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大脑神经网络是如何形成的(三) 2013-07-21 07:52:05

大脑神经网络的发育过程一定要与周围环境发生密切的交互作用,通过各种各样的环境信号不断地对随机生成的信息网络进行修剪、调整,最终保留最有效的信息处理网络。一个能够应对处理各种信息的神经网络,是由所处的复杂环境所塑造的。

 

相比基因组上的遗传因素,环境因素对人类智力的影响作用更大。

 

环境可以改变人脑的结构(神经网络)。

 

人们一直在不知不觉中遵照这个原理、使用各种方法、有目的有针对地来给孩子提供各种环境信号,以构建更“聪明”的大脑,这就是我们所说的教育。

 

教育也可以改变人的大脑。

 

人类所有的文化中,教育都涵盖了人脑发育的大部分或全部过程。一个高度重视、并实施恰当教育的社会,会有很多人拥有连接更好的大脑。

 

教育过程与大脑发育过程的重叠,但并不是说过分强调正式的教育,或者说是通常认为的知识教育,就能够构建更聪明的大脑。例如大多数中国家庭都熟悉或使用过的、让小孩子背诵唐诗宋词的方式,就是通过反复、强化的外界信号刺激,在孩子大脑中建立相关的信息网络。如果孩子太小,大脑的网络还没有能力充分理解所背诵内容,那么背诵的过程仅仅建立了信息存储的网络,还没有建立如何使用信息的网络。对多数孩子来说,长大进入社会后并不需要使用这些存储的信息和相关的神经网络。对这些孩子,背诵唐诗宋词的过程或许可以同来构建更有用、更好的网络。

 

教育仅是大脑发育过程中接受的外界环境信息的一部分,常常是主动地、按照固定模式提供的。和其它环境信号一样,不是所有的教育对孩子大脑的发育都是有益的,有些也是有害的。教育内容和方式还必须和大脑发育不同阶段相匹配。同一种教育,在大脑发育过程中过早地给与,常常具有更大的危害。因为这不仅挤占了大脑建立正常神经网络的机会,而且在实施过程中常常会带有强制性、欺骗性,对大脑建立正常的情绪控制网络有很大的危害,从长期看降低了大脑的执行功能。

 

环境可以改变人脑的结构,人脑与环境交互作用的核心是突触网络和突触修饰。从这点出发看教育,会进入一个不同的境界。在进一步讨论教育之前,我们不妨考虑几个很有意思的问题。

 

首先,为什么大脑不能长时间连续工作?

 

人脑和电脑一个很大的不同在于,电脑可以长期连续地工作,而人脑则做不到。

(图片来源于网络

 

神经网络的基本元件神经元是活的细胞,必须维持正常的新陈代谢才能维持信息处理功能。神经元兴奋产生、传递动作电位,激活突触释放神经递质,这些过程都需要消耗能量。生物细胞使用的是一种带有高能化学键的分子能量(ATP),由线粒体产生。突触在执行信息传递功能时,还要消耗神经递质。神经递质在细胞体合成,贮存在突触小泡内,经过运输到突触才能使用。大脑在处理信息时,神经元同时也不断地合成分子能量和神经递质等必须地分子,并将代谢废物及时运走。如果让大脑长时间地处于高强度的兴奋状态,就会发生能量与神经递质供给不足的情况,信息处理速度减慢,反应能力降低。只有经过睡眠休息,才能调整恢复到良好的状态。

 

有意思的是,当大脑神经网络信息处理能力开始下降的时候,最先给出的人体信号不是:“困了,需要睡觉”。而是:“饿了,要吃东西”。按照内分泌专家的说法:人体大部分想吃东西的时候,并不是身体真正需要食物的时候。大脑兴奋过度是引起吃的欲望之一。

 

孩子的大脑处于发育期,突触数目远多于成人,因髓鞘的发育还不完备神经元之间也缺乏足够的绝缘。与成人相比,这时的神经网络更容易产生大范围的过度兴奋。孩子越小,就越不能够有效地把这种状态明确地表达出来。父母也常常忽视、误解孩子表达的身体信号,采取不当的应对方法。

 

版权声明:本稿件、作品版权归夕曦所有

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文章评论
作者:慕容青草 留言时间:2013-07-21 19:15:42
谢谢精彩分享。。。。长期以来一直有个想法,不知是否能在思维所消耗的能量与思考的对象之间找到些关系。。。。。。当然,这一定很难,因为相同的问题对于不同的人来说所需要的能量可以是非常地不同。。。但是有些问题(如黎曼猜想)对于所有的人来说都较难,这里是否能有些能量消耗上的规律。。。。。。当然,因为人脑并不简单地遵守电脑的那种O(f(N))的量阶规律,所以这应该是一个不简单的任务或是个mission impossible。。。。。。
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