大腦發育與功能發展

人的大腦是人體當中發育最早、成熟最晚的器官，也是人體當中最複雜的器官。北京大學第一醫院預防保健科主任梁衛蘭撰文闡述：在關鍵期內內給予寶寶適宜的刺激，加上合理的營養，就會使寶寶更加聰明健康。

人的大腦是人體當中發育最早、成熟最晚的器官，也是人體當中最複雜的器官。

一、腦的發育

1. 時間：胎兒時期神經系統發育最早，尤其是腦的發育最為迅速。原始神經胚在胚胎3-4周就已經形成；前腦發育在胚胎2-3月；神經元增殖主要在胚胎3-4月；胚胎3-5月開始神經元的移行；從胚胎5個月一直到出生後數年腦細胞都在增殖分化；出生前後到生後數年神經細胞的突觸和神經纖維以及髓鞘逐漸發育成熟（圖1）。

圖1.成熟的大腦各功能區示意圖

2. 腦重：與成人相比，嬰兒期腦占體重的比例相對較大，如出生時腦的平均重約為370g，占體重的1/9～1/8；到6個月時即達700左右，2歲時達900～1000g，7歲時已與成人接近。成人腦重約為1500g，僅占體重的1/40。

3. 大腦外觀：出生時大腦的外觀已與成人相似，具備了成人所有的溝回，但較淺，發育不完善；灰質層也較薄，細胞分化較差，而中腦、腦橋、延髓、脊髓發育較好，可保證生命中樞的功能

4. 神經細胞的發育：大腦皮質的神經細胞於胎兒第5個月開始增殖分化，到出生時神經細胞數目已與成人相近。人腦的神經元不少於100億個，神經元的數量在7-9個月後就相對穩定。但其樹突、軸突少而短。出生後腦重的增加主要由於神經細胞體積增大和樹突的增多、成長，以及神經髓鞘的形成和發育。3歲時神經細胞已大致分化完成，8歲時已接近成人。所以，大腦的結構和功能在生後數年都在不斷完善。

5. 神經纖維發育：出生時發育不完善，神經纖維到4歲時才完成髓鞘化。故嬰幼兒時期，由於髓鞘形成不完善，當外界刺激作用於神經傳入大腦時，因沒有髓鞘的隔離，興奮可傳入鄰近的神經纖維，不易在大腦皮層形成明確的興奮灶。同時，刺激的傳導在無髓鞘的神經也較慢，這就是為什麼嬰幼兒對外來刺激的反應較慢且易於泛化的原因。

6. 耗氧量：生長時期的腦組織對氧的需要量較大：在基礎代謝狀態下，小兒腦的耗氧量為全身耗氧量的50%，而成人則為20%。所以新生兒缺氧時首先會造成腦損傷。長期營養缺乏可引起腦的生長發育落後。

研究認為：腦發育正常與否決定於2歲以前， 腦發育成熟與否決定於2--4歲。

講神經系統的發育，就是要大家了解，在出生早期，特別是在嬰兒期，神經系統具有很大的可塑性。了解這一點，就會使大家知道，嬰兒早期的養育模式會影響嬰兒大腦的發育。

為什麼神經系統在生命早期會有可塑性呢？因為雖然出生時神經元的數量已經基本固定，但此時神經元之間的網路還在高速的建立。負責神經元之間互相聯繫的"突觸神經"快速地發育，神經纖維迅速的增多、增長，包裹神經纖維的神經髓鞘不斷地形成。神經突觸、神經纖維和神經纖維髓鞘的發育，是神經系統可塑性的基礎。

下面要著重介紹神經突觸和神經纖維髓鞘的發育。

二、神經突觸的發育

大腦的基本單位是神經元，神經元之間的聯接點就是突觸。突觸是信息傳遞的關鍵部位，依靠這些突觸，神經元相互連接，構成神經網路，進行功能轉換（圖2）。

圖2.神經突觸傳遞信號

出生後大腦繁忙地建設它的網路。出生時中樞皮層中的每一個神經細胞約有2,500個突觸，到2～3歲期間，突觸發展到最高峰時每個細胞已達到15,000個突觸，比成人多很多。

大腦不能無止境地產生許多突觸。如果產生出比正常需要多，就要在以後修剪掉它們。當一些接受信息少的突觸被修剪掉後，那些帶有很多信息的突觸會更加強壯地繼續生存。這種情況就像修剪一棵果樹一樣。阻止一些樹枝的生長會令其它樹枝更強壯，同時也會改變整株植物的造型。由於除去沒有用的聯接，使用率高的突觸就會更強勁。由經驗來決定哪些神經聯接需要增強，哪些需要剪掉。使用頻繁的那些突觸就會被保留。10歲至青春期之間，大腦無情地將最微弱的聯接除掉，只保留那些被經驗證明是有用的聯接。

神經細胞之間的信息由突觸連接。"神經突觸"負責把神經元的信號從一個神經元傳遞到下一個神經元或下一個靶器官。3歲前，每個神經元大約平均產生15000個突觸。突觸的發育特點是：突觸數目在生後迅速增加，早期發育敏感時期，突觸過多形成，以後逐漸按"使用或丟失"的原則，進行突觸修剪，凡頻繁使用的神經通路予以保留，使用很少的不予保留。該特點即"突觸可塑性"。

三、神經髓鞘的發育

出生後，神經細胞神經纖維逐漸增多、增長，神經纖維表面也會逐漸形成髓鞘。

神經髓鞘是包裹在神經纖維表面的一層特殊的絕緣體，它能夠使神經纖維快速、安全、有效地把神經信號傳達到下一級神經元或靶器官。大腦的活動是一個電信號的活動過程，如果沒有快速安全的信號傳遞系統，所有任務都不能完成。所以，沒有完成髓鞘化的神經通路是不能正常工作的。

神經纖維的髓鞘化不同腦區完成的時間不一樣。與生命相關的腦區在出生時就已經完成。比如吞咽、吸吮動作有關的神經纖維的髓鞘在出生前已經形成。主要感覺束、聽神經、視神經以外的視覺通路在出生時已經基本完成髓鞘化。所以新生兒就可以感覺到疼痛、聽到聲音、有一定的視覺，這些早期原始的感覺功能的發育也與生命的保存息息相關。但人類的運動神經纖維的髓鞘化在出生時才剛剛開始。所以，人不像一些動物，出生後就會走、會跑。而與思維相關的大腦皮層的神經纖維髓鞘化則一直持續到成年，而人類思維能力的提高是與大腦皮層神經纖維的髓鞘化相一致的。

神經纖維的髓鞘化和突觸一樣，都屬於神經元的結構，當它們有適宜的外部環境、得到豐富刺激並有良好的營養條件時，就能夠按照預定的程序發育。如果信息刺激不足，就會遵循"用進廢退"的原則，突觸數量就會逐漸減少，神經纖維的髓鞘化也不能完成，其所屬的神經元就會程序性死亡（凋亡）。

四、神經系統的可塑性

由於出生後神經系統仍然不斷發育，發育中的神經系統具有很大的可塑性。未成熟腦的可塑性最強。腦的可塑性表現為可變更性和代償性。

可變更性：某些預先確定的特殊功能是可以改變的。得不到刺激的細胞會逐漸調亡，相應的腦功能會喪失。

代償性：一些細胞可以代替另一些細胞的功能，在神經細胞喪失或損傷後可以得到功能代償。在嬰兒早期，中樞神經系統受損後，仍可在功能上形成通路，如軸突繞道投射，樹突出現不尋常分叉，或產生非常規的神經突觸，以達到代償目的。這是神經康復的理論基礎。

五、關鍵期

根據以上理論，以及其他腦科學研究表明，在腦發育過程中存在"關鍵期"。在這一時期，腦在結構和功能上都有很強的適應和重組能力，易受環境影響。關鍵期內腦功能的建立要比成熟後更易。關鍵期內適宜的經驗和刺激是運動、感覺、語言及其他腦高級功能正常發展的重要前提。

大腦的可變更性和代償性在關鍵期內尤為突出，過了腦功能發育的關鍵期，再進行學習或康復訓練就需要付出更多的辛苦和努力。

明顯的例子：先天性白內障小兒如果失去早期手術機會就會永遠失明，這是因為這些孩子的視覺皮層早期沒有得到光線和顏色的刺激會逐漸調亡萎縮。同樣，耳聾小兒早期得到治療（使用助聽器或人工耳蝸），語言功能可以接近正常人，而過了關鍵期再治療，他的聽覺中樞和語言中樞已經萎縮，語言康復效果就會很差。高肌張力腦癱小兒經常得到的是高肌張力刺激，它就會不斷體會這樣的刺激，如果得不到好的康復訓練，其肌張力會越來越高，如果得到合理的訓練，糾正其肌張力模式，就可以很好康復。

其他的感覺、語言、溝通能力等也應該一樣。所以我們要了解寶寶正常發育模式，早期發現異常，及時糾正。

如果我們在關鍵期內給予寶寶適宜的刺激，加上合理的營養，就會使寶寶更加聰明健康

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