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高雄醫師會誌112期~醫學專欄 | 洪碧蓮：嬰幼兒腦部發展與其行為、語言發展之相關性
- 1. 78 嬰幼兒腦部發展與其行為、 語言發展之相關性 洪碧蓮 高雄長庚醫院兒童神經科主任 人 類 的 腦 部 發 展 從 懷 孕 開 始， 分 成 六 大 階 段 :1) 初 級 神 經 胚 形 成 (primary neurulation)，也就是神經管形成 (neural tube formation)，神經管會發育成後來的腦部和脊 髓。這階段大約在孕期 3-4 週發展；2) 前腦發育 (prosencephalic development)，由神經中胚層 誘導發展，前腦包含大腦半球、視丘及下視丘。 前腦形成後，會分裂 (cleavage) 成左右兩邊，再 形成中線結構 ( 如胼胝體、透明中隔、視神經交 叉 )。這階段發生在孕期 2-3 個月；3) 神經元增生 (Neuronal proliferation)，這階段發生在孕期 2-4 個月，除了神經元個數的擴增，若神經元個數擴 增失敗，病人就變成小頭了。這階段也包含神經 元的爬竿—放射狀膠質細胞 (radial glia) 的形成， 在往後的日子裡，神經元會沿著這個爬桿移行到 大腦皮質表面 ( 即神經元移行 )；4) 神經元移行 (Neuronal migration)，這時期發生在孕期 3-5 個 月，神經元從側腦室的腦室下區 (subventricular zone) 移行到大腦皮質表面分成 6 層，若是神經 元半途怠惰或是爬竿品質不好，掉在白質中間， 這叫異位性神經元 (heterotopia); 5) 大腦建構 (organization)，這階段始於孕期第 5 個月到出 生前幾年。大腦進行了神經元分化、皮質分層、 突觸加工、軸突分支的工作，這時期的大腦受營 養、環境、表觀基因的影響甚大；6) 神經元髓化 形成 (myelination)，人類神經的髓化過程很長， 始於孕期第二個三月期，約莫兩歲具備完整髓化 量，但直到成人髓化發展才算大功告成。髓化過 程由後方的頂葉 - 枕葉往前方的額葉 - 顳葉發展， 最晚達成髓化量的部分是顳葉最前端，即顳極 (temporal pole)，約一歲半完成 1 。臨床上我們發 現病人有小頭症、神經元移行疾患、前腦無裂畸 形 (holoprosencephaly, 意即大腦兩葉無分開 )， 大抵問題是大腦發展的六個階段出問題。 早產照護 Preterm Care 由少變多
- 2. 79 當大腦結構建造完成後，便要進入功能發 展期。發展中的大腦會受經驗值影響，這些經驗 值來自於各種感覺的輸入、肢體運動及語言的經 驗、兒童早期感受到的壓力、與主要照顧者的互 動，與同儕的互動等。此外，精神藥物的暴露經 驗，飲食，微生物菌相，和免疫系統也影響腦部 發展甚深。兒童發展早期的經驗值會造成發展可 塑性 (developmental plasticity)，進而影響運 動、語言、認知等功能。 發展可塑性有四個特徵 :1) 腦部幹細胞 : 側 腦室的腦室下區和海馬迴的齒狀核，都擁有幹細 胞。這些幹細胞能因應新的大腦擾動產生新的神 經元。如齒狀核的的幹細胞能緩慢且穩定地生 長，因此能儲存新的回憶；2) 三位一體 ( 筆者 自創的詞彙 ): 即發展中的大腦具有三種發展可 塑性模式 : 與經驗值無關的 (experience-inde- pendent) 模式，與預期經驗值有關的模式 (ex- perience- expectant)，完全仰賴經驗值的模式 (experience dependent)。與經驗值無關的發展 可塑性大致由基因根據人體內在和外在的刺激， 建構神經元間的連結。與預期經驗值有關的發展 可塑性模式，如一歲前的幼兒可以辨別不同語 言，但沉浸在母語環境一年後，對第二種語言就 無法理解了 ( 所以，學語言要趁早 !)；3) 快速樹 突棘的修飾。為了能快速對新輸入的經驗值做出 反應，大腦樹突能在幾分鐘內快速地改變結構以 因應改變 ； 4)發展可塑性具有黃金關鍵期(critical period)，例如出生小貓一直被遮蔽右眼，則左眼 視野會變寬，視力增強，而被蒙蔽的右眼即使後 來把遮蔽物移開了，視力也不見得恢復。 嬰兒運動功能發展會受到環境影響甚鉅。 (1) 環境豐富的重要性 兒童的運動發展與視覺刺激也是息息相關。 養育嬰兒的環境若缺乏圖樣化視覺刺激，其視覺 神經的樹突分枝與長度可能減少，造成視覺減弱 與帶狀回後部變薄，繼而導致需視覺導引的行為 變差。若是嬰兒養在視覺刺激豐富的環境，會讓 腦部血管密度增加，視神經元細胞體增加，突觸 (synapse) 增加，基因表現改變進而造成腦重增 加 7%-10% 2 。 (2) 孕前照護環境 曾有動物實驗顯示，同樣是前額葉皮質內側 受傷的幼鼠，眷養在飼養環境良好，刺激豐富的 環境，其運動功能與行為功能比飼養環境差的幼 鼠好。腦組織分析上，我們可見飼養環境良好實 驗鼠的大腦皮質厚度、視丘大小、皮質錐狀神經 元的棘突密度也比較豐富。 嬰兒的語言與認知功能則受到語言學習環境、家 庭社經地位、飲食、腸內菌相的影響。 (1) 語言學習環境 前面我們提及，一歲前的幼兒可以辨別不同 語言，但沉浸在母語環境一年後，聽覺系統的改變 導致對第二外語就不熟悉了。然而，身處雙語家庭 的寶寶，大部分能輕易辨別，並輕易轉換來自父母 雙方的母語，這樣的轉換對於寶寶認知功能、注意 力、執行功能有顯著的正面提升。不過，臨床上常 發現語言發展遲緩的父母，仍堅持每天拿英文字卡 讓寶寶努力學發音，遇到這種狀況，建議父母使用 單一語言，才能順利誘發出寶寶的語言發展。 嬰幼兒腦部發展與其行為
- 3. 80 (2) 家庭社經地位 根據 Hart 和 Risley 團隊的研究 3 ，高社經 地位家庭的孩子比低社經地位家庭的孩子在 3 歲 時所認識的字彙多 3 倍，隨著年紀增長，兩者間 的字彙辨識能力差距加大，到了學齡期的 9-10 歲，即使學校教育也無法匹平這個差距。這個研 究沒有歧視的意味，只是再次申明學齡前學習環 境的重要性。 (3) 飲食 飲食內含的蛋白質、鐵劑、鋅、銅和膽鹼對 於腦部發展十分重要。在人腦發展過程需要這些 營養素的關鍵時期，若有匱乏，則會影響大腦發 展。動物實驗發現大腦發展時期添加綜合維他命 及礦物質，可以促進實驗鼠的運動及認知功能， 並增加前額葉皮質內側神經元樹突的分枝。但提 醒各位讀者，這是動物實驗的結果，需要經過人 體試驗才能印證這些營養素的功效。 (4) 腸道菌相 最近很夯的腸道菌相學，廣為人知是「人體 的第二個腦」。透過腸 - 腦軸線的溝通，腸內菌 透過複雜的訊息傳遞途徑影響新生兒腦部的運動 功能與情緒 4 。 兒童腦部發展從結構面的完成到功能面的 完備，本文做了概要介紹，然而，別輕忽腦部發 展過程中環境因素佔了決定性關鍵。兒童發展遲 緩，先天既已不足，後天更不能失調，這需要兒 科醫師與家長們一起努力 ! 1.Volpe JJ. Volpe's Neurology of the Newborn. 2017. 2.Gibb RL, Gonzalez CL, Kolb B. Prenatal enrichment and recovery from perinatal cortical damage: effects of maternal complex housing. Frontiers in behavioral neu- roscience 2014;8:223. 3.Staudt M, Grodd W, Gerloff C, Erb M, Stitz J, Krge- loh-Mann I. Two types of ipsilateral reorganization in congenital hemiparesis: a TMS and fMRI study. Brain : a journal of neurology 2002;125:2222-2237. 4.Prusky GT, Silver BD, Tschetter WW, Alam NM, Douglas RM. Experience-dependent plasticity from eye opening enables lasting, visual cortex-dependent enhancement of motion vision. The Journal of neurosci- ence : the official journal of the Society for Neurosci- ence 2008;28:9817-9827. 參考資料 作者 邀 稿 | 王 志 祿 洪碧蓮醫師 ﹒高雄長庚兒童神經科主任 ﹒高雄長庚兒童神經科主治醫師 ﹒中國醫藥大學醫學系 ﹒長庚大學臨研所博士班畢業 由少變多