• 大脑的形态变化

1.脑重的增加

    新生儿出生时的脑重量约为350—400克左右，已达成人脑重的25%，而同时期新生儿的体重仅为成人体重的5%。出生后儿童脑重量随年龄而增长，增长的速度是先快后慢。第一年脑重的增长速度最快，以每天约1克的速度递增，6个月时已达700－800克，占成人脑重量的50%，第一年末时婴儿的脑重达到800－900克，接近成人脑重的60%；到第二年末时婴儿脑重增加到1050－1150克，约占成人的75%；此后发育速度变慢，6－7岁时幼儿脑重已接近成人脑重范围，达1280克，是成人脑重的90%；15岁时基本与成人脑重相同。脑重的发展在一定程度上反映了大脑内部结构发育和成熟的情况，与大脑皮层面积的发展密切相关，但是我们不能以脑重来衡量婴幼儿智力发展水平的高低，因为婴儿在脑重之间存在明显的个体差异，一般来讲只要脑重在正常值范围内就属发育正常。有研究表明，婴儿期（0－3岁）女孩脑的发展要比男孩快，而3岁后男孩的发展则明显加快。

2.头围的变化

头围是指齐眉绕头部一周的长度，它是大脑生长和颅骨大小的主要测量指标，也可以用来鉴别婴儿的某些疾病。一般来说新生儿头围已达成人头围的60%，其中男婴约为34.3厘米，女婴约为33.7厘米。如果新生儿的头围小于32厘米或3岁后仍小于45厘米则视为小头畸形（又称头围过小）。研究表明，头围过小的婴儿其智力发展容易出现问题，也有人研究认为是智力发育低下的先兆，而头围大小则是预测婴儿在韦氏量表中得分高低（WISC IQ）的最好的身体指标（Illingworth,1987）。婴儿头围在第一年里增长最快，满1岁时，婴儿头围已达46－47厘米，满两岁时可达48－49厘米，此后增长速度放慢，3岁和4岁两年共增长1.5厘米，以后增长更慢，10岁时达到52厘米。婴儿出生前后（胎儿24周到出生后12个月）头围的增长与其体重的增长成正比，而且新生儿的头围与其体重也呈现高度正相关，即体重大，则头围也大；体重小，头围也小。

• 婴幼儿神经系统的发育

1.神经元的发育

婴儿出生时，神经细胞已超过约1000亿个（成人为1400亿个），皮层面积增长到成人脑的42%，大多数沟回均已出现。婴儿期神经细胞迅速生长，在1岁时达到最高峰，其数量已相当于成人水平。神经突起的发育使神经突触的数量不断增加，各类神经元分化。大脑皮质层次扩展，细胞发育逐渐完善，神经纤维生长繁殖，突触连接增多，这就为建立复杂的神经联系提供了可能。

脑内的神经细胞负责储存和传输信息。神经元之间有着成千上万的直接联系，神经元和其他体细胞不同，它们不是紧紧的联系在一起，而是存在一些小的间隙，或者称之为突触。在这些突触中，通常比其他的突触更大更长的是轴突，其他类似于毛发一样的延伸物被称为树突。神经传递一般从细胞体向外沿着轴突进行，在轴突的末端，冲动（信息）跳过缺口——突触间隙——达到邻近神经细胞的树突（见图3.3）。突触之间有来自不同神经元的纤维汇合在一起，但它们不接触，神经元通过突触来释放化学物质，从而将信息传递至另一个神经元。同时还有1012个神经胶质细胞，它们保护和滋养着神经元细胞，但是当大脑形成所有的神经细胞时，它们之间的连接尚未稳定。大脑所做的是建立了一个初步的回路，为视觉、听觉、语言或其它任何功能做好了准备。这时候神经活动不再是自发的，而是被大量的感觉经验所触发。初步的回路成为一个蓝图，在出生后几年中被逐步地改进。        

                     图3.3    神经细胞

在生命的前几年中，脑超常飞速发展。婴儿刚刚出生以后，脑中产生出的神经元之间的连接大约为1013个，这比今后可能需要用到的连接数要多。然后，通过类似达尔文竞争的过程，脑逐步去掉那些很少用到或根本没有用到的连接或突触。幼儿大脑中这些额外的突触在10岁时或更早时期被削减掉，从而成为一个人独特的情感和思维模式。

婴幼儿发育的一个重要特点是，在胎儿后期，神经系统和脑的基本结构已经形成，支配生命活动的脑低级中枢已基本发育成熟。

剥夺脑发育的良性刺激，幼儿脑的成长将会受到严重的损害。例如，对于很少活动或很少被关心的幼儿，他们的脑比正常同龄人小20%到30%。与对于动物研究所得到的结论一样，在玩具笼子里成长的幼鼠比在贫瘠的、毫无兴趣的笼子里成长的幼鼠具有更复杂的行为，并且前者脑中每个神经元的突触数比后者多25%。丰富多彩的经历确实能够促进功能更强的脑的发育和完善。

2.神经髓鞘的形成

胎儿后期和新生儿早期，神经元和神经纤维迅速被一层蜡质的磷脂所覆盖，称为髓鞘化。神经纤维的髓鞘化是脑内部结构成熟的主要标志，它保证神经冲动沿着一定的通道迅速准确地传导。

婴儿出生时，神经元结构还比较简单，神经纤维短而少，大部分神经纤维还没有髓鞘化。神经系统各部分神经纤维实现髓鞘化的时间不同。较早完成髓鞘化的神经纤维是感觉神经，其次才是运动神经，这便是婴儿动作发展落后于感觉发展的主要原因。大部分神经纤维的髓鞘化要在出生后1—2年内完成；少部分髓鞘化较晚，要在2—3岁以后才能完成；—部分与高级智力活动直接有关的额叶和顶叶开始得更晚一些，大约7岁才能完成。

在生命的最初两年，大脑继续快速发育，在大脑发育的过程中出现的神经纤维髓鞘化，提高了神经传递的准确性，使信息的传输效率更高。这种大脑增殖的现象意味着到2岁时，婴儿的大脑在脑细胞中有数量巨大的潜在“联结”。这种联结使2岁的婴儿快速地吸取大量的信息成为可能，尤其在婴儿学习语言中的表现更加让人惊奇，并且在脑整体的快速发育中起着巨大的作用。

3.神经系统机能的发展

（1）皮质兴奋机能增强

兴奋是指神经细胞的活动状态，因此，兴奋过程总是跟有机体某种活动的发动或者加强相联系的。婴幼儿皮质兴奋机能增强，明显表现为睡眠时间逐渐减少，清醒时间不断增加。新生儿每日要睡20小时，1岁时已减少到只需14小时，7岁时只需11小时。

（2）皮质抑制机能开始发展

抑制是指神经细胞处于暂时性的减弱或停止活动状态，因此，抑制过程总是跟有机体某种活动的停止或减弱相联系的。皮质抑制即中枢抑制或内抑制的发展，是大脑机能发展的主要标志之一，皮质抑制机能的发展使大脑有可能更细致地分析综合外界刺激。对于婴幼儿心理发展来说，皮质抑制机能是儿童认识外界事物和调节、控制自身行为的生理前提。

从婴幼儿皮质的兴奋和抑制过程的关系来说，年龄越小，兴奋过程越比抑制过程占优势，兴奋就特别容易扩散，这也是婴儿容易激动的生理上的原因。但同时应当看到，在外界事物的影响下，婴儿的皮质抑制机能也在不断地发展。

皮质抑制机能分为两大类：无条件抑制和条件抑制。

新生儿已经有无条件抑制，那是与生俱来的，产生于神经系统的低级中枢。无条件抑制有两种形式：外抑制和超限抑制。

外抑制：外界环境和机体内部的额外刺激制止了正在进行的活动。例如，正在听故事的孩子，被突然出现的大声喧哗所打断；身体不适应妨碍儿童注意力集中等等。

超限抑制：当刺激超过一定的强度或持续时间过久时，神经细胞产生疲劳，导致大脑皮层的兴奋性降低，从而进入抑制状态，称为超限抑制。超限抑制对大脑皮层细胞有保护作用，所以又叫保护性抑制。新生儿神经系统发育不够成熟，外界刺激对他们来说，往往是“超负荷”的，因而新生儿睡眠也较多。

条件抑制是出生后逐渐形成的，只能产生于大脑皮质。大约在新生儿后半期，皮质抑制机能开始出现。条件抑制(又叫内抑制)主要有4种形式：

消退抑制：条件反射建立后，如果条件刺激不再受非条件刺激物的强化，其信号作用就逐渐丧失，而不再引起反射行为。例如，当婴儿已经习惯了每天吃4次奶，而且已形成了固定的时间吃奶，婴儿对喂奶的时间已经形成了条件反射，一到喂奶时间，就产生食欲，如果到了喂奶时间孩子吃不到奶，时间长了，原来形成的条件反射就会逐渐消失。出生后2个月出现明显的消退抑制，消退抑制在婴幼儿的生活和学习中都有重要的作用，有利于婴幼儿适应新的环境，在教育工作中，利用消退抑制的原理，可以帮助儿童矫正不良的习惯。

分化抑制：有实验报告，大约在儿童出生后的第一个月的后半个月，分化抑制就已经明显地出现了。实验研究表明：出生后第二个月的儿童能够分辨糖水和白水的味道，分辨小铃和电铃的声音。如果在抱他的时候，左右摇晃，就给以强化(吃奶)，上下摇晃，就不给强化，他也能很快学会对上下摇晃不再期待吃奶的动作。到第三个月的时候，儿童能分辨红色和黄色两种不同颜色；高低不同音高的声音；咸的、甜的和酸的不同味道等等。不过，这种分化抑制的形成，最初还是非常缓慢的。例如，分化两种不同的嗅觉刺激物，出生后40天的儿童，要经过315次，并且在55天之后才能形成；而出生后108天的儿童只要经过33次，并且在8天以后就能形成。分化抑制是儿童精确辨别力发展的基础。

狭义的条件抑制：条件反射形成后，另一无关刺激物的出现，往往会使原来的条件刺激物也失去信号意义，这种现象就是狭义的条件抑制，4个月的婴儿已表现出狭义的条件抑制。

延缓抑制：条件刺激物出现后，稍稍停一会儿再用非条件刺激物进行强化，这样，反应出现的时间便延缓了。例如，开始，当婴儿看到母亲作喂奶前的准备，往往会迫不及待地哭叫或伸开小手要吃奶，但当母亲需要一定时间做准备，不能马上满足孩子的要求，而且母亲可以用语言安慰婴儿，这样经过多次以后，一些婴儿逐渐能安静地等待一会儿，即学会等待，这就是延缓抑制现象。延缓抑制出现的比较晚，大约在半岁左右才出现。

在出生以后的第一年里，婴儿的各种抑制都已相继发展，但抑制过程是很微弱的。在醒着的时候，兴奋过程占极大优势。1岁以后，儿童随着神经系统的日益成熟、动作的不断发展，尤其是言语的形成和发展，神经过程不断得到锻炼，内抑制机能也就比较顺利地发展起来。内抑制的发展使大脑皮质的分析综合活动日益精确，对心理活动和行为的调节作用也就有所增强。这样，儿童抑制过程弱于兴奋过程的状况就有了初步的改善，儿童的冲动性减少，就有可能较长时间地从事某种活动，并按成人的指示来支配自己的行为。但整个婴儿期，儿童的兴奋和抑制过程还是极不平衡的，抑制过程还是弱于兴奋过程，正是这种不平衡性，造成了儿童活动的高度不稳定性和冲动性。

到了幼儿阶段，高级神经活动的基本过程——兴奋和抑制机能都在不断增强。兴奋过程加强表现为睡眠时间相对减少，条件反射容易建立，这就使儿童有更多的时间去看、去听、去接触各种事物、去感受周围丰富多彩的环境，接受各类信息，从中获得丰富的感性经验。抑制过程的加强，使幼儿逐渐学会控制自己的行为，减少冲动，为培养良好的学习习惯，形成优良的个性品质提供了条件。但是在整个婴幼儿阶段，兴奋仍强于抑制，它们之间仍然是不平衡的。

（3）两种信号系统协同发展

   反射现象既是生理现象，又是心理现象（见第二章）。动物也能建立暂时神经联系，形成条件反射，但动物的心理发展水平无法与人相比。因为动物只有一种信号系统的活动，而人具有两种信号系统的活动。

    第一信号系统是指以现实事物作为条件刺激物而形成的暂时神经联系系统。例如，人看见山楂就分泌唾液，小孩看见穿白大褂的人就哭喊。这些都属于第一信号系统的活动，山楂、白大褂都属于具体刺激物，它们分别是酸、打针的信号，引起流口水、怕疼而哭喊的反应。第一信号系统是以具体事物作为条件刺激物的，因而是以感觉、知觉、表象等直观形式来直接反映现实的。

第二信号系统是指以词作为条件刺激物而形成的暂时神经联系系统。词总是代表着一定的事物，因而可以作为具体的条件刺激物的信号而形成条件反射。例如，已经形成了看见山楂就流口水的反应，当一听见“山楂”一词时，马上产生分泌唾液的反应。此时，“山楂”这个词已经代替了具体山楂这个物，成为引起唾液分泌的山楂这一物的信号。因此，词是“信号的信号”。是人类所独有的，只有人类才有第二信号系统。正是第二信号系统的存在，才使人脑的反应机能达到最高水平，才使人的心理以其抽象概括性和自觉能动性而大大优于动物心理。

• 大脑皮层的发育

 1.皮层分区的发展

人的大脑分为左右两半球。大脑半球的表面由大量神经细胞和无髓鞘神经纤维覆盖着称为大脑皮层。大脑皮层表面凹进的的部分叫沟，突出的部分叫回。其中凹进的有三条大沟裂，即中央沟、顶枕沟和外侧裂。这些沟裂将半球分成额叶（也叫前叶）、顶叶、枕叶和颞叶等区域。大脑皮层的不同区域都具有其特定的功能（见图3.4）。大脑皮层包围着大脑的其他部分，很像半个核桃状。它是人脑中最大的机构，并且对人类智力的发展有很重要的作用。大脑皮层是脑结构中最后停止生长的，并且对外界的环境比较敏感。

在怀孕8周时，胚胎的大脑皮层已经可以分辨，到第26周时，胎儿大脑皮层已经基本上具有和成人的脑一样的沟和回以及皮层的6层结构。大脑皮层的细胞主要是在怀孕第15周至18周形成的，到出生后6个月至2岁，脑细胞继续分裂，数目继续增加，体积继续增大。到2岁后，脑细胞停止增殖，但脑细胞的发育仍在继续进行。

已有的研究结果表明，大脑皮层各分区的生长发育与婴幼儿期心理发展的顺序是相吻合的。例如，3到4个月左右的婴儿，其听觉和视觉皮层区中的突触和髓鞘会突现出来，并一直持续到第一年末，而这段时间婴儿听觉和视觉都得到了快速发展。在运动中枢中，负责控制头、手臂和胸的神经元比那些控制躯干和腿的神经元要成熟得早。当儿童学习语言时，大脑皮层的语言功能区在婴幼儿时期也快速发展。大脑最后发育的部分是额叶（前叶），这个部分主要负责思考和意识。从2岁开始，这个区域开始发挥更加有效的作用，并且多年一直保持持续发展，一直到成年。

图3.4   人脑皮层左视图

   2.大脑皮层的偏侧优势

    图3.4中只显示了大脑皮层的半球或一侧。大脑有两个半球——左半球和右半球。尽管它们看上去很像，但是它们却有不同的功能。有一些任务很可能是由一个半球完成的，而另一些任务却是由另一个半球完成的。例如，大脑左右半球对身体呈交叉支配，即每一个半球从身体的对侧接受感觉信息，而且也仅仅控制与之相对的一侧身体（眼睛是一个例外每一个视网膜的右半球所获得的信息是进入大脑右半球；每一个视网膜左半球所获得的信息是进入左半球。这样，两只眼睛所获得的视觉信息就为两个半球所获得）。对于绝大多数人来说，左半球对语言能力（口语和书面语言）和积极性的情感（如愉悦）负责，而右脑半球对空间能力（如距离判断、查阅地图和确认地形）、艺术感知和消极性的情感（如悲伤）负责。

人的大脑形成偏侧优势，主要是由于左右两半球大脑对不同信息的处理能力不同。左半球更善于以连续的分析性的机理处理信息，对语言和积极性情感信息能够较好的进行处理。人脑的右半球常常以整体性和综合性的方式对信息进行加工，因此对空间性的信息和消极性的情感处理较好。

3.脑的可塑性和补偿性

    过去人们一直认为婴幼儿脑的生长是一个恒定的过程，而且其生长达到某一特定水平后就不会再有变化，婴幼儿脑的生长决定了其行为的变化。越来越多的研究表明，后天环境影响对婴幼儿脑的发展起着重要的制约作用，是婴幼儿后天对身体及神经系统实施控制的经验导致了大脑相应区域的生长，而不是大脑生长导致了生理和心理控制能力的增加。自20世纪初期，科学家对鸟类和哺乳类动物的视觉剥夺研究表明，中枢神经系统的发展需要环境刺激，环境刺激剥夺会导致发展的停滞或萎缩现象，对脑重，皮质神经细胞生长和分化，神经纤维的生长和神经联结的形成，以及脑的其他部位的发展，均导致发育的减缓或停滞，其中对大脑皮层的影响最大。1970年在美国加州发现了环境被严重剥夺的13岁女孩珍妮，为人们提供了一个非常珍贵的研究案例。珍妮出生时很正常，婴儿期也未出现异常，但她从第20个月起被暴虐的父亲监禁在小屋里，被捆绑在椅子上，与世隔绝，直到13岁才被救出。在随后的8年里，科学家对她进行了系统的研究和教育。结果表明，珍妮由于早期环境剥夺，大脑发育受到了严重的永久性伤害，已无法完全恢复。大量动物研究表明，脑的发育从完全由基因引导的发展到由环境和基因两方面支配的发展是长期的，感觉剥夺发生得越早，对脑发育的伤害越严重。

    然而，婴幼儿脑又有着很大的可塑性。发育中的脑是十分易受损伤的。珍妮的环境剥夺从早期长达11年之久，是—个极端的例子。一般情况下，胚胎期的药物、酒精，出生前后的营养不良、某些疾病，以及必要的环境刺激和运动机会被剥夺，都能在不同程度上使脑的发育受到损伤，如阻抑神经细胞的增长和神经联结的建立、大量神经细胞和神经联结被破坏。

婴儿脑的可塑性表现在，某些神经元在它们的功能尚未专门化的时候，可以取代那些受损的细胞。环境条件的改善也可以使受损伤不严重的神经细胞和神经纤维继续生长和传导功能恢复。这就说明神经细胞损伤的补偿效果只有在早期发现、早期补救才有可能。例如，婴儿期获得性失语症引起的言语运动能力的(说出语言)丧失，右半球可能产生代偿性作用。又如，l岁以前婴儿右半脑瘫痪对语言损伤只有50%的风险，随年龄增长，右半球瘫痪对语言的损伤也更加严重，在5岁以前，大脑任何一侧的损伤都不会导致永久性语言能力丧失，因为语言中枢可以由另一半球很快地起到代偿作用。