大脑皮层活动的规律

三、大脑皮层活动的规律

大脑皮层的活动是有其规律的,了解和掌握其中的一些规律,对我们指导学前儿童科学用脑、挖掘潜能、提高效率有很大帮助。巴甫洛夫认为大脑皮层神经活动有两个基本过程:兴奋过程和抑制过程。兴奋过程能激发或加强神经活动,抑制过程则能停止和削弱神经活动。二者的矛盾统一和相互协调,支配着人类正常的、有规律的活动。

(一)对侧支配,且呈倒立分布

大脑的左右两个半球具有对侧支配的特点,并且通过胼胝体沟通交流、协调合作。身体不同部位在皮层的代表区呈倒立分布,即皮层最上部支配下肢和躯干,中部支配上肢,最下部支配头、面部。并且皮层区的面积与运动及感觉的精细、准确程度呈正相关,与器官大小无关(图1-6-8)。

图1-6-8 大脑皮层躯体感觉定位图

(二)优势法则

人们在学习工作时,皮层中经常有一个占优势的兴奋皮质区域,即“兴奋灶”,它能把与之有关的刺激都吸收到这一方面来,而其他邻近部位则处于抑制状态。处于优势兴奋状态的皮质,条件反射容易形成,学习和工作的效率就高。年龄小的孩子,其优势兴奋灶容易形成,也容易消失。兴趣能促使“优势兴奋”状态的形成,对于感兴趣的事情,人们能够集中注意力,而对其他无关的刺激则“视而不见、听而不闻”。因此,在教育学前儿童的时候,要想方设法引起他们的兴趣,以使他们较多地把注意力集中在所从事的活动上。

人们的活动效果还与大脑的“优势半球”的发育状况有关,左半球具有显意识功能,主要通过语言和逻辑来表达内心世界,负责理解文字语言及数学计算;右半球具有潜意识功能,主要通过情感和形象来表达内心世界,负责鉴赏绘画、欣赏音乐和自然风光、凭直觉观察事物、把握整体等,如人脸识别。所以学前儿童擅长书画还是数理逻辑,就表明两半球发育优势不同。所以,一定要善于发现学前儿童的优势区域和优势半球,并积极引导。

老师在给小朋友们上画画课的时候,大部分小朋友都在认真画画,可是图图小朋友一点兴趣也没有,一个人偷偷跑去玩积木,还拼了一座漂亮的城堡,但是李老师发现后,非常生气,批评图图不听话,还推倒了图图的城堡。

请用大脑皮层活动规律分析图图的行为,并讨论李老师的做法是否科学,说说作为幼儿园教师学习脑科学知识的必要性和重要性。

党的二十大报告中指出要在“幼有所育”上“持续用力”。谈谈幼儿教师应如何遵循幼儿神经系统特点,为幼儿设计符合其大脑皮质活动的规律的活动,真正做到“幼有所育,学有所教”。

(三)动力定型

若一系列的刺激按照一定的时间、先后顺序不变地重复多次以后,大脑皮层所出现的反应在时间和顺序上也随之而固定下来,每当前一个刺激出现,大脑就“知道”下面该做什么了,提前做了准备,这就是动力定型。所谓“熟能生巧、习惯成自然”就是大脑动力定型形成过程。大脑皮层的动力定型形成之后,脑细胞就能以最经济的消耗,收到最大的工作效果。学前儿童一切技能和习惯的训练和培养,都是动力定型的形成过程。所以,一方面要注意培养学前儿童有规律的生活习惯,吃、喝、拉、撒、睡、玩妥善安排,一方面不要轻易改变他们已经习惯的生活次序,破坏已经建立的动力定型,防止因重新建立动力定型而造成大脑皮层神经细胞的巨大浪费。同时,学前儿童所建立的动力定型很不牢固,不良习惯的改变较容易,一旦形成稳固的动力定型,改变它就比较困难,所以陋习应及时纠正。

(四)镶嵌式活动原则

人的大脑皮层有着十分精细的分工,只有在从事某项活动时,某个区域的皮层才工作(兴奋),而其他的区域则处于休息(抑制)状态。随着活动性质的改变,工作区和休息区不断轮换(如同闪烁的霓虹灯),使皮层各区域做到劳逸结合,一张一弛维持高效率。如果皮层某一区域长时间、单调地受到刺激而得不到很好的休息,则会大量消耗这一区域细胞的能量,当刺激量超过皮层这一区域所能承受的限度时,反应量不再增加反而减少,使这一区域的工作能力大大下降。学前儿童的神经系统尚未发育成熟,注意力集中的时间较短,干一件事坚持不了很长时间,所以需要经常变换活动的内容和性质,才能使大脑皮层较长时间保持良好的工作能力。

(五)保护性抑制

人们无论是从事脑力活动还是体力活动,都需要消耗大脑皮层的能量。当皮层的能量消耗到一定限度时,皮层会自动转为休息状态,即保护性抑制,目的是防止能量的进一步损耗。所以,在组织学前儿童活动的过程中,要善于观察学前儿童的表现,一旦疲劳产生要及时组织休息,以促进大脑皮层工作能力的恢复。睡眠也是大脑皮层的保护性抑制,有规律、充足的睡眠是生理上的需要,可以消除人体的疲劳,使精力和体力得到休息和恢复。

四、学前儿童神经系统特点

(一)神经系统发育迅速

1.脑细胞数量增长迅速

妊娠3个月时,胎儿的神经系统已基本成形。出生前半年和出生第一年是脑细胞数目增长的重要阶段。一年后,神经细胞的数目不再增加,而神经细胞的体积则由小变大,突起由短变长,深入脑的各个部分。神经细胞如同一棵小树苗逐渐长成枝繁叶茂的大树(图1-6-9)。

图1-6-9 神经细胞在出生后发育示意图

2.脑重量的变化快

新生儿的脑重量约350克;1岁时约950克;3岁时约1000克;6岁时约1200克(成人脑重的90%);7岁左右已基本接近成人的1450克。同时脑的功能也逐渐复杂、成熟和完善起来。脑的迅速发育为学前儿童实施早期教育提供了物质基础。

3.轴突的髓鞘化

刚出生的新生儿,许多轴突(神经纤维)还没有髓鞘,随着年龄的增长,一些神经纤维逐渐穿上了这层外衣(相当于“电线绝缘皮”)。在髓鞘还没有完全形成时,会发生“串电、跑电”现象,这使学前儿童对外来刺激的反应慢且不精确。到了6岁左右,儿童大脑半球神经传导通路髓鞘化完成,儿童对刺激的反应日益迅速准确,条件反射的形成比较稳定。

(二)神经系统的发育速度不均衡

大脑髓质发育较早,皮层发育较晚,即先皮下,后皮上。

新生儿出生时,脊髓和延脑的发育基本成熟,功能基本完善,所以保证了婴幼儿的呼吸、消化、血液循环和排泄等器官的正常活动。而小脑发育则相对较晚,这使婴儿肌肉活动不协调。1岁时,小脑发育迅速,此时动作发育较快(学会很多基本动作)。3岁时,小脑发育基本与成人相同,幼儿肌肉活动的协调性大大增强,幼儿的生活基本上可以自理,这为3岁儿童进入幼儿园过集体生活提供了生理基础。

大脑皮层的发育随年龄增长而逐渐发育成熟。出生时沟回较浅,神经元体积小,轴突短,分支少,对外来刺激不能迅速准确传导和分化,直到8岁时皮层的发育才接近成人。

(三)神经活动特点

1.易兴奋,易疲劳

学前儿童大脑皮质活动的特点是:兴奋过程强于抑制过程,即兴奋占优势。抑制过程发展不够完善,易兴奋,不易抑制。常表现为活泼好动,容易激动,自控力较差,注意力不容易集中,且很难持久,容易随外界刺激而转移。如学前儿童主动注意时间,3岁时达7分钟,5岁达15分钟,7岁达20分钟,这为幼儿园课程内容和时间设置提供了生理基础和依据。

学前儿童的神经细胞较脆弱,能量贮备较少,很容易疲劳,但由于其新陈代谢旺盛,疲劳后的恢复也很快,年龄越小越明显。学前儿童大脑皮层的功能随年龄的增长逐步完善,表现在兴奋过程和抑制过程同步加强。兴奋过程的加强,使学前儿童睡眠时间逐渐减少,抑制过程的加强,使学前儿童逐渐学会控制自己的行为和较精确地进行各种活动。婴幼儿的神经系统各部分机能发育不完善,因而需要较长时间的睡眠才能消除疲劳,年龄越小睡眠时间越长。

不同年龄最适宜睡眠时间

2.条件反射建立少

学前儿童对外界感知相对较少,所以条件反射建立较少,这使学前儿童的知识较为贫乏,因此对外界实物充满兴趣,表现为好奇、好问、好模仿,有强烈求知欲,所以学前教师应抓住这个特点积极地科学施教。

3.第一信号系统发育早于第二信号系统

6岁之前,儿童语言中枢发育不成熟,左脑没有定型,基本上活在右脑的形象世界里,用右脑观察和分析事物。所以学前儿童的第一信号系统发育早于第二信号系统,容易对具体的、形象的事物感兴趣,且注意时间较长。因此,学前教育教学活动应以直观的、形象的、具体的实践性活动为主。

(四)脑细胞耗氧量大

神经系统的耗氧量比其他系统高。在神经系统中,脑的耗氧量最高。学前儿童的脑细胞耗氧量又比成人大。在清醒安静的状态下,儿童脑的耗氧量大约为全身耗量的50%,而成人为20%;学前儿童脑组织对缺氧十分敏感,他们在空气污浊、氧气不充足的环境中,会很快发生头晕、眼花、全身无力等现象。如果长期处于空气污浊的环境中,那么这将影响脑的正常发育,而充足的氧气是维持儿童脑细胞正常活动的基本条件。

(五)脑能量来源单一

大脑正常活动所需能量只有糖类才能提供,也就是说,学前儿童要维持脑的正常活动必须保证每天摄入足够的糖类,即碳水化合物。所以,米、面等主食的量每天必须供应足量。