图源：Dean Stuart

海马体的存在不但让咱们栽植起领略舆图，还标明咱们对于往常的操心恰是栽植在领略舆图上。

撰文 | M. R. O’Connor

译者 | M.W.

校对 | 里昂

乔恩（Jon）是个26周的早产儿，成就时体重仅0.91千克，无法我方呼吸。滥觞的两个月里，他齐被放在保温箱中，但他最终照旧顺利地渡过了婴儿期和幼儿期。四岁时，他有过两次癫痫发作。大要一年后，他的父母开动小心到，乔恩无法记取日常生活中发生的事情。他记不起我方看过电视、在学校发生了什么、读过什么书。乔恩的智商是平淡的，他能读写，在学校发达也还可以。他能记取事实，却记不住过往的情景。

比及乔恩19岁时，他找不到去任何场合的路，他也不铭刻熟悉的环境、我方的东西放在那儿、以及两地之间的道路。

直到神经科学家用磁共振成像时刻侦视他的大脑时，那些奇怪发达的原因才终于被揭开。他们发现乔恩的海马体（颞叶深处的双侧脑区）非常地小，省略独一健康海马体的一半大小。而这似乎是由于婴儿时期的大脑缺氧（hypoxia）以及陪同其而来的惊厥*（convulsion）对海马体细胞酿成了严重损害，严重羁系了海马体的平淡发育。

译者注

惊厥（convulsion）是一种身段肌肉快速反复收缩和收缩的医学气象，导致身段不受限制地摇晃。由于惊厥频繁是癫痫发作的症状，因此术语“惊厥”常与癫痫发作（seizure）混用。

海马体——对空间领略和操心至关迫切，受儿童对环境的探索、在空间中的导航的训导影响。丨Wikipedia

自1990年代以来，乔恩便已是诸多磋论说文的筹商对象了，但为了保护隐秘，他的真实姓名并未公开。他的案例阐发海马体在东谈主体中起着至关迫切的作用。海马体的存在不但让咱们栽植起对于空间的领略舆图*、匡助咱们记取位置并找到正确道路，还标明咱们对于往常的操心，即情景操心恰是栽植在领略舆图上的。

译者注

领略舆图 （cognitive map）也称为心智舆图或心智模子，是一种心智表征，它劳动于个东谈主获取、编码、存储、回忆息争码关联其日常或隐喻空间环境中阵势的相对位置和属性的信息。

天普大学的神志学教学诺拉·S·纽科姆（Nora S. Newcombe）阐发谈，“海马体演化出了空间导航的功能。咱们的一个猜想是，在咱们演化的历史长河中，由于海马体的神经结构十分合乎情景操心，于是被演化所‘劫抓’了”。

而空间领略和操心对东谈主类的真义远超日常活命：它们形成了咱们的自我感知。往常的操心就像是咱们个体身份的撑抓；咱们用它锻造了咱们生活中的特有叙事。是这些故事塑造了咱们的行动和方案，也为咱们式样出对改日的设计的框架。

David Bonazzi

最近的筹商揭示了海马体在年少和童年时期是若何发育的，而此时的神经回路正在缓缓纯熟，新的细胞也通过放电将空间编码成了领略舆图。而孩子对环境的探索、在空间中导航、自身灵通（self-locomotion）的训导齐会影响海马体的发育。

纽约大学神经科学中心的筹商员阿莱西奥·特拉瓦利亚（Alessio Travaglia）说：“这吵嘴常令东谈主兴隆的发现，因为咱们一般认为大脑的纯熟只取决于时刻和基因本事。但咱们想阐发的是，大脑的发育不是一个本事，它关乎训导。在纽约成长的婴儿和在沙漠或丛林中长大的婴儿细目会有不同的履历。”

这个关乎神经可塑性的发现贪恋不舍，但也敲响了警钟。儿科大夫早已发出警告，儿童们玩耍的时刻过火目田时刻变少了，他们久坐不动的时刻正变得前所未有地长。

Enrico Pierpaoli

一个多世纪以来，像乔恩相通操心缺失的东谈主们为科学家提供了一种筹商操心的新门路。科学文件中最着名的渐忘症案例偶然即是H.M.了。他最先是一位癫痫患者，自后在1950年代，也即是他27岁时，他的部分颞叶被通过手术移除，他也因此失去了获取及索求情景操心的本事。恰是H.M.的案例使得科学家们发现，海马体是情景操心的起源。

特敬爱的是，咱们其实齐像H.M.和乔恩相通。谈及性掷中最先那些年的操心，咱们无一不是渐忘症患者。咱们没法回忆起2岁以前的事情，而直到6岁以前的操心也齐十分稚子和不可靠。这个奇怪的阵势叫作婴儿期渐忘（infantile amnesia），这之后是童年期渐忘（childhood amnesia）。几十年来，它们在东谈主类过火他物种（从大鼠到灵长类）中的普遍存在一直齐是个谜。

天普大学空间本事与学习中心的首席筹商员纽科姆说，“寰球齐合计东谈主生最开动那两年太迫切了。然而，要是咱们齐没法记取这两年，它们又是若何个迫切法呢？对于这个问题，咱们如实有一些谜底。但要是咱们莫得一个明晰干脆的谜底，那意味着，咱们对大脑的了解照旧太少。”

西格蒙德·弗洛伊德定名了婴儿期渐忘，并将其阐发为一种压抑（repression）：大脑会幸免婴儿时期的理想和情谊干预成东谈主的心灵，而神志调整则可以再次通向那些理想和情谊。自后一些针对婴儿期渐忘的阐发齐试图反驳弗洛伊德的成见，并建议另一种假定：话语习得让儿童有了长期操心的本事。但也有其他发达出婴儿期渐忘的物种根柢就莫得发展出话语，因此这一不雅点的正确性仍存疑。

1978年，神经科学家林恩·纳德尔（Lynn Nadel）和约翰·奥基夫（John O’Keefe）出书了一册里程碑式的著述，《海马体动作领略舆图》（The Hippocampus as a Cognitive Map）。它建议一个表面：这个阵势像海马相通的大脑结构是大鼠、东谈主类以过火他动物对环境进行表征的场合。这些领略舆图为空间操心、定向和导航提供了基础。值得小心的是，空间操心系统恰是从咱们自传式的回忆中索求出了用于存储情景及叙事方法的素材。果真，咱们对训导的操心老是注入了时刻-空间的布景。当咱们回忆很久以前发生的事，咱们就会干预一次精神上的时刻旅行，将往常的事件发生的时刻和地点在脑海中具象化。

奥基夫早期的一个发现支抓了这个表面：大鼠的海马体中有一类他称之为位置细胞（place cell）的神经元，当动物处于生分或熟悉的环境中，这类神经元齐会放电。不同的位置细胞在一个环境中不同的场合活跃，并共同形成了领略舆图。这项发现让奥基夫得回了2014年的诺贝尔奖*。在他之后，其他科学家们又发现了海马体中其他用于空间操心和导航的迫切细胞。这些细胞包括：根据在水平面上咱们的头部朝向何方而放电的头向细胞（head-direction cell），以及当咱们在一个环境中散步时放电并栽植起坐标系的网格细胞（grid cell）**。

出动、探索、生分或熟悉环境中的训导齐会让这些细胞放电。有凭据标明，环境的丰富和复杂进度齐会影响神经元的数目，进而影响海马体的体积。比如在1997年，就有筹商者发现，在丰富环境***（纸管、筑巢用的纸条、滚轮以及可以从头摆设的塑料管）中探索过的小鼠比对照组多长了4万多个神经元。这些新加多的神经元让它们的海马体的体积增大了15%，而且让它们在空间学习测试中的发达存了显耀提高。筹商者们记忆谈，是神经元、突触和树突数目加多的共同作用让这些动物们在测试中的发达大大擢升。

译者注

*科学家John O'Keefe 、May-Britt Moser、Edvard I. Mosel于2014年因发现构成大脑定位系统（GPS）的稀疏细胞的筹商收尾得回诺贝尔生理学或医学奖。

**头向细胞（head-direction cell）是在好多大脑区域中发现的神经元，独一当动物的头部指向特定宗旨时，它们的放电率才会加多到高于基线水平。

网格细胞（grid cell）是在动物大脑的内嗅皮层（entorhinal cortex）中发现的神经元。它和位置细胞的相似之处在于，当动物经过给定环境中的一个小规模区域时，二者齐会发生热烈的放电；但与位置细胞不同，每个网格细胞齐会在给定环境中的多个位置放电，放电的位置节点宽广所有环境，并形成六边形网格。

***丰富环境刺激（enriched environment stimulus）是指由于周围的复杂环境给大脑提供的物理和社会环境的刺激。大脑在更丰富、更刺激的环境中具有更高的突触发生率和更复杂的树突，导致大脑步履加多。

纳德尔说，在写书的经过中，他开动对海马体的发育经过感兴致。其它的脑区在成就时就已经相对纯熟，而海马体并非这样——不同动物的海马体纯熟时刻是不相通的。他说，“咱们当今已经有了对于海马体功能的表面。但是要是海马体失灵了，会发生什么呢？浮浅来讲，即是失忆症（amnesia）”。纳德尔的念念路教育他梦料到对于婴儿期渐忘的神经生物学阐发。履行上来说，像乔恩这样的孩子是因为海马体莫得发育所有，是以才无法储存操心。

纳德尔在1984年发表的一篇论文中表述了这一假定。他与共同作家斯图尔特·佐拉-摩根（Stuart Zola-Morgan）共同建议，独一当一个生物体的大脑能够对地点进行学习后才可能多情景操心，而婴儿期渐忘正发生于针对空间的海马操心系统尚未出现的时候。

而如今，纳德尔却认为在这个假定中，非论是对婴儿期渐忘的界说，照旧对海马体纯熟经过的式样齐太过浮浅化。但发育自己以及它与操心之间的关系已经成为神经科学往常30年的议题中十分要害的一环。大脑是天生就能发育出空间和情景操心系统的吗？照旧说这还是过需要履历的参与？

François Schuiten

步履神经科学家凯特·杰弗里（Kate Jeffery）在博士后时期与奥基夫同事，主要筹商的是海马神经元，她说，“我认为该限度还在抑遏死力处治这些问题，但咱们还莫得得出委果的谜底”。不外，她也阐发谈，甩手现时为止的筹商揭示了一个神奇的经过：头向细胞是最先活跃起来的，然后是位置细胞，临了才是网格细胞。因此，领略舆图的这些构成零件对于哺乳动物的大脑来说天然是与生俱来的，但哺乳动物的大脑照旧有一个获取空间常识的时期，而这一时期可能会影响海马体之后的功能。

2010年，两个不同的筹商团队齐揭示了这个发展经过是若何发生的。他们在尚未断奶的大鼠脑中放弃电极，在它们目田出动时记载海马体中单个神经元的放电。这两个团队一个来自挪威科技大学，另一个来自伦敦大学学院，二者齐从大鼠成就的第16天开动记载了数百个头向细胞、位置细胞和网格细胞。

筹商者发现，在年少大鼠睁眼的几天后、开动离开窠巢探索环境之前，这三种细胞就齐已经出现了。但是在这三种细胞之中，独一头向细胞是所有纯熟的。幼鼠需要对环境进行几周的探索，然后位置细胞和网格细胞才会纯熟。从这些数据中，两个团队得出论断：即使在形成领略舆图的“零件”就位之后，空间学习的本事仍会抓续提高。

神经科学家们聚合了这些筹商收尾和灵长类动物及儿童的步履，来探寻这个经过在儿童大脑中是若何发生的。瑞士神经科学家皮埃尔·拉文克斯（Pierre Lavenex）和帕梅拉·班塔·拉文克斯（Pamela Banta Lavenex）建议，两岁足下时，认真在长期操心中远离物体的海马体CA1区开动纯熟并与婴儿期渐忘作构兵。而从之后几年的幼儿期开动一直到成年，可塑性极强的齿状回（dentate gyrus）仍会进行神经发生（neurogenesis，新神经元形成的经过），缓缓纯熟并开动支抓新操心的形成。

7岁之前，儿童的海马体体积和他们的情景操心本事有很强的关系—海马体越大，他们回忆事件细节的本事也就越强，而这也恰是童年渐忘所有退散的年齿。

纳德尔说，“海马体不是某天短暂出现的。但是它的功能如实是徐徐兑现的；恰是这个集会以及海马体各个部分里面的灵通让你有了长期情景操心。”

2016年夏天，纽约大学神经科学中心的一个筹商团队在发表的文章中提到，他们发现海马体的发育极易受到学习的影响。该团队采选了两个阶段的年少大鼠进行筹商，一个是成就后的第17天，大致对应东谈主类的2岁，另一个是成就后24天，大致对应了东谈主6到10岁的这一阶段。

通过测量海马体分子标记物的水平，他们发现了环境履历是若何正向影响海马体纯熟的。此外，他们还通过加多或减少这些分子的水平操控大鼠的海马体快进到操心保抓（memory retention）的阶段或延长婴儿期渐忘。

筹商者还认为，婴儿期渐忘与要害期关联，而要害期是环境刺激对大脑可塑性的影响尤其活跃的阶段。上述筹商的作家之一特拉瓦利亚说，“要害期是神经系统最为敏锐的阶段，要是这时候它莫得继承到正确的刺激，大脑的平淡发育将会被羁系。当今咱们的假定是，东谈主类的大脑在要害期也需要正确的刺激。这是对于获取操心尤其要害的发延期。空匮合适的刺激会导致领略和操心上的不及。”

Tang Yau Hoong

除了环境自己，另外一个对于海马体来说十分迫切的刺激可能即是自身灵通了。2016年头，亚利桑那州立大学神志学教学阿瑟·格伦伯格（Arthur Glenberg）建议一个假定：当儿童开动爬行、步碾儿时，婴儿期渐忘就开动消退了。格伦伯格与共同作家贾斯汀·海耶斯（Justin Hayes）建议，一朝婴儿脱离了成东谈主的怀抱，开动在空间中我方探索，他们大脑中的位置细胞和网格细胞就会开动放电、对环境作出反应，并将婴儿探索的环境进行编码，最终形成情景操心的框架。

格伦伯格往常20年的筹商齐聚焦在具身领略表面上，该表面认为，岂论是特意志照旧不测志的领略经过齐离不开咱们的身段，就像笛卡尔说的那样。咱们谢天下中的训导及念念考齐与咱们的腿、胳背、眼睛、耳朵、灵通系统以及情谊系统的存在密不可分。格伦伯格说，“要是身段莫得影响领略等本事的演化，那才不对理。咱们不是蓄意机，咱们是生物系统。咱们不是被设定好的本事，而是演化的家具。咱们应该把东谈主类的领略看作是其他动物的领略本事之延迟。”

Sam Falconer

在一次对于儿童发展的学术会议中，格伦伯格灵机一动，具身化（embodiment）或能匡助他解开婴儿期渐忘的谜题，而且一些格外真义的凭据偶合支抓了他的这一假定。2007年，英国的一个筹商小组发现，9个月大的婴儿爬行的开动与其领略水平上庞杂的飞跃密切关系：他们的操心检索本事愈加活泼且纯熟了。筹商者们还发现，训诫和自身灵通能够提高小鼠的空间学习和神经发生水平。

不外自身灵通开动的日夕似乎远莫得儿童探索环境的进度迫切；2014年，荷兰的筹商者发现，在4岁之前，童年期探索环境进度更高的儿童领有更强的空间操心本事以及流体本事（fluid intelligence），也即是处治问题、记忆轨则以及逻辑的本事。

而格伦伯格的想法并不可阐发为什么儿童从人命最先开动自身灵通到6岁时领有踏实的操心本事要花上这样万古刻。他建议，这可能是因为儿童需要饱和丰富的空间探索及复杂领略舆图栽植的训导，来发育出像成东谈主相通全面运作的海马操心系统。

格伦伯格说，“10个月大的婴儿可能知谈他家隔邻的路，但要是让他从家走到公园就不太可能了。他们需要大齐行走的训导来发育出复杂且相互关联饱和多的一系列神经元来支抓操心。”

纽科姆在一次学术会议上的演讲曾启发了格伦伯格的假定，而前者认为，天然格伦伯格的想法还仅仅猜想，却正促使科学界往正确的宗旨发展。对她来说，海马体可塑性最为眩惑东谈主的少许是，咱们对它的进一步知晓很可能会教唆对灵通受限残疾儿童的调整进展。要是咱们在要害期为儿童提供能补助自身灵通的器械，会不会匡助他们得回领略技巧呢？2012年的一项筹商涌现，有严重灵通缺陷的婴儿在使用定制的推车进行出动训诫后，与对照组比拟，他们在领略和话语测试中得分齐更高。该筹商中，一个7个月大、患有脊柱裂的婴儿在领略和话语手段上的跳跃速率以致卓越了在他的年齿应有的水平。

跟上一代东谈主比拟，当今的孩子们进行目田步履及户外灵通的时刻大大减少了。一项筹商发现，在1981到1997年间，孩子们目田玩耍的时刻减少了25%；另一项聚焦于西雅图的学龄前儿童的筹商发现，孩子们一天70%的时刻齐在坐着。因此，尽管好意思国儿科协会建议每天至少作念2小时体育步履，大部分孩子却莫得这样多玩耍的时刻。

根据咱们对海马体发育、婴儿期渐忘以及空间领略三者之间关系的最新知晓，除了要扞拒痴肥以及多动症等问题，咱们还要让孩子们有探索和栽植领略舆图的契机，因为他们的领略健康，也即是大脑中将通过各式方法抑遏影响自我感知的那部分恰是有赖于这些契机才得以平淡发育。大齐数据标明，成瘾、创伤后应激繁重、精神分裂症以及阿兹海默症的发生齐与海马体体积的下跌关联。

还有一些特敬爱的凭据标明，大脑的空间领略本事中贮蓄着本事的奥密。在2016年9月的《天然》中，一项针对5000名“数学本事超常的后生”抓续45年的筹商发现，这些东谈主的专利数及经同业评审的期刊文章数目和他们在空间本事测试中的得分具有关系关系。该筹商的认真东谈主之一大卫·鲁宾斯基（David Lubinski）告诉《天然》期刊，“我认为（空间本事）可能是最为未知且未经开导的东谈主类潜能。”

当今看来，婴儿期以及童年期渐忘其实是咱们的大脑正在为训导学习打基础。天然咱们记不得那些早先的训导，但是他们最终塑造了咱们成为信得过的“东谈主”。纽康姆说，“这是咱们知晓东谈主类心智和大脑过火发展的庞杂行状中的迫切一环，它真义紧要。”

本文经授权转载自微信公众号“神经现实”，剪辑：Orange Soda，原文：

https://nautil.us/issue/40/learning/for-kids-learning-is-moving。

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