弱智儿童的脑机制及教育启示探析

[摘要]弱智儿童的脑机制是我国特殊教育界尚未探讨的一个领域。从智力、弱智和学习的本质出发，探讨了弱智儿童脑发育的机制和脑活动机制，认为弱智儿童脑发育的正常机制因为先天、后天的遗传异常或损伤遭到了破坏，由此导致了神经系统的传导失能，并表现为神经环路的形成困难、传导的信息堵塞和消失这些主要的神经活动特点

。提出了干预或教育弱智儿童的三大措施，包括食物或物质干预、文化给予以及感官训练与文化、言语的结合。

[关键词]弱智儿童；脑机制；特殊教育

[中图分类号]G 764[文献标志码]A[文章编号]10050310（2018）02006706

Abstract： The brain mechanism of the mentally retarded children hasnt been studied in the special education field in China. The article analyses the nature of intelligence， mental retardation and learning， and discusses the mechanism of brain development and brain activity of mentally retarded children. It considers that the brain mechanism has been damaged by the genetic abnormality or the harm for the nature and nurture， resulting in the conduction disability of the nervous system which is characterized by the establishing difficulty of the neuronal circuit and the jam or the loss of the signal transduction. At last， the writer suggests three measure methods about the intervention and education on mentally retarded children， including food or material intervention， culture intervention and combining the training of sense organ and culture or language.

Keywords： Mentally retarded children； Brain mechanism； Special education

當解决了弱智儿童的入学问题之后，教育公平必然由起点公平走向过程或结果公平。但是，要想真正走向过程或结果公平，必然要提高课堂教学效益。如何提高课堂教学效益呢？毫无疑问，政治的、经济的、社会的措施等是提高课堂教学效益的基础，但其中最主要的是根据弱智儿童的特点展开教育。或者说，要想提高弱智儿童的教学效益，无论是课程设置还是课堂教学的实施，都要以弱智儿童的身心特点为重要的参照系。在弱智儿童的特点中，最根本的是弱智儿童的学习特点或者脑机制特点。

通过文献检索发现，30年来我国特殊教育界极少就弱智儿童的脑机制进行研究，刘全礼在2008年谈及[1]、朴永馨在1983年介绍C·Я·鲁宾什坦的有关研究时提及[2]，这与弱智儿童的脑机制研究还有很大的距离。要提高弱智教育的教学效果，就必须搞清楚他们的脑机制并据此展开相应的教学活动，否则永远是摸着石头过河。为了给我国弱智教育的课程改革和课堂教学提供基本的参照系，本文就弱智儿童的脑机制及其启示谈点个人的观点，以就教于同仁。

1智力的本质

要想搞清楚弱智儿童的脑机制，首先需要知道智力的本质。

20世纪80年代初到90年代中期，中国大陆曾经出现过一次探讨智力及其本质的小小的高潮。在那次高潮中，人们在探讨智力是什么的同时，涉及了智力的本质。但是，现在来看，当时的探讨有明显的不足。

一方面，当时对智力本质的探索主要是介绍域外学者的观点。例如，吴国珍、胡筱榕关于“智力的本质及智力理论的演化”的论述主要是介绍美国心理学家斯滕伯格（R.J.Sternberg）等人的观点[3]。

另一方面，当时关于智力本质的探索往往不是智力的本质，而是在讨论智力是什么、智力的结构或者要素是什么。例如，无论是斯皮尔曼的二因素论，还是吉尔福特的三维结构论，亦或是加德纳和斯滕伯格的多元智能理论[4]，实际上都是智力的结构而非本质。

11智力本质的参照系

要谈智力的本质首先应该确定是在什么参照系下谈智力的本质。参照系不同，本质的描述自然不一样。

一些探讨智力本质的言论，实际上是在谈论智力是什么，或者论述的是智力的内涵与外延。另外一些探讨智力本质的言论则是从智力的功能角度论及的。例如，认为智力的本质是创造力的观点，实际上是以智力的功能为参照系的；认为智力的本质是推断、构想和应用的观点[3]，是以智力的结构为参照系，谈的也不是智力的本质。

有研究者总结过可以从三个角度来探讨智力的本质，即从哲学、心理学和文化三个层面[4]来探讨智力的本质。本文认为，智力的发展固然与文化有密切的关系，我们也可以从哲学角度讨论智力，智力更是心理学研究的重要内容之一。但本质上智力不是哲学问题，也不是文化问题，而是物质问题，或者说是神经系统的功能问题。20世纪30年代巴甫洛夫建议让心理学和生理学结婚[5]的意思，就是提醒我们从生理学的角度来看心理。实际上，离开了神经系统谈论智力就如无源之水，无本之木。这就是说，智力本质的参照系只能是作为物质的神经系统，其中主要的是作为神经系统高级部位的脑，尤其是端脑（即皮层）。或者说，我们只能从神经系统尤其是大脑这个层面来探讨智力的本质。

12智力的本质

自20世纪中叶以来，随着神经心理学或生理心理学的进展，尤其是随着分子神经生物学的进展，开始有人从神经系统的功能角度论述智力的本质。例如，詹森（A.R.Jenson）认为，可以把智力理解为神经冲动的传导速度[3]；也有人认为，智力的本质就是信息在大脑中的不同的传递方式，包括神经冲动传导的脉冲（特性）和脉冲的编码方式[6]。

在这些观点中，我国著名的心理学家吴天敏的观点最值得称道。她认为，智力是脑神经活动的针对性、广阔性、深入性和灵活性在任何一项神经活动和由它引起并与它相互作用的意识性的心理活动中的协调反映[5]。也就是说，智力的本质是神经冲动的特性。

认为智力的本质是神经系统的特性的观点，接近了智力的真谛。神经冲动从感受器开始，直到效应器结束，遍布整个神经系统。当然，神经系统的特性是由遗传和后天环境共同作用而形成的生理特性决定的。

因此，笔者曾经把智力的本质概括为神经活动的四种性质，即神经系统传递神经冲动的速度（又称为流畅性）、传递神经冲动的广度（又称为广阔性）、传递神经冲动的准确度（又称为准确性）和大脑皮层间对神经冲动的整合度（又称为皮层整合神经冲动的能力或整合性）[1]的综合结果，或神经系统四种特性的综合运行结果。

神经冲动的速度和广度已经可以测量。例如，神经冲动中的离子通道有三个特性。一是离子的选择性，即离子通道对被转运离子的大小和电荷都有高度的选择性。通道不同，通过的离子不同（笔者称之为离子通道的特异性，这种特异性在某种程度上就是传导的准确性）。二是高速转运特性，单个细胞膜上的离子通道速度最快可以达到108个/秒（这实际上是传导的速度和广度）。三是离子通道是门控的，就是由离子通道的开或关两种构象来调节，并通过开、关应答相应的信号[7]。这种开关需要蛋白质的化合和分解才能完成，而这可理解为冲动的整合性。这就是说，离子的传导并非仅仅是离子自身传导的问题，还包括分子的化合和分解及其特性。正因为这一系列的生化过程的差异，才导致了弱智的存在。

2弱智的本质

我们可以从两个角度理解弱智是什么及其本質。

21从弱智定义的角度看

尽管目前对如何定义弱智，学术界并未取得一致的意见，且有多种，但根据笔者的研究，这些定义大致上可以分成两个基本的定义模式。1） 操作式定义模式，主要是以美国智力缺陷协会为代表的定义模式。其要旨在于两点，一是智力功能水平低于常态（目前是以负两个标准差为准），二是社会适应行为有障碍（实际上也是社会适应能力有障碍，即低于常态）。2） 以前苏联的鲁宾什坦为代表的因果式定义模式，其要旨是由于大脑器官的器质性损伤导致认识活动的持续障碍。其中大脑器官的器质性损伤是原因，认识活动（认知活动）的持续障碍是结果。

这两种定义模式表面上看并没有联系，但是如果把视角转向神经系统的活动，两种定义模式则是从两个侧面呈现了弱智的本质，是统一的。如果大脑有器质性的损伤（20世纪中叶，大脑的器质性损伤主要是指器官或组织水平的损伤，而目前我们所称的大脑的器质性损伤则不仅仅是指器官和组织水平的损伤，也包括离子、分子水平的损伤），尤其是在分子、离子水平上有损伤的儿童，其神经活动的四个指标定然差于普通儿童。同时，用以刻画其活动水平的智力测验或者社会适应评定的结果定然差于普通儿童。所以，两种定义模式是从两个侧面反映了弱智儿童的神经系统的活动特点。

22从弱智的成因看

弱智的成因复杂，目前并未得到清晰的见解，可以粗略的从几个角度来探究。比如，可以以时间为参照系进行分析，把弱智分成先天与后天两种成因。先天的成因又可以分为遗传的和先天获得的，包括PKU、21三体在内的就是典型的遗传性原因导致的弱智；而孕期损伤，如孕期重金属中毒导致的弱智，则是先天的获得性弱智。后天的成因则可以分成疾病、物理化学损伤和物质营养与文化缺乏几个方面[1]。像脑膜炎导致的弱智就是典型的疾病导致的弱智，一氧化碳中毒导致的弱智则是典型的物理化学损伤导致的弱智。

实际上，无论是遗传的还是获得性弱智，都是具有相应的生理损伤的个体。这些损伤有的主要在神经系统，有的则可能是全面的整个身体的损伤。以21三体为例，不仅其神经系统的功能异于常人，其身体的其他方面，如手掌的掌纹、脚趾的趾纹、甚至心脏等都可能异于常人。这些异于常人的特点（往往是损伤）在神经系统活动中的表现就是活动的特性发生了变异，而且往往是向不良的方向变异。这些变异，就是神经系统的四个活动指标，即神经活动的速度、广度、准确度和整合能力的损伤。

23弱智的本质

前面的论述表明，弱智实际上是神经系统损伤的一种结果或状态，这种损伤既可能包括传统的器官或组织的器质性损伤，也可能是分子、离子水平的器质性损伤，还可能是分子、离子水平的功能性损伤。这种损伤的直接后果就是神经传导（或冲动）的速度、广度、准确度和整合能力的下降，表现为智力的神经活动的四个指标处于常人以下。或者说，弱智的本质就是神经系统的神经活动的速度、广度、准确度和整合度的低能状态。这种状态既可以是遗传原因导致的，也可能是后天的原因导致的，亦或是先、后天共同作用的结果。

例如，已经有研究证明，喉部的某些病毒（DNA片段）能够影响到智力活动。在一个研究样本的90名健康人中，有40人被查出带有这种病毒。在对样本进行视觉速度和准确度的测试中，这40人的表现更差一些。在测试注意力的任务中，他们的得分也更低。研究人员判断，微生物能够在不使人得病的情况下，影响人的认知水平[8]。

3弱智儿童的脑机制

谈论弱智儿童的脑机制，首先要明确在什么参照系下谈，或者谈脑的什么机制。为了探析弱智儿童干预或教育的需要，我们从下列几个角度论述。

31人脑的形成与文化的关系

人脑是怎么来的？或者说人与动物的根本区别何在？尽管有人認为，从脑的规划与组织来看，所有哺乳动物的脑的总体规划和组织都是相似的——虽然不同物种脑的尺寸有所不同[9]。但人肯定有异于其他动物的特质，回答了这个问题，不仅能从新的角度帮助我们理解弱智的本质，也会给弱智的干预提供重要的线索。

从物种发生的角度看，处于生物最顶端的灵长目的人类，与其他灵长目的区别主要在于有发达的大脑额叶。或者说，具备发达的额叶便是人与动物的区别所在。那么额叶是如何诞生的呢？从可能性来看，人类额叶的诞生是人类使用语言及其创立的以语言符号（起初主要是声音符号）为工具的文化作用的结果。当然，这个结果需要物质（主要是食物）的参与才能完成。或者说，人之为人的根本的标志——额叶的诞生，是食物和以言语为主要要素的文化共同作用的结果。维果茨基关于意识起源的论述，支持了本文的观点[10]。

从个体发生的角度看，人类个体一出生，就具备了发展为人的基础，这是人类经过几百万年的进化后遗传信息“物化”的结果。其中，就脑而言，婴儿出生时脑细胞的数目已经是成人的数目，剩下的仅仅是把儿童脑发育为成人的社会脑而已。或者说，婴儿出生后的脑发育不是细胞数目的增多，而是脑细胞的树状突或轴状突的生长或增多。那么，这些树状突或轴状突是如何生长的呢？就如物种发生时，文化与物质共同决定了额叶的出现一样，儿童大脑的树状突和轴状突也是有形物质（恰当的食物）和无形物质（即文化，尤其是视、听形式的言语）共同作用的结果。

32弱智儿童的脑发育机制

弱智儿童的脑发育既遵循儿童脑发育的一般规律，又有自己的特点。

从儿童脑发育的一般规律看，弱智儿童的脑发育首先要遵循儿童脑发育的规律。例如，在皮层的成熟顺序上，正如鲁

利亚总结的那样，儿童端脑皮层的最外层细胞，包括额叶，要到7～12岁才能成熟。皮层额叶之外的其他叶的最底层细胞——即第一级皮质区或初级投射区，在出生早期就成熟了，其表现是细胞的树状突与轴状突的髓鞘化完成。但是，皮层的其他区域，主要是二级和三级区以及额叶的成熟（髓鞘化）要延续到7～12岁[11]。这种成熟的延后，主要是为了文化的获得服务的。或者说，成熟延后留出的空间就是为了对儿童实施文化教育而“预留”的。弱智儿童也遵循这个规律。

弱智儿童在遵循基本的脑发育规律之外，他们的脑发育还有什么特点呢？对于先天的弱智儿童而言，无论是遗传还是先天获得的弱智，其脑发育的正常机制被破坏了，集中表现为神经环路（笔者称之为物质环路和振荡环路）的形成困难，或者相应的树突和轴突的生长在量和质上异于常态儿童，使之无法发育为正常的个体，这就是弱智儿童的特殊的脑发育机制。

33学习的本质

根据弱智的因果式定义模式，弱智的表现就是认识或认知活动的持续障碍。换言之，所谓弱智，其根本表现之一就是学习活动的障碍。那学习的本质是什么呢？自巴甫洛夫、桑代克、华生、斯金纳以来，涌现出若干种关于学习的学说。例如，巴甫洛夫的条件联系说、班杜拉的模仿说、格式塔学派的顿悟说，等等。这些学说实际上是关于学习类型的，或者是关于学习的机制的，并非是关于学习的本质的。本文认为，在脑机制层面上，学习的本质主要有两种表现。

一是在大脑系统，主要是在皮层的二级或三级机能区形成相应的物质连接，笔者称之为“有形”的物质环路。在外界文化刺激下、在具有相应的合适养料供给的前提下，大脑的相关组织主要是脑细胞的胞体长出相应的树状突或轴状突，并与其他细胞的树状突或轴状突连接起来。这是学习的最重要的脑机制或本质表现之一，许多新生事物的学习应该是通过这种机制完成的。根据前述鲁利亚[11]关于脑发育的观点，这个机制主要是在儿童或少年之前，比如12岁之前发挥作用。

二是在神经系统，主要是在感受器—中枢—效应器以及大脑系统中形成的电子、生化或神经活动的“震荡”环路。这个环路是在已经具有的神经连接中进行的，与第一种机制的形成新的树状突或轴状突及其连接完全不同。由于人的学习活动可以“无中生有”，即仅仅通过在脑内思考或“想”来实现（这时“想”的器官——皮层的三级机能区既是感受器又是效应器），所以神经活动的震荡环路完全可以在皮层中单独形成，即这种神经环路可以不经过感受器而形成。早在20世纪60年代的关于记忆痕迹、记忆环路的研究就说明了这种震荡环路的可能性[12]。

34弱智儿童的脑机制

早在20世纪中叶，前苏联的鲁利亚等人就谈到弱智儿童的大脑皮层的活动特点：大脑皮层的接通机能减弱、条件联系的分化能力差、保护抑制占优势等是弱智儿童的高级神经活动特点[2]。那么这些特点是何以形成的呢？例如，为什么弱智儿童的大脑皮层的接通机能减弱呢？这就是弱智儿童的脑机制或脑活动机制的问题。

本文认为，无论是弱智儿童神经系统的神经活动的速度、广度、准确度和整合能力受损，还是弱智儿童的大脑皮层的接通机能减弱等皮层活动的特点，都是由于弱智儿童的神经系统的神经活动失能导致的。或者说，神经系统的神经活动的失能是弱智儿童的脑机制，或脑活动的机制。

由于弱智儿童的脑损伤大体上可以分成两个类别，即弥散性损伤和局部性损伤。因此，弱智儿童的神经系统的失能也就分成两个基本的类型：一是弥散性失能，二是局部失能。局部失能不是弱智的主体，其主要表现是弥散性失能。从弱智儿童的脑发育机制看，弥散性失能主要由下列两个可能的原因导致。

一是由遗传、先天或后天早期的获得原因导致的皮层细胞的树状突减少，这是传统组织形态的神经活动失能的重要表现。传导线路或前述的物质环路缺乏，自然使神经活动的能力降低或消失。尽管我们尚不能明示哪些疾病或哪些后天因素能够导致哪些形成树状突的蛋白质、脂肪受限，但正如前述脑发育的机制所述，疾病、物理化学损伤、物质营养缺乏和文化刺激缺少均会影响到物质环路的形成，即影响到树状突的增加。此外，从可能性上看，大样本的弱智儿童的脑结构的解剖应该能够给出证据。

二是由各种原因导致的神经活动的传导通道堵塞或部分堵塞，导致传导或神经活动失能。这时物质环路存在，但是神经冲动或活动形成震荡环路时，离子通道或者相应的神经活动介质的活动出现异常。尽管离子通道的开关机制目前还不十分清楚，但有一点是确定的，即通道的开关和与离子相关的分子的分解与化合有关。

例如，在K+离子通道中，K+离子的进出是靠K+与水的化合与分解完成的。K+脱水后才能进入孔道，K+与水上氧原子的结合在孔道内变为与羰基氧原子的结合。在低K+浓度时，羰基氧原子不再指向孔道，Gly77（一种化合物）的α-碳链向内扭曲阻塞孔道。在高K+浓度时，则孔道打开[7]。

从上述离子通道的介绍可以发现进入循环或神经系统的物质的重要性。以苯丙酮尿症（PKU）为例，这类儿童之所以成为弱智，是因为出生早期在摄入母乳时，因为体内缺少苯丙氨酸羟化酶，没法把母乳中的苯丙氨酸转化为酪氨酸。而酪氨酸不仅与合成重要的递质多巴胺有关，还与信号传递本身有关系。苯丙氨酸无法转化的结果并非仅仅是酪氨酸的减少，还导致苯丙氨酸和酮酸的积聚，进而影响到离子通道、影响到信息的传导。

弱智的脑损伤导致了神经系统信息传导的一系列的生化过程的失能，并引发神经活动的物质环路或震荡环路的形成障碍，所以神经活动信息的传导过程的失能是弱智儿童的最根本的脑机制。

4弱智儿童的教育或干預

清楚了弱智的本质和脑机制，就等于找到了教育或干预弱智儿童的钥匙。

41食物或物质干预应该受到重视

人是有精神的，但人本质上是物质的。这个物质的实现，就是遗传信息利用、转化和重组外界物质及无形物质（文化）的结果。

从弱智的本质角度看，尤其是在神经活动的震荡环路的形成方面，弱智就是以特定的物质形态存在的各种神经活动离子和递质的活动过程的异常（这些异常可以因先天的遗传导致，也可以因后天的获得因素导致）。那么，改变这些特定的物质，或许会对弱智的改进带来益处。对苯丙酮尿症儿童从出生开始到4岁左右进行的食物疗法能够有效改善其智力的实践，证明了外界物质对特定类型弱智干预的巨大作用。

从脑发育机制角度看，尽管儿童出生时脑细胞的数目就已经确定，但大脑皮层尤其是皮层高级部位包括额叶的髓鞘化要到7～12岁才能完成。这段时间，既需要有形的以食物为代表的物质，也需要无形的以文化为代表的物质，两者缺一不可。就如苯丙酮尿症一样，或许某些物质干预会对弱智儿童带来巨大的改善。

这种改善就是把弱智儿童的神经活动失能降低到最低限度或恢复到正常水平。因此，医疗、食疗应该是对弱智儿童早期干预最先想到的措施。医疗是通过医学手段或药物直接干预弱智儿童的现有物质或引导未来物质的发展；食疗则是通过食物的摄入在弥散的范围内改善或引导弱智儿童特定物质的改变或发展。我们后续需要仔细探讨哪些类型或哪些成因的弱智需要何种医疗或食疗措施与手段。

42文化的给予是弱智儿童教育的正途

前述已经谈到，人之为人的额叶的发育既需要有形的物质，又需要无形的物质——以语言或言语为代表的文化，两者缺一不可；弱智的脑机制又揭示了弱智儿童在脑发育上由于种种原因不能正常形成相应的环路并表现为神经活动异常。那么，解决这些障碍的途径除了有形物质的给予（含医学干预）外，就是给予充分的无形物质——文化的干预。

维果茨基关于弱智儿童的第一性缺陷和第二性缺陷的观点虽然还有待商榷之处，但他关于弱智儿童的高级心理机能（主要是文化）可以获得的观点[2]，本文是赞同的。也就是说，通过语言给予（包括听说读写）的过程——通过语言给予的刺激大脑皮层下级部位的过程，并通过大脑皮层下级部位（主要是初级机能区即特异功能区、二级机能区即初级联络区）的刺激而引发可能的最高级部位（三级机能区）的变化的过程，正是教育的要义所在。

纵观目前我国弱智教育的实践，教师变成了看护，教学变成了与文化无关的简单的器官训练。这不仅不会把弱智儿童塑造成为正常智力的人，还会使弱智儿童离正常智力的人越来越远，或者使弱智的症状越来越明显。这种违背儿童脑发育规律的做法应该停止，应根据弱智儿童脑机制的特点，给予更为广阔的文化教育，这才是弱智教育的正途。

当然，本文中的文化并非仅仅指传统学校教育中的文化科学知识，而是指以言语、语言为核心的人类意识。限于篇幅，本文对此不予讨论。

43感官训练与文化、言语的结合——文化给予的重要方法与措施

在整个人类大脑的神经机制上，鲁利亚关于大脑三个系统和三级机能区的观点对我们很有启发[11]。大脑额叶之外的其他叶大致从里到外分布有六层细胞，最底下的两层细胞（第六、第五层细胞）具有高度模式化特点，只接受特定感受器传入的信息，这就是皮层的特异功能区，或称一级或初级机能区（笔者称之为感觉区），这一区域具有成熟早的特点。中间的两层细胞模式化降低，功能变为处理来自初级机能区的信息，谓之二级机能区或初级分析区（笔者称之为知觉区）。最上面的两层细胞，已失去模式化的特点，主要是对来自其下部位的信息进行综合分析，谓之三级机能区或分析综合区（笔者称之为思维区）。

根据儿童脑发育的机制，包括额叶在内的其他各叶皮层的二、三级机能区的功能是需要物质和文化的双重作用才能发育的，而且越接近皮层的外部，发育越晚。来自各种感官包括本体觉的信息最终都要通过初级机能区到达二级、三级机能区和额叶，并经额叶处理后再下行到效应器。因此，笔者曾经在1992年提出感知肌能训练的机制，就是通过刺激初级机能区，来刺激皮层二级、三级机能区和额叶的发育与发展[13]。

那么，我们该以什么素材或者以什么工具来刺激大脑皮层的初级机能区呢？答案是肯定的——文化，包括转化为各种视听手段的文化要素才是最好的促进脑发育的无形物质。这就是说，即使是进行各种感知肌能（即感知和肌肉能力）训练，也要和文化（其最根本的内容是言语或语言）密切联系，才是弱智教育最重要的方法或措施。

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（责任编辑白丽媛）