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大腦神經網絡是如何形成的(三) 2013-07-21 07:52:05

大腦神經網絡的發育過程一定要與周圍環境發生密切的交互作用,通過各種各樣的環境信號不斷地對隨機生成的信息網絡進行修剪、調整,最終保留最有效的信息處理網絡。一個能夠應對處理各種信息的神經網絡,是由所處的複雜環境所塑造的。

 

相比基因組上的遺傳因素,環境因素對人類智力的影響作用更大。

 

環境可以改變人腦的結構(神經網絡)。

 

人們一直在不知不覺中遵照這個原理、使用各種方法、有目的有針對地來給孩子提供各種環境信號,以構建更“聰明”的大腦,這就是我們所說的教育。

 

教育也可以改變人的大腦。

 

人類所有的文化中,教育都涵蓋了人腦發育的大部分或全部過程。一個高度重視、並實施恰當教育的社會,會有很多人擁有連接更好的大腦。

 

教育過程與大腦發育過程的重疊,但並不是說過分強調正式的教育,或者說是通常認為的知識教育,就能夠構建更聰明的大腦。例如大多數中國家庭都熟悉或使用過的、讓小孩子背誦唐詩宋詞的方式,就是通過反覆、強化的外界信號刺激,在孩子大腦中建立相關的信息網絡。如果孩子太小,大腦的網絡還沒有能力充分理解所背誦內容,那麼背誦的過程僅僅建立了信息存儲的網絡,還沒有建立如何使用信息的網絡。對多數孩子來說,長大進入社會後並不需要使用這些存儲的信息和相關的神經網絡。對這些孩子,背誦唐詩宋詞的過程或許可以同來構建更有用、更好的網絡。

 

教育僅是大腦發育過程中接受的外界環境信息的一部分,常常是主動地、按照固定模式提供的。和其它環境信號一樣,不是所有的教育對孩子大腦的發育都是有益的,有些也是有害的。教育內容和方式還必須和大腦發育不同階段相匹配。同一種教育,在大腦發育過程中過早地給與,常常具有更大的危害。因為這不僅擠占了大腦建立正常神經網絡的機會,而且在實施過程中常常會帶有強制性、欺騙性,對大腦建立正常的情緒控制網絡有很大的危害,從長期看降低了大腦的執行功能。

 

環境可以改變人腦的結構,人腦與環境交互作用的核心是突觸網絡和突觸修飾。從這點出發看教育,會進入一個不同的境界。在進一步討論教育之前,我們不妨考慮幾個很有意思的問題。

 

首先,為什麼大腦不能長時間連續工作?

 

人腦和電腦一個很大的不同在於,電腦可以長期連續地工作,而人腦則做不到。

(圖片來源於網絡

 

神經網絡的基本元件神經元是活的細胞,必須維持正常的新陳代謝才能維持信息處理功能。神經元興奮產生、傳遞動作電位,激活突觸釋放神經遞質,這些過程都需要消耗能量。生物細胞使用的是一種帶有高能化學鍵的分子能量(ATP),由線粒體產生。突觸在執行信息傳遞功能時,還要消耗神經遞質。神經遞質在細胞體合成,貯存在突觸小泡內,經過運輸到突觸才能使用。大腦在處理信息時,神經元同時也不斷地合成分子能量和神經遞質等必須地分子,並將代謝廢物及時運走。如果讓大腦長時間地處於高強度的興奮狀態,就會發生能量與神經遞質供給不足的情況,信息處理速度減慢,反應能力降低。只有經過睡眠休息,才能調整恢復到良好的狀態。

 

有意思的是,當大腦神經網絡信息處理能力開始下降的時候,最先給出的人體信號不是:“困了,需要睡覺”。而是:“餓了,要吃東西”。按照內分泌專家的說法:人體大部分想吃東西的時候,並不是身體真正需要食物的時候。大腦興奮過度是引起吃的欲望之一。

 

孩子的大腦處於發育期,突觸數目遠多於成人,因髓鞘的發育還不完備神經元之間也缺乏足夠的絕緣。與成人相比,這時的神經網絡更容易產生大範圍的過度興奮。孩子越小,就越不能夠有效地把這種狀態明確地表達出來。父母也常常忽視、誤解孩子表達的身體信號,採取不當的應對方法。

 

版權聲明:本稿件、作品版權歸夕曦所有

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文章評論
作者:慕容青草 留言時間:2013-07-21 19:15:42
謝謝精彩分享。。。。長期以來一直有個想法,不知是否能在思維所消耗的能量與思考的對象之間找到些關係。。。。。。當然,這一定很難,因為相同的問題對於不同的人來說所需要的能量可以是非常地不同。。。但是有些問題(如黎曼猜想)對於所有的人來說都較難,這裡是否能有些能量消耗上的規律。。。。。。當然,因為人腦並不簡單地遵守電腦的那種O(f(N))的量階規律,所以這應該是一個不簡單的任務或是個mission impossible。。。。。。
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