宝宝的大脑现在开始:到3岁的概念

孩子们受到周围环境的影响的事实太明显,无法重复。儿童发展专家已经产生了几十年的研究,表明孩子最早的岁月的环境可能会产生持续一生的影响。

由于技术最近的进展,我们更清楚地了解这些效应如何与早期大脑发展有关。神经科学家现在可以识别脑活动中的模式,这些活动似乎与某些类型的负面早期经历相关。1

但早期压力,贫困,疏忽和虐待的长期影响很好地记录,几乎无可争议,我们可以“看到”他们用脑扫描工具。那么为什么我们需要了解对大脑发展的理解,向我们展示孩子最早的经历是多么重要?不是神经科学只是告诉我们我们已经知道了什么?

实际上,我们应该注意神经科学提供的证据的原因。例如,它可能有助于我们学习究竟如何影响儿童。这种知识可以帮助我们帮助有风险和撤消的儿童,并在可能的情况下,早期逆境的影响。此外,神经科学家可以帮助我们在体验影响儿童时学习。如果有特定类型的某些类型的经历漏洞,那么了解这些模式将改善我们的干预尝试。

到目前为止,神经科学还没有找到这些问题的决定性答案。然而,剧烈的进展仍然在该领域进行,大脑研究继续提高教育和干预措施。因此,我们已经扩大了今年的大脑发展章节,包括反映最新科研的其他信息。

我们从脑解剖学的缩略图素描开始,然后仔细看看神经元和突触,这是大脑的沟通专家。然后,我们讨论了早期大脑发展的一些独特功能,并展示了他们如何使生命的前三年尤为关键时期。最后,我们向三个概念提出了大脑发展的概要,将发育事件与与他们相关联的认知和行为变化联系起来。

脑解剖学概述

最简单的方式来了解大脑是学习成人大脑的主要结构以及它们如何与其功能相关(图1)。应该记住,大脑结构和功能之间的关系永远不会简单。虽然我们经常听到关于大脑的“语言区域”或“情感中心”的要求,但这些陈述是简化的;实际上,即使是最简单的心理活动也涉及多个大脑区域。

大脑可分为三个主要部分。脑干形状像加宽茎,将脊髓连接到上部脑部。它控制反应和不自愿的过程,如呼吸和心率。在脑后面的茎后面,上部大脑下方是小脑,这参与了平衡和协调。

大脑是大脑的最大部分,位于脑干和小脑之上。虽然大脑的每个结构都扮演着重要的角色,但大脑是参与记忆和学习等高级过程的最重要的区域。大脑的外表面被称为大脑皮层。虽然(成年时)它还不到四分之一英寸厚,但大脑最高级的活动——如计划和决策——是在这里发生的。

脑皮质的褶皱,使大脑成为皱纹的外观,是大脑结构的重要特征。在产前发育期间出现,这些折叠增加了脑皮层的表面积,并允许更多的是在头骨内部“包装”。所得到的脊和凹槽形成与人类基本相同的模式。脊被称为吉尔(奇异= gyrus);凹槽被称为硫(奇异=沟)。

图1:人脑;资料来源:由Parrow Day从www.educarer.org,2006年调整
人的大脑图1

资料来源:按比例日开始适应www.educarer.org.,2006年。

科学家们使用吉尔和舒尔施将脑皮层划分为称为裂片的较小单位。每个半球有四个裂片。枕叶,在大脑后面,控制视力。顶叶裂片与热,冷,压力和疼痛等体育有关。颞叶涉及听力,语言技能和社会理解,包括对别人的眼睛和面孔的看法。额叶与记忆,抽象思维,规划和脉冲控制相关联。正面裂片的前部部分是一个明显的区域,称为前额叶皮质。这是最后的大脑地区成熟,经历了很晚的重要发展变化,如青春期。前额定皮层是我们最先进的认知功能的位置,包括注意力,动机和目标定向行为。2-4

虽然我们的先进认知能力依赖于脑皮质,但它不是与儿童发展相关的大脑的唯一部分。位于皮质下方的内部大脑中的肢体系统是一系列小型结构,涉及更具本能性的行为,如情绪反应,压力应力和寻求奖励行为。海马参与了记忆形成和空间学习。下丘脑是人体关键应力系统之一的控制中心,调节皮质醇和其他应激激素的释放。Amygdala评估威胁并触发身体的压力反应。2,5,6

神经元和突触形成大脑的布线。

大脑通过形成专门的神经细胞网络来处理信息,这些细胞称为神经元,它们通过电信号和化学信号相互交流(图2)。这些信息是学习和记忆的物理基础。7神经元由一个细胞体和从它延伸出来的分支状结构组成。这些包括多个树突和一个轴突,轴突可能有许多轴突终末。细胞体是神经元的控制中心;除其他功能外,它还储存DNA和产生供细胞使用的能量。树突接收来自其他神经元的传入信号,轴突及其末端分支将传出的信号传递给其他神经元。轴突有时被髓磷脂包裹,髓磷脂是一种脂肪物质,能隔离轴突并提高沟通效率。

信息在神经元间的突触处传递。然而,这些神经元实际上并不接触。在一个神经元的轴突末端和另一个神经元的树突之间有一个微小的间隙——突触间隙。神经元之间的通信涉及复杂的电和化学过程,但其基本原理可以简单概括:

当神经元(让您召唤IT神经元A)从另一个神经元接收化学信号时,神经元A相对于其膜外的周围流体变得电荷。这笔电荷向下行驶,远离电池体,直到它到达Axon的端部。在此处等待轴突终端是一组储存部位,称为囊泡,含有由细胞体制造和递送的化学品。当电荷到达轴突终端时,它使这些囊泡与终端的细胞膜熔化,将它们的内容物溢出电池并进入突触裂缝。

作为神经元的返回其休息状态,它溢出的分子 - 称为神经递质 - 使其穿过突触裂缝到神经元B的树突。当他们到达时,它们与树枝状膜中的受体遗址结合。每次从神经元A的神经递质分子与神经元B上的受体结合,离子来自围绕细胞的流体通过解锁受体进入神经元B.结果,神经元B开发电荷,电荷在其轴轴下行进,并且该过程继续。2

图2:神经元之间的沟通;资料来源:从2006年的Edudarer.org调整
神经元之间的沟通图2.

资料来源:按比例日开始适应www.educarer.org.,2006年。

在前三年中,孩子的大脑最多的突触突触将在成年期间拥有两倍。

现在我们更熟悉大脑的基本面,让我们来看看孩子的大脑发展。在概念和三岁之间,孩子的大脑经历了令人印象深刻的变化。在出生时,它已经有了它所拥有的所有神经元。它在第一年的大小翻了一番,截至年龄三年,它已达到其成年体积的80%。8-10

更重要的是,在这些年内以比任何其他时间更快的速率形成突触。事实上,大脑比它的需求产生更多更多:在两年龄或三年龄上,大脑最多的突触突触的两倍于成年期(图3)。这些剩余连接在整个童年和青春期逐渐消除,一个有时被称为盛开和修剪的过程。11.

图3:随着时间的推移突触密度;资料来源:改编自Corel,JL。人脑皮层的产后开发。剑桥,马:哈佛大学出版社;1975年。
Synapse密度随着时间的推移图3.

资料来源:改编自Corel,JL。人脑皮层的产后开发。剑桥,马:哈佛大学出版社;1975年。

儿童大脑的组织受早期经验的影响。

为什么大脑会创造比它需要的更多的突触,而只是丢弃多余的?答案在于大脑发育过程中基因和环境因素的相互作用。

发展的早期阶段受到遗传因素的强烈影响;例如,基因将新形成的神经元引向了对大脑中的正确位置,并在它们的互动中发挥作用。12,13然而,尽管基因安排了大脑的基本线路,但它们并不能完全设计大脑。14,15.

相反,基因允许大脑根据从环境接收到的信息来调整自身。儿童的感官向大脑报告她所处的环境和经历,这些输入刺激了神经活动。例如,语音会刺激与语言相关的大脑区域的活动。如果输入量增加(如果听到更多的语音),该区域神经元之间的突触将被更频繁地激活。

重复使用增强了突触。很少使用的突触仍然弱,并且在修剪过程中更有可能被淘汰。Synapse强度有助于支持学习,记忆和其他认知能力的网络的连接和效率。16,17.因此,一个孩子的经历不仅决定了什么信息进入了她的大脑,而且影响了她的大脑处理信息的方式。

基因为大脑提供蓝图,但儿童的环境和经验进行了建设。

前三年中儿童大脑产生的过量突触使大脑对外部投入敏感。在此期间,当突触的修剪正在进行时,大脑可以比能够更有效地“捕获”经验。11.大脑的自我塑造能力——称为可塑性——让人类比基因决定我们的神经结构时更容易、更快速地适应环境。18.盛开和修剪的过程远非浪费,实际上是大脑实现最佳发展的有效方式。

从概念到三岁:早期大脑发展的概述

头三个月

大脑的发展在受孕后的最初几周开始。大脑的大多数结构特征在胚胎期间出现(受精后的前8周);然后,这些结构在胎儿期间继续增长和发展(妊娠的其余部分)。19,20

大脑发育的第一个关键事件是神经管的形成。在概念后约两周,神经板,胚胎中的一层专用细胞,开始缓慢地折叠到自身上,最终形成管状结构。管逐渐关闭,因为板熔断器的边缘在一起;这个过程通常在受孕后四周完成。神经管继续改变,最终成为脑和脊髓。20,21

在概念概念左右七周,第一神经元和突触开始在脊髓中开发。这些早期的神经连接允许胎儿进行第一运动,即使在大多数情况下,母亲不能感受到它们,也可以通过超声和​​MRI检测。这些动作又提供了具有感觉输入的大脑,使其发挥作用。在接下来的几周内,更多协调的运动会发生更多的运动。22

第二个三个月

早在妊娠中期,脑回和脑沟开始出现在大脑表面;在这三个月的最后,这个过程几乎完成了。大脑皮层的厚度和复杂度都在增加,突触的形成也开始了。20,21,23

髓鞘在第二个三个月期间开始出现在一些神经元的轴突上。这个过程 - 叫做髓鞘,延续了青春期。Myelinal允许更快地处理信息:对于大脑在没有髓鞘中的情况下达到相同的效率水平,脊髓的直径必须是三码。14.

三个三个月

第三个三个月的早期是过渡期,脑皮层开始承担以前由更原始的脑干进行的许多职责。例如,胎儿呼吸和对外部刺激的反应等反应变得更加规则。脑皮质也支持早期学习,在此时发展。24,25

第一年

新生婴儿的显着能力突出了产前脑发展的程度。新生儿可以识别他们更喜欢其他物体的人面,甚至可以区分快乐和悲伤的表达。出生时,一个孩子知道她母亲的声音,可能能够认识到她母亲读到她的故事的声音,而她仍然在子宫里。26,27

一年内,大脑继续以惊人的速度发展。大小的小脑三穴,似乎与在此期间发生的运动技能的快速发展有关。随着皮质成长的视觉区域,婴儿的最初昏暗和有限的视力发展成全奇望远镜。28,29

大约三个月时,婴儿的识别能力显著提高;这与海马体的显著增长相吻合,海马体是与识别记忆相关的边缘结构。额叶和颞叶的语言回路在婴儿一岁时就会巩固,受到婴儿听到的语言的强烈影响。在最初的几个月里,一个说英语家庭的婴儿可以区分外语的声音。她在第一学年结束时就失去了这种能力:她在家里听到的语言已经让她的大脑对英语产生了反应。30,31

二年级

今年最戏剧性的变化涉及大脑的语言领域,这些地区正在开发更多突触并变得更加互联。这些变化对应于儿童语言能力的突然尖峰 - 有时称为词汇爆炸 - 通常在此期间发生。通常,孩子的词汇将在他的第一个和第二个生日之间四边形。

在第二年,髓鞘的率主要增加,这有助于大脑执行更复杂的任务。像自我意识的高阶认知能力正在开发:婴儿现在更加了解自己的情绪和意图。当他在镜子中看到他的反射时,他现在充分认识到这是他自己的。很快,他将开始使用自己的名字以及个人代词,如“我”和“我”。14,28

第三年

前额叶皮质中的突触密度可能在第三年期间达到其高峰,高达其成人水平的200%。该地区还继续创建和加强与其他领域的网络。结果,复杂的认知能力正在改进和整合。例如,在这个阶段,孩子们更能够利用过去来解释当前事件。它们还具有更高的认知灵活性和更好地理解原因和效果。14日,32

大脑接受的最早消息具有巨大的影响。

早期大脑发育是人类适应性和弹性的基础,但这些品质是有代价的。因为经历对大脑发育有很大的影响,儿童在这个时期特别容易受到持续的负面影响。另一方面,这几年是父母、照顾者和社区的机会窗口:积极的早期经历对孩子取得成就、成功和幸福的机会有巨大的影响。

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