應激對兒童腦智發育的影響

秦紹正

我們知道，壓力與焦慮兩者有著密切的共生關系。兒童大腦處于快速發育的過程，好比正在茁壯成長的小樹苗，如果長期暴露于風吹雨打或不良天氣中，就會造成損害，特別是在中小學階段，很多來自學校學習、家庭和社會環境造成的壓力直接影響精神健康。比如在歐美國家學齡前兒童，跟中國的同齡兒童一起玩耍時，你很難看出誰是國外出生的誰是國內出生的;但到了學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，開始呈現出明顯區別。中國的孩子，似乎不再是青少年期的陽光少年，學習負擔特別是中考和高考的壓力，一定程度上制約了孩子應有的天性。可見，心理應激（俗稱壓力）對兒童腦發育是有影響的。

應激相關的生理心理響應特征及其神經基礎

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

20世紀50年代甚至更早，研究者主要通過傳統心理學方法，比如問卷、量表和認知行為范式等，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的興起和快速發展，研究者們能夠一定程度上觀測人腦的活動，進而考察不同心理狀態（如焦慮或應激）的活動模式，推測或解碼其背后的心理與認知加工過程，對認識和理解人腦復雜精細的心理與行為具有重要輔助作用。

研究發現，當人體在面對壓力時，人腦會啟動一個快速系統，分泌應激激素或者壓力激素，從中樞系統開始誘發，進而影響全身心的活動。目前很多研究關注較快的交感副交感神經系統和較慢的下丘腦-垂體-腎上腺皮質系統的興奮，進而調節中樞神經系統的活動。序偶強調的是，壓力激素呈現明顯的節律，晚上睡前呈現較低的水平，早上醒來時呈現較高水平，然后回到較低水平。其中，機體醒來后20-30分鐘內壓力激素快速升高，這種現象被稱為壓力激素的覺醒反應，一定程度上能夠預測當天的腦認知功能及心理行為活動。

我們主要采用功能性磁共振的技術和方法，來檢測人腦在不同認知任務和情緒狀態下的活動模式。研究發現，在壓力狀態下，人腦的活動模式跟放松或無壓力狀態下存在非常大的差異，特別是情緒相關腦功能網絡的活動發生了快速急劇變化。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環路和網絡連接模式增強，以便快速做出應急與應對反應，但是重復或過強功能連接，可能就不是一件好事了，可能會對兒童腦認知功能產生不良影響。

最近研究發現，長期（約6個月）暴露于重大考試壓力下的學生，在考試前1-3周時間內，通過功能性磁共振檢測他們在完成工作記憶任務時的腦功能活動（所謂工作記憶好比完成一個中等難度的數學計算）發現，高特質焦慮的考生的大腦前額葉跟執行決策系統的活動興奮性受到抑制，表現出激活不足的特征。在考試過程中問題解決需要依賴前額葉的執行決策功能，如果該系統興奮不足，或者過度連接，可能會導致快速精細認知加工、決策能力和靈活性知識信息提取能力下降，最終導致考試成績不佳。基于以上研究結果，我們認為：在面對長期的考試壓力時，前額葉高級執行功能一定程度上會失靈。在重大考試（中考、高考）中，因過度焦慮導致失利的案例屢見不鮮。

應激與焦慮對兒童腦智發育的影響規律

應急和焦慮對兒童青少年的影響，特別在學習或者某個發展敏感階段，如果受到高強度的壓力后會導致怎樣的變化呢？在2012年，我們研究發現19-22歲成年人腦杏仁核情緒相關的兩個亞區網絡系統，在一定程度上能夠很好分離;然而，對于7-9歲學齡兒童，這兩個系統并沒有完全分離。該發現一定程度上可以說明，兒童對于復雜情緒感知和調節等高級能力還沒有發育成熟，因為其負責不同情緒功能系統尚未完全分化和成熟。

我們曾邀請兒童的父母來實驗室，請他們花1-2個小時評定孩子在過去6個月內，在學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據。發現兒童焦慮水平越高，其情緒相關的杏仁核灰質體積越大，跟廣泛皮層區域的功能連接過度性增強，類似于“神經繃得過緊”。大膽推理一下，如果腦功能網絡的連接過強，最有可能導致的后果是沒有辦法很靈活地去處理和面對一些突發事件，或者情緒的管理能力受到影響。也就是說，兒童經歷較多壓力和焦慮，會導致情緒相關神經網絡發育異常，進而影響后續腦智發育。

進一步研究還發現，過度壓力或焦慮很可能阻礙兒童腦與認知功能發展。海馬與額頂皮層功能重組在兒童期腦認知功能發展過程中起著“支架式”促進作用。在認知發展過程中，兒童需要依賴于與學習記憶相關的海馬系統，不斷獲取各種知識信息，把新舊知識信息鞏固并進行融合，以便促進更高級技能與認知能力的發展，新知識一旦建立完成之后，轉入依賴于更廣泛的皮層網絡系統進行有效融合和長期儲存。我們通過一種計算模擬的方式，間接揭示了兒童期壓力與焦慮可能會阻礙發育過程中正常的腦功能重組加工，從而導致腦認知發育障礙。

另外，家庭社會經濟壓力也會通過母親焦慮水平進而來影響兒童腦智發育。我們在北京和重慶獲取了1138對兒童和父母的數據，發現家庭社會經濟壓力跟父母焦慮水平呈正相關，如果壓力水平過高，激素水平也偏高。但是，這種現象僅僅出現在父母焦慮水平高的那些兒童身上，如果社會環境或者家庭壓力比較大，但父母善于積極處理和應對，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，就很可能傳遞給下一代，進而影響孩子體內的壓力激素水平。如果壓力激素水平沉淀到一定程度，會對身心產生不良影響。

同時，家庭經濟壓力通過誘發壓力激素覺醒反應水平，可以調節人腦杏仁核與前額葉的情緒調節系統。兒童腦發育過程中，如果體內壓力激素水平持續偏高，往往會導致相關腦網絡系統異常發育的產生;在特定某階段發育異常，會影響到后續青少年和成年期的健康發展。該研究結果，類似于弗洛伊德所提出的早期童年經驗對大腦發育產生不良影響，會繼續影響到后續的發展過程。

壓力對兒童腦智發育影響的調控措施

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，積極的社會支持能夠緩解環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支持及教養方式等多模態數據，通過細致深入分析，發現父母積極的社會支持或者采用更多積極的教養方式，這些孩子在面對負面情緒加工時杏仁核興奮水平偏低，傾向于采用更積極有效的方式來調節情緒;如果父母積極的教養方式或者積極的社會支持，鼓勵他、愛護他，小孩就更能夠面對負面事件，可以更好地調節，情緒系統激活就不那么強。負面情緒加工密切相關的杏仁核，跟積極的社會情緒、情緒調節的連接也很強。

其次，認知訓練一定程度上能夠緩解兒童學習焦慮。對教育來說，很多時候學習是一種磨煉，也需要學習與訓練。認知訓練不僅能促進認知功能，而且能緩解焦慮。我們通過五天的認知訓練，發現兒童在訓練過程中學習越快、效率越高，對于解決未訓練的知識信息的遷移能力也越高。其實，這種現象在學校教學中習以為常。另外，還發現有些數學不好的兒童，在解決熟悉問題時往往更加焦慮，訓練之后，其焦慮水平有了一定程度的降低。最關鍵的是，通過腦成像數據分析，發現海馬及其周邊區域杏仁核，及其跟大腦皮層很多區域都建立起了更強的功能連接。也就是說，通過學習和認知訓練能夠有效構建功能連接，以便促進知識信息更加有序高效儲存，并緩解學習壓力。在現實生活中，重大考試前如中考、高考里面的題海戰術，一定程度上也能緩解壓力，通過不斷學習訓練，當面對高壓力事件時，也能夠更好地發揮出來。對于高焦慮兒童，如果在訓練前給他看一道數學題，情緒神經網絡系統的激活水平往往會偏高，并伴隨負面情緒體驗，情緒系統過度激活時，選擇和決策更不理智;訓練之后，情緒系統的激活水平得到很大程度的緩解。

那么，認知訓練都是積極有效的嗎？日本科學家研究發現，過度單一的訓練會導致大腦轉入抑制性的模式。這種抑制性大腦活動模式不利于我們知識的遷移，所以不能濫用單一訓練方式，一定要掌握一個度。

為了克服單一訓練模式的不良影響，研究者們也在積極優化認知訓練方案。比如，采用間隔學習與訓練，還有邊訓練邊測試（被稱為測試訓練法），不是單一的、機械式的，而是通過一種靈活優化的方式來訓練，并且要讓兒童能夠有充足的睡眠，讓學習與訓練的信息能夠有效鞏固下來。譬如，我們最近研究發現，24小時之后，測試訓練跟傳統訓練相比，學習記憶的成績更好，且保持更加持久;進一步分析腦功能成像數據還發現，通過不斷訓練，人腦逐步構建更加合理優化的功能連接模式，特別是額頂皮層之間的連接，一旦穩固連接形成后，即使面臨較高壓力或者面對重大考試壓力時，還能夠進行有效信息的提取和運用。譬如，高強度競技比賽選手，往往需要通過長時間優化訓練，建立起更有效的神經網絡連接，特別是額頂的連接，從而有利于面對壓力帶來的不良影響。

可見，合理優化的認知訓練能夠促進兒童腦智的功能，一定程度上緩解學習困難兒童的焦慮情緒，但是單一過度的訓練并非好事。

人腦是非常復雜的，它是一個動態交互的過程，急性應激下大腦的敏感性增強，連接也會過強，前額葉執行功能下降，如果是短暫的發生往往能夠恢復，只是一個暫時可逆的影響;但如果長此以往，很可能會形成一些固化的連接，過強的情緒網絡連接很可能不利于兒童腦認知與情緒發展，知識信息的靈活運用，額頂網絡在一定程度上也會受到阻礙。目前，我們還有很多其他方面值得嘗試，合理優化的認知訓練，可以構建和形成一個穩固的腦網絡連接，這些穩固的腦網絡連接可以幫助抗壓，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用。通過積極的社會支持，能夠構建起積極情緒和社會支持相關神經網絡系統，從而促進情緒調節能力的提高。