W.当乔恩在26周的时候早产出生时，他大约有两磅重，并且有呼吸困难。他在保温箱里住了两个月，最终长成了一个健康的婴儿和蹒跚学步的孩子。4岁时，他两次癫痫发作。大约一年后，他的父母开始注意到乔恩不记得日常生活中发生的事情。他不记得看电视，也不记得在学校发生了什么事，也不记得读过什么书。乔恩的智商是正常的，他能读能写，在学校表现很好。他能记住过去的事实，却记不住过去的事件。
到了Jon是19岁的时候，他找不到他的方式。他不记得熟悉的环境，或者他的物品被保存，或者从一个地方到另一个地方的路线。
当神经科学家使用磁共振技术检查他的大脑时，这些奇怪损伤的原因被揭示了出来。他们发现，他的海马体(位于颞叶深处的双侧大脑区域)异常地小，大约是健康海马体的一半大小。看来，他的大脑在婴儿时期缺氧，即所谓的缺氧，以及随后的抽搐，已经对这个特殊结构中的细胞造成了严重的损害，阻碍了它的生长。
Jon，其真实姓名未公开以保护他的隐私，自20世纪90年代以来一直是研究论文的主题。他的医疗案例说明了海马在人类生活中发挥的非凡功能。它不仅使我们能够建立空间的认知地图，因此我们可以记住地点和导航，但表明这些认知地图是我们过去的回忆的基因座，所谓的eoicodic内存是什么。
“海马演变成空间导航，”寺庙大学心理学教授诺拉S. Newcombe解释道。“一个猜想是，在我们进化历史的某些时候，由于其神经结构是合适的，它是因为它的神经记忆而被劫持。”
空间认知和记忆对超越日常生活的人具有更重要的意义：他们告知我们的自我意识。过去的回忆就像我们身份的柱子;我们用它们来建立关于我们生活的叙述。这些故事通知我们的行动和选择，并为想象我们可能的未来创建一个框架。
新的研究揭示了海马体在婴儿期和儿童期是如何发育的，在这一时期，回路正在成熟，新的细胞正在激活并编码空间，以创建认知地图。事实证明，孩子们的经历——探索环境、导航空间、自我运动——会影响海马体的发育。
“这是非常令人兴奋的，因为大脑的成熟通常被认为依赖于时间和遗传程序，”纽约大学神经科学中心的研究员阿莱西奥·特拉瓦格利亚(Alessio Travaglia)说。“我们所展示的是，大脑的发展不是一个程序，而是经验。所以，如果我是纽约、沙漠或森林里的一个婴儿，我所面临的经历是不同的。”
关于这种可塑性的新闻既令人着迷，又令人担忧。与此同时，儿科医生警告说，孩子们玩耍的时间和自由越来越少，而且比以往任何时候都更久坐。
F或者超过一个世纪，在像Jon这样的人像中没有记忆，让科学家提供了一种学习记忆的方法。也许在科学文献中最着名的艾美潜艇是H.M.，这是20世纪50年代的癫痫症，他在27岁时让他的一部分持续了颞叶，并失去了他获得和回忆剧院记忆的能力。是H.M.在LED科学家识别海马作为情节记忆的来源。
迷人地，我们每个人都像h.m.和乔恩。在我们的第一年的生活中，我们是遗肠。W.e can’t recall events before the age of 2 and our memories are typically sketchy and unreliable until the age of 6. This strange phenomenon is called infantile amnesia, followed by a period of childhood amnesia, and its presence in humans as well as other species, from rats to primates, has been a mystery for decades.
“每个人都认为前两年是如此重要。但如果我们不记得他们，他们如何重要？“纽卡尔斯表示，寺庙大学空间情报和学习中心的主要调查员。“有一些答案，但如果我们不能清楚地回答它，那就告诉我们我们并不真正了解大脑。”
每个人都认为前两年是如此重要。但如果我们不记得他们，他们为什么重要？
编德蒙德·弗洛伊德（Sigmund Freud）在抑制中解释了婴儿空心症的罪名：大脑正在隐藏来自成人心灵的婴儿期的欲望和情绪，这可以通过心理治疗来获得。随后对婴儿艾尼斯的解释寻求揭穿他的想法，并观察了孩子的长期记忆能力，通过收购语言是可能的。但其他物种也被证明有一段时间的婴儿失忆永无止境，从不发展语言，对这个想法施加怀疑。
1978年，神经科学家林恩·纳德尔和约翰·奥基夫出版了一本具有里程碑意义的书，名为海马体是认知地图。它介绍了这种海象形状的大脑中的地方是大鼠，人类和其他动物创造了他们环境的陈述。这些认知地图为空间存储器，方向和导航提供了基础。值得注意的是，空间记忆系统从我们的自传中存储剧集和叙述。实际上，我们的经验的回忆将被留下时空背景。当我们回忆起很久以前发生的事情时，我们就会在心理上旅行，并想象过去的“在哪里”和“当”。
该理论得到了O'Keefe早些时候发现的，大鼠海马含有神经元，即他称之为细胞，当动物处于新的或熟悉的环境中，它被称为细胞。不同的地方单元格，在环境的不同部分中有效，创建认知地图。该观点将在2008年赢得诺贝尔诺贝尔奖，而科学家则发现了用于空间记忆和导航的海马中的其他关键细胞。其中一些包括头部方向电池，其与我们的头部指向水平平面上的哪种方式和网格单元，在我们漫游环境时，将其响起，建立用于导航的坐标系。
通过运动，探索和新颖和熟悉环境的经验来刺激这些细胞的射击。有证据表明，环境的丰富性和复杂性影响了神经元的数量，随后是海马的体积。例如，在1997年，研究人员发现，探索富集的环境 - 纸管，嵌套材料，运行轮和可重新排列的塑料管 - 具有40,000多个神经元的神经元。这些额外的神经元导致小鼠的15％的海马体积增加，并且在空间学习测试中的性能显着改善。研究人员得出结论，增加了神经元，突触和树突数增加的组合导致了动物对测试的增强性能。
Nadel说这是在写作本书中，他对海马的发育故事感兴趣。与出生时相对成熟的大脑的其他部分不同，海马在不同的动物中的不同时间成熟。“我们有了海马的理论，”他说。“但如果海马人没有工作，那将是什么意思？短暂的答案是勇气的。“Nadel的思路为他带来了一种对婴儿无毒的神经生物学解释。基本上，像Jon这样的孩子不能保留记忆，因为他们缺乏完全开发的海马。
纳达尔在1984年发表了一篇论文，提出了这一假设。他与合著者斯图尔特·左拉-摩根(Stuart Zola-Morgan)提出，情景记忆只有在一个有机体的大脑能够进行位置学习之后才有可能，而婴儿健忘症是海马体对空间的记忆系统尚未出现的时期。
今天，Nadel表示，这种假设在其对婴儿活动的定义以及海马成熟过程的描述中是过于简单的。但是，发展本身及其与记忆的关系已成为过去30年来神经科学的关键。大脑是否硬连线开发空间和焦虑的内存系统，或者它必须从经验中学习？
“我认为该领域仍然争夺这些问题，我们并不完全确定，”凯特杰夫（Kate Jeffery）说，这位行为神经科学家是与O'Keefe和研究海马细胞的博士后研究。但是，她解释说，迄今为止的研究表明，一个迷人的过程，其中头向细胞在大脑中在线上网，然后是放置细胞，然后是网格细胞。因此，虽然认知地图的组件对哺乳动物脑是先天的，但它似乎经历了一段可能影响海马职能的空间知识的时期。
2010年，两个不同的研究小组展示了这种现象在大鼠身上是如何发生的，他们将电极植入自由运动的、断奶前的大鼠体内，以记录海马区单个神经元的放电情况。来自挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology)和伦敦大学学院(University College London)的两个团队从第16天开始记录了数百个头向细胞、定位细胞和网格细胞。
研究小组发现，在幼鼠睁开眼睛几天后，即它们开始离开巢穴并探索环境之前，这三种细胞类型都存在于幼鼠体内。但在这些细胞类型中，只有头部方向的细胞完全成熟。它花了几周的时间探索环境，直到定位细胞和网格细胞变得像成人一样。从这些数据中，研究小组得出结论，在认知地图的组成部分就位后很长一段时间内，空间学习仍在继续改善。
今天的儿童在户外环境中花费的时间明显更少。
对灵长类动物和儿童行为的综合研究为神经科学家提供了关于同样的过程如何在儿童大脑中发生的最重要线索。瑞士神经科学家Pierre Lavenex和Pamela Banta Lavenex提出，大约两岁时，海马体的CA1区域开始成熟，并对抗婴儿失忆症。CA1区域对区分长期记忆中的物体很重要。在接下来的几年中，齿状回，大脑中一个非常具有可塑性的区域，经历了神经发生——新神经元的产生——进入成年，成熟并支持新记忆的产生。
到7岁时，孩子的海马体体积和他们的情景记忆之间有很强的联系——海马体体积越大，回忆事件细节的能力就越强。这正是儿童健忘症似乎完全消失的年龄。
Nadel说:“海马体的结构不是一天不存在，第二天就会出现。”“但它的功能是逐渐出现的;正是网络的成熟和这些部分之间的联系，给了你长期的情景记忆。”
去年夏天，纽约大学(New York University)神经科学中心(Center for Neural Science)的一组研究人员发表的研究结果显示，海马体的发育对学习的影响有多大。研究小组在幼年大鼠中选择了两个不同的发育年龄，出生后第17天，大致相当于人类的2岁，出生后第24天，大致相当于6到10岁。
通过测量海马体中分子标记的水平，他们展示了环境经验如何积极地影响海马体的成熟。然后，通过增加或减少这些分子的水平，他们操纵大鼠的海马体，以加快记忆保持或延长婴儿失忆症的窗口期。
研究人员认为，当环境刺激积极地塑造大脑时，婴儿停毒剂是由于关键时期 - 当环境刺激积极地塑造大脑时是一种可塑性的窗口。“关键时期是系统特别敏感的时候 - 如果它没有得到正确的刺激，就会发育气，”研究的作者，Travaglia说。“对于人类来说，假设是大脑在这个关键时期也需要正确的刺激。这是一个用于学习内存的开发窗口。没有这种刺激，会有认知和记忆成本。“
一世除了环境本身，海马体的另一个重要刺激来源可能是自我运动。2016年初，亚利桑那州立大学(Arizona State University)心理学教授阿瑟·格伦伯格(Arthur Glenberg)提出了一个假设，即当儿童开始爬和走路时，婴儿健忘症就开始消失。他和他的合著者贾斯汀·海耶斯(Justin Hayes)提出，一旦婴儿开始在空间中移动，而不是被被动地携带，大脑的位置细胞和网格细胞就会开始激活，并使自己与环境对齐，编码正在探索的空间，最终建立起情景记忆的框架。
格兰伯格过去二十年的研究专注于认知的体现理论，认知过程 - 意识和无意识 - 没有与身体断开连接的想法，如哲学家雷诺·德斯科特。相反，我们有腿，武器，眼睛，耳朵，电机系统和情感系统的事实，利于我们世界的经验和我们的思想。“对于没有考虑身体的教师，它没有意义，因为没有考虑身体，”格兰伯格说。“我们不是计算机，我们是生物系统。我们没有编程，我们正在进化。我们应该考虑从其他动物的认知流动的人类认知。“
在一次关于儿童发展的会议上，格伦伯格自发地提出了身体化有助于解决婴儿健忘症之谜的观点。有有趣的证据支持他的假设。2007年，英格兰的一组研究人员发现，9个月大的婴儿开始爬行与一个戏剧性的认知飞跃有关:更灵活和复杂的记忆提取能力。研究人员还在老鼠身上发现，运动和自我运动改善了空间学习能力，并增加了神经发生。
自我运动的年龄似乎没有孩子探索的程度重要;荷兰研究人员在2014年发现，到4岁时，整个童年探索程度越高的儿童，空间记忆能力越强，与流动智力(解决问题、识别模式和逻辑)呈正相关。
格伦伯格的观点没有完全解释的是，为什么在人类生命的第一年开始自我运动和6岁左右的可靠记忆之间有这么大的差距。他提出，儿童需要丰富的探索空间和构建复杂认知地图的经验，才能发展出一个功能完整的海马体记忆系统，其复杂程度接近成人。
格伦伯格说:“你10个月大的孩子知道公寓里的路，但从公寓到公园就没那么幸运了。”“发展这种复杂的细胞需要大量的经验，这些细胞足够相关，可以作为良好的记忆基质。”
我们不是计算机，我们是生物系统。我们没有编程，我们正在进化。
Newcombe，谁在会议启发的Glenberg的假设中谈论，虽然投机性，Glenberg的想法在正确的方向推动了科学。对于她来说，海马可塑性最具迷人的影响是这种理解如何改善残疾儿童的医疗，严重限制其流动性。在关键时期，可以给孩子一个用于自动运动的装置导致稍后积极的认知技能？2012年研究表明，婴幼儿如何使用严重的电机损伤，培训用于使用定制的购物车在认知和语言测试中移动得分高于对照组。一个7个月大的孩子，脊柱湖Bifida在研究中提高了他的认知和语言技能，比他的年龄年龄大。
与前几代人相比，如今的孩子在非结构化活动和户外环境中玩耍的时间明显减少。一项研究发现，1981年至1997年间，免费游戏时间减少了近25%;另一项针对西雅图学龄前儿童的研究发现，他们一天中有70%的时间是坐着不动的。因此，尽管美国儿科学会(American Academy of Pediatrics)建议每天至少进行两小时的体育活动，但大多数孩子的运动量明显减少了。
对海马体发育、婴儿健忘症和空间认知之间关系的新见解表明，除了与肥胖和多动症等问题作斗争，孩子们需要机会去探索和构建认知地图，因为他们的认知健康——我们大脑中对时间自我感复杂负责的部分——依赖于它。大量数据显示，海马体积的减少与成瘾、创伤后应激障碍、精神分裂症和阿尔茨海默病有关。
还有诱人的证据表明，智力本身与大脑的空间认知能力交织在一起。今年9月,自然报告了45年的5,000“数学上的最高青年[S]的研究，并发现了他们的专利和同行评审期刊文章之间的相关性，以及它们对空间能力测试的分数。“我认为这可能是最大的未知，未开发的人类潜力来源，”这是研究董事之一的大卫·卢比斯基（David Lubinski）告诉自然。
越来越多地，似乎婴儿和儿童健美是我们的大脑正在准备通过经验奠定基础。虽然我们不记得这些最早的经历，但他们将我们塑造为人类。“这是一个理解人类心灵和大脑的大企业的一部分，以及其发展，”纽卡斯说。“它具有巨大的含义。”
奥康纳先生是本书的作者复活科学：保护，解除灭绝和野生事物的不稳定未来。她目前正在写一本关于导航，空间和记忆的书。
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