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。
琼恩19岁时，他到处都找不到路。他不记得熟悉的环境，不记得他的物品放在哪里，也不记得从一个地方到另一个地方的路线。
当神经科学家使用核磁共振技术来看看他的大脑这些奇怪损伤的原因被揭露。他们发现，他的海马，颞叶双侧大脑区域深，是异常小，大约一个健康的海马的一半大小。它似乎缺乏氧气的他的大脑作为一个婴儿，被称为缺氧，随后抽搐，已经在这个特定的结构造成对细胞的严重损害和矮化的生长。
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。
坦普尔大学心理学教授诺拉·s·纽科姆解释说:“海马体的进化是为了进行空间导航。”“一种猜想是，在我们进化史上的某个时刻，它被情景记忆劫持了，因为它的神经结构是合适的。”
空间认知和记忆对人类有着比日常生活更重要的意义:它们告诉我们的自我意识。对过去的记忆就像我们身份的支柱;我们用它们来讲述我们的生活。这些故事为我们的行动和选择提供了信息，并为我们想象可能的未来创造了一个框架。
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或者一个多世纪以来，像乔恩这样的人的记忆缺失给了科学家一种研究记忆的方法。科学文献中最著名的健忘症病例可能要数上世纪50年代27岁的癫痫患者h.m.，他的部分颞叶被切除，失去了获取和回忆情景性记忆的能力。正是h.m.的案例让科学家们确认海马体是情景记忆的来源。
有趣的是，我们每个人都像H.M.和Jon。在我们生命的最初几年，我们都是健忘症患者。我们无法回忆起两岁之前的事情，而我们的记忆在六岁之前通常是粗略和不可靠的。这种奇怪的现象被称为婴儿期健忘症，接着是一段时期的童年健忘症，它存在于人类以及其他物种，从老鼠到灵长类动物，几十年来一直是个谜。
“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。”
每个人都认为头两年很重要。但如果我们不记得它们，为什么它们很重要?
西格蒙德•弗洛伊德(Sigmund Freud)创造了“婴儿健忘症”一词，他从抑制的角度解释了这种现象:大脑将婴儿时期的欲望和情感隐藏在成年人的心理中，而成年人的心理可以通过心理治疗来获得。随后对婴儿健忘症的解释试图揭穿他的观点，并假设儿童的长期记忆能力是通过语言习得而实现的。但是其他也被证明有一段时期的婴儿健忘症的物种永远不会发展语言，这让人对这一观点产生了怀疑。
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。
这些细胞的放电是由运动、探索以及对新奇和熟悉环境的体验所刺激的。有证据表明，环境的丰富和复杂性会影响神经元的数量，进而影响海马的体积。例如，在1997年，研究人员发现，探索丰富环境的小鼠——纸管、筑巢材料、跑步轮和可重新排列的塑料管——比对照组多出40000个神经元。这些额外的神经元导致小鼠海马体积增加了15%，并显著改善了它们在空间学习测试中的表现。研究人员得出结论，神经元、突触和树突数量的增加导致动物在测试中的表现增强。
纳达尔说，正是在写这本书的过程中，他对海马体的发展故事产生了兴趣。不同于大脑的其他部分在出生时就相对成熟，海马在不同的动物中成熟的时间不同。“我们有海马体作用的理论，”他说。“但如果海马体不起作用，这意味着什么呢?”简而言之就是健忘症。”纳达尔的思路让他找到了婴儿健忘症的神经生物学解释。从本质上讲，像乔恩这样的孩子无法记住记忆，因为他们缺乏发育完全的海马体。
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，纳德尔说，无论是对婴儿健忘症的定义，还是对海马体成熟过程的描述，这种假设都过于简单。但是在过去的30年里，发展本身及其与记忆的关系已经成为神经科学的一个关键问题。大脑是天生形成空间记忆和情景记忆系统的，还是必须从经验中学习?
行为神经科学家凯特·杰弗里(Kate Jeffery)说:“我认为这个领域仍在努力解决这些问题，我们也不完全确定。”她在奥基夫大学做博士后研究，研究海马细胞。但是，她解释说，迄今为止的研究表明了一个迷人的过程，在这个过程中，头部方向的细胞首先在大脑中上线，接着是位置细胞，然后是网格细胞。因此，虽然认知地图的组成部分是哺乳动物大脑固有的，但它似乎经历了一段获取空间知识的时期，这段时间可能会影响海马的功能。
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。
如今的孩子们在户外玩耍的时间明显少于前几代人。
联合研究灵长类动物和儿童的行为让神经学家这个同样的过程会如何发生于儿童的大脑最大的线索。瑞士神经科学家皮埃尔Lavenex和Pamela邦塔Lavenex提出，两年左右的年龄海马CA1区，在长期记忆区分物体重要，开始成熟，并针对小儿失忆抵消。在随后的几年学步的，齿状回，大脑的一个显着的塑料区域经历神经，创造新的神经元，到成年期，日趋成熟，并支持创建新的记忆。
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。
通过测量在海马分子标志物的水平，他们表现出对环境的经验，如何积极影响海马的成熟。然后通过增加或减少这些分子的水平，他们操纵大鼠海马加快存储器保留或延长婴儿健忘症的窗口。
研究人员认为，婴儿健忘症是由于一个关键时期，即环境刺激积极塑造大脑的可塑性窗口。“关键时期是系统特别敏感的时候——如果它没有接受到正确的刺激，它就会发育不良，”该研究的作者之一Travaglia说。“对于人类来说，假设大脑在这个关键时期也需要适当的刺激。这是学习记忆的关键发展窗口。如果没有这种刺激，就会产生认知和记忆成本。”
一世Ñ除了环境本身，刺激海马另一重要来源可以是自运动。在2016年年初，亚瑟Glenberg，美国亚利桑那州立大学的心理学教授，提出了一个假设，即当孩子开始爬行和走路婴儿失忆开始消散。Once babies begin moving through space rather than being carried passively, he and his co-author Justin Hayes proposed, the brain’s place cells and grid cells start firing and aligning themselves to the environment, encoding the spaces being explored and ultimately building the scaffolding of episodic memory.
格伦伯格过去20年的研究集中在认知的具身理论上，该理论认为，正如哲学家René笛卡尔(René Descartes)提出的，认知过程——无论是有意识的还是无意识的——都与身体密不可分。相反，我们有腿、有臂、有眼、有耳、有运动系统和情感系统，这些事实构成了我们对世界的体验和思维的基础。格伦伯格说:“像认知这样的能力在进化过程中不考虑身体是没有道理的。”“我们不是计算机，我们是生物系统。我们不是被编程的，我们是进化的。我们应该把人类的认知看作是来自于其他动物的认知。”
该实施方案有助于解决婴儿失忆的拼图概念自发地在对儿童发展的会议来Glenberg。还有就是支持耐人寻味的证据得出了这个假设。2007年，一组在英格兰的研究人员发现，在9个月大的婴儿爬行的发生与一个戏剧性的认知飞跃相关：内存检索更加灵活和先进能力。研究人员还对小鼠表明，运动和自我改善运动空间学习和增加的神经发生。
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。
W.hat Glenberg’s idea doesn’t fully explain is why there is such a large gap between the start of self-locomotion in the first year of human life and the reliable retention of memories around age 6. He proffered that a child needs an abundance of experience exploring space and building complex cognitive maps to develop a fully functioning hippocampal memory system anywhere near the sophistication of an adult’s.
“您10个月大的知道他周围的公寓的方式，但不会有太大的运气从公寓到公园获得” Glenberg说。“这需要非常多的经验，步行约开发这一复杂的集合，这些足够他们可以作为内存的良好底相关的细胞。”
我们不是计算机，我们是生物系统。我们不是被编程的，我们是进化的。
纽科姆在一次会议上的讲话启发了格伦伯格的假说，他说格伦伯格的想法虽然只是推测，但却将科学推向了正确的方向。对她来说，海马体可塑性最吸引人的暗示之一是，这种理解可能会改善严重限制行动能力的残疾儿童的医疗治疗。在关键时期给孩子一个自我运动的装置，是否能在以后培养出积极的认知技能?2012年的一项研究显示，训练使用定制推车移动的严重运动障碍婴儿在认知和语言测试中的得分高于对照组。在这项研究中，一名患有脊柱裂的7个月大的儿童的认知能力和语言技能的增长速度超过了他的实际年龄。
今天的孩子花显著较少的时间播放非结构化活动和室外环境比上一代产品。一项研究发现，1981年至1997年间，免费游戏时间减少了近25％;另外，专注于学龄前儿童在西雅图，发现他们久坐他们一天的70％。因此，尽管美国小儿科学会建议每天至少两小时的体力活动，大多数儿童从事显著少。
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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