沖動與冒險：解構(gòu)青春期大腦

磁共振成像（MRI）是一種用來揭示全年齡段人群大腦解剖以及生理特性的既安全又準(zhǔn)確的方法。根據(jù)對數(shù)千名個人和雙胞胎的終生跟蹤研究，現(xiàn)階段得出的一致結(jié)論是：青少年大腦的成熟不在于腦區(qū)變大，而在于不同區(qū)域越來越緊密的聯(lián)系以及腦區(qū)功能的特化。

在磁共振成像掃描中，白質(zhì)體積的增加代表著腦區(qū)間聯(lián)系的增強。白質(zhì)的“白”來自于一種稱為髓鞘質(zhì)的脂質(zhì)，脂質(zhì)中神經(jīng)元胞體伸出的軸突被髓鞘包裹，從而與外界隔離。脂質(zhì)髓鞘的形成貫穿整個大腦發(fā)育期，作用于是加快神經(jīng)元間信息的傳導(dǎo)速度。有髓鞘軸突的神經(jīng)信號傳導(dǎo)速度是無髓鞘軸突的近百倍。

軸突髓鞘化可以加速大腦信息處理的另一個原因是，髓鞘可以幫助軸突在放電后迅速復(fù)原待用。由于恢復(fù)期變短，特定神經(jīng)元信息傳遞速度將提高30倍。傳輸速度變快加上恢復(fù)期縮短使成人期的腦數(shù)據(jù)“帶寬”較嬰兒期的處理效率提高千倍，從而在腦區(qū)間建立起廣泛而精密的網(wǎng)絡(luò)。

近期研究又發(fā)現(xiàn)了髓鞘的其他微妙作用。雖然神經(jīng)元會接收由其他神經(jīng)元傳來的信號，但只有當(dāng)輸入的信號超過一定閾值才會進(jìn)行放電將信息傳遞出去。一旦神經(jīng)元放電，就會啟動一系列分子反應(yīng)，加強該神經(jīng)元與輸入神經(jīng)元之間的突觸連接。

這種突觸的加強是大腦學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)機制。目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，想要讓遠(yuǎn)處和近處神經(jīng)元的信號同時到達(dá)，必須精確控制信息傳遞時間，而髓鞘在其中充當(dāng)重要角色。兒童進(jìn)入青春期以后，髓鞘的快速擴(kuò)張能加速并協(xié)調(diào)處于不同認(rèn)知任務(wù)中的各個腦區(qū)的參與行為。

此外，青春期期間還有一個重要的變化。大腦發(fā)育和其他復(fù)雜的自然過程一樣，都會經(jīng)歷一個先過量生產(chǎn)，再進(jìn)行選擇性消除的連續(xù)過程。與此同時，常用的連接則會被強化。盡管消除和強化過程會伴隨人的一生，但青春期期間，重心更偏向消除過程，大腦會按照環(huán)境需要自行自我重塑。

隨著神經(jīng)元間過量連接的消除，特化逐漸形成，大腦灰質(zhì)開始減少。灰質(zhì)包括大量無髓鞘結(jié)構(gòu)，如神經(jīng)元胞體、樹突和特定軸突。在人體發(fā)育中，灰質(zhì)在兒童期大量增加，約10周歲時達(dá)到峰值，并在進(jìn)入青春期后逐漸減少，當(dāng)進(jìn)入成年的穩(wěn)定期再到老年期又會進(jìn)一步下降。最早達(dá)到灰質(zhì)峰值的腦區(qū)是初級感知皮層，該區(qū)負(fù)責(zé)知覺以及對光、聲、嗅、味、觸覺等刺激的處理。最晚達(dá)到峰值的腦區(qū)則是負(fù)責(zé)執(zhí)行功能的前額葉皮層，其執(zhí)行能力包括組織、決策、計劃以及情感調(diào)節(jié)等。前額葉皮層的一項重要功能是根據(jù)過往的經(jīng)驗為未來提供假設(shè)性預(yù)判的能力，通過在腦內(nèi)總結(jié)過去、考慮當(dāng)前從而對未來可能得到的結(jié)果提出假設(shè)，而無需“親身犯險”。同時，前額葉皮層也是進(jìn)行社會認(rèn)知的重要區(qū)域。

如上所述，青春期腦區(qū)的顯著特點之一便是灰質(zhì)和白質(zhì)的變化。隨著大腦發(fā)育的逐漸成熟，這些變化也在逐步改變腦區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)連接。

在激素的作用下，邊緣系統(tǒng)從青春期開始（一般是10到12歲）發(fā)生顯著變化。邊緣系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)情緒及對回報的反應(yīng)，并通過和前額葉皮層的協(xié)同作用使青春期少年更愛追求刺激、冒險，愛和朋友相處。這些行為都有著深厚的生物學(xué)基礎(chǔ)，表現(xiàn)為青少年愛冒險、向往探索新環(huán)境及尋求外界關(guān)系等。

最終決定青少年行為的，既不單是調(diào)控功能的晚發(fā)育，也不僅是沖動行為的早發(fā)生，而是兩者之間的不匹配度。青少年的情緒化是邊緣系統(tǒng)造成的，而起到控制作用的前額葉皮層要到25歲左右才會完全成熟，因此在這中間近十年的時間差里，沖動的情緒和沉穩(wěn)的行為之間會處于失衡狀態(tài)。

漫長的成熟期和延長的大腦可塑期讓我們在成長的過程中保有選擇的余地。這一點在整個人類的進(jìn)化史中也至關(guān)重要。但大腦可塑性時間的延長在給人類帶來諸多益處的同時也帶來一些弊病。

由此看來，青少年大腦的典型變化與精神病癥之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，其中潛在的根本關(guān)聯(lián)可能是“移物易損”，即白質(zhì)、灰質(zhì)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模變化增加了大腦出錯的可能性。除去精神層面，青少年時期是人一生中最健康的時期，其免疫系統(tǒng)、對癌癥的抵抗能力及對冷熱的耐受度等都處于人生的最佳階段。但與此同時，青少年發(fā)生重大疾病和死亡的比率卻是兒童的2到3倍。隨著青少年大腦發(fā)育機制和其帶來的影響逐漸清晰，越來越多的科學(xué)家開始關(guān)注這一領(lǐng)域，希望能將消極的影響減到最輕，同時充分開發(fā)青少年大腦驚人的可塑性。

了解青少年大腦的獨特性和快速變化性，有助于家長、社會和年輕人三方更好地應(yīng)對危險、把握機遇。了解大腦的可塑性也有助于家長和孩子就一些重要問題進(jìn)行建設(shè)性的對話，如自由和責(zé)任對個人成長的影響。對年輕人自身而言，了解與青春期相關(guān)的神經(jīng)科學(xué)新知也會激勵他們自愿地“優(yōu)化”大腦，充分培養(yǎng)個性與能力。

【撰文】杰伊·N·吉德（Jay N. Giedd）

    杰伊·N·吉德是美國加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校兒童和青少年精神病學(xué)部主席，并在約翰·霍普金斯大學(xué)布隆伯格公共衛(wèi)生學(xué)院擔(dān)任教授。他也擔(dān)任《意識、大腦與教育》（Mind, Brain, and Education）雜志主編一職。