中國科學家研究發現大腦發育競爭機制

中科院上海生科院神經研究所於翔研究組發現，幼兒至青少年時期，大腦感覺皮層和運動皮層神經網絡的發育性修剪遵循競爭的原則——贏者獲得更多的資源、敗者接受被修剪或消退的懲罰，並且這一發育性修剪的過程賴於外部的感覺刺激。因此，在這一時期，給予足夠的感覺刺激和運動訓練對於跳舞、踢球、彈鋼琴等感覺運動類腦功能的開發尤為重要。相關研究成果７日線上發表於國際頂級期刊《細胞》。

人類大腦由大約１０００億個神經元組成，它們彼此連接、形成龐大的神經網絡，並最終調整人們的感覺、運動、記憶與情感。人類能夠通過學習和訓練獲得一些技能，如學語言、騎自行車或彈鋼琴，但是，這些技能的學習也會有一定的“敏感期”，即在敏感期內學習會更快掌握；如果錯過了敏感期，學習的效果則會顯著下降，甚至根本學不會。這背後的奧秘就是“神經環路的修剪過程”。

前人研究證實，“神經環路的修剪過程”對於人腦的正常工作至關重要，例如在孤獨症、精神分裂症等發育性神經系統疾病中，科學家們都發現了神經環路修剪異常的現象。

那麼，到底是什么機制調控了神經環路的修剪過程？於翔研究組發現，在青春期神經環路精確化的過程中，有一類關鍵且有限的分子資源。對於這些稀少的“寶貝”，神經元上突起的“樹突棘”會展開“奮力拼搶”。一旦某個“樹突棘”贏得了微弱優勢，有限分子資源就會不斷積累在獲勝者周圍，並給予正向反饋，而失敗者只能面臨被修剪的命運。

新研究表明，“強者愈強、弱者愈弱”的現象不僅存在於社會學領域，神經科學領域同樣存在。神經系統對有限分子資源的競爭能確保使用頻率較高、輸入較強的環路連接優先被保留、強化，而使用頻率低、輸入較弱的連接則直接被去除。只有神經系統資源得到最優分配，神經環路連接才能更加精準。

於翔建議，“大腦潛能開發”需要遵循大腦發育的自然規律。人類大腦皮層感覺運動區的“敏感期”處在發育的早期，在幼年期和青少年期適當增加感覺和運動刺激，有助於相關能力的開發；而記憶、思維、情感等高級認知功能相關的腦區，例如前額葉皮層和海馬體，其可塑性可以保持相對較長的時間，對其相關能力的培養，不能急在一時。 新華社（記者王琳琳）