研究發現：人出生時大腦並非一片空白

#研究發現人出生時大腦並非白板#【研究發現：#人出生時大腦並非一片空白#】據美國《大眾機械》月刊網站5月12日報導，我們出生時，大腦基本是一塊白板，也就是說處於等待神經元留下印記的空白狀態嗎？還是說板上已經寫滿了信息，等待後續被不斷覆寫？

為解答這一疑問，由奧地利科技研究所神經科學家彼得·強納斯和辛捷士·巴爾加斯-巴羅索帶領的研究團隊決定將研究重點放在海馬體上。海馬體是大腦中形成記憶的主要區域，對學習能力和空間認知也至關重要。科學家尤其關注海馬體特有的CA3神經元網絡區域。CA3區的神經元具備可塑性，能夠對記憶進行編碼、存儲、調取和更新。

CA3區被認為是通過突觸來存儲海量信息的。突觸是神經元之間的間隙，是傳遞信號的場所，具有極強的可塑性，極易適應外界變化。以往的研究表明，這些神經元分佈較為鬆散，而不是緊密聚集在一起，但它們在嬰兒出生後如何建立神經連接仍有待研究。有一種假說即「白板模型」認為，神經元之間最初很少存在連接，突觸會隨著時間的推移不斷生成。與之相對應的「修剪模型」則認為，大腦在一開始便擁有大量突觸，後來突觸逐漸減少，最終形成跨度更大但精度更高的神經連接。

近日，強納斯和巴爾加斯-巴羅索在英國《自然-通訊》雜誌上撰文寫道：「白板模型與修剪模型對於神經連接在發育過程中的變化趨勢做出了截然不同的預測。成熟海馬體與新皮質網絡的突觸連接並非隨機形成……但是這類連接的生成機制目前尚不明確。」

為探究CA3區突觸從嬰兒出生到成年的發育過程，研究人員選取了處於新生期(出生7至8天)、青春期(出生18至25天)和成年期(出生45至50天)的小鼠作為研究對象。這三個階段分別對應海馬體可塑性達到巔峰期之前、期間和之後的階段。研究人員採用膜片鉗技術，精準記錄和測量流經神經元的電信號，由此捕捉電信號在神經元各部位的傳導情況——從突觸前末梢(通過釋放神經遞質，神經元在突觸前末梢將電信號轉化為化學信號)一直傳導至樹突(這種分支狀神經突起負責接收信號並傳遞至神經元胞體)。

研究團隊在分析數據後發現，小鼠剛出生時，其CA3區就存在大量神經連接。隨著身體發育成熟，神經連接逐漸減少，CA3區的突觸也變得更有條理，隨機性大幅降低。這兩個發現均印證了修剪模型，證明CA3區最初並非處於白板狀態，而是寫滿了信息。研究人員還發現，幼鼠體內單個突觸的強度遠超預期，可以獨立觸發神經脈衝，而成年鼠需要同時集合許多較弱的輸入信號，才能激活一個神經元。對於同一批神經元的顯微分析進一步佐證了修剪模型：隨著時間推移，軸突會逐漸變短，減少分支節點，而樹突會逐漸變長變密。

由此可見，至少就小鼠而言，新生大腦更接近信息滿載的狀態，而非白板狀態。從新生到成年，海馬體CA3區的神經網絡從密集無序逐步轉變為相對稀疏、規整的狀態。成熟的CA3區神經元的放電頻率也低於未成熟神經元。不過，人類大腦是否經歷同樣的發育過程仍無定論，因為科學界尚未從細胞層面或分子層面充分理解突觸修剪現象的驅動機制。

研究論文寫道：「這些變化被解讀為海馬體高階運算功能的轉變。此類變化或許和CA3區神經連接從密集無序向稀疏規整的轉變有關。若要直接驗證這一假說，還需要進一步研究人類海馬體。」

你或許完全不記得身為嬰兒時的任何事情，但這並不意味著那時你的大腦是一片空白。（編譯/劉子彥）