大人和孩子的腦有什么不同

我曾經買過一個叫“生長中的大腦”的小玩具，其實它就是一個壓縮后的泡沫塑料大腦模型，放入水中后體積會膨脹。它很有趣，卻不能當作好的教學輔助工具。隨著嬰兒的成長，他們的大腦的確會隨之增大，但并非簡單的膨脹。一個人類新生兒的大腦重量只有成人大腦重量的1/4，而在出生一年之后，重量的差距就追上1/2還多。令人驚奇的是，重量的變化不是因為大腦發展出了更多神經元。實際上，新生兒擁有幾乎與成人一樣多的神經元，它們會被使用一生。大腦重量的變化大部分源自神經元連接的快速發展。

如你在圖1-4中所看到的，這是一個新生兒從出生到5個月大的神經連接示意圖，人類大腦的神經元連接在嬰兒期經歷著巨大變化。舉個例子，在峰值活動期間，老鼠幼崽的大腦以每秒生成25萬個新連接的速度發展，也就是每分鐘生成1500萬個連接。我們不知道人類大腦中連接的發展速度，如果有區別的話，應該是更快。

圖1-4 神經元連接在發展期的增長示意圖

這些結構變化反映了與外界相互作用的塑造大腦的生物過程，使之更適應周遭的環境。塑造過程包括兩種互補的過程。第一，遺傳指令指揮神經元發展出越來越多的連接。這使得神經之間的連接最開始是產量過剩的。這也就是示意圖看上去跟你花園中雜草的根莖系統一樣蕪雜的原因。第二，緊接著產量過剩階段出現的是一個修剪的階段，神經元之間的連接開始大量減少。在高峰時期，每秒有大約10萬個連接消失，也就是每10個連接中就有4個會消失。這些連接的消失十分令人驚訝。為什么我們的生理本能要大費周章地建立起連接，而目的又是之后將它們以近乎相同的速度切斷呢？

事實證明，這種超量生產又隨之切斷連接的做法或許是一種根據周遭環境塑造大腦的聰明手段。大量的連接意味著大腦將所有從經驗中得出的、可能遭遇的活動模式都進行了連接。不過，你要記住，同時激發的神經元傾向于建立更強的連接。一旦神經元間沒有相互激活，它們之間的連接自然就會被修剪。讓我們回到之前那個有關鄰居的比喻，你可以將其想象為“如果你不回我的電話，我之后就不會再與你聯系了。”或者拿你比較熟悉的如Facebook、Twitter這類社交網站來打比方，那些你不關注的人通常也不會反過來關注你。

相互連接使得改變大腦結構成為可能。我們從動物實驗中了解到，早期環境的作用會在大腦的連接中顯現其影響。例如，如果在飼養老鼠幼崽的過程中不讓其看到過多的東西或進行足夠的活動，那么與可以進行正常玩耍的老鼠相比，它們的大腦就會更輕，擁有更少的皮層連接。諾貝爾獎得主大衛·休博爾（David Hubel）和托斯滕·威塞爾（Torsten Wiesel）發現，早期發展環境處于視覺剝奪狀態的貓和猴子，它們視覺區域大腦皮層的神經元活動是受損的。另外，特殊類型的視覺剝奪會造成選擇性的損傷。舉個例子，在頻閃儀構成的世界中長大的動物雖然能看到事物近乎正常的影像，但是它們不能看到連續的運動，就像是在20世紀70年代開閃光燈的歌舞廳里，你根本無法看到連續的運動。有一個不幸的女人，她大腦的這一區域在晚年時受到了損傷，她說自己過馬路時非常困難，因為她根本無法判斷開過來的車的車速。當她向杯子里倒茶時，茶杯從空到半杯水再到滿的過程就像是一系列間斷的照片。

有些時候，人和動物看某些特殊圖案的功能會喪失。在沒有直線的環境中長大的動物無法看到直線。簡言之，早期剝奪研究顯示種瓜得瓜。如果在發展早期剝奪一部分經驗，那將對之后的生活產生長期的影響。在錯誤的視覺條件下被撫養長大的孩子會產生永久性視力喪失，也就是人們所知的弱視。弱視不是眼睛的問題，而是形成視覺的腦區的問題。這就是為什么弱視的人戴眼鏡之后與沒戴時沒有區別。這也是弱視的人無法正常欣賞3D電影的原因，因為這需要在生命早期有正常的雙眼視覺輸入，而他們喪失了這種立體視覺。如果你想要對此做出改變，必須在問題形成初期就進行糾正，這時大腦的對應腦區還沒有受到永久性的損傷，仍舊可以發展出連接。這將我們引向了對另一個關于腦發展的基本原則的討論，即對敏感期（sensitive period）的討論。