生长发育与脑的可塑性

在人的一生中，身体的各种器官都要经历生长、发育，以及衰老的周期性变化。而大脑作为人体的重要器官之一，也呈现出生命周期性变化，表现为：脑在婴幼儿时期的爆发性生长与发展，在儿童青少年时期的高效性精细化的迅猛发展，以及在成年期的稳定成长，最后在老年期的逐渐衰退老化。在脑的这种生命周期内，脑的功能结构及生理特征的显著改变，也是脑可塑性的重要成因。研究发现，初级功能脑区的发育要早于高级功能脑区，具体表现为，与个体感觉运动、直觉功能相关的结构在早期就开始成熟，出现髓鞘化；而与情绪、语言、执行控制等相关的高级功能脑区则成熟较晚。比如，婴儿在出生后，其白质纤维的髓鞘逐渐增厚成熟，从而让白质纤维对信息的传导更为高效。Dubois等人发现，1～4个月大的婴儿，其白质纤维的各向异性发生改变，反映出其纤维束增粗、纤维髓鞘化增强、对信息的传导能力增强。另外，他们还发现，在婴儿中，其皮质脊髓束纤维的成熟是最快的（Dubois et al.，2008），如图2-5所示。

图2-5　婴儿白质纤维发育示意图（引自：Draganski等人的研究，2008）

从图2-5中可以看出，Dubois等人的发现与其他相关研究是一致的，即在婴幼儿当中，其感觉运动相关系统的结构最先完成髓鞘化，并最先成熟。另外，也有研究证实，在人类脑的发育过程中，额叶等高级皮层的成熟是最晚的，会持续到成年以后（Paus，2005）。另有研究发现，个体的认知、情感和社会功能在青少年晚期得到极大发展，与之对应的脑结构发生了巨大的可塑性改变。青少年顶叶区域的灰质成熟要早于其额叶区域的成熟。灰质体积在儿童期迅速增加并持续至青春期，而青春期后灰质体积开始下降。同时，在青少年时期，白质纤维的密度同样随着年龄的增长而增高。此外，灰质与白质的变化方式，随着个体年龄的发展，也呈现出差异。比如，灰质密度在成年期和老年期表现为持续下降，且在脑岛与顶上叶最为显著。而白质体积则在较长生命时间内呈现均匀增长，即在19～40岁之间不断增长，而在40岁以后呈现稳定下降。

综上所述，大脑的成熟与发展是脑功能分离和整合的完整过程。在脑发育过程中，不同脑区逐步实现某个特定认知功能，呈现出脑功能的特异性，这就是脑功能的分离。通过功能分离，能够有效提升大脑精确执行相应认知任务的能力。此外，具有特定功能的不同脑区之间会进行协同与配合，以实现更为复杂的认知行为，这就是脑功能的整合。无论是脑功能分离还是脑功能整合，都是脑为了提升认知功能所发生的可塑性改变。