【大紀元2026年05月14日訊】（大紀元記者笛睿編譯報導）長期以來，人們一直在爭論我們的大腦在出生時究竟是一塊白板，還是已經在處理大量資訊。科學家透過研究小鼠的一生，揭示了海馬迴中的神經元網絡在起初是密集而混亂的，但隨後會逐漸稀疏並變得更有秩序。雖然關於人類大腦還需要進行更多研究，但可以肯定的是，儘管我們大多數人都不記得自己嬰兒時期的事，我們的大腦當時卻在全力運轉。
我們出生時的大腦，究竟是一塊本質上的「空白石板」，神經元只在人出生後才開始在上面書寫內容？還是我們的大腦功能更像一塊「已寫滿字的石板」，並且在不斷地被覆寫？
當一個由奧地利科學技術研究所（ISTA）神經科學家彼得‧約納斯（Peter Jonas）和維克多‧巴爾加斯-巴羅索（Victor Vargas-Barroso）領導的研究團隊著手回答這個問題時，他們決定將焦點放在海馬迴（hippocampus）上。海馬迴是大腦中與記憶的形成關係最為密切的主要區域，對學習和空間辨識也至關重要。科學家們尤其聚焦於海馬迴特有的CA3神經元網絡，這些神經元具有編碼、儲存、提取和更新記憶的可塑性。
CA3神經網絡被認為透過突觸——神經之間傳遞訊息的間隙——儲存大量資訊，這些突觸具有高度可塑性，能夠輕易適應變化。先前的研究表明，這些神經元是分散排列而非密集堆積的，但它們在出生後如何相互連接仍在研究之中。根據其中一個假說——「空白石板」模型——神經元之間最初只有少量連接，突觸會隨時間不斷形成。與此相反的理論是「修剪」模型（pruning model），該模型認為大腦一開始充滿了突觸，其數量隨後逐漸減少，最終形成距離更遠但更為精確的連接。
「空白石板模型和修剪模型對連接性在發育過程中的變化有著不同的預測」，約納斯和巴爾加斯-巴羅索在近期於4月21日發表於《自然‧通訊》（Nature Communications）的研究中這樣表示，「成熟海馬迴和新皮質網絡中的突觸連接並非隨機的……但其生成方式尚不清楚。」
「膜片鉗」技術
為了觀察CA3突觸從出生到成年的發育過程，研究人員對小鼠在出生後不久（7至8天大）、青春期（18至25天大）和成年期（45至50天大）進行了研究，這些時期分別對應海馬迴可塑性最高時期的前、中、後階段。利用「膜片鉗」技術（patch-clamp technique），研究人員能夠精確記錄和測量通過神經元的電訊號，從而可以測量訊號到達神經元不同部位時的狀態——從一端的突觸前末梢（即神經元末端，負責將電訊號轉化為化學訊號並釋放神經傳導物質的地方）到另一端的樹突（即接收訊號並將其傳送至神經元細胞體的分枝狀延伸結構）。
當研究團隊分析這些記錄時，他們發現小鼠出生時CA3神經元之間的連接極為豐富。隨著動物的成熟，這些連接逐漸減少，CA3突觸也變得更有結構、更少隨機性。這兩個觀察結果均支持修剪模型，表明CA3網絡是從「滿載石板」（Tabula Plena）狀態開始的，而非「空白石板」狀態。研究人員還發現，幼鼠的單個突觸強度出乎意料地高（能夠獨立觸發神經衝動），而在成年動物中，需要許多較弱的輸入同時疊加才能激發一個神經元。對同一神經元的顯微鏡分析進一步支持了修剪理論：軸突隨著時間推移而縮短並減少了分支點，而樹突則變得更長、密度更高。
滿載的石板
因此，新生兒的大腦——至少在小鼠中是如此——似乎更接近「滿載石板」而非「空白石板」。從出生到成年，海馬迴中的CA3神經網絡從密集而隨機的狀態，轉變為更加稀疏而有結構的狀態。成熟的CA3神經元放電頻率也低於未成熟的神經元。然而，人類大腦是否經歷相同的過程仍有待觀察，因為驅動突觸修剪的機制在細胞或分子層面上仍未被充分理解。
「這些變化被解讀為海馬迴高階運算的轉變」，研究人員表示，「這些變化可能與CA3連接性從密集隨機到稀疏結構的轉變有關。直接驗證這些假說，將需要在人類海馬迴上進行更多研究。」
你或許不記得任何嬰兒時期的事，但這不一定意味著你的大腦在那時是空的。
事實上，這項研究提示我們，人類的心智從生命最初的時刻起，便已在悄然塑造自身。那些密集而活躍的神經連接，或許正是我們日後學習、記憶與認知能力的隱形基石。儘管嬰兒期的記憶無從追溯，我們的大腦卻從未停止工作——它在我們意識到之前，便已開始了一場漫長而精密的自我雕琢之旅。◇
責任編輯：李琳#
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