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由于连接不良而不是特定的大脑区域而导致学习困难

发布时间:2020-05-19 13:33 作者:宁夏教育学校 王 次数:
剑桥大学的研究人员说,不同的学习困难并不对应于大脑的特定区域。取而代之的是,大脑内“枢纽”之间的连通性差与孩子的困难密切相关。
 
全世界有14-30%的儿童和青少年的学习困难严重到需要额外的支持。这些困难通常与认知和/或行为问题有关。在某些情况下,在学校苦苦挣扎的孩子会被正式诊断为特定的学习困难或残疾,例如阅读障碍,吞咽困难或发育性语言障碍,或发育障碍,例如注意缺陷和多动症(ADHD),运动障碍,或自闭症谱系障碍。
 
科学家们努力寻找可能导致这些困难的特定大脑区域,而研究牵涉到无数大脑区域。例如,ADHD已与前扣带回皮层,尾状核,苍白球,纹状体,小脑,前额叶皮层,运动前皮层和大部分顶叶相连。
 
 
 
一种可能的解释是,每个诊断与另一个诊断之间的差异如此之大,以至于每个诊断都涉及不同的大脑区域组合。但是,剑桥大学MRC认知和脑科学组的一组科学家提出了更具挑衅性的解释:实际上,没有特定的大脑区域会引起这些困难。
 
为了检验他们的假设,研究人员使用机器学习绘制了大约479名儿童的大脑差异图,其中有337名儿童被发现患有与学习有关的认知问题,而其中的142名来自比较样本。该算法解释了从大量认知,学习和行为测量以及使用磁共振成像(MRI)进行的脑部扫描获得的数据。结果今天发表在《当代生物学》上。
 
研究人员发现,大脑的差异并未映射到给孩子的任何标签上;换句话说,例如,没有大脑区域预测患有ASD或ADHD。更令人惊讶的是,他们发现不同的大脑区域甚至都没有预测到特定的认知困难-例如,对于语言问题或记忆困难,没有特定的大脑缺陷。
 
相反,研究小组发现孩子们的大脑是围绕枢纽组织的,例如高效的交通系统或社交网络。大脑中枢连接良好的孩子要么有非常具体的认知困难,例如听觉技能差,要么根本没有认知困难。相比之下,枢纽连接不畅的孩子(例如火车站很少或连接不畅)具有广泛而严重的认知问题。
 
这项研究的资深作者邓肯·阿斯特尔博士说:“数十年来,科学家一直在争论某些特定的大脑区域预测会有特定的学习障碍或困难,但是我们已经证明事实并非如此。”“实际上,考虑这些大脑区域如何连接-更重要的是,是否通过集线器进行连接更为重要。学习困难的严重程度与这些集线器的连接性密切相关,我们认为,因为这些集线器起着关键作用在大脑区域之间共享信息中扮演重要角色。”
 
Astle博士说,他们工作的一个暗示是,这表明干预措施应减少对诊断标签的依赖。
 
“接受诊断对于家庭很重要。它可以使孩子的困难得到专业的认可,并为获得专家支持敞开大门。但是就具体的干预措施(例如来自孩子的老师的干预)而言,这可能会分散他们的注意力。
 
“最好看看他们的认知障碍领域以及如何解决这些障碍,例如使用特定的干预措施来提高听力技能或语言能力,或者采用对整个班级都有利的干预措施,例如如何减少工作量学习过程中的记忆需求。”
 
该发现可以解释为什么药物治疗尚未被证明对发育障碍有效。例如,用于治疗注意力缺陷多动障碍的哌醋甲酯(利他林)似乎可以减轻机体过度活跃,但不能消除认知障碍或提高教育进度。药物趋向于针对特定类型的神经细胞,但对已经出现多年的基于“枢纽”的组织几乎没有影响。
 
虽然这是首次证明集线器及其连接在学习困难和发育障碍中起关键作用,但近年来它们在脑部疾病中的重要性变得越来越明显。剑桥大学的研究人员先前已经表明,它们在精神健康疾病中也起着重要作用,这种疾病在青春期开始出现,例如精神分裂症。
 
该研究由医学研究理事会资助。