珠心算练习对儿童认知发展及脑可塑性的影响

1、珠心算练习对儿童认知发展及脑可塑性的影响珠心算练习对儿童认知发展及脑可塑性的影响算筹http:/ （1111）祖冲之（公元429500年），借助算筹作为计算工具，成功地将圆周率值计算到小数点后的第7位，即在3.1415926至3.1415927之间，成为当时世界上最精确的值，比西方国家数学家的相同成就要早1100多年。算盘http:/ 8 5三百八十五3 8 5行为表现数字记忆加工方式训练效应2.1珠心算者在计算任务的行为表现哈塔诺等人(Hatano et al., 1977, Cognition, )考察了珠算专家的计算技能10个珠算专家，完成3-5个十位数字相加结果： 珠算专家可以不借助实

2、际的算盘完成这项任务； 珠算技能中等的人在完成任务的过程中手指要运动，好像在操作一个实际的算盘一样；在完成任务的同时能够回答数学无关的问题，但是很难回答数学相关的问题他们的实验表明：珠算专家头脑中有一个虚拟算盘；他们对想象的算盘进行操作；珠心算技能与数学认知系统相关2.2a 数字工作记忆的行为学研究哈塔诺和奥萨瓦（Hatano & Osawa, 1983, Cognition）在1983年对珠算专家的数字记忆广度进行了研究 发现珠算专家在数字记忆广度方面显著优于普通人，但是在其他方面和普通人一样。而且珠算专家在完成数字记忆任务时容易受到视空间任务的干扰，而语言任务对他们影响比较小。珠算

3、专家的数字记忆广度依赖于珠像表征，具有特异性。语言任务的影响视空间任务的影响珠算等级:1) 新手2)中等偏下3)中等4) 中等偏上5) 专家头脑中用来做计算的算盘转化成数字记忆的工具塔纳卡（Tanaka et al., 2002, NeuroReport）用事件相关的功能磁共振成像实验对珠算专家的工作记忆进行研究发现：普通人u 依赖语言工作记忆u 神经结构为布洛卡区珠算专家u 依赖视空间工作记忆u神经结构涉及双侧额上回和顶上小叶.2.2b 数字工作记忆的神经基础哈塔和艾克达（Hatta and Ikeda，1988， Neuropsychologia）1973年用行为学实验的方式发现：珠心算专

4、家主要使用右脑进行计算 普通人主要使用左脑进行计算哈纳卡瓦（Hanakawa et al., 2003， Neuroimage）2003年利用功能核磁共振成像实验发现：珠心算主要依赖二维视空间信息处理相关的神经资源，如前运动区和顶叶后部台湾学者陈等2006年用功能核磁共振实验得到了与哈纳卡瓦类似的结果Chen et al., 2006, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. fMRI study台湾学者吴等2009年用正电子发射断层扫描也得到了和上述两个实验相吻合的结果Wu et al., 2009 Eur J Nucl Me

5、d Mol Imaging , PET study艾尔文等人2008年所做的工作研究了珠心算训练对儿童推理能力的影响Irwing et al. (2008) Personality and Individual Differences苏丹被试量很大：3185 ， 年龄在 7到11 岁，训练34周，每周训练2小时 完成时间 得分8个珠心算儿童(女生4个,年龄11.751.39 岁) 8个对照儿童(女生4个,年龄 12.290.38岁) 珠心算组被试的练习时间为 46 年 (平均年龄5.5年) ，每天练习 0.51 h被试在复杂心算时珠心算专家组和对照组参与的脑区，专家组顶上小叶后部与视觉空间表征

6、相关的区域有显著激活，而语言区域则没有参与，对照组则相反。 珠心算组被试在简单任务中的脑激活珠心算被试在复杂任务中的脑激活对照组被试在简单任务中的脑激活对照组被试在复杂任务中的脑激活听觉视觉数字自动化加工被试： 本研究包括30名年龄在9-11岁珠心算儿童（男17人，女13人，平均年龄= 10.20 0.535岁）和30名同样年龄段的普通儿童(15 男，15女，平均年龄 = 10.08 0.543 岁)研究范式：数字冲突实验（stroop）中性条件顺应条件冲突条件数字任务形状任务产生效应易化干扰反应时：准确率：干扰率=（冲突-中性）/中性； 易化率=（中性-顺应）/中性数字比较反应时形状比较反应

7、时数字比较正确率形状比较正确率易化 干扰易化 干扰易化 干扰易化 干扰 易化 干扰率 易化 干扰率 易化 干扰率 易化 干扰率对照组珠心算组两组都显著 p. 10珠心算组：t(28) = -3.550, p .005斯纳克（SNARC）效应：数字圆点珠算组对照组（右手反应时-左手反应时）= 常数项 + K * (数量大小)数字大小与5比较 圆点多少与5比较 数字数字距离效应有组间差异 t(54) = 3.462, p = . 001反应时 = 常数项 + K * log( 距离)数字圆点距离效应没有显著组间差异珠算组珠算组对照组对照组距离距离5.珠心算练习是否对儿童的工作记忆产生影响？数字（t

8、 = 5.43, P = 0.00）字母 (t = 4.65, P = 0.00)数字记忆广度与字母记忆广度是显著相关的(r = 0.53, P = 0.00)Hu et al., 2010 HBM, accepted儿童的珠心算训练也许会将对数字的记忆特长迁移到其它对象，比如字母。1.短时记忆广度：字母广度数字数字数字和字母记忆广度珠心算组 对照组 数字与字母记忆广度的关系数字字母数字广度记忆广度数字广度2.工作记忆6.珠心算练习是否对儿童的心理表象操作产生影响？珠心算组持续练习时间超过3年，期间每周练习3-4小时脑的解剖名称各向异性分数 (FA, 01), 综合反映脑组织中神经纤维的密度、

9、排列的整齐度、神经元的直径和白质中突触髓鞘化的情况。 巴瑟尔(Basser P.J. 1996)径向扩散系数:Axial diffusivity (D/ or AD)横向扩散系数:Radial diffusivity (D or RD) Mori，2006Denis Le Bihan et al，1995FA均值（灰度图）和FA骨架均值(绿色）R:右侧; L：左侧顶颞枕联合区右侧前运动区投射胼胝体短时记忆广度与FA有显著的相关关系为什么发生在这些区域？FA有差异的脑区数字记忆广度霍夫和弗拉姆（Hofer & Frahm, NeuroImage,2006）霍夫和弗拉姆（Hofer & Frahm, NeuroImage,2006）前额叶 前运动