大脑发育过程 大脑发育


有人曾经问物理学家迈克尔·法拉第:“电有何用?”他答道:“新生婴儿有何用?”法拉第的观点很容易理解:婴儿好像特别没用 。我们需要约16年的时间才能认识作为一个成年人的潜能,而妊娠期约为26天的大鼠只要两个月左右就完全发育成熟 。大象在子宫中度过的时间是人类的2倍多,约20到22个月,但11年内就发育成熟了 。那么和其他动物相比,人类为何要经历这么长的学习期呢?

大脑发育过程 大脑发育

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1883年,哲学家和历史学家约翰·菲斯克(John Fiske)在美国普及进化论,他曾问道:“婴儿期的意义何在?人类出世时比其他生物更无用,并比其他生物需要长得多的抚育期、多得多的长辈悉心照顾和明智引导,其意义何在?”我们将通过观察脑的发育来剖析这个问题,并确定使我们成为个体的那些因素 。
生命始于卵子的受精,其时,来自父亲的单个精子钻入母亲的卵子 。这个动作诱发了化学变化,由于这些化学变化,拥集在该卵子周围的众多其他精子再无法进入 。但是,从一个直径只有约0.1毫米的卵子发育成大脑是一个漫长的历程 。建立一个大脑(实际上还有身体的其他部分)的第一步,是由卵子和精子形成单个细胞:合子 。一天多(约30个小时)之后,合子分裂成两个细胞,并一再地重复这个过程,以至在三天内,就已形成了一个形如桑葚的细胞球,因而名为桑葚体(morula,桑葚的拉丁语) 。
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受精后5天,桑葚体内的细胞分裂为两群 。一群细胞形成外壁,产生一个中空的球体,而其余的细胞在球体内部一端聚集成一个紧密的内细胞群 。桑葚体即成了胚泡,形成其外壁的细胞将为发育中的胚胎提供营养,胚胎则由内细胞群生成 。然而,这只是在妊娠后16天 。胚泡下一个重要阶段是植入子宫内膜,在那里新生命将会得到以后约39周所需的所有营养 。
植入后约1天,聚集在胚泡内部的内细胞球已与外壁分离,与子宫合为一体 。混杂的细胞群开始平贴在胚盘上,那是一个两层细胞厚的椭圆盘 。令人难以置信的是,这小薄盘竟是组成人体的各类细胞的本源,而这些早期的细胞前体,尽管相当原始,但已经开始变得多种多样 。
约12天时,胚盘上层的某些细胞开始移向中部,好像踩着某种彩排过的技巧精湛的舞步 。在胚盘中部,这些可动的细胞即嵌入到原来的上层和下层之间,沿胚盘盘绕,这样产生了第三层细胞 。这时胚盘有三层厚了 。正是在这个阶段,我们第一次可以把注意力放在未来的脑上 。中层细胞好像发送化学信号到上层细胞,后者因而再次分化,成为神经元 。胚胎学家把前体神经元的上层称为神经板 。
到了18至20天,神经板中部开始发生变化,其中心内凹,而边缘部分向上、向外移动 。三周之后,边缘部分开始隆起,生成神经沟 。然后神经沟边缘内褶并愈合,从而形成一种柱状结构,即神经管 。到达子宫后一个月,一个初始的脑已经形成 。事实上,正好在神经管成形之前,年轻的大脑就开始显示自己的存在,甚至在神经板阶段,某些区段就已经注定要形成特异的脑区 。
在子宫内15周时,可以在胚胎前端辨认出两个隆起,那是我们高度发达的大脑半球的原基,也可以辨认出皮层下的某些脑区,如基底神经节,正如我们在第二章所述,基底神经节在运动中起重要作用 。包容所有这些纷乱的萌芽状活动的是头颅 。发育中的头颅有膜质区,使其能扩展,为这种充分的生长提供了可能;只是在生命晚得多的时候,脑的大小不再增加,头骨最终融合在一起 。


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