應(yīng)激對兒童腦智發(fā)育的影響

秦紹正

我們知道，壓力與焦慮兩者有著密切的共生關(guān)系。兒童大腦處于快速發(fā)育的過程，好比正在茁壯成長的小樹苗，如果長期暴露于風(fēng)吹雨打或不良天氣中，就會(huì)造成損害，特別是在中小學(xué)階段，很多來自學(xué)校學(xué)習(xí)、家庭和社會(huì)環(huán)境造成的壓力直接影響精神健康。比如在歐美國家學(xué)齡前兒童，跟中國的同齡兒童一起玩耍時(shí)，你很難看出誰是國外出生的誰是國內(nèi)出生的;但到了學(xué)齡后期特別是青少年期，處在中國教育體系里的青少年，跟歐美教育體系里的青少年，開始呈現(xiàn)出明顯區(qū)別。中國的孩子，似乎不再是青少年期的陽光少年，學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)特別是中考和高考的壓力，一定程度上制約了孩子應(yīng)有的天性?？梢?，心理應(yīng)激（俗稱壓力）對兒童腦發(fā)育是有影響的。

應(yīng)激相關(guān)的生理心理響應(yīng)特征及其神經(jīng)基礎(chǔ)

心理應(yīng)激（俗稱壓力）對人腦發(fā)育影響深遠(yuǎn)，特別是對兒童情緒行為問題。如果每年定期去體檢，可能會(huì)找到一些早期的特征或者指標(biāo)，這些指標(biāo)可能會(huì)有一些預(yù)示作用。比如說焦慮和心境障礙，焦慮障礙在5歲左右就可以表現(xiàn)出一些相關(guān)癥狀;心境障礙、抑郁癥也大多出現(xiàn)于青少年時(shí)期。

20世紀(jì)50年代甚至更早，研究者主要通過傳統(tǒng)心理學(xué)方法，比如問卷、量表和認(rèn)知行為范式等，來測量各種各樣心理與行為的特征。但是隨著腦功能成像技術(shù)的興起和快速發(fā)展，研究者們能夠一定程度上觀測人腦的活動(dòng)，進(jìn)而考察不同心理狀態(tài)（如焦慮或應(yīng)激）的活動(dòng)模式，推測或解碼其背后的心理與認(rèn)知加工過程，對認(rèn)識和理解人腦復(fù)雜精細(xì)的心理與行為具有重要輔助作用。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人體在面對壓力時(shí)，人腦會(huì)啟動(dòng)一個(gè)快速系統(tǒng)，分泌應(yīng)激激素或者壓力激素，從中樞系統(tǒng)開始誘發(fā)，進(jìn)而影響全身心的活動(dòng)。目前很多研究關(guān)注較快的交感副交感神經(jīng)系統(tǒng)和較慢的下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)的興奮，進(jìn)而調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)。序偶強(qiáng)調(diào)的是，壓力激素呈現(xiàn)明顯的節(jié)律，晚上睡前呈現(xiàn)較低的水平，早上醒來時(shí)呈現(xiàn)較高水平，然后回到較低水平。其中，機(jī)體醒來后20-30分鐘內(nèi)壓力激素快速升高，這種現(xiàn)象被稱為壓力激素的覺醒反應(yīng)，一定程度上能夠預(yù)測當(dāng)天的腦認(rèn)知功能及心理行為活動(dòng)。

我們主要采用功能性磁共振的技術(shù)和方法，來檢測人腦在不同認(rèn)知任務(wù)和情緒狀態(tài)下的活動(dòng)模式。研究發(fā)現(xiàn)，在壓力狀態(tài)下，人腦的活動(dòng)模式跟放松或無壓力狀態(tài)下存在非常大的差異，特別是情緒相關(guān)腦功能網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)發(fā)生了快速急劇變化。這些變化是無法通過肉眼觀測到的，但卻伴隨緊張、焦慮、心跳加速和手心出汗等變化。除了腦興奮性水平高度激活之外，壓力下全腦的功能連接特別是情緒相關(guān)環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)連接模式增強(qiáng)，以便快速做出應(yīng)急與應(yīng)對反應(yīng)，但是重復(fù)或過強(qiáng)功能連接，可能就不是一件好事了，可能會(huì)對兒童腦認(rèn)知功能產(chǎn)生不良影響。

最近研究發(fā)現(xiàn)，長期（約6個(gè)月）暴露于重大考試壓力下的學(xué)生，在考試前1-3周時(shí)間內(nèi)，通過功能性磁共振檢測他們在完成工作記憶任務(wù)時(shí)的腦功能活動(dòng)（所謂工作記憶好比完成一個(gè)中等難度的數(shù)學(xué)計(jì)算）發(fā)現(xiàn)，高特質(zhì)焦慮的考生的大腦前額葉跟執(zhí)行決策系統(tǒng)的活動(dòng)興奮性受到抑制，表現(xiàn)出激活不足的特征。在考試過程中問題解決需要依賴前額葉的執(zhí)行決策功能，如果該系統(tǒng)興奮不足，或者過度連接，可能會(huì)導(dǎo)致快速精細(xì)認(rèn)知加工、決策能力和靈活性知識信息提取能力下降，最終導(dǎo)致考試成績不佳?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，我們認(rèn)為：在面對長期的考試壓力時(shí)，前額葉高級執(zhí)行功能一定程度上會(huì)失靈。在重大考試（中考、高考）中，因過度焦慮導(dǎo)致失利的案例屢見不鮮。

應(yīng)激與焦慮對兒童腦智發(fā)育的影響規(guī)律

應(yīng)急和焦慮對兒童青少年的影響，特別在學(xué)習(xí)或者某個(gè)發(fā)展敏感階段，如果受到高強(qiáng)度的壓力后會(huì)導(dǎo)致怎樣的變化呢？在2012年，我們研究發(fā)現(xiàn)19-22歲成年人腦杏仁核情緒相關(guān)的兩個(gè)亞區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在一定程度上能夠很好分離;然而，對于7-9歲學(xué)齡兒童，這兩個(gè)系統(tǒng)并沒有完全分離。該發(fā)現(xiàn)一定程度上可以說明，兒童對于復(fù)雜情緒感知和調(diào)節(jié)等高級能力還沒有發(fā)育成熟，因?yàn)槠湄?fù)責(zé)不同情緒功能系統(tǒng)尚未完全分化和成熟。

我們曾邀請兒童的父母來實(shí)驗(yàn)室，請他們花1-2個(gè)小時(shí)評定孩子在過去6個(gè)月內(nèi)，在學(xué)校和日常生活中心理壓力與焦慮水平，并獲取兒童腦功能成像數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)兒童焦慮水平越高，其情緒相關(guān)的杏仁核灰質(zhì)體積越大，跟廣泛皮層區(qū)域的功能連接過度性增強(qiáng)，類似于“神經(jīng)繃得過緊”。大膽推理一下，如果腦功能網(wǎng)絡(luò)的連接過強(qiáng)，最有可能導(dǎo)致的后果是沒有辦法很靈活地去處理和面對一些突發(fā)事件，或者情緒的管理能力受到影響。也就是說，兒童經(jīng)歷較多壓力和焦慮，會(huì)導(dǎo)致情緒相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)育異常，進(jìn)而影響后續(xù)腦智發(fā)育。

進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，過度壓力或焦慮很可能阻礙兒童腦與認(rèn)知功能發(fā)展。海馬與額頂皮層功能重組在兒童期腦認(rèn)知功能發(fā)展過程中起著“支架式”促進(jìn)作用。在認(rèn)知發(fā)展過程中，兒童需要依賴于與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的海馬系統(tǒng)，不斷獲取各種知識信息，把新舊知識信息鞏固并進(jìn)行融合，以便促進(jìn)更高級技能與認(rèn)知能力的發(fā)展，新知識一旦建立完成之后，轉(zhuǎn)入依賴于更廣泛的皮層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行有效融合和長期儲(chǔ)存。我們通過一種計(jì)算模擬的方式，間接揭示了兒童期壓力與焦慮可能會(huì)阻礙發(fā)育過程中正常的腦功能重組加工，從而導(dǎo)致腦認(rèn)知發(fā)育障礙。

另外，家庭社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力也會(huì)通過母親焦慮水平進(jìn)而來影響兒童腦智發(fā)育。我們在北京和重慶獲取了1138對兒童和父母的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)家庭社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力跟父母焦慮水平呈正相關(guān)，如果壓力水平過高，激素水平也偏高。但是，這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在父母焦慮水平高的那些兒童身上，如果社會(huì)環(huán)境或者家庭壓力比較大，但父母善于積極處理和應(yīng)對，兒童也能夠成長得很好。如果父母處理焦慮或者壓力事件不得當(dāng)，就很可能傳遞給下一代，進(jìn)而影響孩子體內(nèi)的壓力激素水平。如果壓力激素水平沉淀到一定程度，會(huì)對身心產(chǎn)生不良影響。

同時(shí)，家庭經(jīng)濟(jì)壓力通過誘發(fā)壓力激素覺醒反應(yīng)水平，可以調(diào)節(jié)人腦杏仁核與前額葉的情緒調(diào)節(jié)系統(tǒng)。兒童腦發(fā)育過程中，如果體內(nèi)壓力激素水平持續(xù)偏高，往往會(huì)導(dǎo)致相關(guān)腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)異常發(fā)育的產(chǎn)生;在特定某階段發(fā)育異常，會(huì)影響到后續(xù)青少年和成年期的健康發(fā)展。該研究結(jié)果，類似于弗洛伊德所提出的早期童年經(jīng)驗(yàn)對大腦發(fā)育產(chǎn)生不良影響，會(huì)繼續(xù)影響到后續(xù)的發(fā)展過程。

壓力對兒童腦智發(fā)育影響的調(diào)控措施

日常生活中，我們不可能避免所有的壓力和焦慮。那么，有沒有哪種方式能夠緩解焦慮產(chǎn)生的不良影響呢？對此，我們做了以下幾方面的嘗試。

首先，積極的社會(huì)支持能夠緩解環(huán)境壓力及其不良影響。我們最近在北京和重慶收集了84名7-12歲兒童的腦功能影像及其父母社會(huì)支持及教養(yǎng)方式等多模態(tài)數(shù)據(jù)，通過細(xì)致深入分析，發(fā)現(xiàn)父母積極的社會(huì)支持或者采用更多積極的教養(yǎng)方式，這些孩子在面對負(fù)面情緒加工時(shí)杏仁核興奮水平偏低，傾向于采用更積極有效的方式來調(diào)節(jié)情緒;如果父母積極的教養(yǎng)方式或者積極的社會(huì)支持，鼓勵(lì)他、愛護(hù)他，小孩就更能夠面對負(fù)面事件，可以更好地調(diào)節(jié)，情緒系統(tǒng)激活就不那么強(qiáng)。負(fù)面情緒加工密切相關(guān)的杏仁核，跟積極的社會(huì)情緒、情緒調(diào)節(jié)的連接也很強(qiáng)。

其次，認(rèn)知訓(xùn)練一定程度上能夠緩解兒童學(xué)習(xí)焦慮。對教育來說，很多時(shí)候?qū)W習(xí)是一種磨煉，也需要學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。認(rèn)知訓(xùn)練不僅能促進(jìn)認(rèn)知功能，而且能緩解焦慮。我們通過五天的認(rèn)知訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)兒童在訓(xùn)練過程中學(xué)習(xí)越快、效率越高，對于解決未訓(xùn)練的知識信息的遷移能力也越高。其實(shí)，這種現(xiàn)象在學(xué)校教學(xué)中習(xí)以為常。另外，還發(fā)現(xiàn)有些數(shù)學(xué)不好的兒童，在解決熟悉問題時(shí)往往更加焦慮，訓(xùn)練之后，其焦慮水平有了一定程度的降低。最關(guān)鍵的是，通過腦成像數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)海馬及其周邊區(qū)域杏仁核，及其跟大腦皮層很多區(qū)域都建立起了更強(qiáng)的功能連接。也就是說，通過學(xué)習(xí)和認(rèn)知訓(xùn)練能夠有效構(gòu)建功能連接，以便促進(jìn)知識信息更加有序高效儲(chǔ)存，并緩解學(xué)習(xí)壓力。在現(xiàn)實(shí)生活中，重大考試前如中考、高考里面的題海戰(zhàn)術(shù)，一定程度上也能緩解壓力，通過不斷學(xué)習(xí)訓(xùn)練，當(dāng)面對高壓力事件時(shí)，也能夠更好地發(fā)揮出來。對于高焦慮兒童，如果在訓(xùn)練前給他看一道數(shù)學(xué)題，情緒神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的激活水平往往會(huì)偏高，并伴隨負(fù)面情緒體驗(yàn)，情緒系統(tǒng)過度激活時(shí)，選擇和決策更不理智;訓(xùn)練之后，情緒系統(tǒng)的激活水平得到很大程度的緩解。

那么，認(rèn)知訓(xùn)練都是積極有效的嗎？日本科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，過度單一的訓(xùn)練會(huì)導(dǎo)致大腦轉(zhuǎn)入抑制性的模式。這種抑制性大腦活動(dòng)模式不利于我們知識的遷移，所以不能濫用單一訓(xùn)練方式，一定要掌握一個(gè)度。

為了克服單一訓(xùn)練模式的不良影響，研究者們也在積極優(yōu)化認(rèn)知訓(xùn)練方案。比如，采用間隔學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，還有邊訓(xùn)練邊測試（被稱為測試訓(xùn)練法），不是單一的、機(jī)械式的，而是通過一種靈活優(yōu)化的方式來訓(xùn)練，并且要讓兒童能夠有充足的睡眠，讓學(xué)習(xí)與訓(xùn)練的信息能夠有效鞏固下來。譬如，我們最近研究發(fā)現(xiàn)，24小時(shí)之后，測試訓(xùn)練跟傳統(tǒng)訓(xùn)練相比，學(xué)習(xí)記憶的成績更好，且保持更加持久;進(jìn)一步分析腦功能成像數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)，通過不斷訓(xùn)練，人腦逐步構(gòu)建更加合理優(yōu)化的功能連接模式，特別是額頂皮層之間的連接，一旦穩(wěn)固連接形成后，即使面臨較高壓力或者面對重大考試壓力時(shí)，還能夠進(jìn)行有效信息的提取和運(yùn)用。譬如，高強(qiáng)度競技比賽選手，往往需要通過長時(shí)間優(yōu)化訓(xùn)練，建立起更有效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接，特別是額頂?shù)倪B接，從而有利于面對壓力帶來的不良影響。

可見，合理優(yōu)化的認(rèn)知訓(xùn)練能夠促進(jìn)兒童腦智的功能，一定程度上緩解學(xué)習(xí)困難兒童的焦慮情緒，但是單一過度的訓(xùn)練并非好事。

人腦是非常復(fù)雜的，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)交互的過程，急性應(yīng)激下大腦的敏感性增強(qiáng)，連接也會(huì)過強(qiáng)，前額葉執(zhí)行功能下降，如果是短暫的發(fā)生往往能夠恢復(fù)，只是一個(gè)暫時(shí)可逆的影響;但如果長此以往，很可能會(huì)形成一些固化的連接，過強(qiáng)的情緒網(wǎng)絡(luò)連接很可能不利于兒童腦認(rèn)知與情緒發(fā)展，知識信息的靈活運(yùn)用，額頂網(wǎng)絡(luò)在一定程度上也會(huì)受到阻礙。目前，我們還有很多其他方面值得嘗試，合理優(yōu)化的認(rèn)知訓(xùn)練，可以構(gòu)建和形成一個(gè)穩(wěn)固的腦網(wǎng)絡(luò)連接，這些穩(wěn)固的腦網(wǎng)絡(luò)連接可以幫助抗壓，在較高壓力下還可以很好地完成你的考試以及知識的靈活運(yùn)用。通過積極的社會(huì)支持，能夠構(gòu)建起積極情緒和社會(huì)支持相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而促進(jìn)情緒調(diào)節(jié)能力的提高。