儿童的经验、大脑和行为

“比天空更广阔的是人的大脑”

   ——诗人埃米莉·迪金森

  学步幼儿经常能看到妈妈的微笑,爸爸的眼睛和奶奶慈祥的面容。与此同时,他从父母身上所获得的基因蓝图也为其今后的智力、身体和情绪发展奠定了基础。不过,蓝图对婴儿今后的发展只是起到一种基本模式的作用。为了最大限度地发掘潜力,婴儿还需要外部环境的刺激推动。事实上,婴儿最需要的是一个环境,一个可以不断感受各种丰富多彩的生活经历,从而能对自己成长发育起到刺激促进作用的环境。

  过去十年的研究表明,儿童的环境对其大脑结构的塑造起到了极其重要的作用。大脑最初是一种有弹性的器官,它的各个区域负责处理大量不同的信息。例如,就成人大脑而言,语言处理的功能分工是在左脑。然而,婴儿的大脑还未达到分工如此明确的水平;其实,婴儿的左右脑都是有处理语言行为的倾向。人生最初几年的经验会改变大脑的结构。在感受各种不同经历的过程中,婴儿的大脑会逐渐发育成为一个具有高度组织结构的、分区专司各种功能的成人大脑。

  幼儿早期经验的因素,形成的大脑神经网络结构会对婴儿的智能产生巨大的影响。如果婴儿获得学习的早期机会越多,那他一生中所接受的信息就越多。早期机会并非是指那些英雄般的行为或经历,而是那些普通快乐的日常经验,如谈话、唱歌、跳舞、游戏等。虽然这种日常经验看似简单、微不足道,而且是翻来覆去老一套,但是随着时间的推移,对未来婴儿大脑的功能无疑会产生重大影响。
   

   除了神经细胞的突触之外,大脑里还有大量的支持细胞,统称为“胶质细胞”。直到最近,科学家们还不相信胶质细胞除了把大脑连在一块外还有其他作用。但是,新的研究结果表明胶质细胞在大脑信息处理方面发挥了非常重要的作用。

  胶质细胞:

·为神经元提供物质支持;
·引导轴突生长的方向——神经元中心长长的部位;
·隔离神经元,以提高大脑效率;
·调节突触内的活动;
·修整突触连接的密度;
·影响神经介质的释放;
·影响大脑血液的流动;

 

  神经学家最近发现胶质细胞的大小和数量都会受到环境条件的影响。这也是为何游戏和唱歌对婴儿十分有益的另一个原因。研究结果表明动物生长在复杂有趣、富有挑战性的环境里,要比生长在缺少外界刺激的环境里产出更多更大的胶质细胞。这一结果被认为是大脑传输信息能力的提高。值得注意的是这种好处并非是在一夜之间就出现的。胶质细胞只是在经过长时间受到外界丰富多样的环境影响之后才会发生变化——在某些情况下时间要长达一个月。当然,父母亲所要做的是树立信心,相信自己所提供的丰富多彩的环境条件会使孩子今后许多年内受益非浅。

  有力证据

  突触连接的修整是通过经验实现的

  我们是如何知道大脑内突触连接的数量是按照一种先增后减的发展模式呢?芝加哥大学的神经学家彼得·胡滕洛赫尔悉心统计了大脑发育关键阶段突触连接的数量。统计结果证明新生儿的突触连接数大约为50万亿个,这与成年人的大脑突触连接数相同。而到婴儿3岁时,突触连接数几乎增加了一倍。随着经验的获得,突触连接数逐渐减少。到15岁时,儿童大脑突触连接的数量几乎与成年人一样。

 

 细胞层的变化早期经验不仅有助于构筑大脑的突触路径,增加胶质细胞的数量,而且还会增加有髓鞘形成的神经细胞的数量——细胞发育生长的一种重要形式。鞘质是一种包围某些大脑神经细胞外层的脂肪族物质,具有影响大脑信息处理效率的一系列重要功能。

髓鞘的功能:

·有助于电脉冲更迅速地通过神经细胞,从而使提高大脑处理信息的速度和效率。
·有助于每一个神经细胞连续快速地传导信息——神经细胞在传输电脉冲之后,有一个时刻是不能再传导的。髓鞘质缩短了这一时刻,使得大脑能在更短的时间内传输更多的信息。
·有助于神经细胞只是专门处理某种信息,这可使大脑的运作效率大大提高,减少变化性。

  以往人们普遍认为神经细胞产生髓鞘质只是受遗传因素的决定和影响,但是科学家们通过小白鼠实验(小白鼠是科学家们研究人类大脑内部活动的一种很好的替代试验品,它的神经结构与人很相似。)得出的最新研究结果表明,生活在外界丰富多彩的环境里的孩子能够使大脑内有髓鞘质形成的神经细胞数量增多。

  促进血液

  流动大脑对外界丰富多彩的环境条件作出反应所引发的变化——更加复杂、有效的神经网络系统的建立,更多髓鞘的形成和胶质细胞数量的增加等——需要加强大脑血液的循环。研究人员发现,随着环境复杂程度的提高,大脑内新生成的“微毛细管”的数量也随之增多。如果所处环境缺少外界刺激,那大脑内出现的毛细管则要少些;反之,如果外界环境丰富,大脑的毛细管就多些。为何大脑在早期受到外界环境刺激后将来的功能发挥水平就比较高呢?血液循环的加强是其中原因之一。这不仅可为孩子学习打下细胞基础,而且也为那些细胞的营养持续供应创造了条件。

  事实证据突触连接与环境伊利诺大学厄巴纳-尚佩恩分校的威廉·T·格里诺及其同事詹姆斯·E·布莱克和阿妮塔·M西雷瓦格一起共同对大脑在外界环境因素影响下如何发生变化的过程进行了实验研究,研究的对象是胶质细胞。他们对三组小白鼠做观察实验--有一组小白鼠生长在复杂的多刺激物的环境里,一组是在两两配对的环境里,另一组则是被安置在与外界隔绝的环境里。研究者发现突触连接数量的增加总是同胶质细胞一样。他们还发现向突触连接提供血液的毛细管数量也有增加,但只是幼鼠的毛细管数量增加很大,中年期白鼠新生成的毛细管数则是大大减少,而老龄白鼠就几乎没有新的毛细管形成。

  “许多人认为容易保持高效率学习状态的生物‘机会窗’或许还未被我们的教育体系所充分利用。”

   ——儿童神经生物学家哈利·丘加尼

  事实证据突触连接与环境

  伊利诺大学厄巴纳-尚佩恩分校的威廉·T·格里诺及其同事詹姆斯·E·布莱克和阿妮塔·M西雷瓦格一起共同对大脑在外界环境因素影响下如何发生变化的过程进行了实验研究,研究的对象是胶质细胞。他们对三组小白鼠做观察实验--有一组小白鼠生长在复杂的多刺激物的环境里,一组是在两两配对的环境里,另一组则是被安置在与外界隔绝的环境里。研究者发现突触连接数量的增加总是同胶质细胞一样。他们还发现向突触连接提供血液的毛细管数量也有增加,但只是幼鼠的毛细管数量增加很大,中年期白鼠新生成的毛细管数则是大大减少,而老龄白鼠就几乎没有新的毛细管形成。

  "许多人认为容易保持高效率学习状态的生物'机会窗'或许还未被我们的教育体系所充分利用。"

  --儿童神经生物学家哈利·丘加尼