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脑部的区域性发育 心智发展地图（第1页）

脑部的区域性发育：心智发展地图

神经发生、神经迁移、突触形成、突触精简、髓鞘形成，这些都在小杰克的神经系统里进行，但往往时间先后不一。人脑发育的主要特色之一即是各部的明显发育不一致。杰克的神经系统有些地方在怀孕末期已经差不多发育完成，有些地方会在进入青春期以后仍然继续发育，这样的差距与他的各种心智能力的展现大有关系。

一般而言，神经系统按从尾到头的顺序发育成熟。脊髓和脑干在婴儿出生时几乎完全安排有序且已形成髓鞘；中脑和小脑在出生后开始髓鞘形成；前脑的皮质下结构（包括视丘、基底核、部分边缘系统）在出生后的第一年中随后展开，最后才轮到大脑皮质，这儿的发育是所有脑部结构中最慢的，也最不平均。大脑皮质的感官区算是发育比较快的，跟随在后的是运动区，但是顶叶、顾叶、额前叶（一般称为高等“联结”皮质）的大部区域，到儿童十岁以后仍然在修剪突触形成髓鞘。这些线路要负责最精密的心智资讯处理包括语言、专注、判断、计画、情绪、推理，也难怪人类需要这么长的时间达到真正成熟的程度。

确知脑的发育顺序主要是藉解剖的方法，近来用核磁共振（MRI）探察髓磷脂尤其方便。此外，实地测量婴儿脑部活动也可确知发育的不同程度。标准的测量法是用脑波图（EEG），即是将无害的电极贴在婴儿头皮上，以测量脑部发出的细微电讯号。脑波图可以测得新生儿脑干的许多活动，却测不出大脑皮质有什么活动。大约在婴儿二、三个月大的时候，皮质开始显示d脑波——比较快比较尖的律动，加上警觉的清醒状态。不过，除了纯粹感官刺激引起的皮质反应之外，婴儿期以至童年期的大半时间之中，大脑皮质电律动的成熟显然是缓慢的。

目前研究神经活动过程仍然广泛使用脑波图，常用婴儿来研究，因为脑波图不是侵入性的，受测者不必保持静止不动，一样可以取得准确的读数。如果要确知活动来自脑部的什么地方，用脑波图就不大准确了。因此，研究者改用其他新兴的成象科技，例如正子放射断层扫描（PET），以及核磁共振（MRI）。若用PBT扫瞄，受测者要注射葡萄糖，这是脑部最重要的能源，其中还添加了短暂性的放射性物质。脑内电位差多的区域使用的葡萄糖比无活动的区域多，所以我们可以藉测量放射性发射的扫瞄器看出各个部位的活动量。PBT用到的放射线虽然是相当无害的，却只有纯粹医疗需要时——诊断脑部损伤时——可用于儿童。功能性核磁共振完全用不到放射线。这两种方法都必须受测者静止不动，所以用于研究婴儿并不理想。

洛杉矶加州大学的研究者曾经完成一项大规模的PBT扫脑实验，受测儿童的年龄范围是出生五天至十五岁。一百多名儿科病患受测后，发现有二十九人并没有神经受损的状况，这二十九人的PBT数据，因此可以用于测量正常发育的脑使用葡萄糖的情形。按这项研究，新生儿的脑活动大多限于脑干、小脑、视丘这些皮质下的结构。这些部位负责新生儿特有的反射动作——皱鼻子、嘴尖起来、抓握、吸吮、蹬脚、受惊的反应。等到脑皮质进一步发育后，这些反射动作便会消失。不过，新生儿的脑皮质使用的葡萄糖量极少，证明皮质在出生的第一个月里没有什么作为。

大约在婴儿出生二、三个月后，皮质有几个区域的活动量骤增，以后几个月的情况却大不相同了。主管视觉的脑部后半的激增尤其显著。到六至八个月后，前叶的葡萄糖使用量也开始上升。在前叶皮质里，物种发展史上资格最老的区域，会比资浅的区域先启动，后者要等到出生第一年的最后两、三个月才表现出明显的活动。下文会讲到，婴儿的较高级认知功能开始流露，要归功于脑前叶的活化，这正是在出生八个月的时候，记忆、情绪，以及一般意识都开始活跃。

葡萄糖使用量在幼儿期内会持续增加，在四到七岁间达到巅峰——时间因为区域不同而各异。脑皮质的葡萄糖用量高峰，大约多达成人脑皮质用量的两倍；高峰过后，在童年后期至青春期又逐渐下降。这样的葡萄糖用量模式——起初低，继而是迅速增高、猛升，最后降至成人的用量，与皮质突触发育期间的数量变化非常相似。发育中的大脑似乎突触在修剪期耗用能源最多，这正是要决定哪些一突触该留、哪些一突触该淘汰的时候。