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从出生到3岁的时期有时被称为心智发育旺盛的时期。新的世界对于婴儿来说总是充满挑战的。他们的所有经历都刺激着大脑，给他们提供塑造或验证关于世界如何运转的新想法的机会。每一秒，大脑中都会出现数以千计的新的神经连接。但是，另一个大脑发育旺盛的时期——青春期——则远远没有这样广泛地为人所认识。
直到最近，青春期还都被认为与（生理上的）青春发育期是相对的概念，即被认为不是真正的发育阶段。与婴儿期和儿童期不同，青春期被认为是现代社会塑造出来的“人造阶段”。总之，大多数青少年在青春期中期就会达到成人的身高标准，并远在青春期结束之前就已经性成熟（具有生育能力）。青少年的大脑也在10岁左右就会达到成人大脑的尺寸；并且在处理抽象想法和推理方面，许多青少年同成人一样敏锐。
因此，从客观和生理学的角度，我们有理由得出这样的结论：青少年已经长大了，只是社会因素推迟了他们进入成年期的时间。不过，在过去20年中，科学家获得了他们梦寐以求的研究活人大脑的手段，而他们的发现给人们对青春期的理解带来了冲击。
在先进的脑成像技术发展出来之前，科学家一直都忽略了第二个大脑发育旺盛的时期。因为在青春期，人脑的尺寸其实每年都会缩小1.5%。但大脑质量只是评估大脑成长的粗略指标。事实上，大脑质量的减少意味着大脑的精炼，而这一过程伴随着另一种发育——脑（神经）网络的发育。
大脑由两种物质组成——灰质和白质。大脑神经元胞体及其树突组成了灰质。这些细胞在儿童期晚期快速生长，在青春期形成密集而纠缠的组织。从执行控制中枢（管理大脑中“预测”的部分）到奖赏中枢（寻求快乐和刺激的部分），来自这些区域的信息有时会经由效率不高的通路传递。包含着“这风险太高了”“你太兴奋了，冷静点儿”“有点儿耐心”的信息通过脆弱的神经纤维曲折前进，而这些神经纤维直到24岁时才会达到成年人具有的神经纤维的强壮程度。
我们现在可以理解莎士比亚的《冬天的故事》中牧羊人的哀叹了，他说：“我希望人生中没有10～23岁这么一段时期，或者就让青年把这段日子睡过去。因为在这期间，除了纵欲生子、侮辱师长、偷窃打斗，就没别的事可做了。”在这里，莎士比亚超越其所处时代点出了青春期长久的时间跨度——从儿童期晚期到成年期早期，比人们通常认为的青春期时间更长。
但莎士比亚笔下的牧羊人在发愿世间没有10～23岁时有所不知的是，青少年的大脑在这期间会展现出巨大的潜能，而且起着关键的作用。密集的灰质中可能“绘制”出无数神经通路，而这种“绘制”正是青少年在日常生活里每时每刻的互动中进行的事情——发现并标记那些最终会变得强壮和精简的通路。
精简的过程被称作突触修剪（synaptic pruning）。没有作用的（或没有被使用的）大脑回路被修剪掉，得到使用的回路则变得更加强壮。青少年大脑灰质的（质量）减少造就了更高效的大脑。随着灰质的（质量）减少，大脑白质，或者说髓磷脂的质量便增加了。髓磷脂是包裹在大脑神经元轴突（像枝干般突出的部分）外侧的白色脂肪样物质，就像电线外圈的塑料层一样保护着神经元。这种白色脂肪“外衣”越多，大脑神经元就会越高效。在被髓磷脂覆盖的大脑回路中脉冲的传输比在未被髓磷脂覆盖的大脑回路中快100倍。
每当我们激活某一特定的大脑回路，我们就会为其提供更多的髓磷脂，它的连接也就得到强化。我们学某一样东西越多，就越能记住它。我们练一首钢琴曲越勤，就越能轻松回忆起它。这就是俗话“熟能生巧”背后的科学道理。即使我们不知道脱髓鞘的科学原理，在日常生活中我们也能感受到它的效果。
大脑回路的修剪、塑造和强化是由青少年自己通过一次次实践、感受和思考来完成的。他们自己的需要、兴趣、经验和热情监督着新连接形成的过程。就是这样，每个青少年的大脑都是为他们自己（也是由他们自己）定制和重塑的。
这就是为什么青少年可以快速学习事物；这就是为什么青少年时期的记忆会特别生动且能够持续一生；这就是为什么我们在青春期听过的音乐、读过的书籍、看过的电影以及建立的友谊在我们成年后仍有萦绕不断的“回声”。这些东西构成了塑造我们大脑的经验。当家长理解了这个过程，他们就能更好地应对与青春期孩子有关的挫败，同时理解青春期这一造成诸多挑战的阶段其实也是惊人的机会之窗。