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每一位家长在孩子早期教育问题上都会有很多纠结：一方面“不能让孩子输在起跑线上”，另一方面传统智慧也告诉我们“揠苗助长”使不得。我想关于孩子早期教育不是应不应该有的问题，而是应该从什么时候开始（起跑线在哪里？）以及教什么和怎么教的问题。历史不可改变，但是当下的决策多多少少都会对未来产生影响。因此，着眼于未来，从每一位想到自己可能会做父母那一刻孩子的早期教育其实就已经开始了——关于这一点和怎么教、教什么的问题留待日后和亲们分享。今天主要谈谈人类大脑皮层的发育过程及其对孩子早期教育的含义。下面的内容涉及到很多生物学和医学名词，而我阅读的资料大都是英文原始文献，如果涉及到的术语翻译不是很恰当的话，还请亲们谅解。 图1：大脑皮层的发育和发展过程 资料来源：美国心理学家(American Psycologist)，2001年，51卷第1期，第8页。 人类的大脑主要是由几百上千亿个神经元（neuron）和胶质细胞(glial cell)组成的。简单类比的话，这些神经元就相当于电脑的CPU、内存以及硬盘，而胶质细胞的一种髓鞘（myelin）对神经元之间信号传递有着重要意义。总之大脑的结构很复杂——也正因为如此，我们才可以从其他灵长类动物中脱颖而出，然后只用了两三百万年就统治了整个地球。尽管如此复杂，现有的研究仍然可以大致勾勒出大脑的发育和发展过程。如图1所示，怀孕18-24天后，胎儿的神经胚开始形成；婴儿出生时，大脑中已经形成了她/他所未来所能拥有的所有神经元；但是神经突触（synapse）——突触是神经元之间在功能上发生联系的部位也是信息传递的关键部位——的产生（synaptogenesis）从胎儿出生前3个月开始一直持续到15-18岁。与认知能力密切相关的几个主要部分的突触产生都在3岁前达到高潮，然后开始降低产生速度直到停止。具体而言，前额叶皮层（prefrontal cortex）的髓鞘形成速度逐渐降低，5-10岁时停止；视觉和听觉皮层(visual cortex、auditory cortex)、角回（argular gyrus）和布罗卡式区（Broca’s area）的突触产生速度先加快然后降低，到5岁左右时停止；前额叶皮层突触产生可以持续到15-18岁。换句话说，我们大脑在出生前后一个很短的时间内会过量产生脑细胞，止步于青少年期，然后我们的后半生就是脑细胞不断死亡和减少的过程。 图2：突触产生和突触修剪
图2展示了突触产生（synaptogenesis）和突触修剪（Synaptic pruning）两个过程，相当于神经元之间连接的加法和减法。上图中第一张照片是婴儿刚出生时的突触密度（衡量神经元之间联系的紧密程度），第二张是6岁时的突触密度，第三张是14岁的突触密度。可以发现0-6岁之间，突触密度增加很快，这一过程中就是突触产生快于突触修剪；但6-14岁时突触密度有所降低，这一过程中突触修剪快于突触生成。为什么要有突触修剪？普遍认为这是因为早期突触过量产生，神经元之间大量的连接是无用甚至是干扰性的，所以进化过程中产生了突触修剪这一机制：去掉“无用”以及干扰的，保留并增强“有用”的，这就像一棵枝繁叶茂的树需要修剪才能成材。突触修剪完成后，大脑发育基本完成（定型），我们进入成人阶段。 那么现在的问题是突触产生过程会长出什么样的“树”，而突触修建时又怎么决定哪些应该保留、哪些应该去掉呢？一般认为突触发生和修剪都是活动依赖性的（activity/experience dependent）。具体而言，外界环境通过感官对大脑的刺激对于突触产生具有至关重要的作用。对小白鼠的实验表明，如果在视觉皮层触突生成期剥夺对其视觉刺激，那么触突生成期结束后，小白鼠就会永远失明。突触修剪过程则像一个“学习”过程：人与外界环境的互动会让大脑“学”到哪些是有用的，哪些是多余的。早期研究认为突触修剪在十几岁就停止了，但是最新的研究发现突触修剪可以持续到20乃至30岁。所以换句话说，虽然我们的身体发肤受之父母，但是我们的大脑具有可塑性，塑造的具体结果取决于外界环境和内在基因的互动。 OK，到此为止，这就是关于大脑皮层发育的基本过程。那么这些对孩子早期教育来说到底意味着什么呢？首先，大脑皮层发育有一个敏感期（sensitive period）——0-3岁，在这期间对孩子大脑的刺激至关重要。所以对3岁以前的孩子来说，不仅仅是吃饱穿暖、营养均衡，还应该有视觉、听觉等各方面的刺激，鼓励孩子和外界的互动、鼓励孩子和他人之间的情感交流，当然所有感觉上的刺激和互动内容以及方式都应该符合孩子大脑皮层的发育规律……其次，你想让孩子成长为什么样的人，就要匹配什么样的环境，因为孩子的大脑会从与外界环境的互动中“学习”从而修剪其大脑回路。虽然突触修剪的可以持续到成年以后，但早期的触突修剪速度显然快于成年。综合以上两点，一般都认为早期教育投资的收益回报率会显著高于之后的教育投资。 因此，父母如果对孩子的未来有所期许，就应该认真考虑自己是否花了足够的时间与孩子互动，刺激孩子的大脑发育，以及孩子生长的环境是否与育儿目标相一致，而这个环境包括父母自己、居住和生活条件、孩子的小伙伴和社区邻里、老师和学校。 参考文献： Craik, Fergus I M, and Ellen Bialystok. 2006. “Cognition through the Lifespan : Mechanisms of Change.”Trends in Cognitive Sciences. 10 (3), 131-138. Petanjek, Zdravko, Miloš Judaš, Goran Šimic, Mladen Roko Rašin, Harry B. M. Uylings, Pasko Rakic, and Ivica Kostovic. 2011. “Extraordinary Neoteny of Synaptic Spines in the Human Prefrontal Cortex.”PNAS.108 (32): 13281–86. Thompson, Ross A., and Charles A. Nelson. 2001. “Developmental Science and the Media. Early Brain Development.”The American Psychologist. 56 (1), 5-15. |
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