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造人所需的无非是一个精子、一个卵子和一首浪漫情歌。精子和卵子一旦结合，就开始在一个狭小的空间内制造出许多细胞，人类胚胎很快就会长得像小桑葚一样大，这个发育阶段就叫作桑葚胚。小桑葚的第一个任务就是将某些部分变成孩子的身体，又将某些部分变成孩子的住所。这一过程进行得很快，一些细胞会变成胎盘和羊膜囊（胚胎就悬浮于其中），另一些细胞则负责构筑胚胎，并创造出一团名叫内细胞群的组织。
我们需要仔细说一说内细胞群里的一个神奇细胞，所有大脑组织就是由这个细胞不断分裂和分化而形成的，世上最复杂信息处理装置的装配过程也由此开始，而在最初，它的个头比这句话末尾的那个句号还要小很多。
虽然科学家们已经进行了20多年的研究，但我依然觉得这个小小的细胞是那么不可思议。刘易斯·托马斯（Lewis Thomas）在《细胞的生活》（ Lives of a Cell ）一书中如是说：“这样一个细胞的存在，堪称地球上最伟大的奇迹之一。人们应该奔走相告，传颂这个令人难以置信的神话。”
奇迹仍在继续。如果你能实时观察正在发育的胚胎，就会发现内细胞群里挤满了细胞，它们围绕着胚胎忙忙碌碌，就像是快餐店的厨师一样。这些细胞排列成三个层次，看起来就像一个汉堡包：底层小圆面包叫作内胚层，主要分化成胎儿的各种器官和血管组织；汉堡包的馅料层，也就是中胚层，将形成胎儿的肌肉、呼吸系统、消化系统和骨骼；而上层小圆面包，即外胚层，将形成胎儿的皮肤、头发、指甲和神经系统。那个神奇细胞就在外胚层里。
如果再凑近一点观察，还会发现，在“小圆面包”顶部的中央有一列最为细小的细胞正在形成；在其下方，一个原木形状的圆柱体也在形成，并沿着上方那一列细胞的方向不断延伸。这个圆柱体就是神经管，将形成胎儿的脊柱。神经管远端将分化成胎儿的屁股，而近端则会分化成胎儿的大脑。
神经管是否正常发育至关重要，如果发育不正常，胎儿的脊髓就可能外凸，甚至在脊髓接近腰部的部位长出肿瘤，这种情况叫作脊柱裂。此外，胎儿的大脑结构还有可能发育不全，这种罕见的情况叫作先天无脑畸形。
所以，几乎每本有关怀孕的图书都强烈推荐孕妇服用B族维生素叶酸，它有助于胎儿神经管的正常发育，无论是神经管的近端还是远端。 在受孕期间以及孕后数周服用这种补充剂的孕妇，胎儿发生神经管缺陷的概率会下降76%。 如果你想让胎儿的大脑健康发育的话，那么上述举措是首先需要做到的。
在历史上的任何阶段，人们对于胎儿的发育问题都十分关切。1573年，一位名叫安勃拉·巴雷（Ambroise Paré）的外科医生列出了一些可能导致怪胎降生的因素。他在《论怪胎和异事》（ On Monsters and Marvels ）一书中写道：“怪胎的降生是由下列因素导致的：上帝的旨意和愤怒，以及精子数量过多或过少。”他还认为孕妇的不雅姿势，例如长时间跷二郎腿，也可能导致婴儿的出生缺陷。此外，子宫狭小、妖魔作祟甚至乞丐的口水也被列入其中。
或许我们无法认同巴雷的观点，但即便是在科技高度发达的今天，人们对胎儿大脑的发育过程依然知之甚少。对于当今的科学家来说，近2/3的出生缺陷仍然无法解释，他们只能将大约1/4的已知出生缺陷与某些遗传问题联系起来。同时，孕妇的身体也似乎具有某种自动排障机制，如果胎儿的发育出了什么问题，孕妇的身体常常会察觉到，并下意识诱发流产。约有20%的受孕以自然流产形式告终。在科学家观察到的出生缺陷中，只有10%是由已知环境毒物以及可以检测到的因素导致的。
幸好绝大多数胎儿的大脑都发育正常。神经管分化成大脑的这一端会继续它的建设工程，形成一团团像珊瑚一样复杂的细胞突起，直至最终形成大脑的各个组成部分。受孕1个月后，神奇细胞已经变成声势浩大的百万大军。
当然，迅速发育的不只是大脑组织。怀孕4周左右时，胚胎会暂时性地显现出鳃弓，形状和鱼的鳃弓非常相似，但很快就会变成胎儿的面部肌肉和喉部组织。在人类的发育过程中，可以看到许多类似的进化根源。
细胞突起最后会长成肥肥大大、超级聪明的大脑。就脑组织占身体组织的比重来说，人类的大脑是最大、最重的，这个巨大的组织是由一张巧妙的细胞网络构成的，生物电荷不断地在网络中交互传送。其中有两类细胞很重要：一类是神经胶质细胞（glial cell，glial源于希腊语中代表胶的词glía），胎儿大脑的90%由此类细胞构成，它们形成了大脑各个组织，并协助神经元正确处理信息；第二类就是我们熟知的神经元了，人类的思维功能主要靠它们完成，虽然它们只占脑细胞的10%。关于“我们只使用了大脑的10%”的谣言很可能就是这么产生的。
那么，细胞是如何演变成大脑的呢？胚胎细胞裂变成神经元的过程被称为神经形成，该过程贯穿于孕期前半段，胎儿在这个阶段不希望被打扰。而在孕期后半段，神经元会迁移到最终的位置，彼此连接，这一过程叫作突触发生。
一说到细胞迁移，我就想起了警犬从警车里一跃而出，到处探查罪犯气味的场景。神经元在迁移的时候，也从外胚层的牢笼中蜂拥而出，一个叠着一个向前爬行。它们时而停顿，时而嗅着分子线索，踉踉跄跄地沿着不同路径蜿蜒前行，足迹遍布整个大脑。最终，它们到达目的地，这些地点或许也被事先存入了上述“迁徙者”的“大脑”之中。它们四处张望，观察自己的新居所，然后开始与邻居建立联系。这时，神经细胞之间会形成很小的缝隙，称为突触（“突触发生”因此得名），生物电荷在间隙中往复，以便神经系统进行交互通信。最后这一步是大脑发育过程中最关键的一步。
突触发生是一个很长的过程，原因很简单：它实在太复杂了！一个神经元平均要和周围的神经元建立15 000个连接，一些神经元的连接数量甚至超过了10万个。这意味着胎儿大脑在发育过程中每秒大约要形成180万个新的神经连接，这个数字非常惊人。而且许多神经元还没完成连接工作，就像交配后的鲑鱼一样死掉了。
即便神经元建立连接的速度快得惊人，也不意味着突触发生过程能够在胎儿出生前完成，实际上大约有83%的突触发生在胎儿出生以后进行。通常女性要等到20岁出头才能完成这一过程，而对男性来说，这一浩大工程结束得更晚，这实在是不可思议。就人类而言，大脑是最后发育成熟的器官。