青春期期間，負責驅(qū)動情緒的腦區(qū)與負責控制沖動的腦區(qū)在發(fā)育上不同步，一方面令青少年更愛冒險，另一方面也讓他們對環(huán)境有很強的適應性。

撰文?杰伊 · N · 吉德（Jay N. Giedd）

翻譯?馮澤君

青少年的大腦常被評價為“一團亂麻”，是生物在進化過程中出現(xiàn)的一個偶然“錯誤”。青少年的行為具有冒險性、攻擊性，有時還很莫名其妙，科學家一度認為這是人類大腦存在缺陷所致。但近10年來，一些突破性的研究提出了不同觀點，認為這些行為并不是由大腦缺陷所致，也不是因為大腦尚未成熟，而是進化使然——青少年大腦同兒童或成人的大腦在功能上有所不同。 

青少年大腦的最顯著特征，是通過調(diào)整腦區(qū)間的網(wǎng)絡連接來適應環(huán)境變化的能力。這種特殊的可變性（或稱可塑性），是一把雙刃劍，既有利于青少年在認知思維和適應社會化方面取得巨大進步，但同時也容易催生危險行為和嚴重精神疾病。 

最近的研究表明，高風險行為源于大腦邊緣系統(tǒng)（limbic system）與前額葉皮層（prefrontal cortex）神經(jīng)網(wǎng)絡發(fā)育上的不匹配，前者驅(qū)動情緒產(chǎn)生，在青春期期間快速發(fā)育，而后者發(fā)育相對較晚，主要負責提供合理判斷和沖動控制?，F(xiàn)在已經(jīng)確知，前額葉皮層到20歲左右才能完全發(fā)育成熟，而如今青春期卻在不斷提前，所以這種不匹配的時間跨度正在延長。 

腦區(qū)之間神經(jīng)網(wǎng)絡連接的可塑性，而非之前所認為的腦區(qū)本身成熟與否，才是最終決定青少年是否成人的關(guān)鍵。理解這一點，并意識到如今年輕人的情感腦區(qū)與控制腦區(qū)在發(fā)育上不匹配狀況還在加劇，對家長、教師、輔導員以及年輕人本身，都很有幫助。這也利于幫助大眾更正確地看待諸如冒險、尋求刺激、遠離父母尋求同伴等行為，這些并不完全是認知和情感障礙，而是大腦發(fā)育的自然結(jié)果，是青少年正在學習如何與一個復雜世界相處的天然行為。 

上述認知也可以幫助成年人決定干預時機。15歲的女兒突然脫離父母的穿衣品味、音樂喜好或政治立場，爸媽可以詫異，但這并不代表她有精神疾病。16歲的兒子喜歡不帶頭盔玩滑板或接受朋友的冒險挑戰(zhàn)，雖然這都不是小事，但很可能是出于考慮不周或是同伴壓力，而不是想傷害自己。而其他一些探索和攻擊性行動，則可能是疾病征兆。深入了解青少年大腦的獨特性，將有助于區(qū)分這些不尋常舉動，究竟是適齡行為，還是疾病前兆，也將幫助社會降低青少年成癮、性傳播疾病、機動車事故、意外懷孕、殺人、抑郁以及自殺等行為的比率。  

獨特的青春期大腦

要說16歲孩子的大腦和8歲的孩子不同，大概沒有家長會有異議，但科學家還是很難給這種區(qū)別下一個很科學的定義。大腦浸在保護性的腦脊液中，包裹在堅韌的硬腦膜下，完全封閉在頭骨之內(nèi)，隔絕了撞擊的傷害和掠食者的攻擊，也把科學家的好奇心擋在了“門外”。 

成像技術(shù)如CT（computerized tomography）和正電子發(fā)射斷層掃描（positron-emission tomography，PET）雖有進展，但由于這些技術(shù)有電離輻射，不適用于對青少年的詳盡研究。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）的出現(xiàn)，終于提供了一種安全和準確的方法，來揭示全年齡段人群大腦的解剖和生理特性。有項目正在對數(shù)千雙胞胎和個人進行終生跟蹤研究，目前出現(xiàn)的一致結(jié)論是，青少年大腦的成熟不在于腦區(qū)變大，而在于不同區(qū)域聯(lián)系越來越緊密，以及腦區(qū)功能的特化。

在磁共振成像掃描中，白質(zhì)體積的增加代表著腦區(qū)間聯(lián)系的增強。白質(zhì)的“白”，來自于一種稱為髓鞘質(zhì)（myelin）的脂質(zhì)，神經(jīng)元胞體伸出的長長軸突由于髓鞘的包裹而與外界隔離。脂質(zhì)髓鞘的形成貫穿整個大腦發(fā)育期，作用是大大加快神經(jīng)元間信息的傳導速度。有髓鞘軸突的神經(jīng)信號傳導速度，可百倍于無髓鞘軸突。 

青少年大腦最顯著的變化不是腦區(qū)的成長，而是神經(jīng)元集群之間交流的增多。用圖論分析技術(shù)分析磁共振成像掃描數(shù)據(jù)，顯示從12歲到30歲期間，特定腦區(qū)或神經(jīng)元集群之間的聯(lián)系會變強（黑線變粗）。同時，某些特定區(qū)域內(nèi)的聯(lián)系會增多（綠圈變大）。這些變化最終將幫助大腦成熟，并勝任復雜思考和社會交際。

軸突髓鞘化可以加速大腦信息處理的另一個原因是，髓鞘可以幫助軸突在放電后迅速復原待用?；謴推谧兌?，可以使特定神經(jīng)元信息傳遞速度提高30倍。傳輸加快加上恢復期短，兩者結(jié)合的結(jié)果最終可使成人期的腦數(shù)據(jù)帶寬較嬰兒期提高3 000倍，從而可以在腦區(qū)間建立起廣泛而精密的網(wǎng)絡。 

最近的研究又發(fā)現(xiàn)了髓鞘的另一個微妙作用。神經(jīng)元接收其他神經(jīng)元傳來的信號，但只有當輸入的信號超過一定閾值，才會放電將信息傳遞出去。而一旦神經(jīng)元放電，就會啟動一系列分子反應，加強該神經(jīng)元與輸入神經(jīng)元之間的突觸連接。 

這種突觸加強是大腦學習的基礎機制?？茖W家現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，要讓遠處和近處神經(jīng)元的信號同時到達，必須精確控制信息傳遞時間，而髓鞘在其中起到重要作用。兒童進入青春期以后，髓鞘的快速擴張，能加速參與協(xié)調(diào)處于不同認知任務中的各個腦區(qū)。 

現(xiàn)在科學家已經(jīng)可以用圖論（graph theory）來測量上述腦區(qū)連接之間的變化，這種數(shù)學方法可以量化網(wǎng)絡中“節(jié)點”和“邊”之間的關(guān)系。節(jié)點可以是任意物體或可測實體，比如神經(jīng)元，或腦結(jié)構(gòu)（如海馬體），或是更大一點的區(qū)域（比如前額葉皮層）。邊是節(jié)點之間的任何聯(lián)系，可以是物理連接，比如神經(jīng)元之間的突觸，也可以是在統(tǒng)計學上相關(guān)，比如在同一個認知任務中，兩個腦區(qū)活動模式相似。 

我和其他一些科學家用圖論技術(shù)，測量不同腦區(qū)是如何發(fā)育并相互連接起來，并進而與行為及認知的變化產(chǎn)生聯(lián)系的。大腦變化并不僅僅發(fā)生在青春期，大多數(shù)神經(jīng)回路在子宮中已形成，很多還會終生改變。然而，在青春期這個特殊時期，負責判斷、交際和長期計劃的腦區(qū)之間的連接顯著增加，而這幾種能力會對人的一生產(chǎn)生深遠的影響。  

灰質(zhì)的變化 

青春期期間，除了白質(zhì)加速產(chǎn)生，還有一個重要的變化。大腦發(fā)育和其他復雜的自然過程一樣，都會經(jīng)歷一個先過量生產(chǎn)，然后再進行選擇性消除的連環(huán)過程。就像米開朗基羅的大衛(wèi)像從一整塊大理石中慢慢凸顯出來一樣，認知的發(fā)展也是在棄除無用和適應性不好的腦細胞連接后，才逐漸成型。與此同時，常用的連接會被強化。盡管消除和強化過程會伴隨人的一生，但青春期期間，重心偏向消除過程，大腦會按照環(huán)境需要自行重塑。

隨著神經(jīng)元間無用連接的消除，特化逐漸形成，大腦灰質(zhì)開始減少?；屹|(zhì)包括大量無髓鞘結(jié)構(gòu)，如神經(jīng)元胞體、樹突（從胞體伸出的觸角狀突起，用于接收其他神經(jīng)元傳來的信息）和特定軸突。總的來說，兒童期灰質(zhì)大量增加，10歲左右達到峰值，進入青春期后又逐漸減少，成年期間基本穩(wěn)定，到老年期還會進一步下降。與此模式類似的，還有神經(jīng)元上受體元件的密度變化情況，此處的受體主要是指神經(jīng)遞質(zhì)（如多巴胺、5-羥色胺和谷氨酸等）受體，這些遞質(zhì)能夠調(diào)節(jié)腦細胞間的交流。 

雖然灰質(zhì)在青春期期間總量達到最大，但在各腦區(qū)達到峰值的步調(diào)并不一致。灰質(zhì)最早達到峰值的腦區(qū)是初級感覺皮層，該區(qū)負責知覺，以及處理光、聲、嗅、味、觸覺刺激。而最晚達到峰值的腦區(qū)則是負責執(zhí)行功能的前額葉皮層，所謂執(zhí)行，涵蓋了很多能力，包括組織、決策、計劃以及情感調(diào)節(jié)等。 

前額葉皮層的一項重要功能，是根據(jù)過往的經(jīng)驗對未來進行假設性預判的能力，只需在腦內(nèi)總結(jié)過去、考慮當前，并假設未來可能得到的結(jié)果，而不需要“親身犯險”。正如哲學家卡爾·波普爾（Karl Popper）所說，“‘預見’會代替我們?nèi)ニ馈薄ｋS著認知功能的成熟，人也會越來越趨向于選擇更豐厚、更長期的回報。 

前額葉皮層也是參與社會認知的重要區(qū)域，其中包括學會駕馭復雜社交關(guān)系、辨別敵友、在群體內(nèi)尋求保護，以及實現(xiàn)青春期的基本目標——吸引配偶。 

因此，青春期的顯著特點是灰質(zhì)和白質(zhì)的變化。隨著大腦逐漸成熟，這些變化改變了腦區(qū)之間的網(wǎng)絡連接。前額葉皮層也參與了青春期的各種行為調(diào)控，只是功能尚未到達最佳狀態(tài)。因為這個腦區(qū)要到20歲左右才會完全成熟，所以青少年容易沖動，也不能很好權(quán)衡風險和報酬。  

發(fā)育中的失衡態(tài)

在激素的作用下，邊緣系統(tǒng)從青春期開始（一般是10到12歲）發(fā)生顯著變化。邊緣系統(tǒng)負責調(diào)節(jié)情緒以及對回報的反應，并和前額葉皮層協(xié)同作用，使得青春期少年更愛追求刺激、愛冒險、愛和朋友相處。這些行為都有著深深的生物學基礎，在所有社會性哺乳動物身上都能看到，“初生牛犢不怕虎”，青少年向往脫離安全舒適的家庭、探索新環(huán)境、尋求外界關(guān)系。這些行為能減少近親繁殖的可能性，創(chuàng)造遺傳上更健康的群體，但也會帶來相當大的危險。尤其是在現(xiàn)代社會，人們面臨眾多誘惑，獲取藥物、槍支和高速機動車變得越來越容易，如果沒有理智判斷的約束，更是容易出危險。 

最終決定青少年行為的，既不單是調(diào)控功能的晚發(fā)育，也不單是沖動行為的早發(fā)生，而關(guān)鍵在于兩者之間的不匹配。青少年的情緒化是邊緣系統(tǒng)造成的，而前額葉皮層的控制功能要到25歲左右才完全成熟，這中間有近十年的時間，情緒沖動和深思熟慮之間處于失衡狀態(tài)。

與兒童或成人相比，青少年從事危險行為的可能性更大，部分是由于大腦兩大區(qū)域之間發(fā)育的不匹配。負責驅(qū)動情緒的邊緣系統(tǒng)（紫色）充滿激素，從青春期（通常始于9到12歲）開始加速發(fā)育，并在接下來的數(shù)年內(nèi)逐漸成熟。而負責抑制沖動的前額葉皮層（綠色），要到十多年后才能完全發(fā)育成熟，因此，出現(xiàn)了一個過渡性的不平衡期。

此外，如今全球范圍內(nèi)兒童青春期全面提早，因此，從青少年開始變得愛刺激、愛冒險，直到他們的前額葉皮層變得強大和穩(wěn)定，這個過程經(jīng)歷的時間正在延長。 

由于這種不匹配期的延長，如今的青少年已不再是十幾歲的代名詞。按社會學定義，青少年是指從兒童轉(zhuǎn)變?yōu)槌扇说倪^渡時期，始于生物學上的青春期，結(jié)束于社會學定位——即能夠自立，承擔成人角色?，F(xiàn)在在美國，青少年變?yōu)槌扇说臅r間較20世紀70年代推遲了5年，變?yōu)槌扇说囊话愣x是結(jié)婚、生子、成家。 

由于成人的定義需要參考大量社會學因素，所以一些心理學家認為，自工業(yè)革命以來，青春期的變化更多來自于育兒方式的改變，而非生物學特性本身。但針對成長經(jīng)歷不同的雙胞胎的跟蹤研究顯示，社會因素并不足以撼動生物學因素的強大力量。雖然，灰質(zhì)和白質(zhì)在生物學上的成熟步調(diào)會在一定程度上受到環(huán)境的影響，但是關(guān)鍵時間點還是在生物學因素的掌控之下。社會學家也認識到了這一點，他們發(fā)現(xiàn)青少年愛冒險、尋求刺激和愛交友在各種文化中都存在，盡管在程度上有所不同。  

青春期是把雙刃劍

磁共振成像清楚地顯示，在灰質(zhì)、白質(zhì)和神經(jīng)網(wǎng)絡的發(fā)育過程中，最顯著的特征就是廣泛的變化?？偟膩碚f，這種可塑性在成年后會不斷降低，但我們?nèi)祟惔竽X保持可塑性的時間比任何其他物種都要長。 

漫長的成熟期和大腦可塑期的延長，讓我們在成長的過程中始終保有選擇的余地，而這一點在整個人類的進化史中也至關(guān)重要。正因為此，今天的人類才能在地球上繁榮生存，包括在寒冷的北極和赤道上的熱帶島嶼。拜我們高度發(fā)達的大腦所賜，現(xiàn)代人類甚至能待在太空艙里繞地球飛行?；叵肴f年之前，人類還得每天花大量時間在覓食和尋找安身之所上，而一萬年在進化史上只不過是短短一瞬。今天，人每天要花大量時間與文字和符號打交道，這點特別值得一提，因為從閱讀出現(xiàn)到現(xiàn)在，只不過才有5千年歷史而已。

但是，大腦保持可塑性時間的延長在給人類帶來諸多益處的同時，也帶來一些弊病。青春期是精神疾病的高發(fā)期，其中包括焦慮癥、雙相情感障礙、抑郁癥、進食障礙、精神錯亂和藥物濫用。令人驚訝的是，50%的精神病癥從14歲開始出現(xiàn)苗頭，75%在24歲首次發(fā)病。 

青少年大腦的典型變化與精神病癥之間的關(guān)系很復雜，其中潛在的根本關(guān)聯(lián)可能是“移物易損”（moving parts get broken）。也就是說，白質(zhì)、灰質(zhì)和神經(jīng)網(wǎng)絡的廣泛變化增加了大腦出錯的可能性。比如，幾乎所有成年精神分裂癥病人的腦部病理改變，都類似于青春期大腦發(fā)育過程中的典型變化，只是程度更甚。 

在其他很多方面，青少年時期是人一生中最健康的時期，比如免疫系統(tǒng)、對癌癥的抵抗能力、對冷熱的耐受度等，都處于人生的最佳水平。然而盡管身體健康，但發(fā)生重大疾病和死亡的比率卻比兒童高2到3倍。機動車事故是青少年的頭號死因，占死亡總數(shù)的一半。他殺和自殺分列第二、三位。此外，青少年意外懷孕、患上性傳播疾病和違法入獄的比率也很高，這些都會帶來嚴重的終身后果。 

那么，對于這些青少年易犯的行為問題和精神疾病，醫(yī)生、家長、教師以及年輕人自己能做些什么呢？對臨床醫(yī)生來說，考慮到精神病類的新藥不多，而且青少年大腦本身對環(huán)境變化的適應性較強，也許非藥物干預才是治療青少年精神疾患的首選，尤其是在青春期早期，因為此時白質(zhì)、灰質(zhì)和神經(jīng)網(wǎng)絡正在發(fā)生很大的變化。

以強迫癥的治療為例，觸發(fā)患者的強迫沖動，但要求他們逐步改變自己反應的行為學干預，可以取得最佳的治療效果，避免對青少年造成終身傷害。只有理解青春期大腦的可變性，才不會武斷認定青少年“無可救藥”。我們有理由相信，行為干預可以改變青少年的人生軌跡。 

當然，進一步的研究必不可少。不過，現(xiàn)在青少年研究的基礎設施還不健全，經(jīng)費也比較微薄，專門從事這個年齡段研究的科學家也不多。但好消息是，隨著青少年大腦發(fā)育機制和其帶來的影響逐漸浮出水面，越來越多的資源和科學家開始進入這個領域，這些研究人員希望，將來能將前述弊端的影響減到最輕，同時充分發(fā)揮青少年大腦驚人的可塑性。 

了解青少年大腦的獨特性和快速變化性，有助于家長、社會和年輕人自身更好地應對危險、把握機遇。比如，如果家長知道青少年大腦的前額葉皮層尚未發(fā)育健全，見到女兒突然染了一頭橙發(fā)，就不會大驚小怪，而會相信她今后會作出更好的判斷。了解大腦的可塑性，也有助于家長和孩子就一些重要問題進行有建設性的對話，比如自由和責任對個人成長的影響。 

數(shù)字革命是有史以來最大的環(huán)境變化之一，它向青少年內(nèi)在的適應能力提出了重大的挑戰(zhàn)。過去20年里，電腦、視頻游戲、手機和各種應用程序?qū)η嗌倌甑膶W習、娛樂以及互動產(chǎn)生了深刻的影響。

面對海量良莠不齊的信息，大量記憶已非良策，準確評價數(shù)據(jù)、去粗取精、將內(nèi)容綜合，并將結(jié)果用于解決現(xiàn)實世界的問題，才是一個人能力的關(guān)鍵所在。教育者應該訓練青少年的這些能力，按數(shù)字時代的客觀要求發(fā)揮青少年的可塑性。 

另外，關(guān)注青少年大腦的獨特性還牽涉到一些重要的社會問題。一方面，我們應該在這個獨特的人生階段，幫助青少年打磨激情、創(chuàng)造力和個人才藝，但另一方面，社會也必須意識到，青少年正處在人生的轉(zhuǎn)折點，可能成長為一個和平公民，也可能變成好斗分子，甚至還可能變成激進派。在各種文化中，青少年都是最易被征召入伍或招募成為恐怖分子的一群人，但同時也是最想成為教師和工程師的一群人。進一步的研究還將幫助法官和陪審團在刑事審判中做出最佳判決。 

對年輕人自身而言，了解與青春期相關(guān)的神經(jīng)科學新知，應該能激勵他們更愿意去磨礪大腦，培養(yǎng)出希望在未來人生中擅長的能力。與家長們所處時代不同，未來社會信息量巨大，現(xiàn)在的青少年有絕佳的機會來塑造自己的特性，根據(jù)自己的選擇來優(yōu)化大腦。

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