理论教育 大脑发育与可塑性:学习改变突触传递方式

大脑发育与可塑性:学习改变突触传递方式

时间:2023-11-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:突触间有一条狭长的裂缝,化学物质可以通过这条裂缝进行扩散,而电刺激则无法穿越这条裂缝,所以信号的传递是由化学物质来完成的。研究表明,学习改变了白鼠的大脑,生活在复杂环境中的白鼠比生活在笼中的白鼠的每个视觉皮层神经细胞多20%~25%的突触。产生学习行为的原因是突触传递方式的改变,而细胞释放出传输体个数的不同,又会导致突触传输方式的变化。

大脑发育与可塑性:学习改变突触传递方式

人脑有100亿~150亿个神经细胞,这些神经细胞长有许多腕足,形如章鱼,这些腕足就是神经细胞的树突和轴突。每个神经细胞都有一条轴突和多条树突。树突和轴突的末端有许多分支,尤其是树突的分支更为繁茂,这些分支叫树突刺。树突刺越多,和别的神经元伸过来的轴突末梢接触的机会就越多。大脑的秘密主要就在于这些神经细胞。突触是电信号从一个神经细胞传递到下一个神经细胞的地方。举个通俗的例子,你想移动你的大拇指,在大脑运动皮层中会产生一个兴奋,兴奋沿脊髓神经传递到运动神经元,最终传递到手臂的肌肉细胞中。突触间有一条狭长的裂缝,化学物质可以通过这条裂缝进行扩散,而电刺激则无法穿越这条裂缝,所以信号的传递是由化学物质来完成的。离子流穿过裂缝,从而产生了细胞膜电势的变化,换而言之,传递了“动一动大拇指”的指令。

经验怎样影响正常的脑和认知结构的发展?为了回答这个问题,有人用白鼠做了如下实验:一组白鼠生活在复杂环境中,它们有探索和游戏的机会,因为它们生活环境中的物体每天变换,而且被重新安排;对照组从断奶到成熟一直被置于典型的实验笼中。当它们面对学习任务时,前者一开始犯的错误就少,而且以后的学习速度也快。研究表明,学习改变了白鼠的大脑,生活在复杂环境中的白鼠比生活在笼中的白鼠的每个视觉皮层神经细胞多20%~25%的突触。这表明,通过学习,大脑神经之间的联结线路增多了。

产生学习行为的原因是突触传递方式的改变,而细胞释放出传输体个数的不同,又会导致突触传输方式的变化。学习的脑功能体现之一就是使其神经细胞的树突刺变得更为丰茂,树突和别的神经细胞的轴突接触(突触)更多。越是孜孜不倦地学习,而且知识渊博的人,其脑神经细胞之间的联络网络越是复杂。(www.daowen.com)

近年来,计算机科学和脑成像技术的快速发展为研究人类学习与脑的可塑性(plasticity)提供了重要的技术条件。脑成像的研究揭示,在学习进程中,随着经验的丰富,皮层表征会发生相应的变化。可表现为以下三种情况:①特定脑区的适应(adaptation)或习惯化(habituation)。由于学习和经验的作用,特定神经网络的反应更加灵敏,可以观察到相应脑区激活水平的降低。②特定脑区的反应增强和范围扩展。③不同脑区的相互激活或联结的方式发生改变。

例如近来有很多的研究者发现,一些特殊的培训可以修复大脑的神经网络连接以帮助那些有阅读障碍或者诵读困难者。有研究显示,10岁男孩在完成一项需要判定词汇的语音的任务时,脑区激活情况显示其阅读水平仅相当于一个8岁小孩。经过8个星期的特殊培训,此男孩在完成相同任务时的脑成像图表明,经过干预之后,他的阅读水平提高了3个年龄段,而他的脑活动的区域也同样发生了改变。

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