現在是傍晚的交通高峰期，典型的走走停停的路況。終於，出現了一個空隙；你周圍擁擠的車群很快以 55 英里的時速一起巡航。突然，你看到前方剎車燈亮起。當你準備剎車時，你瞥了一眼後視鏡，看到了一個令人震驚的景象——一輛車正以過快的速度逼近你的後擋泥板。那個十幾歲的司機看起來很慌張，一隻手緊緊抓住方向盤，另一隻手緊握著手機。你準備迎接可怕的撞擊……
我們總是很快責怪青少年讓自己陷入困境，而成年人認為這些困境是可以輕易避免的。但最近的研究表明，簡單的不負責任可能不是全部解釋。當青少年執行某些任務時，他們負責決策的前額葉皮層比面臨相同情況的成年人的同一區域工作得更加努力。青少年的大腦也較少利用其他可以提供幫助的區域。在具有挑戰性的條件下，青少年可能比成年人評估和反應效率更低。
瞭解不同發育階段大腦的能力和侷限性對於教育和心理評估至關重要。具有諷刺意味的是，儘管青少年時期被廣泛認為是巨大的成長和變化時期，但對青少年心理能力的研究卻少於對兒童或成年人的研究。隨著更多工作的完成，越來越明顯的是，社會不應被青少年外表和大多數時候的行為舉止像成年人一樣所愚弄，就認為青少年擁有成年人的智力。支援行為認知控制的大腦過程尚未成熟。如果在其中加入壓力源（如突然的高速公路擁堵），青少年可能會成為一顆定時炸彈。
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自我控制困難
正如最近的研究強調的那樣，前額葉皮層（負責所謂的執行功能，它是計劃和自願行為的基礎）的差異可能是青少年和成年人之間最重要的區別之一。匹茲堡大學神經認知發展實驗室主任比阿特麗斯·盧娜透過在青少年和成年人進行視覺-運動系統的高要求測試期間使用功能性磁共振成像 (fMRI) 掃描他們的大腦，從而確定了這些差異。
在一個設定中，受試者面對一臺隨機閃爍燈光的電腦。他們被告知要麼快速聚焦在燈光上，要麼儘量避免看燈光。盧娜發現，當試圖阻止強烈的反射傾向並做出深思熟慮的反應時，“青少年比成年人使用了更多的前額葉皮層資源。” 事實上，所使用的前額葉皮層的量與成年人在執行更復雜的任務時大腦使用的量相似。盧娜說，這種過度的依賴“可能導致錯誤，尤其是在難度增加時”。
心理學家區分了兩種型別的行為控制：外源性和內源性。外源性控制是反射性的，是對外部刺激產生的反應——例如，當燈光出現在螢幕上時聚焦於燈光。內源性控制是自願的，是由內部計劃產生的——儘量不看燈光。成熟的前額葉皮層使內源性行為更容易覆蓋外源性行為。在交通場景中，突然意識到自己要撞到你的後保險槓的青少年的外源性反應是凍結和尖叫，而內源性反應是猛踩剎車並轉向避開。但對於青少年的大腦來說，有意識地覆蓋外源性反應比成年人的大腦更困難。
像盧娜這樣的專家認為，儘管青少年有時可以表現出成年人水平的決策認知控制，但這種內源性力量才剛剛開始成熟。她解釋說，在視覺-運動測試中，受試者必須使用前額葉皮層來告訴大腦的其他部分如何行動。“與成年人相比，青少年表現出相似的抑制能力，但功能性磁共振成像顯示，他們像瘋了一樣地消耗前額葉皮層，”盧娜指出。她補充說，成年人會呼叫大腦的其他部分“來協作並更好地分配工作量”。
這意味著，如果在一個已經壓力很大的情況下發生意想不到的事情，青少年可能會耗盡他們的前額葉皮層資源。成年人可以透過利用其他大腦區域來更好地應對壓力。在日常生活中，前額葉皮層的一般性過度勞累可能會損害執行功能，從而損害計劃行為和選擇。這可能解釋了為什麼青少年會表現出衝動或輕率的行為。例如，盧娜說，成年人可能更容易抑制對同伴壓力的不良反應。他們可能更能夠約束自己，而不是屈服於誘惑。
皮層超負荷
心理學家認為，執行功能的完全成熟只有在完全整合、協作的大腦系統出現後才會發生，這發生在青少年後期甚至 20 歲出頭。但在青少年中，一個有助於指導自願行為的關鍵因素——工作記憶——也仍在發展中。盧娜的功能性磁共振成像影像支援了這樣的結論：青少年在招募支援工作記憶的區域方面效率不高。
加州大學聖地亞哥分校精神病學副教授蘇珊·F·塔珀特也發現了整合薄弱的問題，她調查了青春期早期和後期的空間工作記憶。塔珀特使用功能性磁共振成像對 25 名青少年（12 至 14 歲）和 24 名年齡較大的青少年（15 至 17 歲）進行了測試。她說，年齡較大的青少年“在執行工作記憶任務時表現出更強烈和更廣泛的背外側前額葉啟用，並且比年齡較小的青少年使用了更多的右側頂下皮層，但較少的頂上皮層。”
塔珀特推斷，年齡較大的青少年招募了不同的神經網路並採用了不同的策略來完成相同的工作。年齡較大的青少年使用的區域表明，他們是透過口頭策略而不是透過簡單的（但費力的）死記硬背的空間排練來解決任務的，這似乎是年齡較小的青少年執行任務的方式。在整個青春期，大腦通常會涉及更多區域，並將某些任務分配給專門區域，從而減少達到相同效能水平所需的神經元努力。塔珀特說：“我對我們在這個相對狹窄的年齡範圍內觀察到的變化幅度感到驚訝。”
青春期早期的青少年可以在空間工作記憶測試中表現良好，但似乎他們需要進行更多的神經活動才能做到這一點。如果他們在被要求執行額外任務時感到壓力，他們的效率也會大大降低。塔珀特說，只有在青春期末，空間工作記憶才能有效地分佈在各個大腦區域。
仍在修剪
最近對青少年大腦的結構性磁共振成像影像為這樣一種觀點提供了佐證：青少年大腦中參與決策和行為控制的區域正在發生顯著的物理變化。美國國家精神衛生研究所兒童精神病學部精神病學家和研究員傑伊·N·吉德已經表明，對控制衝動很重要的背外側前額葉皮層正在經歷突觸修剪——消除神經元之間不必要的連線。這導致神經衝動的傳輸更加高效。
大多數研究人員都認為，修剪是大腦成熟的基本機制。增加更多的髓磷脂也是如此——髓磷脂是包裹在軸突周圍的絕緣層，軸突將訊號從一個神經元傳送到另一個神經元。這兩種變化都會轉化為大腦功能的改善。突觸修剪提高了區域性計算的效率，而髓磷脂化加快了神經元傳輸速度。正如盧娜指出的那樣，結果是，前額葉皮層更能夠施加自願和計劃的行為。
吉德評估了兒童精神病學部正在進行的磁共振成像研究的資料。最近的一項研究來自一個由 307 名兒童和青少年組成的樣本，他們接受了磁共振成像掃描和神經心理學測試。許多人每兩年重新測試一次。吉德說，最初的驚訝是“大腦從六歲開始大小變化不大”。顱骨變厚，但大腦已達到成人大小的 90%。他在補充道，青少年時期大腦的整體寬度是穩定的，“但各個組成部分的大小和形狀會發生變化”。
磁共振成像影像顯示了參與決策、判斷和衝動控制的神經元之間以及前額葉皮層用於連線大腦區域的佈線發生了改變。與其他研究一起，這些影像表明，前額葉皮層似乎會持續成熟到 20 多歲。“青少年時期大腦的變化如此動態，以及它持續變化到青年時代之久，這令人震驚，”吉德說。“坦率地說，[持續的變化]持續這麼久讓我們感到驚訝。” 雖然許多變化發生在青少年時期，但前額葉皮層的適應性在之後幾年仍在持續。
騙局？
然而，並非所有神經科學家或心理學家都準備接受青少年大腦的先天生物學可以解釋魯莽行為的觀點。心理學家、加州大學聖地亞哥分校訪問學者和劍橋行為研究中心創始人羅伯特·愛潑斯坦說，他對青少年大腦與成人大腦如此不同的概念感到“憤怒”。“根本沒有這樣的東西。這是一個騙局，在某種程度上是由資助研究的製藥公司推動的，”他斷言。
為了揭穿常規大腦發育是青少年行為問題的根本原因的神話，愛潑斯坦引用了艾略特·S·瓦倫斯坦（自由出版社，1998 年）的具有影響力的著作《指責大腦》，瓦倫斯坦現在是密歇根大學安阿伯分校的心理學榮譽退休教授。它暗示一些神經科學家受到製藥公司的影響，這些公司希望發展大腦是罪魁禍首的觀點，從而為醫生開具精神藥物鋪平道路。（請注意，本文中討論的所有研究均未由製藥公司資助。）
也許更具說服力的是愛潑斯坦的觀察，即暗示青少年大腦的研究往往只關注美國青少年。他說，研究表明，“其他國家和發展中國家的青少年行為舉止或感覺都不像美國青少年。如果你看看多元文化和因果關係問題，就不存在普遍不同於成人大腦的青少年大腦。”
美國文化已經將青少年時期定義為動盪時期。“但世界上大多數青少年都沒有經歷過任何這樣的動盪，”愛潑斯坦指出，他引用了亞利桑那大學人類學家愛麗絲·施萊格爾和匹茲堡大學心理學家赫伯特·巴里三世進行的一項大規模研究。他們的著作《青春期：人類學調查》（自由出版社，1991 年）考察了 186 種前工業文化中的青少年。施萊格爾和巴里發現，60% 的文化甚至沒有“青春期”這個詞，而且大多數青少年大部分時間都與成年人在一起，而不是隻與同齡人隔離。超過一半的文化中沒有反社會行為；在發現反社會行為的文化中，反社會行為也很溫和。
愛潑斯坦宣稱，這“令人難以置信”，因為在美國“我們將青少年時期定義為風暴和壓力。將大腦視為一切壞事的根源是錯誤的，因為環境會改變大腦。我們生活在一個孩子與成人隔離的社會，因此他們相互學習。” 他說，這可能是麻煩的根源。愛潑斯坦認為，當一個社會培養青少年經歷平穩、迅速地過渡到成年期時，青少年被認為理所當然的焦慮感就會消失。
準備好了還是沒準備好
盧娜稱愛潑斯坦的觀點“很有趣”，儘管她不同意。她說，無論如何，她的實驗控制了文化差異，因為它們著眼於基於情緒中性刺激而不是社會相關行為決策的大腦功能。
至於環境影響，盧娜說，功能性磁共振成像影像表明，大腦是一個脆弱的系統，與成年人相比，在壓力大的環境中，青少年更難表現出自制力。她指出，青少年大腦的結構“尚未準備好”，這是一件好事，因為它允許大腦在其中成熟的特定環境中更加一致地發展。“我們正在努力理解大腦與行為的關係，”她補充道。“這不像青少年大腦與其他大腦不同。存在一個連續統。”
她觀察到，視覺-運動測試非常困難，“因為整個大腦都連線著看視覺刺激。” 要求受試者不看燈光需要額葉區域與皮層下區域進行交流，以執行計劃好的內源性反應（“我不看燈光”），從而覆蓋反射性的外源性反應（“看燈光”）。她說：“我們要求青少年做一些”最多隻與冒險行為有微弱關係的事情。“這是一種觀察抑制反應的基本能力的方法。” 因為青少年更難執行需要自願控制的任務，所以他們可能更容易做出錯誤的決定。
然而，盧娜說，當青少年處於競爭需求較少的環境中時，他們確實會像成年人一樣行事。在前工業文化中，這更有可能是環境，“所以，當然，那些青少年可能不會表現出冒險行為。但這並不意味著他們的大腦沒有修剪，”她解釋道。“或者說青春期沒有什麼特別之處。”
（作者）
萊斯利·薩巴赫是一位科學記者，專門研究醫學和航空航天。她曾在伊拉克的戰鬥醫療後送任務和美國宇航局的科學和微重力飛行中飛行過。
（延伸閱讀）
青少年大腦發育：脆弱性和機遇。羅納德·E·達爾和琳達·帕蒂亞·斯皮爾編輯。《紐約科學院年鑑》，第 1021 卷；2004 年 6 月。
功能性磁共振成像揭示了青春期空間工作記憶網路的改變。A. D. 施韋因斯堡、B. J. 內格爾和 S. F. 塔珀特，《國際神經心理學學會雜誌》，第 11 卷，第 631-644 頁；2005 年。
兒童和青少年智力能力與皮層發育。P. 肖等人，《自然》，第 440 卷，第 676-679 頁；2006 年 3 月 30 日。