据美国《大众机械》月刊网站5月12日报道，我们出生时，大脑基本是一块白板，也就是说处于等待神经元留下印记的空白状态吗？还是说板上已经写满了信息，等待后续被不断覆写？

为解答这一疑问，由奥地利科技研究所神经科学家彼得·约纳斯和维克托·巴尔加斯-巴罗索带领的研究团队决定将研究重点放在海马体上。海马体是大脑中形成记忆的主要区域，对学习能力和空间认知也至关重要。科学家尤其关注海马体特有的CA3神经元网络区域。CA3区的神经元具备可塑性，能够对记忆进行编码、存储、调取和更新。

CA3区被认为是通过突触来存储海量信息的。突触是神经元之间的间隙，是传递信号的场所，具有极强的可塑性，极易适应外界变化。以往的研究表明，这些神经元分布较为松散，而不是紧密聚集在一起，但它们在婴儿出生后如何建立神经连接仍有待研究。有一种假说即“白板模型”认为，神经元之间最初很少存在连接，突触会随着时间的推移不断生成。与之相对应的“修剪模型”则认为，大脑在一开始便拥有大量突触，后来突触逐渐减少，最终形成跨度更大但精度更高的神经连接。

近日，约纳斯和巴尔加斯-巴罗索在英国《自然-通讯》杂志上撰文写道：“白板模型与修剪模型对于神经连接在发育过程中的变化趋势做出了截然不同的预测。成熟海马体与新皮质网络的突触连接并非随机形成……但是这类连接的生成机制目前尚不明确。”

为探究CA3区突触从婴儿出生到成年的发育过程，研究人员选取了处于新生期(出生7至8天)、青春期(出生18至25天)和成年期(出生45至50天)的小鼠作为研究对象。这三个阶段分别对应海马体可塑性达到巅峰期之前、期间和之后的阶段。研究人员采用膜片钳技术，精准记录和测量流经神经元的电信号，由此捕捉电信号在神经元各部位的传导情况——从突触前末梢(通过释放神经递质，神经元在突触前末梢将电信号转化为化学信号)一直传导至树突(这种分支状神经突起负责接收信号并传递至神经元胞体)。

研究团队在分析数据后发现，小鼠刚出生时，其CA3区就存在大量神经连接。随着身体发育成熟，神经连接逐渐减少，CA3区的突触也变得更有条理，随机性大幅降低。这两个发现均印证了修剪模型，证明CA3区最初并非处于白板状态，而是写满了信息。研究人员还发现，幼鼠体内单个突触的强度远超预期，可以独立触发神经脉冲，而成年鼠需要同时集合许多较弱的输入信号，才能激活一个神经元。对于同一批神经元的显微分析进一步佐证了修剪模型：随着时间推移，轴突会逐渐变短，减少分支节点，而树突会逐渐变长变密。

由此可见，至少就小鼠而言，新生大脑更接近信息满载的状态，而非白板状态。从新生到成年，海马体CA3区的神经网络从密集无序逐步转变为相对稀疏、规整的状态。成熟的CA3区神经元的放电频率也低于未成熟神经元。不过，人类大脑是否经历同样的发育过程仍无定论，因为科学界尚未从细胞层面或分子层面充分理解突触修剪现象的驱动机制。

研究论文写道：“这些变化被解读为海马体高阶运算功能的转变。此类变化或许和CA3区神经连接从密集无序向稀疏规整的转变有关。若要直接验证这一假说，还需要进一步研究人类海马体。”

你或许完全不记得身为婴儿时的任何事情，但这并不意味着那时你的大脑是一片空白。（编译/刘子彦）