10岁以后学语言晚‌吗？

转载：本文来自微信公众号“高山大学”（ID:gasadaxue），作者：骆利群，转载经授权发布。

我哋而家都知道，大脑皮层嘅每一个部分都有住不同嘅功能。

呢个概念提出来也才三百年左右，噉时人意识到人所有嘅行为都源于大脑，但是涉及到具体不同区域对应乜嘢功能，当时嘅理解，喺而家睇来都系错嘅。

1860年。法国医生布鲁克(Paul Broca)有一个病人唔会讲话，只会发一个“tan”嘅音节。

病人去世后，医生解剖‌他嘅大脑，发现大脑皮层上有一块区域出‌问题。

随后好多类似病症嘅病人都被发现大脑嘅同一块区域均发生‌损伤，呢块脑区我哋而家称佢为“布罗卡区”，专门控制人舌头嘅动作，是语言产生区。

大脑皮层上仲有另外一个区域，叫“韦尼克区”，主要功能是“理解语言”。如果这块区域发生病变，病人能讲话，但讲嘅嘢没有条理，并且也听不懂人哋说话。

随住科学技术嘅发展，而家我哋不需要解剖大脑，直接用核磁共振就能认识到大脑不同区域嘅不同功能。

通过核磁共振，我哋还发现‌大脑语言区嘅一个有趣嘅现象，噉就系一个人10岁之前和10岁之后学习使用第二语言，喺大脑语言区域嘅控制位置是不一样嘅。人脑中似乎有一块黄金区域是留畀个钟头候学习语言嘅。

运动和感觉喺大脑皮层上也分别对应住一个图谱。

图中右边是运动皮层，左边是感觉皮层，左右均系对称嘅。一般系左脑控制身体嘅右侧，右脑控制身体嘅左侧，但是语言只是由左脑控制。

呢个图谱喺100年前就已经发现嘎啦，当时主要是通过切断癫痫病人不同嘅神经对应绘制出来嘅。

图谱同人体各部位大小并唔系成比例呈现嘅，一般嚟讲，神经越敏感丰富嘅地方，喺大脑皮层上所占嘅区域越大，例如大拇指、嘴唇等，相反，大脾、后背等区域喺图谱上位置就好小。

神经元

大家都知道人体是由细胞组成嘅，细胞是基本单元。但喺神经系统度，关于细胞系咪是基本单位呢个问题，仍然存喺好多争论。

意大利科学家高尔基（Golgi）发明‌一种染色嘅方法来研究神经系统，呢个方法让人发现‌神经细胞有一个树突和一个轴突。

树突是用来接收信号嘅，轴突是释放信号嘅。一个树突可以接收来自高达15万个轴突嘅信息。

神经细胞中胶质细胞也非常重要，有嘅可以连接不同嘅神经元，有嘅可以让动作电位更快，有嘅则同一啲疾病有关。

人脑中有大约1011个神经元，神经元嘅连接点有1014个，大量嘅神经元并唔系混乱排列嘅，而是组成‌非常有序嘅神经回路。

比如说膝跳反应，就是肌肉上嘅感觉接收器接受到刺激，产生冲动，通过感觉神经元传至脊椎，再经传出神经反馈畀效应器，发生膝跳反应。

电和神经元

第一个发现电跟神经系统有关系嘅一个实验是“火花实验”。

1971年，意大利学者路易吉·加尔瓦尼（Luigi Galvani）,他将青蛙嘅中枢神经和腿解剖‌出来，然后用闪电来刺激青蛙。

结果发现虽然青蛙已经死嘎啦，但喺电刺激下腿部仍然可以跳动，因此他得出结论：电和神经系统有交流。

1939年，英国科学家霍奇金（Hodgkin）和哈斯利（Huxley）首次将电极深入到细胞入面，记录到‌神经元嘅动作电位。

经过十几年嘅研究，佢哋发现‌神经元动作电位嘅分子机制，即钠离子和钾离子造成嘅不同离子通道嘅开闭，导致‌膜电位嘅变化，从而形成‌动作电位。

动作电位发生喺树突和轴突之间，同一个细胞内速度最高可达120m/s,不同神经元之间传递时间最快是1μs。

我哋点样感觉呢个世界

人有五感，视觉、听觉、嗅觉、味觉和躯体感觉。我研究嗅觉比较多。

嗅觉喺好多动物里也非常重要，比如三文鱼。佢们个钟头候喺小溪里长大，之后游到大海中生活，但当要生小三文鱼嘅时候，佢们会非常精确地回到原来嘅小溪，靠嘅系乜嘢，就是佢们敏锐嘅嗅觉。

对于动物嚟讲，嗅觉可以帮佢们揾到方向、食物、配偶和敌人。

嗅觉产生嘅机制一般系气味传到鼻子中嘅感觉神经元，感觉神经元再将信息传到大脑中嘅嗅球，由此就能感知到气味。

感觉到气味嘅嗅觉受体是通过多个基因进行编码嘅。

老鼠体内有2万个基因，其中有5%即1000个左右基因同嗅觉相关，占比好大。狗嘅嗅觉也好敏感，编码嘅基因大概喺900多个左右。人嘅嗅觉编码基因大概300左右，而猪嘅嗅觉是最为敏感嘅，编码基因高达1300多个。

人开始直立行走之后，嗅觉变得不再非常重要嘎啦，相反，视觉嘅重要性加强嘎啦。喺进化过程度，人类慢慢地丢掉‌一啲不重要嘅基因。

先天和后天行为

讲讲先天和后天嘅故事

先天行为

这幅图你们觉得像乜嘢？

对于刚出生嘅小鸡嚟讲，呢像是老鹰嘅影子，喺没有任何经历嘅情况下，小鸡知道躲避老鹰。这是进化留下来嘅行为，是先天性嘅。

另外一个喺自然界普遍存喺嘅先天性嘅行为就是性行为。

从大肠杆菌、酵母、蜜蜂、蝴蝶，再到乌龟、人类，都存喺呢种行为。

我哋来睇睇果蝇嘅求偶行为。

果蝇嘅求偶行为存喺固定嘅模式。

雄果蝇首先喺雌果蝇附近发出荧光，告知雌果蝇自己嘅存喺，随后会去轻拍雌果蝇嘅翅膀，畀雌果蝇唱歌，然后去舔雌果蝇嘅翅膀和腹部，最后会尝试进行交配直到交配成功，成个过程大概一到两分钟。

如果雌果蝇已经同别嘅雄果蝇交配过，佢则会踢开尝试和佢交配嘅雄果蝇。

科学家研究果蝇嘅遗传学信息，发现当佢哋有一个叫“无果”嘅基因突变，会导致严重嘅求偶缺陷问题，佢哋无办法辨别对方果蝇嘅性别，从而无办法进行正常嘅性行为。

后天行为

猫头鹰嘅视觉和听觉非常好，喺完全黑暗嘅情况下，可以依靠听觉来抓老鼠。猫头鹰点解有咁样嘅能力呢？

声音经过左耳，再传到右耳，时间差不超过200毫秒，一般同声音嘅频率有关。

猫头鹰嘅听觉神经网络非常发达，能够根据呢个时间差来判定声音嘅方向来源。

我哋学校一个教授，神经生物系嘅Eric Knudsen，他做‌一个咁样嘅实验。

他畀猫头鹰带上一副眼镜，让猫头鹰嘅视觉产生23度嘅偏差，呢样一来，猫头鹰听觉判断嘅位置和视觉睇到嘅位置就会发生偏差。

但系喺一段时间后，猫头鹰能够进行自我调整，让自己嘅视觉和听觉偏差减小，最后达到偏差为零。这说明猫头鹰有后天嘅学习能力。

呢啲实验系喺小猫头鹰（年龄＜200天）中实现嘅，年龄大嘅猫头鹰学习能力则比较差。

Eric Knudsen随后又做‌好多第啲嘅实验，结果发现，喺猫头鹰小嘅时候进行戴眼镜嘅训练，年龄大‌之后，可塑性（学习能力）要比没有经历过训练嘅猫头鹰强。

另外，就算个钟头候没有经过训练，成年嘅猫头鹰通过小幅度改变眼镜嘅偏差度数来慢慢进行训练，也能达到比较好嘅效果。

记忆和老年痴呆

1953年，一个癫痫病人H.M，为治疗癫痫切除海马体后，第啲各项身体指标正常，但是唔可以再增加新嘅记忆，他嘅大脑不记得自己做‌乜嘢，但是肢体嘅记忆还是存喺。

哩个使科学家们认识到人体记忆存喺嘅两种方式，一种是陈述性记忆，需要有意识嘅回忆；一种是非陈述性记忆，不需要意识回忆，如运动技能和习惯等。

作为数百项研究嘅参同者，H.M帮助科学家们认识学习、记忆和体能灵敏度嘅生物学，他一直被认为是脑科学史上最重要嘅病人。

老年痴呆最突出嘅特点就是记忆逐渐丧失，到而家都无好嘅方法来治疗。

老年痴呆主要是神经元中嘅突触、轴突和神经元丧失活性嘎啦，人体无办法储存记忆。喺美国，85岁以上嘅人中50%嘅人会患老年痴呆症。

而家已经发现老年痴呆嘅人群中有5%嘅人系一种突变嘅Aβ蛋白质嘅不断积累导致嘅，喺冰岛，0.5%嘅人有一种保护基因，唔会导致基因嘅突变，可以防止年老时智力衰退。

电脑和大脑嘅比较

人脑和电脑都有输入和输出，人脑有认知、感觉、状态和运动之间嘅各种联系，电脑有控制器和数据路径和内存。

不管喺计算速度还是精确度方面，电脑要远超人脑，但是点解喺有啲方面尤其系处理复杂问题嘅时候，人脑要超过电脑呢？

举例嚟讲，网球运动员剩系要要不到0.37秒嘅时间，就可以完成挥拍接球、回击发球嘅动作。

因为好简单，同样嘅信号传到人脑，多个神经元可以大规模并行同时进行判断并做出反应，但是电脑需要根据步骤来做完一系列嘅反应。

除此之外，大脑神经元还可以根据活动和经验对回路进行修改。

近些年来，计算机科学通过对人类大脑嘅学习实现‌好多新嘅令人兴奋嘅进步。

深度学习就系一种受神经网络启发嘅机器学习技术。

当然反过来，通过深度学习，我哋对人脑嘅研究也会更进一步。

*整理 | 朱珍

作者简介：

骆利群，斯坦福大学教授，美国艺术同科学学院院士，美国国家科学院院士。研究领域为神经科学，重点是大脑神经网络嘅结构和构建。曾喺多个科学期刊任编委，世界多个著名大学和研究所顾问，以及PewScholar全国委员会和Damon Runyon癌症研究基金会科学顾问。曾获郭沫若奖、斯洛恩奖、麦克奈特神经科学技术创新奖、神经科学学会青年科学家奖、国家健康中心神经疾病及中风研究所嘅雅各布·贾维茨奖、解剖学家协会嘅HWMossman奖以及劳伦斯·卡茨奖。