發(fā)展心理學(xué) 課件 第四章 腦發(fā)育對個體畢生發(fā)展的影響

第四章

腦發(fā)育對個體畢生發(fā)展的影響第一節(jié)

腦發(fā)育概述一、腦發(fā)育的基本規(guī)律人腦結(jié)構(gòu)發(fā)展的基本規(guī)律為：大腦灰質(zhì)體積從孕中期開始快速增加，且在6歲前達(dá)到頂峰而后緩慢下降；大腦白質(zhì)體積也從孕中期開始快速增加，在29歲前達(dá)到頂峰，50歲后開始加速下降。人腦功能發(fā)展的基本規(guī)律為：負(fù)責(zé)視聽和運(yùn)動感知覺的腦區(qū)的功能成熟較早，而負(fù)責(zé)高級認(rèn)知的額葉和頂葉腦區(qū)的功能成熟較晚，額葉和頂葉的發(fā)展一直延續(xù)到青春期，在進(jìn)入老年期后，發(fā)展速度逐步下降。二、腦發(fā)育的主要研究技術(shù)手段磁共振成像技術(shù)（MRI）可以獲得同一個體在不同年齡階段多次掃描大腦結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，從而了解大腦是如何發(fā)育的。它幫助我們獲得健康兒童和成人的大腦影像，并據(jù)此分辨大腦中的不同組織結(jié)構(gòu)，是記錄腦內(nèi)氫原子核的磁共振現(xiàn)象所產(chǎn)生的信號而重建腦圖的技術(shù)。大腦中各種組織的信號強(qiáng)度各異，因此可以得到不同灰度的大腦結(jié)構(gòu)圖像。（一）磁共振成像技術(shù)二、腦發(fā)育的主要研究技術(shù)手段近年來，研究者還發(fā)展了彌散張量成像技術(shù)（DTI），主要用于考察大腦白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)的發(fā)展。它的主要原理是測查大腦白質(zhì)中水分子的運(yùn)動方向。此外，功能性磁共振成像技術(shù)（fMRI）可以用于考察大腦的功能影像。功能性磁共振成像技術(shù)記錄的是血氧水平依賴性信號。當(dāng)大腦中某些區(qū)域比較活躍時，這些區(qū)域會占用更多的含氧血液。fMRI包括靜息狀態(tài)下的fMRI和任務(wù)狀態(tài)下的fMRI。任務(wù)狀態(tài)下的fMRI可以反映個體在執(zhí)行某個任務(wù)時大腦的活動。而靜息狀態(tài)下的fMRI不要求個體執(zhí)行任務(wù)，能夠解釋大腦自發(fā)的神經(jīng)活動規(guī)律和連接模式。（一）磁共振成像技術(shù)二、腦發(fā)育的主要研究技術(shù)手段功能性近紅外光譜成像技術(shù)（fNIRS）是利用近紅外光檢測對神經(jīng)元活動相關(guān)的血氧變化。通常，研究者會把近紅外光的發(fā)射器和探測器放在一個緊貼頭皮的帽子里面，讓兒童將帽子戴在頭上。它的優(yōu)勢在于擁有較高的時間分辨率，頭動影響相對較小，很適合研究清醒狀態(tài)下的嬰兒的腦活動。與fMRI一樣，fNIRS也并非對大腦神經(jīng)元活動的直接測量，而是對腦內(nèi)血氧變化的測量。研究者在對新生兒或嬰幼兒使用任務(wù)狀態(tài)下的fMRI或fNIRS時，應(yīng)當(dāng)考慮血氧動力學(xué)響應(yīng)函數(shù)隨年齡的變化。（二）功能性近紅外光譜成像技術(shù)二、腦發(fā)育的主要研究技術(shù)手段腦電圖（EEG）是指用腦電圖機(jī)所描記的腦部生物電的曲線圖。分析腦電圖的波形、波幅、節(jié)律等變化，對于了解腦的活動情況和診斷大腦疾病有一定的幫助。事件相關(guān)電位（ERP）是指當(dāng)對感覺系統(tǒng)施與或撤去特定刺激時，腦部產(chǎn)生的相應(yīng)電位變化。事件即特定刺激，是心理生理學(xué)研究中觀察腦功能的重要指標(biāo)之一。這種變化，大腦在無意識自動加工中能產(chǎn)生，甚至當(dāng)規(guī)律性刺激突然消失時也能產(chǎn)生。（三）腦電圖和事件相關(guān)電位二、腦發(fā)育的主要研究技術(shù)手段腦磁圖（MEG）測查的是神經(jīng)元突觸后電位所產(chǎn)生的電流形成的腦磁場信號。它是對神經(jīng)元活動的直接測量，擁有相對較高的時間分辨率，空間分辨率高于EEG但低于MRI，限于考察大腦皮質(zhì)的活動，而無法考察大腦內(nèi)部較深部位的活動。（四）腦磁圖三、腦發(fā)育的影響因素雙生子研究是行為遺傳學(xué)中常用的研究方法，通過比較同卵雙生子和異卵雙生子之間在某種行為特征上的相似性，探索遺傳和環(huán)境對這種行為特征的影響程度。雙生子可以分為同卵雙生子和異卵雙生子兩類。許多雙生子研究表明，大腦結(jié)構(gòu)具有很高的遺傳性，同卵雙生子比異卵雙生子腦結(jié)構(gòu)的相關(guān)性更高。雙生子腦結(jié)構(gòu)的研究表明，成人和兒童大腦結(jié)構(gòu)的變異主要由遺傳因素決定，且不同腦區(qū)的體積受遺傳因素的影響程度各異。（一）雙生子腦發(fā)育研究：揭秘腦智遺傳力三、腦發(fā)育的影響因素1.全基因關(guān)聯(lián)研究：探索腦智發(fā)育相關(guān)基因分子生物學(xué)的發(fā)展使研究者能夠在分子層面探索基因與大腦的關(guān)系，進(jìn)而使得探索哪些遺傳因素與環(huán)境因素可能對大腦具有影響成為可能。全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）是用來尋找與復(fù)雜行為或疾病相關(guān)的遺傳因素的研究方法，將其用于探索腦智發(fā)育，有助于找到與其相關(guān)的基因。（二）基因型與環(huán)境對個體腦發(fā)育的影響三、腦發(fā)育的影響因素2.BrainSpan：人類腦發(fā)育的基因圖譜腦基因圖譜就像是腦基因的電子地圖。2012年，美國艾倫腦科學(xué)研究院的研究者公布了“艾倫人類腦基因圖譜”，標(biāo)識出人類基因在大腦中的表達(dá)位置及其水平。BrainSpan（人類腦發(fā)育的基因圖譜）項(xiàng)目是“艾倫人類腦基因圖譜”中最新公布的一部分，該項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫涵蓋跨越11個發(fā)展階段（從胎兒期到老年期）的8～16個腦結(jié)構(gòu)全基因組水平的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，包括胎兒期的高精度腦結(jié)構(gòu)參考圖譜。對基因在不同年齡階段個體大腦上的表達(dá)變化進(jìn)行研究，對于了解人類大腦發(fā)育和進(jìn)化有著重要意義。（二）基因型與環(huán)境對個體腦發(fā)育的影響三、腦發(fā)育的影響因素3.環(huán)境對腦發(fā)育的影響布朗芬布倫納認(rèn)為遺傳因素和環(huán)境因素交互影響著個體發(fā)展，提出了生態(tài)系統(tǒng)理論。近年來，許多研究者致力于解釋環(huán)境因素對大腦結(jié)構(gòu)的影響。家庭經(jīng)濟(jì)收入父母受教育程度父母的行為學(xué)校師生關(guān)系……（二）基因型與環(huán)境對個體腦發(fā)育的影響第二節(jié)

個體正常腦發(fā)育一、嬰幼兒的腦發(fā)育人類的腦發(fā)育在受孕后就已經(jīng)開始，一直到青春期晚期才基本完成。很多腦發(fā)育過程將在胎兒期發(fā)生。然而，出生后的腦發(fā)育對于人類有特殊的意義。在精子與卵子結(jié)合后，受精卵開始發(fā)育。經(jīng)過不斷的細(xì)胞分裂，細(xì)胞團(tuán)塊稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，分為內(nèi)、中、外三層，其中外層將發(fā)展為中央神經(jīng)系統(tǒng)，包括大腦、脊髓和外周神經(jīng)系統(tǒng)等。神經(jīng)板是人類大腦的基礎(chǔ)。受孕大約22天后，胚胎的神經(jīng)板開始向內(nèi)折疊，變成神經(jīng)管。神經(jīng)管的前部將會形成大腦，尾部將會形成脊椎。胚胎大腦的發(fā)育受到基因編碼和環(huán)境的共同影響。一、嬰幼兒的腦發(fā)育出生后，嬰幼兒的腦容量不斷增加。出生后3～4周，嬰兒的腦容量就可以達(dá)到成人腦容量的三分之一左右，而2歲時可以達(dá)到成人腦容量的五分之四左右。在出生后的前兩年，大腦灰質(zhì)的增長速度較快，而白質(zhì)的增長速度略慢，這種大幅度增長并非主要源于突觸、樹突和纖維束的快速增長。額葉皮質(zhì)的突觸連接發(fā)展較慢。突觸髓鞘化對出生后的腦容量增加也有影響。突觸髓鞘化是指圍繞神經(jīng)纖維的脂肪鞘不斷增長，從而提高信息傳遞速度。在人類大腦的顳葉內(nèi)有一個類似海馬形狀的腦區(qū)，對學(xué)習(xí)和記憶有重要的作用，被稱為海馬腦區(qū)。2歲時兒童海馬腦區(qū)的髓鞘化基本達(dá)到成人水平，但是海馬腦區(qū)當(dāng)中一些分區(qū)的髓鞘化發(fā)展會一直延續(xù)到成年期。一、嬰幼兒的腦發(fā)育對嬰兒腦發(fā)育的研究表明，感覺運(yùn)動和聽覺網(wǎng)絡(luò)在出生時就已經(jīng)形成，視覺網(wǎng)絡(luò)在出生后的前三個月快速發(fā)育，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和突顯網(wǎng)絡(luò)在出生后的半年內(nèi)快速發(fā)育，而執(zhí)行功能網(wǎng)絡(luò)發(fā)育最慢。嬰幼兒腦發(fā)育的重要特點(diǎn)之一是大腦可塑性。大腦可塑性是指大腦可以根據(jù)環(huán)境而改變的能力分為經(jīng)驗(yàn)期待的大腦可塑性和經(jīng)驗(yàn)依賴的大腦可塑性。第一種是人類為了適應(yīng)環(huán)境的而具有的一種進(jìn)化策略，第二種是每個人體驗(yàn)到獨(dú)特的信息對大腦的影響。二、兒童青少年的腦發(fā)育人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)由腦和脊髓構(gòu)成。腦包括大腦和小腦，大腦又分為額葉、頂葉、顳葉、枕葉四個區(qū)域。兒童青少年的大腦總?cè)萘堪l(fā)育軌跡呈倒U形曲線，增速呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。男性與女性的腦發(fā)育軌跡具有差異。女孩大腦容量的發(fā)育峰值約在10.5歲，男孩大腦容量的發(fā)育峰值約在14.5歲。此外，男孩的大腦容量平均比女孩多10%左右。即使是同一年齡階段、同性別的兒童的大腦發(fā)育狀況，仍然具有較大的個體差異。二、兒童青少年的腦發(fā)育青春期是身心快速變化的時期。一般認(rèn)為，青少年的情緒發(fā)展和決策能力發(fā)展與其大腦額葉和皮下組織的發(fā)育密切相關(guān)。在青春期，隨著年齡增長，大腦皮質(zhì)變薄，但是杏仁核腦區(qū)的體積增加。不僅如此，大腦的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)育在青春期也有很大的個體差異。腦發(fā)育的過程也是塑造大腦內(nèi)神經(jīng)連接模式的過程。在遺傳和環(huán)境的影響下，個體逐漸形成自己獨(dú)特的連接模式，而這種連接模式可以區(qū)分不同的個體。大腦獨(dú)特的連接模式隨年齡增長而發(fā)展，并且這種連接模式存在性別差異，女孩的大腦連接模式的個性化形成時間早于男孩。三、正常腦老化從成年期到老年期，隨著年齡增長，認(rèn)知發(fā)展方面，正常個體的流體智力（例如加工速度與短時記憶和長時記憶）降低，而晶體智力升高；腦結(jié)構(gòu)方面，大腦額葉皮質(zhì)、海馬腦區(qū)、小腦等體積減少，但是初級視覺皮質(zhì)等一些腦區(qū)的體積變化相對較小。有些腦區(qū)體積在成年早期就隨年齡增長而直線下降，而另一些腦區(qū)體積則先持續(xù)增長到成年中期后下降。在老年期，隨著年齡增長，正常老年人的腦容量、灰質(zhì)體積、白質(zhì)體積、海馬腦區(qū)和額葉皮質(zhì)都逐漸減少，而腦室內(nèi)的腦脊液容積增加。三、正常腦老化腦功能方面，正常老年人的記憶衰退與大腦內(nèi)側(cè)顳葉（特別是海馬腦區(qū)）和前額葉的腦功能老化密切相關(guān)。在完成視覺空間工作記憶任務(wù)時，年輕人只出現(xiàn)左側(cè)大腦半球的腹背側(cè)前額葉激活，而老年人出現(xiàn)了左右雙側(cè)大腦半球的激活。在完成情景記憶的編碼和提取任務(wù)時，與年輕人相比，老年人的海馬腦區(qū)激活水平降低。第三節(jié)

個體異常腦發(fā)育一、兒童青少年的腦發(fā)育異常早產(chǎn)兒是指胎齡超過28周，但不滿37周的活產(chǎn)嬰兒。出生時體重較低的早產(chǎn)兒，他們大腦和小腦的容量都較小。大部分早產(chǎn)兒并不會出現(xiàn)嚴(yán)重的腦損傷，但部分早產(chǎn)兒會出現(xiàn)腦發(fā)育異常（例如腦癱）和認(rèn)知能力缺陷。（一）早產(chǎn)兒的腦結(jié)構(gòu)和功能發(fā)育異常一、兒童青少年的腦發(fā)育異常注意缺陷多動障礙又稱多動癥，包括注意力不集中和活動過度或沖動。它是神經(jīng)發(fā)育中較為常見的一種疾病，在學(xué)齡兒童中的發(fā)生率在3%～7.5%。注意缺陷多動障礙患兒的多處腦區(qū)，特別是前額葉皮質(zhì)的厚度發(fā)育遲緩，腦功能連接發(fā)育延遲，主要涉及默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)與額頂網(wǎng)絡(luò)、腹側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接。注意缺陷多動障礙受遺傳和環(huán)境的共同影響。藥物治療、心理行為治療以及生物反饋治療都可以有效緩解注意缺陷多動障礙的癥狀。（二）注意缺陷多動障礙兒童的腦發(fā)育異常一、兒童青少年的腦發(fā)育異常孤獨(dú)癥是一種神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育失調(diào)所導(dǎo)致的疾病。孤獨(dú)癥譜系障礙包括阿斯佩格綜合征和非典型孤獨(dú)癥。孤獨(dú)癥患兒難以理解他人的思想和情感，表現(xiàn)出語言和社會認(rèn)知交往能力障礙。（三）孤獨(dú)癥兒童的腦發(fā)育異常一、兒童青少年的腦發(fā)育異常孤獨(dú)癥的重要生物學(xué)癥狀是腦結(jié)構(gòu)早期發(fā)育過度、軌跡異常等。孤獨(dú)癥患兒的大腦皮質(zhì)異常發(fā)育一般經(jīng)歷三個階段：兒童早期加速擴(kuò)張；青春期加速變?。怀赡暝缙跍p速變薄，且具有腦區(qū)特異性。目前，孤獨(dú)癥并沒有特效治療藥物。一方面，早期行為訓(xùn)練干預(yù)方法可以在一定程度上提高孤獨(dú)癥患兒的語言和社交能力。另一方面，研究者也在嘗試采用腦電生物反饋和神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，改善孤獨(dú)癥患兒的癥狀。（三）孤獨(dú)癥兒童的腦發(fā)育異常二、中老年的腦老化異常阿爾茨海默?。ˋD）是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為記憶障礙、語言能力等認(rèn)知能力下降。據(jù)估計，阿爾茨海默病的發(fā)生率在65歲以下是4%，而在85歲時可攀升到40%～50%。阿爾茨海默病的病程可分為三個階段：前臨床期、輕度認(rèn)知損害和癡呆。該疾病與腦中異常的蛋白不斷累加有關(guān)，導(dǎo)致突觸、神經(jīng)元和軸突的損傷。（一）阿爾茨海默病二、中老年的腦老化異常AD患者的大腦皮質(zhì)出現(xiàn)萎縮，特別是內(nèi)側(cè)顳葉（包括海馬腦區(qū)）萎縮明顯。研究者采用靜息態(tài)磁共振成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默病患者大腦的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)連接減弱，而額葉認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)連接表現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢。近年來，研究者嘗試采用經(jīng)顱磁刺激技術(shù)或經(jīng)顱直流電刺激，針對大腦前額葉或顳葉前部進(jìn)行無創(chuàng)刺激，試圖提高阿爾茨海默病患者的認(rèn)知能力。（一）阿爾茨海默病二、中老年的腦老化異常帕金森?。≒D）是常見的腦老化異常疾病之一，主要臨床表現(xiàn)為運(yùn)動障礙，表現(xiàn)出震顫、僵直等行為。一般認(rèn)為，它與腦中的多巴胺神經(jīng)元退化有關(guān)。該病會影響大腦基底核的功能。功能性磁共振成像研究表明，帕金森病患者的額葉和頂葉體積減小與認(rèn)知能力下降有關(guān)。當(dāng)藥物已經(jīng)無法控制該疾病時，可以考慮采用腦起搏器，即在腦內(nèi)植入電極釋放電刺激，這是治療重度帕金森病的一種方法