人脑发育的绝大部分发生在出生以后，人脑发育最重要的部分也发生在出生以后。
人的基因组上携带的遗传密码只能给这个极度复杂的三维空间网络提供基础的框架，决定了大脑的阶段性发育，如大脑的发育是从后向前的，靠近额部的大脑最后发育完成。在这个时序框架内，人脑的神经网络可以在很大程度上自主、自由地生成、修改，最终成形并固定下来。以前人们根据大脑重量的增长，估计大脑发育要到十岁左右完成。现在依据功能磁共振成像技术（fMRI），发现大脑的发育过程要一直延续到20至25岁。
（图片来源于网络）
人脑的神经网络发育要很长时间才能完成，差不多占据了人生最初四分之一左右的时间。在这漫长的过程中，许多遗传因素以外的因素通过长期的、潜移默化的方式对网络结构产生重大影响。对于一个没有重大基因缺陷的人来说，基因对神经网络的发育，也就是对智力的影响不是很大。
自然的长期进化，给大脑形成了一套精妙而独特的机制，用来构建神经网络。
下图显示了突触密度随年龄增长而发生的变化。
（图片来源：http://www.theurbanchildinstitute.org/why-0-3/baby-and-brain）
刚出生的正常婴儿，大脑所有的神经元细胞（1000亿以上）都已产生、分化好，并迁移到大脑适当的部位。这时的神经元细胞上还没有多少突起，相互之间只形成了很少的突触连接。据估计新生儿的突触数目不到成人的三分之一。新生儿的大脑神经网络能够处理的信息非常有限，仅仅能做出基本的神经反射，眼睛能够看清楚的距离大约只有一尺左右。
出生后，大脑直接暴露在一个全新的复杂环境中，各种信号都需要大脑进行相应的处理，这就刺激了大脑神经网络的快速发育。神经元从胞体快速地产生突起并不断延伸，相互之间通过随机的方式形成大量的突触连接，逐渐形成越来越复杂的网络。伴随着新突触的产生，同时也存在着已生成突触凋亡、消失的过程。在幼儿发育的早期，新生成突触的速度大于凋亡的速度。在两到三岁左右，突触数目达到顶峰，大约是成人的两倍以上。在这以后，突触消失的速度逐渐超过生成的速度，突触数目开始减少。一般认为，到成人阶段神经网络被髓鞘和其它细胞保护并固定下来，突触产生和凋亡都很少发生，突触数目渐趋稳定。随着年龄的增长，突触数目开始下降。
在神经网络形成过程中，连接网络的突触是随机产生的，但决定哪些突触需要保留、哪些突触又需要裁减的过程却不是随意的，而是根据大脑获取的外界环境信号决定的。如下图所示，环境信号传入大脑，引起神经元兴奋产生动作电位，传播到突触。被激活的突触释放神经递质对下一个神经元产生兴奋或抑制。同时，被激活的突触两端可释放生长因子，维持突触的生存，保留了信息处理的通路。长期没有被激活的突触，因为缺乏生长因子的作用则逐渐萎缩、凋亡，这部分信息传导通路因缺少使用，得不到足够生长因子而萎缩、消失。
（图片来源于网络）
简单地说，大脑发育就是神经元先随机连接形成过量的突触网络，然后通过生物学上的“用进废退”原则，根据环境信号的反复刺激对突触网络进行修剪。这个过程类似于果树的剪枝，也有个相类似的专有名词，叫突触修饰（synaptic pruning）。Pruning的中文翻译就是剪枝的意思。
版权声明：本稿件、作品版权归夕曦所有
|
