磁共振成像（MRI）是一種用來揭示全年齡段人群大腦解剖以及生理特性的既安全又準(zhǔn)確的方法。根據(jù)對(duì)數(shù)千名個(gè)人和雙胞胎的終生跟蹤研究，現(xiàn)階段得出的一致結(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)域越來越緊密的聯(lián)系以及腦區(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(qiáng)。白質(zhì)的“白”來自于一種稱為髓鞘質(zhì)的脂質(zhì)，脂質(zhì)中神經(jīng)元胞體伸出的軸突被髓鞘包裹，從而與外界隔離。脂質(zhì)髓鞘的形成貫穿整個(gè)大腦發(fā)育期，作用于是加快神經(jīng)元間信息的傳導(dǎo)速度。有髓鞘軸突的神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)速度是無髓鞘軸突的近百倍。

軸突髓鞘化可以加速大腦信息處理的另一個(gè)原因是，髓鞘可以幫助軸突在放電后迅速?gòu)?fù)原待用。由于恢復(fù)期變短，特定神經(jīng)元信息傳遞速度將提高30倍。傳輸速度變快加上恢復(fù)期縮短使成人期的腦數(shù)據(jù)“帶寬”較嬰兒期的處理效率提高千倍，從而在腦區(qū)間建立起廣泛而精密的網(wǎng)絡(luò)。

近期研究又發(fā)現(xiàn)了髓鞘的其他微妙作用。雖然神經(jīng)元會(huì)接收由其他神經(jīng)元傳來的信號(hào)，但只有當(dāng)輸入的信號(hào)超過一定閾值才會(huì)進(jìn)行放電將信息傳遞出去。一旦神經(jīng)元放電，就會(huì)啟動(dòng)一系列分子反應(yīng)，加強(qiáng)該神經(jīng)元與輸入神經(jīng)元之間的突觸連接。

這種突觸的加強(qiáng)是大腦學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)機(jī)制。目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，想要讓遠(yuǎn)處和近處神經(jīng)元的信號(hào)同時(shí)到達(dá)，必須精確控制信息傳遞時(shí)間，而髓鞘在其中充當(dāng)重要角色。兒童進(jìn)入青春期以后，髓鞘的快速擴(kuò)張能加速并協(xié)調(diào)處于不同認(rèn)知任務(wù)中的各個(gè)腦區(qū)的參與行為。

此外，青春期期間還有一個(gè)重要的變化。大腦發(fā)育和其他復(fù)雜的自然過程一樣，都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)先過量生產(chǎn)，再進(jìn)行選擇性消除的連續(xù)過程。與此同時(shí)，常用的連接則會(huì)被強(qiáng)化。盡管消除和強(qiáng)化過程會(huì)伴隨人的一生，但青春期期間，重心更偏向消除過程，大腦會(huì)按照環(huán)境需要自行自我重塑。

隨著神經(jīng)元間過量連接的消除，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、樹突和特定軸突。在人體發(fā)育中，灰質(zhì)在兒童期大量增加，約10周歲時(shí)達(dá)到峰值，并在進(jìn)入青春期后逐漸減少，當(dāng)進(jìn)入成年的穩(wěn)定期再到老年期又會(huì)進(jìn)一步下降。最早達(dá)到灰質(zhì)峰值的腦區(qū)是初級(jí)感知皮層，該區(qū)負(fù)責(zé)知覺以及對(duì)光、聲、嗅、味、觸覺等刺激的處理。最晚達(dá)到峰值的腦區(qū)則是負(fù)責(zé)執(zhí)行功能的前額葉皮層，其執(zhí)行能力包括組織、決策、計(jì)劃以及情感調(diào)節(jié)等。前額葉皮層的一項(xiàng)重要功能是根據(jù)過往的經(jīng)驗(yàn)為未來提供假設(shè)性預(yù)判的能力，通過在腦內(nèi)總結(jié)過去、考慮當(dāng)前從而對(duì)未來可能得到的結(jié)果提出假設(shè)，而無需“親身犯險(xiǎn)”。同時(shí)，前額葉皮層也是進(jìn)行社會(huì)認(rèn)知的重要區(qū)域。

如上所述，青春期腦區(qū)的顯著特點(diǎn)之一便是灰質(zhì)和白質(zhì)的變化。隨著大腦發(fā)育的逐漸成熟，這些變化也在逐步改變腦區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)連接。

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(fù)責(zé)調(diào)節(jié)情緒及對(duì)回報(bào)的反應(yīng)，并通過和前額葉皮層的協(xié)同作用使青春期少年更愛追求刺激、冒險(xiǎn)，愛和朋友相處。這些行為都有著深厚的生物學(xué)基礎(chǔ)，表現(xiàn)為青少年愛冒險(xiǎn)、向往探索新環(huán)境及尋求外界關(guān)系等。

最終決定青少年行為的，既不單是調(diào)控功能的晚發(fā)育，也不僅是沖動(dòng)行為的早發(fā)生，而是兩者之間的不匹配度。青少年的情緒化是邊緣系統(tǒng)造成的，而起到控制作用的前額葉皮層要到25歲左右才會(huì)完全成熟，因此在這中間近十年的時(shí)間差里，沖動(dòng)的情緒和沉穩(wěn)的行為之間會(huì)處于失衡狀態(tài)。

漫長(zhǎng)的成熟期和延長(zhǎng)的大腦可塑期讓我們?cè)诔砷L(zhǎng)的過程中保有選擇的余地。這一點(diǎn)在整個(gè)人類的進(jìn)化史中也至關(guān)重要。但大腦可塑性時(shí)間的延長(zhǎng)在給人類帶來諸多益處的同時(shí)也帶來一些弊病。

由此看來，青少年大腦的典型變化與精神病癥之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，其中潛在的根本關(guān)聯(lián)可能是“移物易損”，即白質(zhì)、灰質(zhì)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模變化增加了大腦出錯(cuò)的可能性。除去精神層面，青少年時(shí)期是人一生中最健康的時(shí)期，其免疫系統(tǒng)、對(duì)癌癥的抵抗能力及對(duì)冷熱的耐受度等都處于人生的最佳階段。但與此同時(shí)，青少年發(fā)生重大疾病和死亡的比率卻是兒童的2到3倍。隨著青少年大腦發(fā)育機(jī)制和其帶來的影響逐漸清晰，越來越多的科學(xué)家開始關(guān)注這一領(lǐng)域，希望能將消極的影響減到最輕，同時(shí)充分開發(fā)青少年大腦驚人的可塑性。

了解青少年大腦的獨(dú)特性和快速變化性，有助于家長(zhǎng)、社會(huì)和年輕人三方更好地應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)、把握機(jī)遇。了解大腦的可塑性也有助于家長(zhǎng)和孩子就一些重要問題進(jìn)行建設(shè)性的對(duì)話，如自由和責(zé)任對(duì)個(gè)人成長(zhǎng)的影響。對(duì)年輕人自身而言，了解與青春期相關(guān)的神經(jīng)科學(xué)新知也會(huì)激勵(lì)他們自愿地“優(yōu)化”大腦，充分培養(yǎng)個(gè)性與能力。

【撰文】杰伊·N·吉德（Jay N. Giedd）

    杰伊·N·吉德是美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校兒童和青少年精神病學(xué)部主席，并在約翰·霍普金斯大學(xué)布隆伯格公共衛(wèi)生學(xué)院擔(dān)任教授。他也擔(dān)任《意識(shí)、大腦與教育》（Mind, Brain, and Education）雜志主編一職。