很多科学家有时会这样认为，早期的经历对智力和情感的发展是非常重要的。但是直到最近十年才证明了大脑器官的实际结构和化学基础是受不同的成长饲养环境影响的。如果动物被饲养在比标准实验室笼子更复杂的环境中，在大脑的一些关键区域将会发生有趣的变化，并伴随着行为上的改变。在探知饲养条件在大脑和行为上的确切影响，引起这些效果的具体环境条件，和哪个发展时期大脑对外界的影响修正最敏感等方面已经有了最新的进展。

    这个实验的目的是为了确定在大脑发育过程中这丰富或单一条件下的影响，但对各种条件的精确区分仍然是一个困扰我们的问题。例如，没有人真正知道是什么组成一只年轻老鼠的丰富复合的环境。但是加州大学伯克利分校一组科学家，他们认为在一个大笼子中饲养一组12只的老鼠，并每天改变他们的玩具，这样将会比在标准笼子里单独饲养的老鼠有一个更加复杂的环境，如果不是更丰富的话。这个团队以生物心理学家Mark Rosensweig为首，还包括神经化学家Edward Bennett和神经解剖学家Marian Diamond。这种丰富和单一的区别在几乎所有关于老鼠的科学研究上被采用，不同的只是做了一些简单细微的修正。

    伯克利的科学家们发现，相比于“贫瘠”老鼠，“丰富”老鼠拥有一个更重的大脑皮层，也就是大脑中与智力功能和信息处理有关的区域，并且皮层密度也更高。皮层中的枕叶区域，也就是处理大部分视觉信息的区域，似乎是被丰富的饲养环境影响最大的区域。同时还发现了一些结构上的差异，比如神经细胞体积的增大和数量的增多，这表明了这些细胞保持了更高的代谢活性。大脑DNA和RNA的测量支持了这个假设。DNA的单位含量降低了而RNA含量水平保持不变，所以RNA对DNA的比率，丰富老鼠更高。这个增高表明了更高的代谢活性。

    更进一步的研究显现出在丰富环境中饲养的老鼠拥有更多的神经胶质细胞。这种胶质细胞有多种功能，包括毛细血管和神经细胞间的物质运输，在神经纤维上形成脂肪髓鞘和清理死亡的神经细胞等。除了DNA和RNA的改变之外，化学变化还包括乙酰胆碱酶，这是神经元之间信息传递的关键化合物。丰富小鼠同时表现出了更高的胆碱酯酶活性，这种很小的特异性酶是在神经胶质细胞和周围的毛细血管细胞中发现的。

    影响记忆力？

    对丰富小鼠这种可测量的物理改变的发现引导我们去思索这种改变的重要性和对老鼠的价值。关于这些改变是否与记忆储存的机制有关这个问题存在一些争论。一种假说认为，大脑中的这些改变是在丰富的饲养环境中细微的学习经历积累的结果；另一个假说认为这些改变只是简单地与神经系统对环境的良性协调适应有关。这个争论的中心问题被澳大利亚昆士兰州大学的一组科学家提出来，其中包括RogerWalsh。他们假设道，如果丰富环境饲养的影响如果至少有一部分是由长期记忆储存所引起的，那么在大脑中与长期记忆相关的区域也应该发现相应的影响。有些证据指出海马体就是这些区域其中的一种，昆士兰团队可以显现出在丰富饲养之后，海马体间中间区域规模的增加。然而这种增加是否与记忆储存有关现在还不清楚。

    一些科学家正在从神经细胞本身的水平来研究丰富饲养的影响，例如，歌本哈斯大学的Kjeld Mgllgaard与伯克利团队合作，发现了不用的饲养环境产生了不同数据规模的突触连接，突触是神经元之间信息传递的连接点。丰富小鼠的大脑枕叶区域的突触连接在交叉片段上平均比贫瘠小鼠要多得多。伊利诺斯州大学的William Greenough和他的同事也有相似的但突触连接增加相对较小的发现，另外他们还发现了丰富小鼠的神经元有更多的分叉，这表明了神经元间有更多的连接位点。这些差别是否提供了动物潜在的高级功能这个问题现在还没有得到解答。

    在其他的团队中，耶鲁大学的Lynda Uphouse在研究丰富环境的影响中采用了一种不同方法，这种方法是让丰富小鼠和贫瘠小鼠的大脑RNA和DNA杂交，然后检测丰富小鼠的大脑RNA是由有更高水平的特异序列。一些实验的早期结果显示了丰富小鼠的RNA具有更高的复杂性；数据还没有最后确定。

    有相当多的研究展开了对伴随着丰富饲养后物理变化而发生的行为变化的识别确定，但是至今还没有确切可用的答案。贫瘠小鼠比丰富小鼠有更强的情绪反应并更加好斗，需要更长的时间去适应测试条件而且一般在学习任务中表现的比较差。但是他们在学习能力上是不是真的不一样，这是很难证明的因为情感因素对动物在学习任务中的表现具有非常重要的影响。尽管如此，大多数的研究者认为丰富小鼠具有潜在的高级学习能力，是建立在适应新奇丰富环境能力的基础上并超越它的。

    还有一个需要被回答的问题是丰富环境中是哪些具体的条件因素引起了大脑的这些变化。既然大脑的变化主要是发生在视觉皮层，所以合理的推断是视觉刺激是引起大脑变化的重要因素，因此，伯克利团队对饲养在丰富环境中的盲的小鼠进行研究。他们发现除去了所有的视觉刺激后，大脑的变化仍然发生并且仍然发生在枕叶区域，因此，视觉刺激被从丰富环境中引起变化的必要因素中除去。很多人认为对一只老鼠来说环境中的嗅觉信息比视觉信息更加重要，因此了解嗅觉刺激在大脑发展的改变中扮演的角色将会是有所帮助的。在这个问题还没有被系统研究的时候，伯克利团队发现了把小鼠暴露在气味富集的环境中，同样的也暴露在景象和声音富集的环境中，这些小鼠并没有表现出更高的参与活性，也没有表现出典型的丰富小鼠的大脑变化。

    是否用更加丰富的环境来饲养小鼠可以产生更加大的大脑变化？伯克利团队在一个半自然的户外环境中饲养小鼠，发现它们拥有比实验室中丰富条件下饲养的小鼠更重的大脑皮层。另外的研究者发现即便是实验室条件下也可以创造更加复杂的丰富条件来影响大脑的变化。但是这些可以引起大脑变化的丰富条件的限度在哪是这个学科很少思索的问题。

    丰富和贫瘠的环境对大脑发展的影响在啮齿动物身上也可以被观察到，但是目前还没有人尝试在更高级的哺乳动物身上的影响的研究，比如猴子。然而，威斯康星州大学的William McKinney有证据证明另一类型的社会压力在大脑发育中的影响，母婴分离，可以引起可测量的大脑化学变化。McKinney目前发起了一项工程，包括几个大学的参与，主要研究是不长期不同的饲养环境改变了猴子的大脑发展。各学科间的合作协调对于检测猴子身上的这些影响是必要的，但现在人们广泛地认为对与人类更加接近的动物现象的研究将是非常值得的。

    关于猴子的行为研究

    与大量文献描述饲养环境不同在其稍后行为上的影响形成对比的是，各种不同的特定条件在猴子大脑发育中的影响却缺乏数据。大多数这样研究比并没有小鼠实验那么严格，因为对于猴子来说，丰富有不同的定义，而且不同的饲养环境是从出生就开始的而不是从哺乳期后，但还是有很多可记录的相似之处。例如，威斯康星州大学的Harry Harlow和他的助手发现跟贫瘠小鼠一样，贫瘠猴子趋向于像成年猴子一样更加情绪易动和好动，并且在新环境中比一般动物更加容易恐惧。尽管在复杂的学习任务中有一些不同表现的证据，但是跟小鼠一样，猴子在测试条件下的学习能力受到情绪因素的影响，正因为如此，要确定不同的饲养环境是否导致了不同的智力能力是很困难的。

    另一个相似的研究出现于西雅图地区性灵长类动物中心Gene Sackett的工作。 他发现从社会行为上看雌性猴子在贫瘠的环境影响下比雄性猴子更难受到攻击。伯克利团队最近完成了从雌性小鼠中收集来的大脑的测量数据，他们发现雌性小鼠更加不易受孤立隔绝的环境攻击而影响大脑发展。Sackett是这样解释他的发现的，他指出一般来讲，雌性比雄性具有更快的发展速度，这使他们被暴露于贫瘠环境中时有更高的成熟水平。

    然而，国家精神健康研究所的Patricia Goldmanyou有证据显示，大脑中一个特别的区域特别是眶额叶在雌性猴子中发育得比较慢，因此他认为Sackett's的发现可能要从另一途径进行解释。在丰富和贫瘠的的饲养条件产生影响效果之前，动物大脑的一些特定区域发育到一个特定的水平是必需的。如果雌性动物在发育到这个水平之前就离开了贫瘠或丰富的环境，这些贫瘠或丰富的雌性动物将出现相对较小的不同而且会比雄性动物显得不易受攻击。这两个理论都强调了这样一个观点，饲养条件不同所引起的影响的大小，至少在一部分程度上依赖与不同饲养发生时动物神经系统的发育水平。

    当大多数研究者同意这个观点的时候，他们同时也坚定地否定这是一个严格限制在生命幼年期的重要影响时期。他们提出了这样的证据，老年的老鼠大脑结构和化学成分也可以被丰富的饲养环境所影响修正。此外，伯克利团队还证明了在丰富环境中饲养的小鼠如果在稍后的时间了改为饲养在贫瘠的环境中，由于丰富环境而引起的大脑变化便会逐渐消失。

    Greenough回顾地研究了丰富环境在大脑和行为上影响的时间过程，并提出了一些大脑结构，特别是那些与情感控制有关的区域，在早期会比较容易受到丰富环境的影响，但随后受影响的程度就会小得多，而其它一些区域，例如皮层则终生受到丰富环境的影响。

    没有人能够确定在丰富环境中大脑发生变化这种发展的重要时期，这个时期是引人注目的因为它与儿童发展有关，可能给早期缺乏足够教育的儿童带来希望。有关儿童发展领域的工作者发现文化上匮乏的儿童发展比文化丰富的儿童慢，另外有人指出了一些案例，在这些案例中早期贫瘠环境的有害影响在后来的丰富环境中被逆转过来。然而，国家儿童健康和人类发展研究所的James Prescott认为，迅速积累的证据表明，动物中饲养环境在大脑发展中的这些影响可能和儿童是相似的，这是需要认真考虑的问题。他认为发现在不同饲养环境条件下大脑的不同变化的这项研究是惊人的，它改变了目前人们普遍认为的只有贫瘠的环境才可能影响儿童的大脑发育。

    无论哪一种丰富环境引起的影响都是个体特异的，这些影响无疑与其它一些因素相互作用，比如人个体的性别，遗传组成，营养状况等。例如，将同一窝的小鼠分配到各个饲养环境中的工作就是为了控制最小程度的遗传差异在大脑发展中的影响，这些遗传差异总是干扰饲养环境的影响。另外，有证据显示，丰富的环境可以在一定程度上消除小鼠由大脑损伤，营养不良或甲状腺功能减退等引起的有害影响。Sackett指出，一些在贫瘠环境中饲养的小鼠并没有表现出反常的行为，这表明了存在一些未知的因素与动物的饲养条件相互作用并在一定程度上使动物不受影响。对这些未知因素的研究可能提供怎样减少贫瘠影响和加强丰富影响的线索。

    我们已经明确丰富的环境对大脑有确切的影响，但这些影响的意义我们还不清楚。是否这些“非常小鼠”由于拥有更多的神经连接和从一般上讲更复杂的大脑而具有高级的能力?大多数的研究者认可丰富饲养之后的大脑变化对大脑器官有一定益处的，但是在行为改变上的研究却有反驳的观点，到目前未知还不能确定大脑的变化是实验所纪录的行为变化的原因。一些科学家喜欢把大脑变化的意义这个问题暂时搁置，一便于集中精力解决是哪些具体的变化，是由环境中哪些具体的因素引起的，在哪个发展时期大脑对外界环境的影响最敏感等这些问题。在回答为什么丰富的环境可以影响大脑和这些影响对动物来说意味着什么之前，还有一大批关于大脑是如何行使功能的问题有待发现，但是大脑发育与动物生长环境的丰富性有关联这是毋庸置疑的。