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婴儿脑的发育具有三大要素，即先天因素，环境因素和营养因素。21世纪是一个基因时代，分子遗传以基因为研究对象，认为所有的遗传是通过基因传递进行的。小儿的生长发育包括脑的发育，它也受到基因控制。但是，基因仅能使脑的发育连续性程序化。人脑如同电脑，不同的一点是婴幼儿的脑是一个学习机器，在发育中有可塑性，其发育质量的转变与周围环境、营养因素密切相关。我们不能改变基因，但可通过改进环境和营养因素，来促进小儿脑的健全发育。
影响出生前脑发育的因素
原始神经胚的形成大约在妊娠的3-4周，以后要经历前脑的发育，神经细胞的增殖，分化及神经元树状突的发芽，突触的连结，神经回路的建立及髓鞘形成（其中很多要持续至生后数年）。这个发育的进程是受基因控制的，在此期内，如果孕母受到放射线、药物、激素的影响，或是营养缺乏、情绪剧烈波动及发生感染，都可使发育中的脑受到损伤和改变；孕母早期叶酸缺乏可致神经管畸形（无脑儿、小头畸形、大脑白质发育不良、脊柱裂等）等。众所周知，最近研究发现，营养素缺乏和先天性心脏病的发生亦有密切关系。未成熟的脑对宫内缺氧、缺血有易损伤性。如果孕母有巨细胞病毒感染、妊高症等导致胎儿宫内缺氧缺血的情况，胎儿在宫内即会有脑损伤，出生时可表现出惊厥、共济失调等症状，以后出现脑瘫、智力低下。因此，母亲在妊娠期的保健很重要，特别是妊娠早期，甚至在准备妊娠的前1个月至妊娠后的3个月内，都应加添叶酸，即服用“斯利安”片，远离放射线，创造胎儿良好的环境氛围。
影响出生后脑发育的因素
突触的形成虽从胚胎5周至生后2岁，但其中的83%是在生后形成的，生后第1年大脑皮层增厚3倍。有学者将新生兔做了两个实验，第一个试验是把第一组3只兔放在光线明亮，有彩色图纸及玩具，有声响的笼内饲养，把第二组一只兔放在光线暗淡，什么都没有的笼中饲养，经过一段时间后，发现第一组兔的大脑皮层厚度、突触、树突及血管的数量明显高于第二组，这说明外界的声、光、色及同体对兔脑的发育有促进作用；另一实验是将两组兔一组放养，一组关养，结果关养组兔的脑重量轻，觅食及躲避困难能力也差，也是说大脑的结构会随机体本身的经历而改变。出生时虽然形成大量突触，但是发育差，就像电话未联线一样，不能发挥通话功能。在发育过程中大脑线路逐渐联结，而且越用越灵活，并遵循“相互激发的细胞共同联线，用进废退”的原则，在良好的环境因素下，留下强壮有效的突触，取得最好的线路连接，使大脑功能处于最佳状态。
髓鞘的发育是从胚胎16周开始一直至成人期，它由脂质组成，主要作用是绝缘，即防止神经信号渗漏及泛化，以保证其高速传递。如果髓鞘发育差，则信号传递缓慢，机体的逃避反应差，易受损伤。大脑终身都有可塑性，但是在婴幼儿早期最为明显，脑部发育的关键期与突触的激增期相吻合，一般讲是从胚胎4个月至生后2-3岁，但各器官系统之间仍有差异：
1、视觉发育。视觉发育的关键期从出生至2岁，少数延至8岁，与突触激增期有关。出生时宝宝视力很差，3-4个月龄时实体视觉（感知深度）迅速发育，4个月龄时辨色能力成熟，到6个月龄时视力基本成熟。因此，有关视觉治疗应及早进行，如先天性白内障治疗应早于2个月龄，否则可致失明；斜视治疗应早于24个月龄，才可保存实体视觉。
2、语言发育。通常情况下，所有的小儿都能学习讲话，他们通过日常的文化社交来学习，而不需要刻意教。但有明显听力障碍，社交剥夺或心理障碍的儿童，在生后数年间障碍持续存在，以后会再现长期语言障碍。即使正常发育的孩子，其口语能力也各有差异，这是遗传因素和早期语言环境综合影响的结果。有人对亚州人移民美国后语法能力进行评分，发现在8岁以前移民者，其语法能力与当地人相同。因此，尽量早期给予语言强化，6-7岁以前是学习外语的关键期，以后渐差，不少研究表明父母对孩子所说的词语数量和孩子将来的语言智商有非常显著的相关性，如果出生后就为宝宝诵读，便可加速他们的口语技能发育，有益于将来的读写能力，要记住“听到的语言二说出的语言”。
营养因素
人的一生中婴儿期是发育最快的阶段，体重从3公斤左右增加至9-10公斤，身长从50厘米增加至75-80厘米，头围从34厘米增至46厘米。因此，营养的质量在某一特定关键期会明显影响大脑和认知能力的发育。这一时期营养不良的小儿与同等文化、社会阶层的孩子相比，头围较小，智商得分较低，感官和行为障碍较多。如果康复治疗在2岁前进行，才会更有效。
乳制品是婴幼儿营养的重要来源。在婴儿期母乳是最佳的选择，但并非每个婴儿都能得到充足的母乳，至少有20%的婴儿需要人工喂养。几个世纪来营养学家们不断探索，寻找一种接近母乳的奶方。在对母乳深入研究过程中，发现很多种营养素是牛奶所没有的。因此，普通鲜牛奶，全脂、脱脂奶粉，均不是婴幼儿乳制品的最佳选择，而婴儿配方奶则是加添了牛奶中所没有而人奶中具有的营养素：
1、必需脂肪酸。是正常脑部发育所需的神经营养素，它不能在人体合成，必须由膳食提供，是维持机体健康和生长发育必不可少的。主要是指亚油酸（LA，其衍生物花生四烯酸AA）及α－亚麻酸（ALA，其衍生物二十二碳六烯酸DHA，俗称脑黄金）。人类脑灰质22.1%及脑白质的23.4%是由磷脂构成，视网膜感受器也含有丰富的磷脂，其中主要是AA和DHA绝对量，随胎龄增加而显著升高，它们能维持细胞膜有流动性、通透性，能促进神经元树状突大量增多和延长，促进髓鞘形成。DHA和AA与视网膜光感受器的迅速发展有关，如果缺乏则大脑视觉功能受损，视敏度发育迟缓，可影响认知能力，并使分辨学习能力降低。医学研究指出，加添AA及DHA的奶喂养婴儿，可提高视敏度，并提升婴幼儿MDI（智力发育指数）7分。足月儿每日应摄取DHA200毫克，AA40毫克。
2、牛磺酸。它是含硫氨基酸代谢的最终产物，可通过胎盘由母亲转输给胎儿，故早产儿体内含量少，母乳中牛磺酸是牛乳的10倍，婴儿合成牛磺酸的酶缺乏，故比母乳喂养的婴儿需要量增多。牛磺酸占视网中游离氨基酸的40%-50%，能维护视网膜光感受活性，它对多种神经递质的释放起作用，保护脑神经膜，避免细胞膜中脂质产生过氧化反应，还能改善听觉反应。
3、铁质。铁缺乏在我国儿童中很常见，近年来由于其发病率高而引起重视，但缺铁性贫血仍高达20%以上，身体缺铁时即使不发生贫血，也会影响到小儿的大脑功能和精神发育。缺铁的患儿智商低，如有注意力、记忆力和语言理解力障碍，应答能力差，易疲劳并注意力不集中；运动能力降低，如不会爬行；免疫功能差，如经常易患病。由于母乳及牛奶中含铁量均少，所以不论母乳或人工喂养儿均要加添铁剂，整个儿童期都应监测血液中铁水平。最近研究发现，青少年的数学能力与血液中铁水平有关，女孩比男孩子更易发生缺铁，可能是造成10岁以上男孩子与女孩数学技能差异的原因。