?我們知道，成熟的人類大腦具有許多不可思議的能力，包括高級的認知、學習能力，以及偉大的創(chuàng)造力和想象力，還有對美的感受能力?；蛟S難以想象，具有這些能力的大腦竟然是從一個簡單的受精卵發(fā)育而來的。這篇文章中，筆者將根據自己一學期課上課下學到的關于大腦的知識，為大家描繪一幅人類大腦發(fā)育的粗略卻又震撼人心的圖譜。

胚胎的早期發(fā)育和胎兒的大腦發(fā)育

?在一場驚心動魄的長跑比賽中，有一個選手在一群揮舞著尾巴前進的同伴中脫穎而出。以毫厘之間的差距，它比對手們早到達了目的地——一個溫暖的球形細胞。它被叫做卵子，是這些賽跑選手——精子們的追逐對象。精子們攜帶著不同的信息，而誰能率先進入卵子，它的信息才能夠和卵子的信息結合，并在未來塑造一個全新的個體。

就在這個幸運的精子扎進卵細胞的時候，卵細胞表面發(fā)生了化學變化，以阻止更多的精子進入。當精子與卵細胞的遺傳物質融合，一個受精卵就誕生了。如果發(fā)育順利，未來它將把自己的信息播撒到一個新生的人類個體的每個角落。

?30小時后，受精卵完成了自己的第一次分裂，成為了兩個細胞，接下來它們更加熟練，不斷地分裂，三天后已經形成一個酷似桑葚的細胞團——“桑葚”的每個籽都是一個細胞。這個細胞團被形象地稱作桑葚體。

受精后五天，桑葚體發(fā)生了明顯的變化——它不再凝成一團，而是分開成為兩群。一群細胞變成外壁，將其余細胞（內細胞群）包裹在一個球體之內，像極了大球內部一側粘著小球的塑料球兒童玩具。這時，桑葚體已演化成囊胚，其中外細胞壁負責提供胚胎的營養(yǎng)，而胚胎本身由內細胞群生成。

?接下來，圓滾滾的胚泡植入子宮內膜。植入后，內細胞群就開始離開外壁，形成兩層細胞厚的胚盤。植入后12天左右，胚盤的一些上層細胞向上下兩層之間移動，形成了第三層細胞。這一層細胞發(fā)送的化學信號使得最上層的細胞分化為神經元，整個最上層也成為了人們所說的神經板。正是這個神經板發(fā)育成為了包括腦在內的未來神經系統(tǒng)。

植入后18-20天，神經板開始發(fā)生形變，在三周的時間內，兩側邊緣隆起，形成神經溝。隆起的邊緣繼續(xù)向內卷曲，最終兩邊邊緣在神經溝上方靠在一起，形成神經管。這時，初始的大腦已經初具雛形。這一神經管正是后來的腦室，腦脊液在其中循環(huán)流動，運送許多營養(yǎng)物質以及廢料。

神經管形成后，神經元繼續(xù)分裂，推動初始腦繼續(xù)發(fā)育。植入后兩個月，通過腦生長速度的比較，已經可以辨認出不同的腦區(qū)。左右兩側的突起對應左右大腦，而后來伸出的后端正是后來的小腦。

腦結構分化是以神經元數量的增加為基礎的。在這種分裂的過程中，神經元的前體將在神經管的外緣和中心之間做多次的循環(huán)游走：待分裂的神經元前體從外圍到達中心，并于此處開始分裂，分裂形成的新生細胞再次回到外圍，生長發(fā)育，直到準備好下次分裂。隨著分裂的進行，將這些分裂完成的細胞進行特異化，運送到不同的功能區(qū)便成了一件重要的事情。從神經管外區(qū)成熟的神經元向內區(qū)移動后，細胞被運送往各個不同的方向，并分化為不同類型的細胞。除神經元外，這些細胞還可能分化成起清理作用的巨噬細胞，起絕緣作用的髓鞘細胞，以及起微環(huán)境穩(wěn)態(tài)維持等作用的星形細胞等等。在大腦中，神經元的作用當然是第一位的，但這些膠質細胞的作用也不容小覷。

膠質細胞的形成為神經元從中心向大腦各處遷移鋪設了軌道。特定的神經元與特定的軌道相互匹配，從中心點開始向外滑行，到達終點后脫離軌道并到達自己應在的位置。關于神經元如何脫離軌道，又如何以功能為單位聚集在一起，我們目前還難以給出確切的答案。但可以肯定的是，隨著分裂出的神經元不斷地向外滑行并最終落腳，大腦逐漸生長起來。與許多其它動物不同，人類大腦皮層最先生成的是最內的一層，然后一層層地向外疊加，直到第六層。在大腦生長的過程中，顱骨的一部分是軟的，可以滿足大腦逐漸增長的體積的需要。但大腦皮層平鋪開來的神經元胞體需要占據很大的面積，因此大腦很聰明地將大腦皮層折疊起來，形成溝回，從而在相對小的體積內放下較大的表面積。關于溝回的形成，有研究已經利用簡單的物理模型重現了這一過程。

在妊娠9個月時，胎兒腦中神經元的數目已經與成人的相差無幾。這時我們的腦大約與黑猩猩一樣大，大約為350立方厘米。再大的大腦已經無法順利從母親的產道中通過，因此胎兒必須出生。由于神經元數目的基本穩(wěn)定，出生后的大腦體積增加很難用神經元的分裂來解釋。那么是什么讓我們的大腦在出生后體積增長4倍，又是什么讓我們擁有了新生兒不可能擁有的智慧呢？下一章將探討可能的答案。

嬰幼兒的大腦發(fā)育

出生對于嬰幼兒來說，不僅意味著自己大腦的體積可以不受母親產道寬度的限制而更加自由地生長，更意味著其進入了一個和母親子宮相比，更加豐富多彩和擁有更多刺激的世界。大腦功能的本質就是對外界刺激做出更好、更有能動性的反應，因而刺激的劇增意味著大腦可以著手訓練自己的主要功能了。出生像是一個分水嶺，在它之前大腦主要靠數量的增加而發(fā)育，而在它之后大腦的發(fā)育則更加注重質量。

首先發(fā)生的明顯變化是一個被稱為髓鞘化的過程。之前我們提到，有些神經干細胞分化成膠質細胞，而膠質細胞的一部分可以形成包裹神經元突起的髓鞘，以增加軸突的絕緣性。在出生以后的一個月間，大腦皮層中的髓鞘大量增加。髓鞘的增加意味著神經信號可以傳播更長距離而遭受更少損耗，因此這是精細運動的前提。精細運動需要大腦皮層通過神經通路發(fā)射不同的電信號，來支配位于遠端的效應器，只有當通路上信號傳播效率較高時，這一過程才成為可能。

嬰兒長到一歲時，經常能夠看到他/她不自覺地抓取物體。一開始他們只能同時動所有的手指，但隨著年齡的增長，他們便能夠單個地移動手指。這可能與大腦中的功能區(qū)進一步特化有關。神經活動的進一步復雜化和精細化應當與神經突起的生長和突觸連接的建立有著緊密關聯(lián)。出生之后腦容量的驚人增長，有很大部分都歸功于復雜神經連接的生長和建立，它們使得每個神經元所占的總體積增加了。神經纖維有時在遙遠的兩個神經元之間生長，有人認為是遙遠的神經元釋放的化學物質將纖維吸引過來，也有人認為是在發(fā)育早期就存在的先驅性神經纖維為其它神經纖維開辟了道路。

不管怎樣，我們都要意識到，神經連接的建立并不是簡單的，事先決定的一對一關系，而是會對環(huán)境的變化做出反應。比如，一個意大利男孩一只眼失明了，雖然檢查發(fā)現他的眼完全是正常的。后來發(fā)現，這是因為他在嬰兒時期一只眼輕微感染，因而這只眼被繃帶綁了兩個星期。這只眼的神經缺少的刺激讓大腦認為這只眼壞掉了，于是剩下一只眼的神經連接霸占了本該屬于兩只眼的腦區(qū)。結果就是，當繃帶解下來時，大腦的自動適應已經讓這只眼無法建立與靶區(qū)的有效連接，因此大腦皮層也就接收不到來自這支眼的神經信號了。

在嬰幼兒時期，隨著髓鞘化和神經連接的廣泛建立，明顯的意識以及越來越強大的處理問題的能力已經顯現出來。那么這時，大腦就停止發(fā)展了嗎？答案是否定的。

大腦的后期發(fā)育

大腦的發(fā)育伴隨著人的一生。神經連接建立后，在今后的時光里亦有可能消失，最終，我們得到的是那些最適合自身特征和外界刺激的連接。所以，我們可以說，一個人是由他/她自己的基因以及外界的環(huán)境共同塑造的。隨著外界環(huán)境的改變，大腦仍然會發(fā)生微妙的變化。

一般認為，在五歲之后，經過11年的發(fā)育，大腦最終發(fā)育成熟。在這段時間，大腦的大小又增加了5%。很可能正是這百分之五決定了我們擅長的領域、從事的事業(yè)。日后，隨著不同的環(huán)境刺激不斷發(fā)生，大腦仍會發(fā)生微調，雖然幅度變小、頻次變少。外界刺激的水平很大程度上決定了一個人在發(fā)育成熟后神經連接數量的增加，而外界刺激的類型則會特異地激活和強化不同的神經回路。因此，作為成年人的我們，應當多多投入到良好的體驗和實踐中去，接受有益的刺激，從而更好地塑造神經連接，繼而塑造我們的人格。

當我們步入中老年，大腦不可避免地發(fā)生退化。正常老年人的腦重量在70歲時失去5%，而到了90歲則失去20%。更為兇險的是神經退行性疾病，這些兇猛的病魔會奪走病人的能力、記憶、自我，乃至一切。如何應對老齡化世界下的老年神經病癥難題，已然成了擺在人類面前的一大挑戰(zhàn)。

這就是我眼中腦的一生。它也是你我每個人的一生。無疑，要想真正地了解自己的一生，了解腦和腦科學是一件非常有益且重要的事情。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?作者：阿白特爾

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