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【脑科学与教育】什么样的教育更适合孩子的大脑发育?

作者:姚乃琳 发布时间:

【脑科学与教育】什么样的教育更适合孩子的大脑发育?

作者:姚乃琳 发布时间:

摘要:不只是早幼教阶段,大脑在我们一生之中都在被“修缮”。

20世纪,人们认为大脑的神经发育只发生在婴儿以及童年早期,之后大脑结构就固定了。然而今天我们知道,大脑在我们一生之中都在被“修缮”着。

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图片来源:pixabay

大脑神经元之间的连接是随着环境的塑造不断变化的,可称之为神经可塑性。可塑性让大脑的神经元和神经网络可以适应不断改变的外界环境。这种能力一直保留至成年。

在成年哺乳动物的大脑海马体和嗅球区域,神经元的再生能力会终身保留。人在出生时,大脑就几乎具备了人一生中能拥有的所有神经元,在生命的头15个月左右,大脑神经元之间的神经突触连接数量就已经达到最大了。

在这个过程中,会有大量的神经元因为没事可做“郁郁而终”——大约有一半的胚胎神经元最终将因为没有和其他神经元建立有效连接而凋亡。另外那些有用武之地而幸存下来的神经元,它们的轴突外面会被胶质细胞包裹上,这个过程叫做髓鞘化。因为大脑的神经元需要远距离传输信息,比如从位于额头后方的前额叶传到位于大脑正中间的内侧颞叶,或者从位于后脑勺的枕叶传递到耳朵边上的颞叶。

神经纤维(学术语为“白质纤维”)的髓鞘化就像是电线周围包了一层橡胶绝缘层一样,可以让神经信号在大脑中的传输速度和质量都大大提高。在这之后,大脑又会大幅“修剪”发育得错综复杂的神经连接(学术语为“神经突触”),把用得很少的神经连接“修剪”掉,只留下重要的、反复使用的神经连接,让大脑的能量和物质得到高效使用。对神经纤维“分叉”的大幅“修剪”过程会一直持续到青春期结束。

大脑的神经元细胞体组成了大脑的灰质。大脑灰质体积在人类整个童年时期都会逐渐增加,并且在青少年期到达顶峰,然后再逐渐缩小,直到稳定在成年大脑的体积。

在你六岁的时候,大脑体积已经达到了你一生最大值的95%。女孩平均在11.5岁,男孩平均在14.5岁时达到大脑体积的最大值。从青少年时期到成年,大脑体积反而变小了。

这看起来似乎很奇怪,实际上,大脑在发育中的收缩是因为大脑在不断修剪没用的神经突触和加强有用的突触,这是大脑适应环境很重要的过程。法国科学家研究了从新生婴儿到91岁老人的大脑切片,发现人类大脑额叶(位于大脑前部额头后方的位置,负责抑制和整合想法)的突触密度直到30岁左右才逐渐稳定。也就是说,我们可能在30岁左右大脑发育才稳定下来。

每一个孩子的大脑都是独特的,千差万别的。有的孩子敏感内向,有的人活泼外向;有的孩子积极进取,有的孩子害羞胆怯。虽然每个人天生的大脑设定都不同,但是后天养育环境对大脑的影响更加不容小觑。孩子发育过程中的饮食、学习和经历,父母和孩子的互动方式,这些环境因素随时都影响着一个人的大脑精细发育。

比如,在孩子的成长过程中,父母就应该多抚摸孩子,这是因为抚摸和肢体接触可以改变孩子的基因表达,也就是基因甲基化的标记改变了。多抚摸可以让孩子感觉到更多安全感,从而提升孩子大脑的情绪控制能力,长大之后性格会比较稳定。动物实验发现,出生后第一个星期得到充分抚摸的宝宝,应对压力的基因表达会发生变化,他们在面对压力的时候会更加平静。童年基因表达的改变可以一直持续到成年,这些得到充分抚摸的孩子在抚养自己的下一代的时候也会更加尽心尽力,把得到抚摸的爱一代一代地传承下去。

早教类型须慎选

儿童时期是大脑高速发展的关键时期,大脑具有很大的可塑性。在这个关键时期,如何正确引导孩子的大脑发育,对孩子的终身发展至关重要。

针对幼儿的早教在这两年变得越来越流行,可谓五花八门,种类繁多。实际上,并不是任何早教班都适合大脑处于高度可塑性阶段的儿童的。孩子究竟应不应该从小参加早教呢?这取决于早教类型。在这个敏感的阶段,儿童的情绪会影响到大脑的发育。如果参加的早教班是灌输式的、竞争式的,就可能引起孩子焦虑紧张的情绪,这些负面情绪会影响大脑的网络搭建甚至基因表达,影响孩子开放性的心态和学习能力。

我推荐的早教形式是没有成人指导的开放性的玩,单纯的玩就可以锻炼儿童的思维能力和创造力,而孩子在讲故事、唱歌和说笑话的同时能够最有效地学习语言。给孩子玩具,不教给孩子固定的玩法,让孩子自己摸索,这样可以培养孩子解决复杂问题的能力和创造力。相反,存在较大竞争性的早教环境和会带来一定压力的指导性记忆练习,不仅会在一定程度上削弱孩子的创造力,还可能导致更为严重的长远的情绪问题。

什么时候学习第二语言最好?

大脑负责语言功能主要有两个区域,一个叫做布洛卡区,一个叫做维尼克区。位于大脑额头后方额叶下部的布洛卡区负责加工句法、语法和句子结构;位于上颞叶的威尔尼克区参与的则是对输入语言的理解工作。这些语言区域通过叫作弓状束的神经纤维直接相连,组成了大脑的语言中心。

出生后的最初几年是学习语言的关键期。在语言关键期学习第二语言的话,大脑会同时使用布洛卡区和维尼克区加工,所以这时学到的第二语言和第一语言是一样熟练的。而如果在青春期之后再学习第二语言,大脑就只会用到布洛卡区进行加工,达到的语言熟练程度也会逊于第一语言。现在学术界对于学习第二语言的黄金时间还存在争论,一个比较保守的选择是,在第一语言掌握的比较熟练之后,青春期结束之前,学习第二语言可能是比较合适的。

音乐训练对大脑的好处

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图片来源:pixabay

人类大脑负责音乐的脑区和负责语言的脑区是高度重叠的,这两者都涉及到大脑的颞叶和额叶。颞叶的位置靠近两边耳朵,既负责和语言有关的信息,也负责和音乐有关的信息,比如语言中的词语和音乐中的旋律都是由大脑的颞叶负责的。另外一方面,大脑的额叶既帮助我们学习语言规则——比如一个句子中的语法,也帮助我们学习音乐相关的规则——比如音乐中的和声。

美国约翰霍布金斯大学的研究者研究了人们玩爵士乐时大脑的活动。他们让专门的爵士乐手躺在核磁共振扫描机里玩爵士乐,同时观察他们在互相用音乐交流时的大脑活动。结果研究者看到,当这些专业的爵士乐手在用键盘互相交流音乐的时候,他们大脑中负责语法的区域(下前额叶区域和后上颞叶区域)被激活了,而负责语义的区域(角形脑回和缘上回)则被抑制了。这意味着,即兴的音乐交流和语言的语法功能在大脑中可能是共通的。

一个人越早开始学习音乐课程,大脑脑区之间的连接可能更加牢固。2013年一个发表在《神经科学》杂志上的研究表明,六岁到八岁之间是学乐器的敏感分界期。

七岁以前接受音乐乐器训练对大脑发育有更明显的影响:大脑的运动皮层和感觉皮层之间的连接会特别牢固,大脑胼胝体的神经纤维连接也会更多。七岁以后受到音乐训练效果就会略差一些。七岁以前开始学习乐器的人,运动技能也表现得更好一些。四五岁的儿童参加音乐互动课程还可以提高注意和记忆力。

美国西北大学的科学家研究了高中生学习音乐,结果发现,学习乐器可以提高他们的对声音的反应能力和语言技能。科学家比较了一个高中里学习乐器和不学习乐器的学生的差别。学习乐器的学生每周大约要参加两到3小时的乐器训练,而其他学生则参加体育训练。在三年的学习之后,相对于不学乐器的学生,学乐器的学生更擅长感知声音的细节,大脑负责声音的脑区更加成熟,并且语言能力也提高得更多。

作者介绍

姚乃琳 :  耶鲁大学精神医学博士后,香港大学精神医学博士,科普公号酷炫脑主创

(原文刊于《教育家》2018年三月刊上,本文略有删改)

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