当数学不好的时候大脑回路中有一个缺口吗

2019-11-14 15:12 来源:科技日报

从对数字的理解到对数字的理解,直到数学思维的建立,从神经解剖学和神经生理学的角度来看,我们大脑的神经网络是如何构建和激活的,具体过程是什么?科学家仍在研究。

”一群鸭子穿过前门大桥的下游。来吧,数数,24678。”这首数字歌曲伴随着许多人的童年,可以由2岁或3岁的孩子演唱。然而,如果你记住了这些数字,这是否意味着你可以数数?格塞尔婴儿发育量表是临床医生用来测量婴儿发育水平的权威评估工具。在该比额表中,直到42个月的年龄,才首次出现与计数有关的评估项目。在这个年龄阶段,大多数正常儿童会用手指数到5。

几天前,根据美国《华盛顿邮报》网站的一份报告,研究人员通过实验发现,婴儿在大声说出数字之前很久就能理解数字的重要性。14个月大的孩子就能意识到计数与数字有关,这表明婴儿的大脑是如何向复杂的抽象思维发展的。目前,研究只是在行为观察层面,结果需要通过神经生理学、功能成像等方法进一步验证。

人们将抽象的数字符号与特定事物的数量联系起来,从识别数字到理解数字,直到数学思维的建立。从神经解剖学和神经生理学的角度来看,我们大脑的神经网络是如何构建和激活的,具体过程是什么?科学家仍在研究它。

一岁的孩子会“数数”吗?

在报告中,研究人员和婴儿玩捉迷藏。他们给14个月大和18个月大的婴儿展示了4个玩具,并将它们藏在一个盒子里。婴儿看不到盒子里面,但他可以伸手取出玩具。将玩具放入玩具盒并告诉宝宝有4个玩具后,宝宝以后会带更多的玩具。当这个数字被“这个”或名字代替时,婴儿就不会带很多玩具了。研究人员对结果感到惊讶,因为早期的研究表明,尽管儿童通常可以从1数到10,但他们直到大约4岁才真正理解这些数字的含义。

那么婴儿多大才能理解数字并真正学会数数呢?

”格塞尔婴儿发育量表直到42个月大才首次要求计数。前一种所谓的“计数”应该是一种记忆和顺序背诵,就像记忆歌谣和唐诗一样。孩子们可能不明白什么是“计数”天津儿童医院康复医学科主任赵鹏表示,随着大脑的发展,儿童理解数字的能力将继续提高。到4岁时,大多数孩子可以从1数到9,指着物体。

针对报告中提到的研究,赵鹏表示,除了一些神经发育成熟或接受过特殊教育和训练的婴儿外,大多数儿童在14个月大时无法建立真正的计数能力。本研究的评价方法仍然局限于行为观察,尚未上升到脑科学的水平,缺乏功能成像和神经电生理学等进一步的研究。婴儿是否伸出手来判断他们对计数的反应,这种评价方法是否科学,以及如何消除实验中其他混杂因素的影响?现在推断14个月大的孩子已经理解了数字的含义可能还为时过早。

大脑发育的微观变化与数字认知密切相关。

婴儿是如何学会将背诵的数字与真正的计数联系起来的?人们理解数字能力的提高是一个渐进的过程,是各种能力的综合表现,包括智力水平、社会学习能力、注意力等赵鹏说,没有大脑神经系统发育的生理基础和相应大脑功能的相应发展,这些能力是无法实现的。儿童对数字的认知与大脑发育的微观变化密切相关,这是儿童学习数数的生理基础。

大脑发育的生理基础主要包括以下三个方面。首先是神经突触的修剪和细化。信息传递需要神经元之间的联系,这是由神经突触完成的。在孩子出生的头一两年,突触会蓬勃生长。随着生长发育,功能不清的突触最终被剔除,突触被细化并连接成大脑高速公路网络。每条路径都一一对应其功能,如视觉、触觉和运动功能。第二是大脑回路的分化。出生前大脑回路的分化已经达到一定程度。出生后,通过不断的发育,它基本上类似于青春期前后的成年人。大脑回路的分化程度越高,功能区的分化越精细。第三是脑白质髓鞘形成。髓鞘就像包裹在电线周围的绝缘层。人脑中的神经细胞相对来说处于液体环境中。传递信息的神经纤维就像电线一样。如果电线绝缘不好,它会“乱窜”,失去信息传输。幼儿髓鞘中的水分含量很高,而胆固醇和鞘磷脂的含量很低。在这种情况下,婴儿很难集中注意力。脑白质的髓鞘形成要到5岁才能基本成熟。随着这些微观生理学的逐渐发展,大脑的功能将逐渐变得更强赵鹏解释说,一个孩子能否建立良好的学习和理解能力不仅取决于他或她的智力发展水平是否正常,还取决于他或她是否具有正常的社会学习能力、注意力缺陷、冲动情绪等。这些功能对儿童的学习过程是不可或缺的,并将在不同程度上影响儿童的计数认知。例如,大多数患有自闭症谱系障碍和唐氏综合症的儿童很难学会数数。

目前已知计数功能主要与大脑顶叶有关,包括上边缘和角回。这个功能区主要与痛觉、温度觉和压力觉有关,而这个功能区与数学和逻辑有关。顶叶的大小在一定程度上与一个人的数学能力成正比。顶叶后部体积越大,数学逻辑思维能力越强。研究发现,如果后顶叶区域受损,成年人将失去算术能力,而该区域的儿童发育迟缓或受损,并且会出现数学方面的特发性学习障碍。

”随着大脑的发展和成熟,儿童理解数字的能力也在提高。这种增强是一个从量变到质变的功能进步过程,在一定的年龄会出现飞跃。”例如,赵鹏说,一些婴儿和幼儿在三岁以上时只能从1数到5,几个月后他们会突然数到9。其他父母发现,当他们的孩子五岁时,他们突然开始理解数学。以前可能连最简单的2 1都不懂的孩子会突然被计算在内。这是因为大多数孩子在5岁时相对成熟。儿童对数字理解的飞跃是他们大脑发展过程的最终体现,是一个从量变到质变的功能性进步过程。由此可见,在大脑发育的早期阶段,过早过多地给孩子数学教育可能不会产生好的结果。

计数能力的强弱与“婴儿学会计数与大脑发育过程密切相关。现在已知角回和边缘上回与计数能力有关。角回和边缘上回越发达,分化越好,功能越好,数学能力可能越强。”赵鹏说道。

在学习中,许多人可能患有部分疾病。即使他们的大脑功能没有受损或患病,与数学相关的学习有时也会失败。对此,赵鹏表示,数学作为一门基础学科,需要逐步学习和积累。有些人可能对数学不感兴趣或害怕困难,缺乏学习或逃避,或者有注意力缺陷、多动症、冲动、缺乏责任感和长期缺乏专业训练。随着时间的推移

通过对爱因斯坦大脑的研究,发现他大脑中星形胶质细胞的数量比普通人多,——负责数学的大脑区域顶叶比普通人大20%左右,这可能是爱因斯坦的数学思维能力比普通人强的原因。然而,凭借强大的数学能力,大脑的这一部分是天生强大的,还是经过训练比普通人更好地区分大脑的不同部分?脑胶质细胞的增加与数学能力之间有什么关系,它起什么作用?关于这些问题,赵鹏说脑科学的研究没有尽头。虽然大脑的功能划分已经确定了很长时间,但科学家们需要进一步利用神经解剖学、神经电生理学、功能成像等手段来找出这些问题的答案,这些问题涉及角回和边缘回在数学学习中的特定作用、与数学学习相关的特定脑网络过程以及不同个体的左右脑之间的差异是如何形成的。