早教新選擇?抑制控制訓練可誘發兒童前額葉皮質的微妙變化

2021-01-16 情緒IO空間

學習成績、才藝比拼,再加上朋友圈內盛行的聊娃曬娃,「中國式家長焦慮」隨處可見。「贏在起跑線」成為大多數家長們的共識,社會上也湧現出了許多專門為兒童提供早教服務的機構,一套套早教課程孕育而生(見圖1)。然而,調研發現,有70.5%的家長認為早教就是提前學習英語、識字與數學等學科知識。這導致我國小學生厭學情緒的低齡化趨勢越來越嚴重,厭學率也年年增高。 

早期教育中,什麼是最重要的呢?其實不是多學一些所謂的「知識」,培養良好的習慣和品質可能更加重要。大家可能聽說過著名的「棉花糖實驗」,這裡面涉及到的「延遲滿足」的能力,核心就是抑制控制。近年來,執行功能(executive function)成為國際發展心理學研究的新熱點,它一般指有機體對思想和行為進行有意控制的心理過程,狹義的執行功能特指抑制控制(inhibitory control, IC)。抑制控制是一種抵抗無意識行為、分心刺激或誘惑,以及適應衝突情景的能力,是兒童青少年認知和社會情緒發展的核心過程。

抑制控制的發展和訓練,在兒童早教中的作用逐漸成為心理學家們關注的重點。研究證實,IC效能的提高促進了複雜技能的發展,包括算術、推理、心理理論、決策和創造力等,且能夠預測未來的學業和職業成就。目前關於IC訓練的研究主要關注了如下兩個方面:(1)IC抑制控制訓練是否會對未經訓練的類似任務產生近遷移效應,或對其他領域任務產生遠遷移效應?(2)IC訓練起效的神經可塑性機制,相關腦區集中在IC網絡的核心區域,即前額葉皮質(FPC),包括額下回(IFG)與前扣帶回皮質(ACC)。然而沒有研究考察從兒童期到青少年晚期,IC訓練所誘導的結構上的神經可塑性。Lisa等(2019)採用隨機對照實驗,考察了學齡兒童和青少年接受計算機化IC訓練後的行為和腦結構的變化。

他們從公立學校招聘123名健康被試,其中兒童64人(9-10歲),青少年59人(15-17歲)。將被試隨機分為IC訓練組和對照組,IC訓練組在訓練階段進行兩項任務,分別是:(1)幹擾控制任務(採用顏色詞Stroop任務,需要被試抑制與任務無關的信息)。(2)反應抑制任務(採用停止信號任務,需要被試在啟動後抑制自身的動作反應)。對照組也進行兩項訓練任務,分別是基於知識的任務和基於詞彙量的任務。實驗組的兩項任務和對照組的兩項任務均由易到難:①在停止信號任務中,逐漸增加刺激呈現和停止信號呈現之間的時間間隔。②在顏色詞Stroop任務中,逐漸減少呈現詞和呈現詞的顏色之間的時間間隔。③在基於知識和詞彙的任務中,問題的答案越來越難以確定。當被試在給定水平上達到90%的準確率時,任務難度增加,當被試在給定水平上低於70%的準確率時,任務難度降低,當被試在給定水平上達到70%至90%的準確率時,任務難度保持不變。訓練每天15分鐘,每周5天,共5周。所有被試(包括控制組)在訓練前和訓練後均執行兩個IC任務,同樣是顏色詞Stroop任務和停止信號任務。由於實驗組和控制組對IC任務的熟悉度存在差異,因此訓練前後所執行的IC任務與訓練階段實驗所進行的訓練任務是不同的。

在訓練前、訓練時和訓練後三個時間點進行結構MRI的掃描,以收集兒童和青少年神經可塑性的變化數據。採用線性模型,以組(IC訓練組/對照組)、性別(男/女)和年齡段(兒童/青少年)作為自變量,分析訓練前後認知操作(IC綜合得分)和前額葉皮質(皮質厚度和皮質表面積)的變化。對訓練後認知變化的分析表明,從訓練前到訓練後,實驗組男童的IC效能有顯著提高,但其他組的IC效能並沒有顯著提高。

對腦皮質的探索性分析發現,IC訓練後,左側短島狀回(the left short insular gyrus)、右眶溝外側(the right lateral orbital sulcus)在皮層厚度上發生了變化,島葉環溝右下段(the right inferior segment of the insula circular sulcus)、右側額上回和左側額下回在皮層表面積上發生變化,右側眶部(the right pars orbitalis)、左側額下回三角部(the left pars triangularis)和右眶溝(the right orbital sulcus)在皮層厚度和皮層表面積上均發生了變化,且上述區域的變化具有組別、性別和年齡上的特異性(見表1)。其中,IC效能顯著提升的實驗組男童,右眶部和左側短島狀回的皮層厚度增加,右額上回、島葉環溝右下段和右側島蓋部的皮層表面積降低,左額下回和右側眶溝的皮層表面積增加。同時,IC訓練引起的前額葉皮層厚度和表面積的細微變化具有年齡和性別特異性,兒童的變化差異高於青少年,男生的變化差異高於女生。

訓練後前額葉皮層厚度(CT)與皮層表面積(CSA)相對變化的結果 

針對IC效能變化與前額葉皮層變化之間的關係,進行了探索性分析,結果發現,訓練後右側眶部皮層厚度的變化,左側三角部、右側眶溝、右側蓋部皮層表面積的變化,與訓練後IC效能的變化有關,且這種關係受到組別、年齡與性別的調節(具體見圖2)。尤其對實驗組男童來說,從訓練前到訓練後,IC效能的提高與右側眶部的皮層厚度變化和右側眶溝的皮層表面積變化呈正相關,而與左側三角部和右側蓋部的皮層表面積變化呈負相關。 

本研究發現,相比於青少年,學齡兒童訓練前後抑制控制效能發生了顯著提升,但這種提升在女童身上並不顯著。抑制控制訓練所引發的前額葉皮層厚度和表面積變化,具有年齡和性別的特異性。這揭示了抑制控制訓練或許存在「關鍵期」,且在男生與女生中表現不同。家長和教育工作者在兒童早期教育和智力開發過程中,應重視抑制控制的訓練,並抓住培養的關鍵期,開發多種訓練任務,促進兒童技能遷移。


參考文獻:

Lisa, D., Marine, M., Cloelia, et al. (2019). Complex and subtle structural changes in prefrontal cortex induced by inhibitory control training from childhood to adolescence. Developmental Science, 23 (4), e12898.

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