儿童青少年认知能力发展与脑发育

自发展认知神经科学兴起以来, 研究者就开始借助MRI等脑成像技术探讨儿童青少年认知能力发展与大脑结构发育和功能特点等之间的关系, 这为揭示行为发展与生理成熟之间的关系、儿童认知发展的神经活动规律、正常和障碍群体的独特大脑神经结构及活动特点等提供了重要启示。通过对有关儿童青少年智力、工作记忆、反应抑制等认知能力发展与大脑结构发育、大脑功能发育之间关系, 以及认知能力训练与大脑可塑性等研究的介绍, 指出发展认知神经科学的未来研究应重视采用纵向设计, 关注自然成熟和经验对正常或障碍儿童青少年认知发展与脑发育关系的交互影响, 同时从练习和训练的角度对大脑可塑性的特点进行探讨。     

第二语言学习与脑可塑性

脑可塑性指人脑会因为环境刺激、认知需求和行为经验而产生功能或结构改变。近10年来的单双语者对比和语言训练研究结果表明, 不论儿童、青年或老年人, 第二语言学习和使用都能改变其脑运行模式并带来相应结构变化, 包括灰质(GM)体积和白质(WM)密度增加, 且长期持续的双语经验还能形成认知优势, 帮助抵制由老化导致的负面认知影响。基于脑可塑性概念及其研究证据, 从双语经验与语言训练两方面, 对比分析了长期和短期第二语言学习引起脑功能或结构变化及其内在机制, 并对未来相关研究进行了展望。     

脑可塑性研究综述

本文简要总结了脑可塑性实验研究的三个方面：(1)脑损伤的研究,(2)学习和训练的脑可塑研究,(3)双语习得的研究。目前研究脑可塑的一个重要方向是通过学习和训练,考察认知成分的获得与大脑皮层活动状态变化之间的关系。这些研究说明大脑的成熟是一个动态发展的过程,它的结构和功能在一定程度上具有可塑性。     

自闭症谱系障碍者异常的大脑功能连接

自闭症谱系障碍(Autism spectrum disorders, ASD)是一种常见的神经发育障碍, ASD在社交、语言、行为等方面的障碍与其异常的大脑功能连接存在密切关系。与正常发育者相比, ASD大脑既表现出远距离功能连接不足, 也表现出局部功能连接过度增强。ASD这种异常的脑功能连接受到结构异常、扫描状态、个体发展、分析方法等多种因素的影响。未来的ASD脑机制研究中, 要综合分析脑功能与结构, 关注年龄发展变化, 并将任务状态、被试取样、数据分析标准等因素纳入考察。     

视觉表象扫描加工可塑性水平的研究

本研究通过两个实验分别检测20名飞行员和10名老年被试及其相应控制组的表象扫描加工水平,旨在探讨表象扫描这一典型视觉空间认知加工所表现出的可塑性水平。研究结果表明,表象扫描加工水平既没有因外界系统的训练而发生功能增强的练习效应,也未出现随年老化过程所表现出的功能显著下降的年龄效应。研究提示,由于受大脑神经细胞活动特性改变的影响,表象扫描加工能力更多地表现出了其认知加工的相对稳定性或可塑性较低的认知特性。     

前额叶在老年阶段的可塑性及相关机制

大量研究表明, 前额叶的结构和功能更容易受年老化影响; 然而, 近年来的研究发现, 前额叶的结构和功能在老年阶段具有一定的可塑性。对老年人进行认知训练, 能够延缓前额叶皮层厚度的萎缩, 提高白质完整性, 改善神经网络的功能连接和分化, 并可能通过调节多巴胺系统的活动改变前额叶皮质和皮质下结构的功能激活模式。有氧锻炼能够改善心脑血管功能, 保护和促进神经元的存活和生长, 引起前额叶灰质、白质体积的增加及功能激活的变化。认知训练与有氧锻炼等相结合的整合性训练不仅引起前额叶及相关认知功能的改变, 而且具有更好的生态学效度, 使老年人日常认知能力和生活质量得到提高。未来研究应采用多种技术手段, 从多个层面理解老年阶段前额叶的可塑性及相关机制; 加强对与前额叶关系密切的多种认知功能可塑性神经机制的研究; 并重视与整合性训练有关的前额叶可塑性。     

认知训练对健康老年人认知能力的影响

近年来,认知训练被广泛应用于防治和延缓老年人的认知功能衰退。通过总结近7年(2008~2014年)关于老年人认知功能训练的研究,比较训练的有效性、训练效果的迁移和保持,结果表明,大部分实验都发现了积极的即时训练效果,训练效果得到保持的研究以认知控制和综合认知能力训练为主;大部分的迁移都集中在与流体智力联系较密切的认知功能如工作记忆和注意力等上;部分研究探索了认知功能提升的大脑神经可塑性基础。未来研究应进一步将行为训练与神经测量手段相结合考察训练效果的迁移与保持,更加注重个体差异的影响,并深入考察认知训练对日常生活能力的迁移。     

学习与脑可塑性的研究进展及其教育意义

脑可塑性是指脑在外界环境和经验的作用下不断塑造其结构和功能的能力.本文阐述了神经科学与认知神经科学关于学习影响动物脑与人脑结构与功能的研究进展.研究表明,学习与经验可以改变脑皮层的厚度与树突的结构,增加树突棘的数量,修饰其形状,对脑的功能代表区产生影响.学习与脑可塑性的多层面研究为理解学习的本质规律以及教育研究与实践提供重要的启示.     

训练对“数字符号”作业的作用:青年人、健康老年人和心血管病老年人的比较研究

近年来,认知训练的研究表明它对改善老年人的认知功能具有重要意义,老年人的认知功能具有一定的可塑性。本研究采用“数字符号”测验对20例青年人(平均25岁)、30例健康老年人(平均66岁)和21例心血管病老年人(平均68岁)进行认识训练,并设相应的匹配对照组。结果表明,老年人成绩明显低于青年人;训练后,各组成绩均有提高,经训练的老年人记忆成绩可达到甚或超过未训练的青年人,老年病人的改善程度明显低于健康老年人。本实验证明了短期的认知训练能改善老年人的认知功能,老年智力具有一定的可塑性,有关记忆的改善可能比反应速度的改善更为明显。     

应对方式与认知训练对青少年情绪障碍易感性的影响

以往研究指出青少年阶段是情绪障碍的高发时期, 各种情绪问题深刻影响青少年的身心健康。通过文献分析得出青春期压力所采取的应对方式(即个体对压力事件做出反应的稳定方式)可能是决定青少年情绪障碍易感程度的核心因素; 而认知训练可降低该易感性, 从而提高青少年的心理健康水平。为了验证上述观点, 综合采用行为调查与生理测量, EEG/ERP与fMRI手段, 拟开展如下4个方面的研究工作：1)青春期发育阶段影响个体负性情绪易感性的大脑机制; 2)认知应对方式与青春期发育阶段的交互作用对负性情绪易感性的影响及大脑机制; 3)认知训练(包括注意训练、解释训练与接受训练)对健康青少年负面情绪易感性的调节作用及大脑可塑性机制; 4)认知训练对青少年抑郁/焦虑症患者情绪应对方式与临床症状的影响及大脑可塑性机制。通过上述系列研究, 揭示青少年更高情绪障碍易感性的认知神经机制, 找出并培养有利于青少年身心健康的情绪应对方法, 从而为情绪障碍的临床治疗奠定理论与实践基础。     

脑功能可塑性与灾后心理功能康复

神经系统具有惊人的可塑性,这种可塑性可以终生保留。大脑不仅可因个体的经验与行为而改变,也可因内在思维、放松和注意的不同而发生改变。如汶川地震这样的大型自然灾害,因其突发性和巨变性,可使身临其境的人大脑功能状态在瞬间就发生持久的改变,从而表现为认知、情感等心理功能的改变。反过来,利用有关神经可塑性的认识,同样可使受损的大脑得以修复,使发育障碍的个体增强功能,亦可使由各种内外因素导致的心灵扭曲重新舒展开来。利用放松、修复、重建的3R脑功能重塑技术,可望解决包括地震灾后心理健康重建在内的各种神经和心理问题,具有广泛的应用前景     

表象旋转加工子系统特性的初步研究

通过两个实验分别检测２０名飞行员和１０名老年被试及其相应控制组的表象旋转加工水平,旨在探讨表象旋转这一典型视觉空间认知加工中各子系统所表现出的可塑性和稳定性问题。研究结果表明,在参与表象旋转的三个主要加工子系统中,负责表象转换的子系统既可随系统训练而表现出功能增强的练习效应,也可随年老过程而发生功能衰减的年龄效应。相对而言,形状识别和确认两上子系统则受练习和年老因素影响较小。本研究提示,由于受大脑     

视觉空间关系识别中的认知加工特性

通过两个实验分别检测 2 0名飞行员和 10名老年被试及其相应控制组的视觉空间关系识别中的认知加工水平 ,旨在探讨视觉空间关系识别中的类别关系和数量关系加工子系统所表现出的认知特性。研究结果表明 ,在参与视觉空间关系判断的两个典型加工子系统中 ,负责数量 (坐标 )空间关系判断的加工子系统既可随系统训练而表现出功能增强的练习效应 ,也可随年老过程而发生功能衰减的年龄效应。相对而言 ,涉及类别空间关系判断的加工子系统则较少受到练习和年老化因素的影响。研究提示 ,由于受大脑神经解剖结构特点以及加工任务性质的影响 ,数量空间关系加工子系统更多地表现出了认知加工的可塑性和易变性特点 ,而类别空间关系加工子系统则表现出相对的稳定性或可塑性较低的认知特性     

视觉表象产生加工的可塑性水平研究

采用标准化的视觉表象产生任务,以经过系统训练以及三个不同年龄阶段被试为研究对象来研究视觉表象产生加工时所表现出的可塑性水平。研究结果表明,视觉表象产生加工水平会因外界系统训练而发生功能增强的练习效应,也表现出随着个体的发展所呈现出的年龄效应,年幼儿童还不能产生空间表征,9岁左右可能是儿童类别表象产生能力发展的一个重要时期,也是个体视觉表象产生加工能力可塑性最高的时期。说明由于受大脑神经细胞活动特性改变的影响,视觉表象产生能力具有相对较高的可塑性和易变性特点。     

视觉特征提取加工中的认知可塑性

本研究采用“加因素法”研究范式,通过两个实验分别检测20名飞行员和lO名老年被试及其相应控制组在视觉特征提取任务上的认知加工水平,旨在探讨视觉特征提取这一高水平视觉表象加工上的认知可塑性水平。研究结果表明,视觉特征提取加工既表现出了随外界系统训练而发生功能增强的练习效应,也表现出了随年老化过程而发生相应功能显著改变的年龄效应。研究提示,由于受大脑神经细胞活动特性改变的影响,视觉特征提取加工更多地表现出了可塑性或易变性相对较高的认知特性。结合相关的工作基础,研究结果还进一步证实高水平视觉认知加工所表现出的练习效应和年龄效应在大脑神经网络上的分布是不平衡的。本研究不仅对于揭示高水平视觉表象加工的认知特性具有重要的理论意义,而且在实践中对于建立飞行员、宇航员等特殊职业人员的选拔模型以及揭示飞行空间定向障碍的认知机制也具有重要的应用价值。     

孤独症谱系障碍者的视觉-空间工作记忆缺陷及脑机制

孤独症谱系障碍(ASD)个体存在视觉-空间工作记忆加工缺陷,主要表现在4个方面,即随认知负荷增大而缺陷加重、工作记忆容量不足、工作记忆加工过程中的注意功能失调和对刺激进行整体组织的能力缺乏。神经机制研究显示,ASD个体存在明显的额-顶工作记忆网络激活异常,以及相关脑区的脑结构、白质连接异常。另外,作为基础性的认知加工过程,ASD个体的视觉-空间工作记忆各加工环节与言语工作记忆、执行功能、社会认知等因素均存在交互影响。纵观目前研究成果,未来研究可从研究手段、机制探究和干预训练三方面入手,着眼于研究方法的生态化和多元化,揭示客体和空间工作记忆的机制分离,并着力开发更具针对性的干预训练模式。     

动作视频游戏专业玩家的认知神经特征

动作视频游戏是电子竞技中受众最广、心智挑战最高的游戏项目之一。目前对动作视频游戏专业玩家的能力特征了解尚不清晰。以职业选手和排名较高的玩家为对象,横断研究发现动作视频游戏专业玩家具有更快的注意选择、更稳定的持续注意、更好的注意瞬脱表现、更高的多目标追踪能力和工作记忆容量。专业玩家更好的注意表现主要与更高的P3波幅有关,工作记忆表现与背外侧前额叶和右后顶叶等可塑性变化有关。此外,专业玩家还存在中央执行网络与多个脑网络间的功能连接增强。目前游戏训练对认知的促进程度尚不足以弥补专业玩家和新手的认知差距。基础的认知能力对玩家游戏表现的预测有限。未来可扩展更高级的游戏决策,游戏组块或游戏模式的认知研究。     

文字阅读学习的大脑塑造性机制

文字阅读学习如何塑造了人脑?这是当今语言认知神经科学的热点课题。研究表明,文字阅读学习不仅会增强早期视觉加工能力和重构腹侧视觉通路,还改变了口语脑网络的加工方式和词素-音素转换脑网络的结构。文字阅读学习通过在视觉皮层与口语系统之间创建一个高效自动运作的平台,改变人脑的功能与结构组织。今后的研究需要深入探究视觉词形区(VWFA)的功能特异性及其与语音和语义加工的动态交互作用、汉字阅读学习的大脑可塑性机制和文字识别与面孔加工的竞争性发育机制等重要问题。     

工作记忆训练诱发的神经可塑性——基于系列fMRI实验的脑区分布递减时空模型

工作记忆训练(Working Memory Training, WMT)诱发神经可塑性, 但其具体机制尚不明晰。为探索WMT改变正常人群大脑功能的时空特性, 以“扩展的智力顶额整合理论”和“神经效率假说”为依据, 采用逐层递进的5种方法, 分6个步骤来查究近20年来正常人群WMT的37篇fMRI文献。第一步, 用叙述性综述、频数分析和卡方检验法比较脑区激活模式和脑网络功能连接在WMT前后发生的改变, 发现WMT改变了大脑的5个联合区、7个宏观区和3个子区。其中, 额上回、顶下小叶和扣带回这3个子区各自激活减弱的报道文献数量多于其激活增强的, 且这种差异分别具有统计学意义。第二步, 采用激活似然估计法对其中26篇开展元分析, 发现大脑的3个子区激活减弱水平在WMT前后的差异具有统计学意义, 即额中回(BA6和8)、额上回(BA6)和前扣带回(BA24和32)。第三步, 综合定性和定量分析结果, 提出WMT脑区分布递减时空模型, 产生5个结果和讨论。第四步, 采用非参数检验进一步追踪WMT效应的调节因素, 发现训练的任务类型和时间分别对脑区激活的影响具有统计学意义。第五步, 针对正常人群WMT诱发神经可塑性的时空特性, 得出3个结论：第一, WMT改变了正常人群相应脑区的神经活动, 表现为减弱或增强, 但减弱更加突出, 且更新和较短时间的WMT倾向于诱发较多减弱; 第二, 这些神经活动变化主要发生在额顶叶联合区, 但也包括分别以颞叶、枕叶、扣带回及纹状体为主的联合区, 在一定范围内体现了整脑功能联合。这体现了WMT诱发神经可塑性的空间特性, 且符合“扩展的智力顶额整合理论”; 第三, 额中回、额上回、顶下小叶和扣带回(尤其前扣带回)这4个子区在激活减弱水平上重点展示了WMT神经可塑性的时间特性, 且符合“神经效率假说”, 恰好体现出“聪明的大脑更懒惰”。第六步, 指出WMT诱发神经可塑性的未来研究可能关注脑可塑性中的低活跃性、辨析额中回、额上回、顶下小叶和扣带回(尤其前扣带回)这4个子区在激活减弱水平上体现的时间特性、找寻训练减弱或增强大脑活动的综合性影响因素。     

老年执行功能的认知可塑性和神经可塑性

执行衰退假说认为执行功能的特异性衰退是引起认知年老化的主要原因, 近年来越来越多的研究表明, 老年人的执行功能及其相关脑区(主要为前额叶)存在可塑性, 通过训练执行功能的衰退可得到缓解, 且相关脑区的激活水平、脑容量或神经递质都可发生改变; 部分研究还发现执行功能训练对其它认知能力有一定的迁移效应。这些发现对于认知年老化理论的继续探索和认知干预研究的实践应用都具有重要意义。