質萎縮，而這一區域與抑鬱症和老年性痴呆症有關。

因此，雖然我們的大腦可能不會像皮膚一樣長皺紋，但它們還是需要細心照料，不應過早地放棄對大腦的愛護。當覺察到大腦衰老的跡象，就要去散散步、玩玩拼字遊戲，還要找機會開懷大笑，這也許能多少彌補一下在年輕時對大腦健康的忽視。

譯自英國《新科學家》雜誌

李有觀/編譯

人類大腦是如何發育成長的