為什麼年輕人容易衝動？因為他們的大腦在快速變化

青春期期間，負責驅動情緒的腦區與負責控制衝動的腦區在發育上不同步，一方面令青少年更愛冒險，另一方面也讓他們對環境有很強的適應性。

撰文?傑伊 · N · 吉德（Jay N. Giedd）

翻譯?馮澤君

青少年的大腦常被評價為「一團亂麻」，是生物在進化過程中出現的一個偶然「錯誤」。青少年的行為具有冒險性、攻擊性，有時還很莫名其妙，科學家一度認為這是人類大腦存在缺陷所致。但近10年來，一些突破性的研究提出了不同觀點，認為這些行為並不是由大腦缺陷所致，也不是因為大腦尚未成熟，而是進化使然——青少年大腦同兒童或成人的大腦在功能上有所不同。

青少年大腦的最顯著特徵，是通過調整腦區間的網路連接來適應環境變化的能力。這種特殊的可變性（或稱可塑性），是一把雙刃劍，既有利於青少年在認知思維和適應社會化方面取得巨大進步，但同時也容易催生危險行為和嚴重精神疾病。

最近的研究表明，高風險行為源於大腦邊緣系統（limbic system）與前額葉皮層（prefrontal cortex）神經網路發育上的不匹配，前者驅動情緒產生，在青春期期間快速發育，而後者發育相對較晚，主要負責提供合理判斷和衝動控制。現在已經確知，前額葉皮層到20歲左右才能完全發育成熟，而如今青春期卻在不斷提前，所以這種不匹配的時間跨度正在延長。

腦區之間神經網路連接的可塑性，而非之前所認為的腦區本身成熟與否，才是最終決定青少年是否成人的關鍵。理解這一點，並意識到如今年輕人的情感腦區與控制腦區在發育上不匹配狀況還在加劇，對家長、教師、輔導員以及年輕人本身，都很有幫助。這也利於幫助大眾更正確地看待諸如冒險、尋求刺激、遠離父母尋求同伴等行為，這些並不完全是認知和情感障礙，而是大腦發育的自然結果，是青少年正在學習如何與一個複雜世界相處的天然行為。

上述認知也可以幫助成年人決定干預時機。15歲的女兒突然脫離父母的穿衣品味、音樂喜好或政治立場，爸媽可以詫異，但這並不代表她有精神疾病。16歲的兒子喜歡不帶頭盔玩滑板或接受朋友的冒險挑戰，雖然這都不是小事，但很可能是出於考慮不周或是同伴壓力，而不是想傷害自己。而其他一些探索和攻擊性行動，則可能是疾病徵兆。深入了解青少年大腦的獨特性，將有助於區分這些不尋常舉動，究竟是適齡行為，還是疾病前兆，也將幫助社會降低青少年成癮、性傳播疾病、機動車事故、意外懷孕、殺人、抑鬱以及自殺等行為的比率。

獨特的青春期大腦

要說16歲孩子的大腦和8歲的孩子不同，大概沒有家長會有異議，但科學家還是很難給這種區別下一個很科學的定義。大腦浸在保護性的腦脊液中，包裹在堅韌的硬腦膜下，完全封閉在頭骨之內，隔絕了撞擊的傷害和掠食者的攻擊，也把科學家的好奇心擋在了「門外」。

成像技術如CT（computerized tomography）和正電子發射斷層掃描（positron-emission tomography，PET）雖有進展，但由於這些技術有電離輻射，不適用於對青少年的詳盡研究。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）的出現，終於提供了一種安全和準確的方法，來揭示全年齡段人群大腦的解剖和生理特性。有項目正在對數千雙胞胎和個人進行終生跟蹤研究，目前出現的一致結論是，青少年大腦的成熟不在於腦區變大，而在於不同區域聯繫越來越緊密，以及腦區功能的特化。

在磁共振成像掃描中，白質體積的增加代表著腦區間聯繫的增強。白質的「白」，來自於一種稱為髓鞘質（myelin）的脂質，神經元胞體伸出的長長軸突由於髓鞘的包裹而與外界隔離。脂質髓鞘的形成貫穿整個大腦發育期，作用是大大加快神經元間信息的傳導速度。有髓鞘軸突的神經信號傳導速度，可百倍於無髓鞘軸突。

青少年大腦最顯著的變化不是腦區的成長，而是神經元集群之間交流的增多。用圖論分析技術分析磁共振成像掃描數據，顯示從12歲到30歲期間，特定腦區或神經元集群之間的聯繫會變強（黑線變粗）。同時，某些特定區域內的聯繫會增多（綠圈變大）。這些變化最終將幫助大腦成熟，並勝任複雜思考和社會交際。

軸突髓鞘化可以加速大腦信息處理的另一個原因是，髓鞘可以幫助軸突在放電後迅速復原待用。恢復期變短，可以使特定神經元信息傳遞速度提高30倍。傳輸加快加上恢復期短，兩者結合的結果最終可使成人期的腦數據帶寬較嬰兒期提高3 000倍，從而可以在腦區間建立起廣泛而精密的網路。

最近的研究又發現了髓鞘的另一個微妙作用。神經元接收其他神經元傳來的信號，但只有當輸入的信號超過一定閾值，才會放電將信息傳遞出去。而一旦神經元放電，就會啟動一系列分子反應，加強該神經元與輸入神經元之間的突觸連接。

這種突觸加強是大腦學習的基礎機制。科學家現在發現，要讓遠處和近處神經元的信號同時到達，必須精確控制信息傳遞時間，而髓鞘在其中起到重要作用。兒童進入青春期以後，髓鞘的快速擴張，能加速參與協調處於不同認知任務中的各個腦區。

現在科學家已經可以用圖論（graph theory）來測量上述腦區連接之間的變化，這種數學方法可以量化網路中「節點」和「邊」之間的關係。節點可以是任意物體或可測實體，比如神經元，或腦結構（如海馬體），或是更大一點的區域（比如前額葉皮層）。邊是節點之間的任何聯繫，可以是物理連接，比如神經元之間的突觸，也可以是在統計學上相關，比如在同一個認知任務中，兩個腦區活動模式相似。

我和其他一些科學家用圖論技術，測量不同腦區是如何發育並相互連接起來，並進而與行為及認知的變化產生聯繫的。大腦變化並不僅僅發生在青春期，大多數神經迴路在子宮中已形成，很多還會終生改變。然而，在青春期這個特殊時期，負責判斷、交際和長期計劃的腦區之間的連接顯著增加，而這幾種能力會對人的一生產生深遠的影響。

灰質的變化

青春期期間，除了白質加速產生，還有一個重要的變化。大腦發育和其他複雜的自然過程一樣，都會經歷一個先過量生產，然後再進行選擇性消除的連環過程。就像米開朗基羅的大衛像從一整塊大理石中慢慢凸顯出來一樣，認知的發展也是在棄除無用和適應性不好的腦細胞連接後，才逐漸成型。與此同時，常用的連接會被強化。儘管消除和強化過程會伴隨人的一生，但青春期期間，重心偏向消除過程，大腦會按照環境需要自行重塑。

隨著神經元間無用連接的消除，特化逐漸形成，大腦灰質開始減少。灰質包括大量無髓鞘結構，如神經元胞體、樹突（從胞體伸出的觸角狀突起，用於接收其他神經元傳來的信息）和特定軸突。總的來說，兒童期灰質大量增加，10歲左右達到峰值，進入青春期後又逐漸減少，成年期間基本穩定，到老年期還會進一步下降。與此模式類似的，還有神經元上受體元件的密度變化情況，此處的受體主要是指神經遞質（如多巴胺、5-羥色胺和谷氨酸等）受體，這些遞質能夠調節腦細胞間的交流。

雖然灰質在青春期期間總量達到最大，但在各腦區達到峰值的步調並不一致。灰質最早達到峰值的腦區是初級感覺皮層，該區負責知覺，以及處理光、聲、嗅、味、觸覺刺激。而最晚達到峰值的腦區則是負責執行功能的前額葉皮層，所謂執行，涵蓋了很多能力，包括組織、決策、計劃以及情感調節等。

前額葉皮層的一項重要功能，是根據過往的經驗對未來進行假設性預判的能力，只需在腦內總結過去、考慮當前，並假設未來可能得到的結果，而不需要「親身犯險」。正如哲學家卡爾·波普爾（Karl Popper）所說，「『預見』會代替我們去死」。隨著認知功能的成熟，人也會越來越趨向於選擇更豐厚、更長期的回報。

前額葉皮層也是參與社會認知的重要區域，其中包括學會駕馭複雜社交關係、辨別敵友、在群體內尋求保護，以及實現青春期的基本目標——吸引配偶。

因此，青春期的顯著特點是灰質和白質的變化。隨著大腦逐漸成熟，這些變化改變了腦區之間的網路連接。前額葉皮層也參與了青春期的各種行為調控，只是功能尚未到達最佳狀態。因為這個腦區要到20歲左右才會完全成熟，所以青少年容易衝動，也不能很好權衡風險和報酬。

發育中的失衡態

在激素的作用下，邊緣系統從青春期開始（一般是10到12歲）發生顯著變化。邊緣系統負責調節情緒以及對回報的反應，並和前額葉皮層協同作用，使得青春期少年更愛追求刺激、愛冒險、愛和朋友相處。這些行為都有著深深的生物學基礎，在所有社會性哺乳動物身上都能看到，「初生牛犢不怕虎」，青少年嚮往脫離安全舒適的家庭、探索新環境、尋求外界關係。這些行為能減少近親繁殖的可能性，創造遺傳上更健康的群體，但也會帶來相當大的危險。尤其是在現代社會，人們面臨眾多誘惑，獲取藥物、槍支和高速機動車變得越來越容易，如果沒有理智判斷的約束，更是容易出危險。

最終決定青少年行為的，既不單是調控功能的晚發育，也不單是衝動行為的早發生，而關鍵在於兩者之間的不匹配。青少年的情緒化是邊緣系統造成的，而前額葉皮層的控制功能要到25歲左右才完全成熟，這中間有近十年的時間，情緒衝動和深思熟慮之間處於失衡狀態。

與兒童或成人相比，青少年從事危險行為的可能性更大，部分是由於大腦兩大區域之間發育的不匹配。負責驅動情緒的邊緣系統（紫色）充滿激素，從青春期（通常始於9到12歲）開始加速發育，並在接下來的數年內逐漸成熟。而負責抑制衝動的前額葉皮層（綠色），要到十多年後才能完全發育成熟，因此，出現了一個過渡性的不平衡期。

此外，如今全球範圍內兒童青春期全面提早，因此，從青少年開始變得愛刺激、愛冒險，直到他們的前額葉皮層變得強大和穩定，這個過程經歷的時間正在延長。

由於這種不匹配期的延長，如今的青少年已不再是十幾歲的代名詞。按社會學定義，青少年是指從兒童轉變為成人的過渡時期，始於生物學上的青春期，結束於社會學定位——即能夠自立，承擔成人角色。現在在美國，青少年變為成人的時間較20世紀70年代推遲了5年，變為成人的一般定義是結婚、生子、成家。

由於成人的定義需要參考大量社會學因素，所以一些心理學家認為，自工業革命以來，青春期的變化更多來自於育兒方式的改變，而非生物學特性本身。但針對成長經歷不同的雙胞胎的跟蹤研究顯示，社會因素並不足以撼動生物學因素的強大力量。雖然，灰質和白質在生物學上的成熟步調會在一定程度上受到環境的影響，但是關鍵時間點還是在生物學因素的掌控之下。社會學家也認識到了這一點，他們發現青少年愛冒險、尋求刺激和愛交友在各種文化中都存在，儘管在程度上有所不同。

青春期是把雙刃劍

磁共振成像清楚地顯示，在灰質、白質和神經網路的發育過程中，最顯著的特徵就是廣泛的變化。總的來說，這種可塑性在成年後會不斷降低，但我們人類大腦保持可塑性的時間比任何其他物種都要長。

漫長的成熟期和大腦可塑期的延長，讓我們在成長的過程中始終保有選擇的餘地，而這一點在整個人類的進化史中也至關重要。正因為此，今天的人類才能在地球上繁榮生存，包括在寒冷的北極和赤道上的熱帶島嶼。拜我們高度發達的大腦所賜，現代人類甚至能待在太空艙里繞地球飛行。回想萬年之前，人類還得每天花大量時間在覓食和尋找安身之所上，而一萬年在進化史上只不過是短短一瞬。今天，人每天要花大量時間與文字和符號打交道，這點特別值得一提，因為從閱讀出現到現在，只不過才有5千年歷史而已。

但是，大腦保持可塑性時間的延長在給人類帶來諸多益處的同時，也帶來一些弊病。青春期是精神疾病的高發期，其中包括焦慮症、雙相情感障礙、抑鬱症、進食障礙、精神錯亂和藥物濫用。令人驚訝的是，50%的精神病症從14歲開始出現苗頭，75%在24歲首次發病。

青少年大腦的典型變化與精神病症之間的關係很複雜，其中潛在的根本關聯可能是「移物易損」（moving parts get broken）。也就是說，白質、灰質和神經網路的廣泛變化增加了大腦出錯的可能性。比如，幾乎所有成年精神分裂症病人的腦部病理改變，都類似於青春期大腦發育過程中的典型變化，只是程度更甚。

在其他很多方面，青少年時期是人一生中最健康的時期，比如免疫系統、對癌症的抵抗能力、對冷熱的耐受度等，都處於人生的最佳水平。然而儘管身體健康，但發生重大疾病和死亡的比率卻比兒童高2到3倍。機動車事故是青少年的頭號死因，占死亡總數的一半。他殺和自殺分列第二、三位。此外，青少年意外懷孕、患上性傳播疾病和違法入獄的比率也很高，這些都會帶來嚴重的終身後果。

那麼，對於這些青少年易犯的行為問題和精神疾病，醫生、家長、教師以及年輕人自己能做些什麼呢？對臨床醫生來說，考慮到精神病類的新葯不多，而且青少年大腦本身對環境變化的適應性較強，也許非藥物干預才是治療青少年精神疾患的首選，尤其是在青春期早期，因為此時白質、灰質和神經網路正在發生很大的變化。

以強迫症的治療為例，觸發患者的強迫衝動，但要求他們逐步改變自己反應的行為學干預，可以取得最佳的治療效果，避免對青少年造成終身傷害。只有理解青春期大腦的可變性，才不會武斷認定青少年「無可救藥」。我們有理由相信，行為干預可以改變青少年的人生軌跡。

當然，進一步的研究必不可少。不過，現在青少年研究的基礎設施還不健全，經費也比較微薄，專門從事這個年齡段研究的科學家也不多。但好消息是，隨著青少年大腦發育機制和其帶來的影響逐漸浮出水面，越來越多的資源和科學家開始進入這個領域，這些研究人員希望，將來能將前述弊端的影響減到最輕，同時充分發揮青少年大腦驚人的可塑性。

了解青少年大腦的獨特性和快速變化性，有助於家長、社會和年輕人自身更好地應對危險、把握機遇。比如，如果家長知道青少年大腦的前額葉皮層尚未發育健全，見到女兒突然染了一頭橙發，就不會大驚小怪，而會相信她今後會作出更好的判斷。了解大腦的可塑性，也有助於家長和孩子就一些重要問題進行有建設性的對話，比如自由和責任對個人成長的影響。

數字革命是有史以來最大的環境變化之一，它向青少年內在的適應能力提出了重大的挑戰。過去20年里，電腦、視頻遊戲、手機和各種應用程序對青少年的學習、娛樂以及互動產生了深刻的影響。

面對海量良莠不齊的信息，大量記憶已非良策，準確評價數據、去粗取精、將內容綜合，並將結果用於解決現實世界的問題，才是一個人能力的關鍵所在。教育者應該訓練青少年的這些能力，按數字時代的客觀要求發揮青少年的可塑性。

另外，關注青少年大腦的獨特性還牽涉到一些重要的社會問題。一方面，我們應該在這個獨特的人生階段，幫助青少年打磨激情、創造力和個人才藝，但另一方面，社會也必須意識到，青少年正處在人生的轉折點，可能成長為一個和平公民，也可能變成好鬥分子，甚至還可能變成激進派。在各種文化中，青少年都是最易被徵召入伍或招募成為恐怖分子的一群人，但同時也是最想成為教師和工程師的一群人。進一步的研究還將幫助法官和陪審團在刑事審判中做出最佳判決。

對年輕人自身而言，了解與青春期相關的神經科學新知，應該能激勵他們更願意去磨礪大腦，培養出希望在未來人生中擅長的能力。與家長們所處時代不同，未來社會信息量巨大，現在的青少年有絕佳的機會來塑造自己的特性，根據自己的選擇來優化大腦。

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