新华网上海8月7日电(记者王琳琳)中科院上海生科院神经研究所于翔研究组发现,幼儿至青少年时期,大脑感觉皮层和运动皮层神经网络的发育性修剪遵循竞争的原则——赢者获得更多的资源、败者接受被修剪或消退的惩罚,并且这一发育性修剪的过程赖于外部的感觉刺激。因此,在这一时期,给予足够的感觉刺激和运动训练对于跳舞、踢球、弹钢琴等感觉运动类脑功能的开发尤为重要。相关研究成果7日在线发表于国际顶级期刊《细胞》。

  人类大脑由大约1000亿个神经元组成,它们彼此连接、形成庞大的神经网络,并最终调整人们的感觉、运动、记忆与情感。人类能够通过学习和训练获得一些技能,如学语言、骑自行车或弹钢琴,但是,这些技能的学习也会有一定的“敏感期”,即在敏感期内学习会更快掌握;如果错过了敏感期,学习的效果则会显著下降,甚至根本学不会。这背后的奥秘就是“神经环路的修剪过程”。

  前人研究证实,“神经环路的修剪过程”对于人脑的正常工作至关重要,例如在孤独症、精神分裂症等发育性神经系统疾病中,科学家们都发现了神经环路修剪异常的现象。

  那么,到底是什么机制调控了神经环路的修剪过程?于翔研究组发现,在青春期神经环路精确化的过程中,有一类关键且有限的分子资源。对于这些稀少的“宝贝”,神经元上突起的“树突棘”会展开“奋力拼抢”。一旦某个“树突棘”赢得了微弱优势,有限分子资源就会不断积累在获胜者周围,并给予正向反馈,而失败者只能面临被修剪的命运。

  新研究表明,“强者愈强、弱者愈弱”的现象不仅存在于社会学领域,神经科学领域同样存在。神经系统对有限分子资源的竞争能确保使用频率较高、输入较强的环路连接优先被保留、强化,而使用频率低、输入较弱的连接则直接被去除。只有神经系统资源得到最优分配,神经环路连接才能更加精准。

  于翔建议,“大脑潜能开发”需要遵循大脑发育的自然规律。人类大脑皮层感觉运动区的“敏感期”处在发育的早期,在幼年期和青少年期适当增加感觉和运动刺激,有助于相关能力的开发;而记忆、思维、情感等高级认知功能相关的脑区,例如前额叶皮层和海马体,其可塑性可以保持相对较长的时间,对其相关能力的培养,不能急在一时。

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