童年时期负面经历严重影响脑的认知功能

2021-09-26 01:18王湘蓉邢晓凤
教育家 2021年32期
关键词:工作记忆皮层前额

王湘蓉 邢晓凤

大脑是人体最复杂精妙、神秘的器官,这个“3磅宇宙”中藏着无尽的奥秘,破译大脑运转密码、揭开生命之谜是令无数科学家殚精竭虑的艰难课题。我国众多科学家的探索脚步,清晰地印在了神经科学漫漫的发展路途上,他们在神经科学的发展中推动着人类在不断自我找寻中发现新的未知。杭州师范大学教育学院心理学系教授李葆明就是这众多神经科学家中的一员,他参与和见证了中国神经科学研究的发展历程。

出生于江西宜丰县的李葆明从小酷爱数学,1979年,李葆明参加高考,考入当时的江西大学(现南昌大学),阴差阳错被录取到了生物系本科学习。“当时懵懵懂懂的,根本不知道生物学到底要学什么。”但幸运的是,他遇到了非常优秀的老师,特别是动物学胚胎学和解剖学老师,将生命的奥秘、动物的进化讲得活色生香。那个时代没有PPT、没有投影仪,老师就拿着粉笔画受精卵分裂、胚胎发育、人体结构,一笔一画拨动着学生的心弦,李葆明就这样被牵引着进入了一个神奇的世界。他感叹于生命的神奇、进化的伟大,从此迷恋上了生物学,特别是当他看到英国动物学家珍妮·古道尔(Jane Goodall)的传奇故事(为了观察黑猩猩,珍妮20多岁来到非洲原始森林,度过了38年的野外生涯,写下了《在人类的阴影下》)后,李葆明大受触动,从小被灌输的知识是动物没有思维、没有情感,行为是反射性的,但在珍妮的笔下,非洲黑猩猩的行为与人类行为非常相近,于是他产生了要从事行为神经生物学方面研究的想法。

1983年,李葆明考上了中国科学院昆明动物研究所的研究生,被中国科学院上海生理研究所委托培养,师从著名生理学家梅镇彤教授,1988年到日本京都大学灵长类研究所进行联合培养,师从灵长类前额叶皮层功能研究先驱久保田竞教授(Kisou Kubota)。李葆明至今依然记得,为给他做出国担保,梅镇彤教授拖着受伤的腿,跟他步行到几公里外的公证处去做担保公证,并语重心长地对他说:“葆明,学成后,你可要回来,我们国家的科研事业方兴未艾,正需要人才。”当时正值“出国潮”,很多人出国后,留在国外发展。但李葆明深深记得梅教授的嘱托。1990年10月,李葆明按期归国,在中国科学院上海生理研究所做博士后,之后留在了上海生理研究所任助理研究员、副研究员、研究员、所长助理,并每年回昆明动物研究所开展学术交流。

2001年,李葆明隨杨雄里院士加盟复旦大学,先后担任复旦大学神经生物学研究所常务副所长、复旦大学脑科学研究院副院长、医学神经生物学国家重点实验室副主任,继续开展大脑前额叶皮层认知功能的研究。李葆明的研究工作重点是学习记忆的神经机制,尤其是关于认知记忆的去甲肾上腺素能调控。他围绕前额叶皮层去甲肾上腺素α2受体在工作记忆和行为抑制功能中的作用进行了系统的研究,首次提供了行为药理学和神经生理学的直接证据,表明前额叶皮层α2受体是工作记忆所必需的,为注意力缺损多动症(ADHD)的发病机制提供了新的理论认识,为开发无副作用的多动症治疗药物提供了新的靶点。

近些年来,李葆明专注于脑科学与教育融合方面的研究,重点关注父母照料对儿童前额叶皮层结构及认知功能发育的影响。为此,围绕脑科学与教育的系列相关问题,记者采访了李葆明教授。

早期不良经历对儿童认知和情感发展构成巨大威胁

《教育家》:李老师,近些年您一直在研究童年经历对人一生的影响。俗话说“一朝被蛇咬,十年怕井绳”,人们对负面或痛苦的经历会产生恐惧记忆。那么童年时期负面的经历是如何影响大脑认知功能的?那么,幸福的经历是不是可以促进大脑的发育呢?

李葆明:童年时期的负面经历严重影响脑的认知功能,尤其是情感功能。这首先要从我们的大脑前额叶皮层说起。前额叶皮层是脑认知活动的最高中枢,它的重要性体现在注意力调控、行为抑制、工作记忆、行为计划、思维推理、社会交往、情感调控等方面。前额叶皮层(尤其是前额叶眶回和背外侧部)的结构和功能的发育成熟需要漫长的时间,发育过程一直持续到20岁或更晚,对于童年时期的负性应激高度敏感。

研究表明,患有虐待相关的创伤后应激障碍(PTSD)的儿童,其前额叶(尤其是眶回)、颞叶和胼胝体的体积显著小于正常儿童;虐待经历发生时的年龄越小,虐待持续时间越长,脑的体积就越小,学校课程成绩越差;家庭应激事件越多,眶回功能发育越差。一句话,身心受到虐待的儿童,脑的结构和功能发生变化,早期不良经历通过这种潜在机制对儿童的认知和情感发展构成巨大威胁。

同样地,儿童早期遭受的忽视也会导致大脑基本结构受损,包括大脑白质神经纤维连接出现偏差,髓鞘化的轴突显著减少。神经纤维连接的靶向特异性降低、突触密度的降低、髓鞘化程度的降低,将损害前额叶皮层在诸多认知功能中发挥作用。这些发现揭示了早期逆境如何影响大脑前额叶皮层的结构与功能,并解释了与忽视相关的儿童认知功能缺陷。

幸福的经历当然会促进儿童大脑功能发育。教育家顾明远说:“没有爱就没有教育”。大脑的发育是一个漫长的过程,突触的形成和神经回路的构建主要发生在出生前后。人类在出生后数月中,大脑的突触迅速形成,密度与成年时接近;1—2岁时所有脑区的突触密度达到高峰,比成人高50%。大脑不同区域的突触密度达到高峰的时间点有所不同。人类和非人灵长类动物初级感觉和运动皮层(例如,视皮层)的突触密度在出生后8个月内达到高峰,而高级联合皮层(例如,前额叶皮层)的突触密度在出生后15个月左右达到高峰,这种高密度突触水平一直持续到青春期,之后不断经过“修剪”减少至成人水平。这种“修剪”过程受成长环境和生活经历的调控。快乐、幸福、丰富的生活和成长环境促进突触的成熟和神经回路的巩固,尤其是在那些与学习记忆、认知功能和情感调控密切相关的脑区,例如海马区、边缘系统和前额叶皮层。

高质量的母亲照料促进婴幼儿的脑发育和情感发展

《教育家》:现在都在探讨“原生家庭”的问题,刚才您也谈到儿童早期遭受的忽视可能会导致大脑基本结构特性受损。那么,父母照料对婴幼儿大脑结构与功能有哪些影响?从您的专业角度出发,您对年轻父母有什么具体建议?

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