你覺得，每個(gè)人都是一張白紙來到世界的嗎？Nature子刊最新：負(fù)責(zé)記憶的海馬體在出生時(shí)寫滿“草稿”，之后不斷“優(yōu)化”，成為現(xiàn)在的你

你有沒有想過：為什么3歲前的記憶幾乎一片空白？為什么小時(shí)候的回憶總是模糊籠統(tǒng)，長(zhǎng)大后卻能清晰記住某個(gè)午后的陽光、某句話的語氣？為什么嬰幼兒總愛把相似的事情搞混，成年人卻能精準(zhǔn)區(qū)分不同的經(jīng)歷？

這些疑問背后，其實(shí)指向同一個(gè)核心問題：我們的大腦，在生命早期究竟是如何認(rèn)識(shí)世界的？

前兩年，一項(xiàng)大型研究曾把"白板說"重新推上熱搜：全球18個(gè)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合測(cè)試了567名6-10個(gè)月大的嬰兒，用統(tǒng)一的"木偶劇實(shí)驗(yàn)"觀察他們對(duì)"助人者"和"妨礙者"的偏好，系統(tǒng)考察了人類嬰兒是否存在天生的“正義感”。

結(jié)果顯示，在5到10個(gè)月大的嬰兒眼中，好人和壞人并沒有明顯的區(qū)別。他們對(duì)待“助人者”和“妨礙者”的態(tài)度幾乎是一視同仁的，僅有約三分之一的個(gè)體表現(xiàn)出對(duì)助人者的偏向，遠(yuǎn)低于隨機(jī)水平。

當(dāng)時(shí)很多人據(jù)此認(rèn)為：大腦出生時(shí)確實(shí)是白板，既不自帶善意，也不預(yù)裝惡意，所有道德判斷都是后天習(xí)得的。但另一種聲音卻指出：嬰兒無法區(qū)分善惡，未必是因?yàn)榇竽X"空無一物"，更可能是因?yàn)橹С謴?fù)雜判斷的神經(jīng)回路還沒"調(diào)試完成"。

這恰恰契合了神經(jīng)科學(xué)里越來越受認(rèn)可的"修剪模型"：大腦從來不是被動(dòng)等待輸入的空白硬盤，而是先主動(dòng)長(zhǎng)出海量冗余的神經(jīng)連接，再根據(jù)后天的經(jīng)驗(yàn)反饋，像園丁修剪樹枝一樣，剪掉沒用的、保留有用的，最終塑造出高效精準(zhǔn)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)。

而這一環(huán)節(jié)，與大腦中負(fù)責(zé)記憶的關(guān)鍵區(qū)域海馬體密切相關(guān)。近日，Nature Communications期刊上發(fā)表的一項(xiàng)研究成果，首次用最精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完整還原了海馬體CA3記憶環(huán)路從嬰兒到成年的驚人蛻變，再次證實(shí)了"修剪模型"在記憶系統(tǒng)中的核心地位。

海馬體CA3區(qū)是哺乳動(dòng)物大腦中最大的"自聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)"，相當(dāng)于我們大腦里的"搜索引擎"。它最厲害的能力叫"模式補(bǔ)全"，舉個(gè)例子來說就是，只要給一個(gè)不完整的線索，比如半張舊照片、一陣熟悉的飯菜香、一句偶然聽到的歌詞，就能自動(dòng)補(bǔ)全整個(gè)記憶場(chǎng)景。而這項(xiàng)能力的強(qiáng)弱，完全取決于CA3內(nèi)部神經(jīng)元的連接結(jié)構(gòu)。

為了看清這個(gè)結(jié)構(gòu)是如何發(fā)育的，研究團(tuán)隊(duì)給小鼠做了一場(chǎng)跨越一生的"神經(jīng)體檢"：分別在出生后7-8天（對(duì)應(yīng)人類嬰兒期）、18-25天（對(duì)應(yīng)人類青少年期，正值感官發(fā)育黃金期）和45-50天（對(duì)應(yīng)成年期，記憶系統(tǒng)基本成熟），對(duì)海馬CA3區(qū)域進(jìn)行八通道多細(xì)胞膜片鉗記錄。

那什么是八通道多細(xì)胞膜片鉗技術(shù)呢？其簡(jiǎn)單而言就是，科學(xué)家同時(shí)在急性海馬腦切片中，精準(zhǔn)抓取并同時(shí)記錄8個(gè)CA3錐體神經(jīng)元（PNs）的電信號(hào)，通過向其中一個(gè)神經(jīng)元“打電話”（施加電刺激），觀察另外7個(gè)神經(jīng)元是否能“接聽”（產(chǎn)生突觸后電位），從而精準(zhǔn)畫出它們之間的物理連接圖和信號(hào)傳遞強(qiáng)度。

大腦內(nèi)部的“大裁員”

科學(xué)家們的第一個(gè)發(fā)現(xiàn)就是：大腦發(fā)育的核心不是"長(zhǎng)更多連接"，而是"砍更多連接"！

數(shù)據(jù)顯示：隨著小鼠逐漸成年，CA3神經(jīng)元之間的連接密度發(fā)生了斷崖式的下降！具體而言，新生兒期神經(jīng)元的連接概率高達(dá)6.37%，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極其稠密，而到少年期連接概率驟降至2.8%，成年期則僅剩2.17%。

這意味著，大腦在從稚嫩走向成熟的過程中，主動(dòng)切斷了將近三分之二的神經(jīng)連線，從而實(shí)現(xiàn)了從局部高互聯(lián)向成熟期稀疏化、分布式連接的轉(zhuǎn)變。

基于多細(xì)胞膜片鉗的三個(gè)發(fā)育時(shí)間點(diǎn)分析小鼠CA3網(wǎng)絡(luò)功能連通性

為探究突觸連通性稀疏化背后的形態(tài)學(xué)因素，研究人員對(duì)出生后不同發(fā)育階段的CA3錐體神經(jīng)元進(jìn)行了軸突與樹突的形態(tài)重建分析。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，嬰兒期的CA3軸突又長(zhǎng)又密，所有細(xì)胞的軸突長(zhǎng)得幾乎一模一樣，像一張均勻鋪開來的地毯。而且此時(shí)的連接有嚴(yán)重的"地域歧視"：神經(jīng)元只愿意和375微米以內(nèi)的"鄰居"說話，超過這個(gè)距離幾乎沒有任何聯(lián)系，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)個(gè)孤立的"本地小圈子"。

但到了成年期，一切都變了：?jiǎn)蝹€(gè)神經(jīng)元的軸突總長(zhǎng)度減少了54%，分支點(diǎn)砍掉了三分之二；原本均勻的軸突分布變成了錯(cuò)落有致的"斑塊狀"，每個(gè)神經(jīng)元都有了自己專屬的"連接領(lǐng)地"，細(xì)胞間的軸突重疊度大幅下降。

更重要的是，距離限制被徹底打破，神經(jīng)元可以跨越更遠(yuǎn)的距離建立連接，原本分散的"本地局域網(wǎng)"，終于升級(jí)成了覆蓋全局的"分布式廣域網(wǎng)"。

軸突修剪預(yù)測(cè)突觸連通性

此外，只有在成年網(wǎng)絡(luò)中，才出現(xiàn)了大量非隨機(jī)的"結(jié)構(gòu)化連接基序"，比如兩個(gè)神經(jīng)元互相連接的"互惠結(jié)構(gòu)"、多個(gè)神經(jīng)元匯聚到同一個(gè)神經(jīng)元的"匯聚結(jié)構(gòu)"。這說明大腦終于建立了"誰該和誰說話"的通信規(guī)則，而這些被保留下來的連接，其實(shí)就是我們過往經(jīng)歷和記憶的"物理痕跡"。

突觸傳遞的成熟蛻變

如果說連接結(jié)構(gòu)的修剪是給大腦換了一套更高效的"通信網(wǎng)絡(luò)"，那么突觸傳遞模式的轉(zhuǎn)變，就是給每個(gè)信號(hào)站升級(jí)了"決策系統(tǒng)"。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在新生兒期，大約有10%的突觸強(qiáng)大到只要刺激一下，就能直接在下游神經(jīng)元中引發(fā)動(dòng)作電位（APs），這在神經(jīng)科學(xué)中被稱為接近“引爆式傳輸”。

然而在成年期，研究人員即使連續(xù)給予5次高頻刺激，也無法再單靠一條通路直接引發(fā)下游放電。數(shù)據(jù)顯示，在成年小鼠中，大約需要25個(gè)這樣的突觸同時(shí)輸入，才能達(dá)到觸發(fā)動(dòng)作電位的門檻。

這說明成年的大腦變得更加“穩(wěn)重”了，其不再對(duì)單一刺激大驚小怪，而是學(xué)會(huì)了等待多重證據(jù)確鑿后，才做出最終反應(yīng)。

為了驗(yàn)證這些變化到底有什么用，研究人員構(gòu)建了一個(gè)包含10萬個(gè)神經(jīng)元的CA3計(jì)算模型，模擬不同發(fā)育階段的記憶功能。

結(jié)果令人驚嘆：如果只是單純減少連接數(shù)量，記憶容量反而會(huì)下降。但如果同時(shí)引入"結(jié)構(gòu)化連接"、"拓寬連接范圍"和"提高激活閾值"這三個(gè)發(fā)育特征，記憶容量會(huì)直接翻倍!

CA3網(wǎng)絡(luò)中突觸連接和效率的發(fā)展性轉(zhuǎn)變優(yōu)化了記憶容量

小結(jié)

綜上所述，我們每個(gè)人的記憶中樞，從出生起就不是一張等著被書寫的白紙，反而是一張寫滿密密麻麻草稿的紙。在成長(zhǎng)過程中，一把"經(jīng)驗(yàn)"剪刀，會(huì)慢慢剪掉那些沒用的句子、劃掉錯(cuò)誤的段落，把零散的草稿整理成邏輯清晰、內(nèi)容豐富的人生之書。

這也完美解釋了那些困擾我們多年的問題：為什么我們記不住 3 歲前的事？因?yàn)槟切┰缙诘?草稿連接"都被大腦剪掉了；為什么小孩子學(xué)東西快但忘得也快？因?yàn)樗麄兊耐挥|很敏感，但連接太亂，存不住穩(wěn)定的記憶；為什么成年人不容易學(xué)新東西，但記得更牢？因?yàn)槲覀兊拇竽X已經(jīng)完成了"基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)"，雖然接入新內(nèi)容慢了，但存儲(chǔ)和提取的效率更高。

看到這里，是不是再次感嘆，大腦真的很神奇吶！

參考資料：

[1]Lucca K, Yuen F, Wang Y, et al. Infants' Social Evaluation of Helpers and Hinderers: A Large-Scale, Multi-Lab, Coordinated Replication Study. Dev Sci. 2025;28(1):e13581. doi:10.1111/desc.13581

[2]Vargas-Barroso V, Watson JF, Navas-Olive A, Schl?gl A, Jonas P. Developmental emergence of sparse and structured synaptic connectivity in the hippocampal CA3 memory circuit. Nat Commun. 2026 Apr 21. doi: 10.1038/s41467-026-71914-x. Epub ahead of print.

來源 | 生物谷

撰文 | M

編輯 | 木白