如果把人类的大脑发育过程看成走动的时钟,那么它“行走”的过程有什么规律可循?中国科学家通过全球33250名受试者的脑功能磁共振影像数据,破译了从婴儿时期到老年时期的大脑发育规律,揭示了人脑内部建立功能连接的过程。这项研究为探索人类心智的形成、发展与衰老规律提供了宝贵数据,为全年龄段的脑健康数字化评估,以及脑疾病的精准诊疗提供了参考标准。
人脑的组成单位是神经元,神经元之间互相连接会形成突触,一定数量突触组成的神经通路就可以执行特定的脑功能。比如,我们看见一个字并把它读出来,大脑就需要从视神经到视皮层再到语言中枢的神经通路来完成。
婴儿刚出生时大约有860亿个神经元,但是互相之间并没有形成足够数量的突触,也就无法执行“读出”这一功能。之后,伴随着脑发育和后期的学习,这条神经通路上的突触连接开始“施工”,一个又一个神经元之间建立起可以传递大脑信号的突触。当整条神经通路上的突触连接数量充足且可以正常使用,就能完成某种特定的功能。
科学家对于脑的功能连接的研究,要么通过实验动物来进行,其结果与人脑相差甚远;要么通过捐献的人类遗体来进行,由于样品量少,得到的数据也有限。
如今,磁共振等脑影像学技术的发展,以及AI算法的应用,使得科学家可以通过大量的脑功能磁共振影像数据,推算出人脑的突触连接数量和位置,从而为破译人脑发育的规律提供了可能。
不同年龄段,脑功能发育各有特点:研究人员将受试者的年龄范围分成了26个年龄段,并为每个年龄段创建了脑功能图谱,在国际上首次捕捉到了大脑功能演化的发育轨迹和关键时间点。
经过研究发现,婴儿出生时大脑的初级感觉运动系统的发育就已经达到成人水平的80%,而更为复杂的与记忆、推理等高级认知相关的功能系统,需要到4至6岁时才能达到类似的成熟水平。脑功能系统内部与功能系统之间整体的平衡,则要发育到25岁左右才逐渐成熟,之后保持相对稳定,到老年期开始下降。大脑功能连接的强度,即大脑不同区域之间的神经活动的关联程度,大约在38岁达到顶峰后才缓慢下降。
大脑越“训练”越强
大脑中短距离连接的强度从年轻时开始慢慢减弱,而长距离连接到46岁左右才开始下降。这说明人脑到了中年仍然具有很强的可塑性。这时,你也许会想:我已经过了脑发育的关键时期,是不是无法变聪明,只能变得越来越笨呢?事实上,人脑的可塑性是持续终生的,只是幼年时期可塑性最强,随着年龄的增长逐渐减弱,并不会失去可塑性。
可塑性的大小,也和每个人的主观意愿及生活习惯密切相关。如果你每天努力生活,认真学习,就会刺激大脑建立新的突触连接,增强大脑的可塑性;而如果每天无所事事,或者胡思乱想,等于浪费了大脑可塑性的机会。这其中关键就在于要高效地使用大脑。
就像你阅读本文的过程,已经在刺激你的视觉、注意、情绪、学习、记忆等多种功能系统发生可塑性的变化。如果你愿意在阅读之后,深入思考,进一步探索自己的大脑,这种可塑性的变化就更显著。对于我们而言,通过培养良好生活习惯和掌握认知方法,不断优化自己的大脑,再付诸行动,日积月累后终将遇见一个更好的自己。