《绘制大脑基因图谱》《我们还能更聪明吗》《我们的记忆由谁编码》《网络搜索改变大脑》《父亲是怎样炼成的》《快乐从何而来》《挖出老年痴呆的种子》《焦虑症新解》《与植物人对话》……本书精选近年来发表在《科学美国人》上的 20 篇封面故事和长篇报道，涵盖了大脑基因图谱、智商、记忆、情绪形成、潜意识、阿尔茨海默病、抑郁症、自闭症等研究领域的新进展，展示神经科学发展趋势，深度解读人脑新知。

当男人升级成爸爸后，连神经都会跟着再生，这一切都是为了宝宝更好地成长

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去年，我在圣迭戈待了一个周末，第一次见到四个月大的侄子兰登。小家伙完全激发出了我“科技呆子”的本色。我一边观察他的足底反射，一边主动跟大家讲解为什么他的脚趾会这样或那样动。不过没人爱听我唠叨这些，我太太不停地对我使眼色，孩子的爸妈则一脸茫然，所以很快我就知趣地不说这些术语，开始向宝宝学习“娃娃语”。

我的博士后研究方向是神经科学，所以我知道早期经历对幼年动物的健康有多么重要。出生后几天内，婴儿的大脑像海绵一样吸收来自外界的感官信息。新生儿的大脑很容易受外界影响，那些对大人而言无足轻重的景象或是气味，对婴儿来说却意义非凡，这些信息塑造了婴儿的大脑，帮助婴儿理解这个还十分陌生的世界。虽然婴儿的大脑让人惊叹不已，不过这趟家庭之旅让我更感惊奇的，却是孩子出生对于我那26岁小舅子的影响。

在我眼里，杰克一直就是我妻子的小弟弟而已。初见时，他只是个19岁、高高瘦瘦，高中毕业立即加入美国海军的毛头小伙子。作为伊拉克战争的退伍军人，他曾两赴战场，在六年内见识到的世界也许比许多人一辈子都多，所以总爱给我们讲各种疯狂的水手故事。但就在短短几个月时间里，他居然能绝口不提他的海上生涯，摇身一变，成为一个事事亲力亲为的新手奶爸。

比起在伊拉克服役，杰克发现照顾兰登才是人生最大的挑战。不管杰克是否意识到，也不管他喜不喜欢，一切都将变得不同。未来十几年，杰克对兰登不仅负有经济上和法律上的责任，而且父子间会逐渐形成割不断的情感纽带。新生命降临后的一段时间内，婴儿和父亲的大脑都会发生显著变化。现在已经有证据显示，如果这期间父亲不在婴儿身边，会对宝宝大脑造成永久影响。反之，那些一直照顾小孩的爸爸们，认知功能将有所提高。尽管很多结论还有待证实，科学家已经开始寻找父子间那种联系的神经根源了。

那个周末聚会结束的时候，我隐约感到杰克已经开始接受新身份了。杰克原本开的是大马力的马自达RX-8，他花了好几周时间试图加固后座上的婴儿座椅，可是最终他决定放弃，理智地换了一辆汽车，以便携带宝宝出行。也许在他脑子里，细胞网络正在悄悄发生变化。

父子关系

要研究“身为人父”这种感觉和认知的根源，科学家必须先找到一个切入点。一般看来，父亲远不像母亲那样紧紧地和孩子联系在一起。母亲们在怀孕九个月期间，经过催产素等一系列激素的“洗礼”，会自然而然和孩子形成紧密的生化联系。怀孕期间，母子的心跳甚至都有可能同步；生产以后，母乳更是新生儿的天然食物。

这么看来，父亲的贡献实在不明显。当然，受精过程少不了我们，可在那之后，我们对孩子好像就没那么重要了。然而研究发现，父子关系其实非常重要。如果父亲把年幼的孩子丢给母亲独自抚养，孩子长大以后更容易产生情感障碍、好斗、吸毒等问题。现实情况更是刻不容缓。2008年，美国有25％的儿童由母亲独自抚养，另外有4％由父亲单独抚养。美国现在有1 200万单亲家庭，其中约三分之一生活在贫困线下。可能生存的压力也使得单亲家庭的孩子更容易出现学习成绩差、自卑、社交障碍等问题。

以前，要研究父亲在儿童成长过程中的作用，只能进行大规模问卷调查。现在，脑科学研究为此提供了新的思路，神经科学家开始从父亲与子女生物学联系的角度，解开这一谜团的关键一环。

以婴儿的哭声为例。2003年，瑞士巴塞尔大学的精神病学家埃里奇·希弗里兹（Erich Seifritz）和研究小组用功能性磁共振成像技术进行实验，发现婴儿的哭声不仅可以激活妈妈大脑的特定区域，同样也能使爸爸的特定脑区产生具有明显特征的脑活动，而没有孩子的受试者则不会出现此类特征性脑活动。虽然这个研究小组还不能确定究竟这种变化是怎么产生的，但可以确定的是，父母双方大脑都会发生某些改变，从而能更好地识别关乎宝宝安危的声音。

毕竟，大脑不是静止不变的。面对新体验或周围环境的变化，大脑总能不断更新神经回路来适应，有时甚至长出新神经元，这个过程一般被称为神经发生（neurogenesis），其机制还不清楚，但科学家认为新神经元和学习新内容密切相关。

脑力迸发

基于以上认识，加拿大卡尔加里大学的两名神经科学家，格洛利亚·马克（Gloria K. Mak）和萨穆埃尔·韦斯（Samuel Weiss）设计了一系列实验，研究孩子如何影响和改变父亲的大脑。他们在2010年发表文章指出，幼崽出生后的几天内，小鼠父亲大脑内的神经回路就开始有所变化，而且还有新神经元长出，形成全新的神经通路或网络。嗅球（负责处理味觉信息的脑区）里长出的新神经元，会专门对自家幼崽的气味做出反应。另外，海马内也会长出一些新神经元，鉴于这个脑区和记忆密切相关，新长出来的脑细胞很可能是用来帮助鼠爸爸加深对幼崽气味记忆的。

不过，要长出新细胞，还有一个前提条件：鼠爸爸必须待在窝里。如果鼠宝宝出生那天，鼠爸爸被转移到别处，其大脑就不会发生改变。韦斯认为，待在孩子身边的这个过程“不是简单地改变现有神经网络，更重要的是能催生全新的神经回路，为即将开始的父子关系铺路”。

哺乳动物鼻子里有特殊的气味受体神经，负责接收味觉信息并传给嗅球—大脑的味觉信息整合中心。不过，仅仅闻一闻自己的幼崽并不足以催生新神经元。马克和韦斯在笼子中间加一层网，把爸爸和孩子隔开，这时鼠爸爸仍能闻到自己的幼崽，但是碰不到。结果发现这种条件下不会催生新脑细胞。通过上述测试以及一些类似的实验，韦斯认为，幼崽的出生或是气味本身并不足以改变父亲的大脑，亲自照顾幼崽才是促使新神经元产生的关键。与幼崽有身体接触，辅以气味加深记忆，才能最终催生新神经元。

有研究显示，几个星期的隔离，足以使小鼠忘记前“笼友”。对自家孩子，小鼠会不会也这么健忘呢？马克和韦斯的实验结果再次证实：血浓于水。小鼠父子即使被分开三星期，鼠爸爸仍能轻易“闻出”自己的孩子。这很可能是因为新神经元之间会形成独特的网络，帮助鼠爸爸巩固长时记忆，维系父子关系。韦斯说：“我们仍在试图弄清为什么所有哺乳动物—包括人类，脑内都有神经发生现象。当然一个主要的原因是为了适应外界变化，形成新神经网络，比如在这个实验中，新神经元有助于巩固父子间的‘社交记忆’。”

如父，如母

为了巩固社交记忆，大脑需要依靠激素来调控新生神经元之间的连接。马克和韦斯发现父亲大脑内的神经发生源于催乳素（prolactin）—这种激素在母亲体内是用来促进产乳的。如果我们抑制鼠爸爸大脑合成该激素，它就无法形成与幼崽相关的新神经元。

而且，很多研究显示，在孩子出生的最初几个月内，催产素（oxytocin）水平较高的男性通常显得更具父爱，这与母子关系的研究结果类似。在2010年12月发表的一项成果中，东京大学的齐藤敦子（Atsuko Saito）和京都大学的中村且树（Katsuki Nakamura）通过观察绒猴爸爸给小猴喂食的状况，将此研究又推进了一步。他们发现，一般情况下，小猴出生四个月内，绒猴爸爸会主动喂食小猴，但小猴长到六个月大以后，绒猴爸爸就不再喂食小猴，而是把食物留给自己吃。如果给猴爸爸脑内注射催产素（不会影响雄猴的食欲），不管剂量大小，它都会变得更愿意给幼猴喂食。

由于催乳素和催产素本身就和社交行为密切相关，它们会影响父亲的抚育行为并不奇怪。然而，新研究显示，还有很多其他激素也有同样的作用。例如，美国普林斯顿大学心理学家伊丽莎白·古尔德（Elizabeth Gould）和同事在2010年10月发表的一篇综述中提到，与性及应激有关的激素也会影响抚育行为。

古尔德发表过很多文章，详细阐述人类应激激素—皮质醇（作用与啮齿类动物体内的皮质酮相似）与大脑结构改变之间的关系。一般来说，应激具有负面作用，但古尔德和同事在啮齿类动物中的实验显示，应激的作用可好可坏，视情况而定。负性应激，比如突然浸入冷水或暴露在天敌面前，对大脑有负面作用，会降低大脑神经发生、形成新神经回路的能力。但正如古尔德和同事2010年7月发表的那样，另一些应激，如锻炼和性行为，虽然也导致皮质酮水平上升，但反而会刺激新神经元的生长。由此看来，养育孩子的应激对父亲来说，也许该划为好的应激。

雄性性激素水平与生育后代关系密切，但不同物种会有不同的具体表现。比如，对于某些啮齿类和鱼类，后代出生后，雄性会产生过量睾丸激素，这一方面使它们尽心照顾后代，另一方面又使它们变得凶猛—这也许是为了更好地对抗猎食者。但对于热带鸟类和灵长类，睾丸激素升高会使雄性不那么待见孩子—睾丸激素水平高的雄性会对啼哭的婴儿表现出不耐烦。

这些研究对于我们理解激素在抚育行为中扮演的角色大有帮助。正如韦斯所说，这些研究“为我们理解激素对于成年动物神经发生的作用，又增加了一个新的维度”。

关键的突触联系

孩子出生后，父亲大脑是在一系列激素作用下发生改变，而孩子似乎一生下来就会和父亲互动。为了验证这个假设，德国马格德堡大学的神经生物学家凯塔林娜·布朗（Katharina Braun）和同事选择八齿鼠（Degu rat）作为研究对象。八齿鼠和人类很像，父母分工合作抚育后代。父亲负责新生儿的基本护理，用体温温暖幼崽，舔舐梳理它们的毛发。等幼崽长大一些，父亲就会陪它们在巢穴周围玩耍嬉戏。

布朗的小组发现，如果窝里没有雄性，幼崽会产生社交和情感上的失落感。在人类社会中，由单亲妈妈抚养的小孩也会产生类似感觉。另外，他们还发现只有父亲待在窝里，幼崽大脑发育才会健全。如果出生后立即把父亲隔离开，幼鼠大脑中有两个脑区的突触连接的数量会大大减少（突触是脑细胞之间传递信息的化学连接部位）。

在幼崽大脑本该迅速形成大量突触连接的发育阶段，如果父亲不在身边，眶额皮层和躯体感觉皮层（somatosensory cortex）的发育就会出现缺陷。眶额皮层是前额叶皮层的一部分，该皮层负责调控决策制定、行为奖励以及情感等脑高级功能。很多幼年缺乏父爱的孩子长大后容易出现严重行为异常。虽然我们不能把啮齿类的研究结果简单类推到人类，但这至少提醒我们，上述异常可能和该区域突触连接异常或功能障碍有关。

总的来说，这些动物研究的结果在一定程度上解释了父亲的重要性。新生儿在羊水里漂了几个月，基本没有感觉信息输入，来到世上后躯体感觉皮层亟待改变。如果没有父亲在身边，新生儿本该如雨后春笋般的突触连接会凋敝萎缩，结果无法正常感受各种触觉，最终导致一系列发育障碍，比如代谢问题、激素分泌异常等。

从目前的研究结果来看，父亲的大脑与后代之间的联系复杂微妙。韦斯认为，“父母俱在固然重要，但更重要的是全家亲密、有效的互动”。

对于我的小侄子兰登来说，也许他父亲简单、亲密的触碰已经使他的大脑出现了很多新建立的突触连接，这让兰登可以健康成长，帮助他正常面对今后的行为和情感上的挑战。另外，虽然我不能在杰克脑袋上钻个孔，看看他脑子里有没有长出新神经元，但我注意到，随着角色的转变，他在日常生活中的关注点也发生了明显的转变。兰登的小动作和声响，别人也许根本察觉不到，却总能轻易引起杰克的注意。看来，杰克脑子里已经有了一小簇专为他儿子而生的神经元。

来源：百道网 2016年8月11日