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数学不行!是脑回路上有差距? 计数能力强弱到底和什么有关?

教育新闻 | 2019-11-18 | 标签:数学,不行,是,脑,回路,上有,差距,计数,能力,
“门前大桥下游过一群鸭,快来快来数一数,二四六七八。”这首数字歌,伴随着很多人的童年,2、3岁的小朋友就能唱得滚瓜乱熟。不过数字背的熟,就等于会数数吗?

日前,据美国《华盛顿邮报》网站报道,研究人员通过实验发现,婴儿在能够大声说出数字之前很久就能理解数字的某种重要性了,仅14个月大的幼儿即能认识到数数与数量有关。目前该研究还只是停留在行为学观察层面,其结果还需要通过进行更深层面的验证。

人从认识数字到理解数字,把一个个抽象的数字符号和具体事物的数量联系在一起,直到数学思维的建立,从神经解剖学和神经生理学角度,我们大脑的神经网络是如何构建和活动的,具体过程是怎样的?


大脑发育微观变化与数字认知密切相关

婴幼儿是怎么学会把背诵的数字和真正的数数联系在一起的?“人对于数字理解能力的提升是一个循序渐进的过程,是多种能力的综合体现,这包括智力水平、社交学习能力,以及注意力等等。”赵澎说,要具备这些能力,都离不开大脑神经系统发育的生理基础,以及与之伴随的相应脑功能的发育。儿童对于数字的认知与大脑发育的微观变化密切相关,这些是儿童学会计数的生理基础。


大脑发育的生理基础主要包括以下三方面内容。


首先是神经突触的修剪和精化。信息传递需要神经元之间的联系,这种联系就是依靠神经突触完成的。在孩子出生的最初一两年内,突触的生长非常旺盛。随着生长发育,最终功能性不明确的突触被修剪下来,突触精化后连接成了大脑高速公路网,各通路都与其功能一一对应,比如负责视觉、触觉、运动功能等。

 

其次是脑回路的分化。人在出生前,脑回路的分化就已经达到一定程度,出生后通过不断发育,青春期前后基本类似于成年人。脑回路分化程度越高,其功能区的分化就越精细。

 

第三是白质的髓鞘化。髓鞘就像包裹在电线外面那层绝缘层,人大脑的神经细胞相对处于液态环境,传递信息的神经纤维就像电线一样,如果电线绝缘不好的话,就会“乱窜电”,信息传递就会有散失。早期婴儿髓鞘中水的含量很高,而胆固醇、神经鞘磷脂的含量很低,这种情况下,婴幼儿很难集中注意力,这种白质的髓鞘化需到5岁以后才能基本成熟。

 

“随着这些微观的生理逐渐发育,大脑的功能也会逐渐强大。”赵澎解释说,孩子是否能够建立良好的学习理解能力,不仅取决于其智力发育水平是否正常,还需要具备正常的社交学习能力,以及是否存在注意力缺陷、冲动情绪等。这些功能对于儿童的学习进程缺一不可,都会不同程度地影响儿童对于计数的认知。比如大多数孤独症谱系障碍、唐氏综合征儿童,都很难学会计数。

 

目前已知计数功能主要和大脑顶叶有关,包括缘上回和角回。这个功能区主要与疼痛触摸、温度觉、压力感觉有关,同时该区域与数学和逻辑有关。顶叶大小在一定程度上和一个人的数学能力成正比。顶叶后区体积越大,数学逻辑思维方面的能力越强。研究发现,如果顶叶后区受损,就会导致成年人丧失算数能力,而儿童这个区域发育不良或受损,就会发生对于数学的特发性学习障碍。

 

 “随着脑发育的不断成熟,孩子对于数字的理解能力也随之增强,这种增强是一个由量变到质变的功能进步过程,到一定的年龄阶段会出现飞跃。”赵澎介绍说,比如一些婴幼儿三岁多的时候只会从1数到5,几个月后突然能数到9。还有的家长发现,孩子到了5岁,突然就对数学开窍了,以前可能连最简单的2+1都不理解的孩子,突然会计算了。这是因为大部分儿童到5岁左右时,脑发育已经相对成熟。孩子对于数字理解的飞跃是其脑发育进程的最终体现,是一个由量变到质变的功能进步过程。由此可见,在脑发育尚未成熟的早期阶段,过早、过多地给予孩子数学教育不一定就会产生良好的效果。

 

计数能力强弱到底和什么有关

 

 “婴幼儿学会计数是和大脑发育的进程密切相关的,现在已知角回和缘上回与计数能力相关,角回和缘上回越发达,分化越精细,功能就越好,其数学能力可能就越强。”赵澎说。

 

很多人存在偏科的现象,对于数学相关的问题时常“不灵光”。对此,南京脑科医院儿童心理卫生研究中心所长柯晓燕说,在智商处于正常范围内的人群中,的确可能存在5%的人,明明智力水平正常,在其他方面的表现也没有问题,但就是在某个方面特别“不行”。医学上管这叫做特殊学习障碍,而这可能和神经系统的发育与功能有关。这些问题可能无法通过一般检查来发现,也可能在结构上没有明显异常改变,但它们却带来了某个方面学习能力的障碍。如果是在数学学习上特别难,可能和顶叶的功能存在密切联系。



赵澎表示,数学作为基础学科,需要循序渐进的学习积累,有些人可能对数学没有兴趣或有畏难情绪,学习不足或逃避,或是有注意缺陷,多动行为,冲动情绪,缺乏责任感,长期缺乏专门的训练,久而久之恶性循环,数学成绩也就越来越差。

 

通过对爱因斯坦大脑进行研究发现,其大脑内的星型胶质细胞数量比一般人多,负责数学的大脑区域——顶叶也比一般人大20%左右,这些可能是爱因斯坦数学思考能力比一般人更强的原因。

 

不过数学能力强,到底是大脑先天这部分功能就强大,还是后天经过训练导致大脑部分区域分化强于一般人?大脑神经胶质细胞增多和数学能力有何关系,起什么作用?对于这些问题,赵澎表示,对于脑科学的研究是没有止境的,虽然大脑的功能分区早已确定,但关于角回和缘上回在数学学习中起的具体作用,数学学习相关的具体脑网络进程是怎样的,不同个体左右脑的差异是如何形成的,这些问题有待于科学家们进一步运用神经解剖、神经电生理、功能影像学等手段寻找答案。



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