當(dāng) 孩子們學(xué)習(xí)算術(shù)時，有一個逐漸轉(zhuǎn)變的過程：從扳著手指計數(shù)到從記憶中搜索計算素材。為何有些孩子會計算得更快更準(zhǔn)確？最近，美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院一項最新研究為此提供了第一個證據(jù)，解釋了兒童在學(xué)數(shù)學(xué)時大腦是怎樣自身重組的。這是一場精心編排的大腦變奏曲，基本上是一次轉(zhuǎn)型。相關(guān)論文在線發(fā)表于8月17日的《自然·神經(jīng)科學(xué)》雜志網(wǎng)站上。

以往研究發(fā)現(xiàn)，在解決數(shù)學(xué)問題時，兒童與成人的腦部活動大相徑庭。“我們想知道兒童是怎樣獲得新知識的，為什么有些孩子在檢索他們記憶里的東西時，表現(xiàn)得比其他孩子更好？”論文高級作者、精神病與行為科學(xué)教授維諾德·邁農(nóng)說?！斑@項研究闡明了在兒童認(rèn)知發(fā)展期間腦部發(fā)生的動態(tài)變化?！?/p>

實(shí)驗(yàn)有28名兒童、20名少年和20名成人參加。研究人員讓兒童做最簡單的數(shù)學(xué)問題，同時進(jìn)行功能性磁共振成像腦掃描，并且每隔一年多就做一次掃描。實(shí)驗(yàn)之初，兒童年齡在7—9歲，少年為14—17歲，成人為19—22歲，均智商正常。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兒童年齡長到平均8.2—9.4歲時，在解決數(shù)學(xué)問題時變得更快更準(zhǔn)確，此時他們會更多地依靠從記憶中檢索，更少依靠計數(shù)計算。

對于這種策略性改變，研究人員在他們的腦部看到了幾個變化：在形成新記憶中發(fā)揮重要作用的海馬體，一年以后在兒童腦中變得更加活躍；與計數(shù)有關(guān)的腦區(qū)，包括前額葉和頂葉皮層活躍性降低。此外，變化的程度取決于海馬體與其他腦區(qū)的相連，一年以后，前額葉、前顳皮層和頂葉皮層的多個部位與海馬體形成了更緊密連接。最關(guān)鍵的是，這些連接越緊密，兒童從記憶中檢索數(shù)學(xué)資料的能力也就越強(qiáng)。雖然兒童在一年后更多地運(yùn)用他們的海馬體，而青少年和成人在解決數(shù)學(xué)問題時卻極少用海馬體，他們會從已完成發(fā)育的新大腦皮層中取出數(shù)學(xué)素材。

“這意味著海馬體為學(xué)習(xí)提供了一個支架，負(fù)責(zé)將素材鞏固并納入長期記憶中?！边~農(nóng)說。兒童的腦部正在為數(shù)學(xué)知識構(gòu)建一個計劃。海馬體幫助支持其他腦區(qū)形成像成人那樣的神經(jīng)連接，以解決數(shù)學(xué)問題?！霸诔扇四X中不需要這種支架，因?yàn)橛嘘P(guān)數(shù)學(xué)素材的記憶已經(jīng)在并入到新皮層中了?！北狙芯窟€顯示，雖然成人的海馬體不像兒童那樣活躍，成人通常是從新皮層提取素材的，但它好像為數(shù)學(xué)信息保留了一份副本。

下一步是把這一新發(fā)現(xiàn)用于比較那些數(shù)學(xué)能力正常的孩子和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)障礙的孩子。邁農(nóng)說，“這種順利檢索數(shù)學(xué)素材的能力是個基本問題，那些有數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)障礙的兒童到高中和大學(xué)仍會有這種障礙。這是否因?yàn)橛捎谠谠缙趯W(xué)習(xí)階段，海馬體無法提供可靠的支架，從而無法與在其他腦區(qū)建立起良好的數(shù)學(xué)素材表達(dá)，使得孩子繼續(xù)使用那種低效率的策略來解決數(shù)學(xué)問題呢？我想檢驗(yàn)這一點(diǎn)。”