大脑,是由最早期胚胎表面形成的空心小管发育而来。小管前部的细胞增殖的较快,这部分之后膨胀成为胚胎大脑。
新制造出来的细胞转变成为未成熟的大脑神经元。在胚胎大约四周大的时候,这些神经元会迁移到它们的目的地,发育出树突和轴突,形成神经突触连接的雏形,而这些连接,之后将会发育成数以万亿计的神经连接。
这些内部的神经连接在发育的时候,并没有事先规划好的蓝图。首先,胚胎大脑会产生出远远超过实际需要数量的神经元和神经突触,使得它们可以通过竞争和跟环境的互动,来雕琢每个人大脑独特的神经网络。
在这个过程中,大约有一半的胚胎神经元,最终将因为没有能够成功建立起有效连接而凋亡。另外那些幸存下来的神经元,它们的轴突外面就会被胶质细胞包裹上,这个过程叫做髓鞘化。
因为大脑的神经元需要远距离传输信息,比如从前额叶传到中间的内侧颞叶,或者从后面的枕叶传递到侧面的颞叶。而髓鞘化就像是电线周围包了一层橡胶绝缘层一样,可以让神经纤维的信息传输速度和质量都大大提高。
我们出生时就拥有了一生中能拥有的几乎所有神经元,接着在我们生命的头15个月左右,神经元之间的神经突触连接数量达到最大。再接着大脑发育过程开始大幅修剪这些错综复杂的神经连接,直到青春期结束。
大脑的动态可塑性机制产生于胚胎时期,这一可塑机制在出生后甚至到成年后都持续起作用。神经的可塑性,使得大脑神经元和神经网络可以适应不断改变的外界环境。直到不久前,20世纪的人们还认为神经形成仅仅发生在婴儿刚刚出生时以及早期的童年,之后大脑结构就被固定了。今天我们知道,大脑一生之中都在被新的神经形成修改着。在成年哺乳动物的大脑海马体和嗅球区域,神经元的再生能力会一直保留。
大脑中新的神经元形成改变着大脑的布线图,因为新出现的神经元会形成新的突触,并且需要整合进已有的大脑网络。现在为止一个流行的理论认为,距离遥远的神经元之间,通过共同产生同步的放电活动,来向对方伸出神经突触,最后连接在一起。不过,科学家至今为止,还没能够理解神经形成具体的过程是怎么样的,以及它最主要的功能是什么。
Lenroot and Giedd (2006)
在六岁的时候,一个孩子的大脑体积已经达到了他一生中最大值的95%。但是,大脑达到最大体积,并不等于大脑成熟。事实上,我们人类的大脑可能要到30岁左右才完全发育成熟。
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