珠心算训练对儿童数学、认知转换能力及其关系的影响

以往的研究表明,珠心算作为一种中国传统的计算方法能够帮助儿童提高数学计算能力和工作记忆容量(执行功能成分之一)。本研究将进一步探索两个问题:一是珠心算训练能否影响更高级的数学能力——基于视觉空间方面的数学逻辑推理能力,二是珠心算训练能否影响执行功能的另一重要成分——认知转换能力。此外,本研究还考察了珠心算训练能否调节数学能力和认知转换能力之间的相关关系。在小学一年级入学时,我们把82名7岁儿童随机分配到珠心算组和对照组。之后,珠心算组儿童每周接受两小时左右的珠心算训练;对照组儿童则不进行任何珠算或珠心算方面的练习。在经过一年和三年的珠心算训练之后,我们对所有被试进行了数学和认知转换能力方面的测试。研究结果表明:(1)珠心算组儿童在数学计算能力和视觉空间逻辑推理能力方面均显著优于对照组;(2)珠心算组儿童在认知转换任务中的反应速度显著快于对照组,但两组儿童未在转换成本(switch cost,认知转换能力的常用指标)上表现出显著差异;(3)珠心算训练对数学能力和认知转换能力之间的关系具有调节作用,主要表现在认知转换能力对珠心算组儿童的数学能力影响更大。这些结果可能对儿童数学和执行功能方面的干预训练研究具有重要意义。     

珠心算儿童数字工作记忆的神经机制及其功能链接的研究

训练可以引起大脑功能和行为表现的显著变化。训练的结果之一是改变脑激活的模式。珠心算训练可使得珠算专家在进行算术任务时具有不同寻常的速度和较高的准确性。然而,经过珠心算训练的儿童进行数字记忆加工的神经机制仍然未知。在本文中,我们主要研究长期殊心算训练对儿童数字工作记忆的影响。我们选取了经过珠心算训练的儿童和匹配的对照组儿童各17名。采集了他们在进行数字和算珠两类工作记忆任务中的功能磁共振成像数据和静息态数据。功能磁共振成像显示相对于对照组儿童,珠心算组儿童在这两个任务中都显著激活了右侧顶上小叶后部／枕上回,右侧辅助运动区。然后,我们选取这些组间显著差异脑区为感兴趣区。对静息态数据进行全脑的功能连接分析,组间分析结果显示,相对于对照组儿童．珠心算组右侧的辅助运动区与右侧额下回之间功能连接显著增强。该结果表明长期的珠心算训练可能使得视空间网络在数量信息记忆任务中的参与程度增加。右侧额下回被看做是注意相关脑区,功能连接结果显示长期的珠心算训练可能促进视空间网络和注意网络之间的功能整合性。     

用形态测量学和白质纤维束追踪方法研究珠心算儿童左侧梭状回脑区灰质结构变化以及关联的白质纤维束完整性

梭状回作为腹侧枕颞联合脑区的不可或缺的一部分,以往的研究表明这个脑区广泛参与到面孔识别、物体、位置和词汇等认知感知过程中。珠心算的研究表明,这个脑区可能在珠心算过程中作为算珠视觉表象的关键脑区。本研究使用形态测量学(VBM)和弥散张量成像(DTI)相结合的方法来探究长期的珠心算训练,是否会引起儿童的左侧梭状回灰质结构发生变化,以及与这个脑区相连的白质纤维束分布发生改变。我们的研究发现,与控制组相比,珠心算组儿童左侧梭状回的灰质体积显著减小,概率追踪分析显示珠心算组左侧钳部白质纤维束与左侧梭状回有显著连接,而对照组则没有发现该连接。进一步的分析发现,珠心算的左侧钳部的平均各项异性系数值(FA)明显大于对照组。左侧梭状回的灰质体积与左侧钳部白质平均FA值之间在珠心算组存在显著的负相关,而在对照组则存在正相关。本研究发现了灰质体积、白质各项异性系数和纤维束在珠心算儿童和对照组儿童之间的差异,并首次发现左侧梭状回灰质体积与左侧白质钳部微观属性间存在一定的关联。本研究从灰质和白质两个方面展示了经过珠心算训练后的儿童在左侧梭状回结构的变化,为珠心算训练引起结构可塑性的研究提供了证据。     

珠心算儿童数字记忆的神经机制研究

训练可以引起大脑功能和行为表现的显著变化。训练的结果之一是改变大脑激活的模式。珠心算训练可使得珠算专家在进行算术任务时具有不同寻常的速度和较高的准确性。然而,经过珠心算训练的儿童在进行数字记忆加工的神经机制仍然未知。在本文中,我们主要研究长期珠心算训练对儿童数字工作记忆的影响。我们选取了经过珠心算训练的儿童和匹配的对照组儿童各17名,采集了他们在进行数字和算珠两类工作记忆任务中的功能性磁共振成像数据和静息态数据。功能核磁共振成像显示珠心算组儿童相对于控制组儿童在这两个任务中都显著激活了右侧顶上小叶后部/枕上回,右侧辅助运动区。然后,选取这些组间显著差异脑区为感兴趣区,对静息态数据进行全脑的功能连接分析,组间分析结果显示,珠心算组相对于对照组儿童右侧的辅助运动区与右侧额下回之间功能连接显著增强。结果表明长期的珠心算训练可能使得视空间网络在数量信息记忆任务中的参与程度增加。右侧额下回被看做是注意相关脑区,因此功能连接结果表明长期的珠心算训练可能促进视空间网络和注意网络之间的功能整合性。     

珠心算练习对儿童脑白质的影响

本文是“珠心算教育具有开发儿童智力潜能作用脑机制研究”项目研究结果之一。该项目研究是中国珠算心算协会委托由唐孝威院士主持的浙江大学和中国科技大学联合组成的实验组进行的实验研究,历时五年取得了突破性的研究成果,已经在国际著名刊物上发表学术报告两篇。这篇报告由胡玉正等人在美国神经科学杂志《人类脑谱图》20LO年1月第32卷第1期上发表（英文题目为Enhanced white matter tracts integrity in with abacus training＂,网址：http：//onlinelibrary wiley com/doi/10 1002/hbm 20996/abstract）。该项目的研究结果和其它专题研究报告,基本提示了珠心算教育开发儿童智力的脑机制。本刊将陆续转载或发表,希望引起社会和有关方面的重视,也以此感谢所有参与实验测试的单位和科研人员,特别要致谢美国约翰威立出版商John Wiley ＆ Sons）给予本刊转载的支持（如读者转载请征得出版商（John Wiley ＆ Sons）同意,且注。明原文出处）