大脑神经系统的成熟程度是自我控制发展的生理基础，幼儿期是儿童大脑发育最快的时期，大脑重量进一步增加。研究表明，儿童脑重的增加并不是神经细胞大量增殖的结果，而是因为神经细胞结构的复杂化及神经纤维分支增多和长度的增长。
一、大脑神经系统
神经系统是一个复杂的网络。当环境中有足够强度的刺激时可以激活特定的感受器。接下来，感受器通过传入神经向大脑发出信号，大脑接收到信息以后，通过中间神经元把信息传递给传出神经，然后传出神经细胞又将大脑的指令传递给效应器。效应器的作用就是产生内在的或者外显的变化。当我们考察神经系统类型时，躯体运动系统常以“自上而下”为特点，将信号由大脑传至四肢肌肉，而感觉系统大部分则为“自下而上”，将信息由外周传至大脑。然而，在每一个系统中，信息都会遵守双向传递的规则。所以，成功的行为依赖于这个系统中输入和输出的密切配合。比如，在躯体运动系统中，肌肉运动感觉和关节感觉对肌肉和运动指令的影响提供了不断的由下至上的反馈。在感觉系统中，即使在信号尚未由外围传向中枢时，在各个传输环节已经发生了不断的交互作用。
艾森克（Eysenck）是较早比较明确地提出人格因素和生物性因素关系理论的心理学家。他提出了内—外倾、情绪稳定—不稳定性和精神质—非精神质这三个表型维度，并在此基础上进一步解释了人格生理机制。艾森克认为在大脑中存在网状—丘脑—皮层通路，而此通路正是内、外倾人格特征的生理基础。其后有许多有关内、外倾维度的脑血流研究报告都证实了他的假设。有研究者利用正电子发射断层扫描（positronemissiontomography，PET）技术研究静息状态下的内、外倾人格被试的脑血流变化（cerebralbloodflow，CBF），测量结果发现，内倾者在前额叶、前扣带回、前丘脑、颞叶前部的脑血流水平显著高于外倾者。其他的研究发现，外倾型被试在对积极图片做出反应时激活了较多的大脑区域，不仅有额区，还有前扣带回和杏仁核区，而在相同情境下，内倾型被试的这些大脑区域却没有被明显激活。艾森克则认为，外倾性是由于较弱的注意资源造成的，外倾维度可能与皮层的抑制机制相联系。
在控制行为的发生过程中，大脑（中枢神经系统）是主要的处理系统，即便没有明确的外显行为表现，也无法否认可能在中枢神经系统内部的处理和传输中有特定的表现形式。在一项比较心理学研究中，研究者对18只猫建立对亮光的食物反应模型，并且用这些猫在建立了食物高驱力机制后进行食物选择任务，进而以延迟时间长短将猫分为控制好的组和控制不好的组。进一步对这两个分组中猫的大脑进行神经网络形成研究，发现海马—前额叶、杏仁核—前额叶，以及额叶和丘脑下部都有不同程度的神经连接。结果发现，那些具有自我控制（对食物奖赏采用长潜伏期反应策略）的猫的额叶皮层中神经联结明显增多。显然，控制能力的高低和不同脑区的神经细胞联系密切相关。
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儿童自我控制的发展与促进
儿童自我控制的发展与促进杨丽珠
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