功能磁共振成像技术结合认知行为实验探究珠心算训练与个体执行功能的关系

发布时间：2019-01-02 20:09

【摘要】：执行功能的认知可塑性和脑可塑性是认知神经领域的研究热点。目前大部分关于执行功能可塑性的研究集中在对某一执行功能子成分的直接干预训练上,通常带来的对应子成分能力的提高。近年来,一些研究发现特长技艺学习对执行功能的多种成分均具有积极作用,但相关研究理论还不是很丰富,研究手段主要限于认知行为实验。本研究主要通过功能性磁共振成像(fMRI)技术为,并结合多种认知行为实验范式,去探究珠心算训练、执行功能及相关脑区功能之间的关系。研究结果对儿童认知和脑可塑性领域相关研究具有一定的参考价值。研究一采集了珠心算组和对照组儿童完成认知转换和数学的行为数据,考察珠心算训练对儿童数学能力和执行功能转换成分的影响。结果发现:1)珠心算组儿童在两种数学能力及转换任务的反应速度上均显著优于对照组儿童;2)转换成分对数学能力的预测作用在珠心算组更强。该结果表明珠心算训练对数学能力和转换能力具有促进作用,珠心算训练对数学能力的影响涉及到与个体转换能力的交互作用。研究二采集了珠心算组和对照组儿童完成转换任务的行为和脑功能成像数据,考察珠心算训练对儿童转换能力相关脑区功能的影响。结果发现:1)珠心算组儿童右侧额顶脑区的激活强度显著低于对照组;2)从四年级到六年级,珠心算组儿童在左侧中央前回/额下回的激活强度显著降低,对照组儿童在这个脑区的激活强度则表现出增强的趋势;3)珠心算组额顶脑区的激活强度与行为绩效呈负相关,而对照组额顶脑区的激活强度与反应时行为绩效呈正相关。该结果表明珠心算训练可能通过加强额顶脑区的神经处理效率促进了转换能力的发展。研究三采集了两组儿童完成数字排序广度,以及视觉空间n-back的行为和脑功能成像数据,考察珠心算训练对儿童工作记忆和相关脑区功能的影响。研究结果发现:1)珠心算组儿童在视觉空间n-back和数字排序广度的行为表现均显著优于对照组儿童;2)珠心算组儿童完成n-back时在右侧额中回、左侧额上回、右侧顶上小叶/顶内沟、左侧顶下小叶和双侧枕中回的激活强度显著高于对照组;3)珠心算组儿童在左侧顶下小叶的激活强度与数字排序广度存在正相关,对照组无此相关关系。该结果表明珠心算训练对儿童视觉空间和言语工作记忆的操作部分均具有积极作用,这可能与工作记忆相关脑区的神经资源分配加强有关。研究四采集了珠心算训练前后大学生被试在计算和多项执行功能任务上的行为数据,考察珠心算训练对成人的计算能力和执行功能的影响。结果发现经过20天的珠心算训练,珠心算组在计算和数字4-back任务上的行为绩效获得显著提高,而对照组在这两个任务上并无显著变化。此外,训练前珠心算组被试在数字4-back上的正确率越高,其训练后在数学计算任务上的进步程度越大,对照组则无此相关关系。两组被试在其他任务上的行为表现不存在显著差异。该研究结果表明20天的珠心算训练对成人的数学计算能力和高难度数字工作记忆具有积极作用,且训练前工作记忆的个体差异可以预测珠心算的训练效果。本论文揭示了珠心算技能的习得对执行功能的转换能力和工作记忆均具有积极作用,并以功能性磁共振成像技术为媒介,探讨了训练对相关神经机制的影响。这些研究结果有助于加深人们对执行功能认知和脑可塑性的认识,提升珠心算的重要性。
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【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：B842.1

【参考文献】