突触的可塑性必须被打开或关闭

突触的可塑性为什么会被关闭？什么样的生物机制会干扰它？敏感期的开放和关闭来源是现代神经科学的一个重要研究议题。45敏感期的关闭似乎与神经元的兴奋和抑制之间的平衡相关。在儿童期，主兴奋的神经元会很快开始作用，而主抑制的神经元的发展是循序渐进的。一些主含小清蛋白的神经元逐渐给自己包裹上一层围神经元网。它日渐收紧并最终阻断突触的生长或移动。被这个网格缠住后，神经回路便无法改变，突触的可塑性就再也回不来了。如果我们能将神经元从这个桎梏中解救出来，比如使用氟西汀（即常说的“百忧解”）等药物，也许能恢复突触的可塑性。由于中风患者只能通过脑中受损部分周边区域中的神经元来重新学习已经失去的技能，因此，药理恢复脑的可塑性对中风治疗是一个福音。

敏感期的关闭还涉及其他因素，比如有一种叫Lynx1的蛋白质，当它出现在神经元中时会抑制乙酰胆碱对可塑性的作用。乙酰胆碱的分泌会帮我们标记有趣的事件，它可以加强突触的可塑性，而被Lynx1侵入的成人的脑回路则会失去这些功能。一些研究者曾尝试通过基因干预Lynx1或者药理干预乙酰胆碱机制来恢复可塑性，并在动物实验中获得了一些成功，这给未来的研究带来了希望。

另一个令人振奋的可能性也许更容易应用于人身上，即通过使用电流将神经元去两极化，从而使它们更接近放电标准，46如此可以使易兴奋的脑回路变得更容易被激活，继而发生改变。这个新兴的治疗方法也给一些患者带来了希望，尤其是那些深陷抑郁症的患者，通过头皮的一个微小的电流就足以帮助患者重新回归生活正轨。

你可能会猜想，为什么神经元系统会如此坚持控制自己的可塑性。在最初强烈的可塑性之后，关闭敏感期以及避免继续改变脑回路一定有什么进化上的优势。对神经网络的模拟显示，存在于早期视皮层中的低级别神经元会很快获得简单且可复制的接收区域，比如轮廓探测体。出生几个月后，由于这些探测体已经接近最优状态，没有新信息刺激就不会再继续升级，脑会因此省下用于突触和轴突萌芽生长消耗的能量。而且，改变早期感觉区域的结构，即改变接收所有感觉的基础，会带来破坏高级别区域的风险。从这个角度来说，在一段时间以后维持这些感觉神经元的原样也许是有价值的。这可能是为什么进化产生出在发展早期关闭感觉区域的敏感期，而不关闭高级别相关区域的机制的原因。

积极的一方面在于，由于我们的回路会被冻结，我们得以终身保存童年时期学到的稳定、无意识的突触线索。即便这些早期内容后来变得过时，被后期学到的知识覆盖，我们的脑回路仍会保留关于生命开端的线索，只是它们会处于休眠状态。一个显著的例子就是那些在婴儿期后期被领养并需要学习第二母语的孩子。自1958年以来的大约40年间，约有180 000名韩国儿童被外国家庭领养。其中约130 000名去了遥远的国度，超过10 000名来到了法国。在巴黎的儿童研究中心，克里斯托夫·帕利耶（Christophe Pallier）和我就他们中的20位成人进行了扫描。这些年轻男性和女性在5～9岁到达法国，几乎没有出生地的任何相关记忆（除了些许的嗅觉记忆，特别是对食物的气味）。扫描显示，他们的脑运作模式与法国本土出生的孩子几乎一致。47他们左脑的语言区域对法语句子反应强烈，但对韩语句子没有任何反应（反应不超过对任何其他未知语言，比如日语的反应）。因此，在词汇和句法上，新语言似乎替代了旧语言。

然而，另一组研究者用更精细的方法发现，在被领养儿童的皮层深处还保留着他们初始语言的隐匿线索。48研究者扫描了在被领养到加拿大前只在中国待了一年的9～17岁儿童和青少年。有别于之前实验中让儿童简单地听句子，研究者设计了一个有难度的测试，让他们区分中文的声调规律。脑成像显示，没有接触任何中文的加拿大成人无法将这些音调准确地分辨出来，只在右脑中将它们处理成了某种物理音。而被领养的加拿大华人在其左脑掌管音韵的颞平面中将它们处理成了语言的声调。显然，这个回路似乎在儿童生命第一年就被母语刻画了，且日后没有被完全颠覆。

这并不是唯一的例子。我们在前面提到，一个弱视的孩子如果不及时接受治疗，就会永久性地影响其脑中的视觉回路，造成终生弱视。动物行为学家与神经生理学家埃里克·克努森（Eric Knudsen）专门研究了敏感期影响机制的动物模型。他在实验中给自己喂养的幼龄猫头鹰戴上棱镜眼镜，将其视觉区域向右移动20°（见图5-4），然后对它们进行了敏感期神经机制的精细研究49，发现只有幼龄猫头鹰才能调整非正常感觉输入。它们的听觉回应会移动以对应视网膜，从而基于同步的听觉和夜视信号来猎食。年长的猫头鹰即便在戴了棱镜几周后也无法猎食。最有趣的是，在幼年时受训的猫头鹰终身都会保留早期经验的神经回路，即它们拥有两条回路。位于丘脑低处的听觉神经元的部分轴突维持了自己的正常位置，而其他轴突则被重新导向以与视觉路径相对应。当棱镜被去除时，这些猫头鹰很快就学会了正确导向，一旦把棱镜戴回去，它们便能立即通过将听觉景象移动20°来重新调整。就像一个parfait (17)双语者，他们能从一种语言流畅地转换到另一种语言。他们的脑中维系了两组参数的永久记录，使自己能在瞬间转换配置。就像被领养的加拿大华人保留了对母语声调的脑线索一样。

图5-4　猫头鹰的视觉棱镜

早期经验会对脑回路带来深刻影响。一只猫头鹰会去适应改变它视觉的棱镜，但前提是这个异常经验得发生在它的幼年时期。这只猫头鹰的听觉神经元是基于声音到达左右两耳的轻微时间延迟来定位物体的，它们会调节轴突以实现与视觉信号的对应，轴突一般可以被位移大约半毫米。根据早期经验，被位移的和正常的这两个回路会终生存在于这只猫头鹰的脑内。

人类也是一样，无论是钢琴练习、双目视觉发展或是学会的第一个单词，早期的学习都给我们留下了永久的烙印。成年后，我们能更快识别童年时第一次听到的词，比如奶瓶、爸爸或尿布，早期突触可塑性已经永远将它们刻画在了我们的记忆中。50儿童的皮层几乎不用费力就能学会语言，并将这些知识永久地储存到轴突和树突的几何结构中。