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学习困难是由于连接不良,而不是大脑的特定区域

学习困难是由于连接不良,而不是大脑的特定区域

剑桥大学的研究人员说,不同的学习困难并不像之前认为的那样与大脑的特定区域相对应。相反,大脑“中枢”之间的连接不良与儿童的困难有着更为密切的关系。

全世界有14-30%的儿童和青少年有严重的学习困难,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,在学校学习困难的儿童会被正式诊断为某种特定的学习困难或残疾,如诵读困难、计算障碍或发展性语言障碍,或发展性障碍,如注意力缺陷和多动障碍(ADHD)、运动障碍或自闭症谱系障碍。

科学家们一直在努力识别大脑中可能导致这些困难的特定区域,研究涉及了无数的大脑区域。例如,多动症与前扣带皮层、尾状核、苍白球、纹状体、小脑、前额叶、前运动皮层和顶叶的大部分都有联系。

一种可能的解释是,每一种诊断在不同个体之间差异如此之大,以至于每一种诊断都涉及到不同的大脑区域组合。然而,剑桥大学MRC认知和脑科学部门的一组科学家提出了一个更有争议的解释:事实上,并没有特定的大脑区域导致这些困难。

为了验证他们的假设,研究人员使用机器学习来绘制一组近479名儿童的大脑差异,其中337名儿童涉及学习相关的认知问题,142名儿童来自比较样本。该算法解释了大量的认知、学习和行为测量数据,以及使用磁共振成像(MRI)进行的脑部扫描数据。研究结果发表在今天的《当代生物学》杂志上。

研究人员发现,这些孩子的大脑差异并没有映射到他们曾经被贴上的任何标签上——换句话说,没有任何大脑区域可以预测他们是否患有自闭症或多动症。更令人惊讶的是,他们发现不同的大脑区域甚至不能预测特定的认知困难——例如,在语言问题或记忆困难方面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着枢纽组织起来的,就像一个高效的交通系统或社交网络。拥有良好连接的大脑中枢的儿童要么有非常特殊的认知困难,如听力差,要么完全没有认知困难。相比之下,连接不良的儿童——比如连接很少或很差的火车站——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(Dr. Duncan Astle)说:“几十年来,科学家们一直认为,某些特定的大脑区域能够预测某种特定的学习障碍或困难,但我们已经证明事实并非如此。”“事实上,更重要的是考虑这些大脑区域是如何连接的——特别是,它们是否通过中枢连接。”我们认为,学习困难的严重程度与这些中枢的连通性密切相关,因为这些中枢在大脑区域之间共享信息方面发挥着关键作用。”

阿斯特尔博士说,他们的研究结果暗示,干预措施应该少依赖诊断标签。

“接受诊断对家庭来说很重要。它可以对孩子的困难给予专业的认可,并为专家的支持打开大门。但就具体的干预措施而言,比如来自孩子老师的干预,可能会分散孩子的注意力。

“最好看看他们认知困难的领域,以及如何支持这些领域,比如使用特定的干预措施来提高听力技能或语言能力,或者研究对全班都有好处的干预措施,比如如何减少学习过程中的工作记忆需求。”

这些发现也许可以解释为什么药物治疗对发育障碍没有效果。例如,用于治疗多动症的哌醋甲酯(利他林)似乎能减少多动症,但不能矫正认知障碍或改善教育进展。药物往往针对特定类型的神经细胞,但对多年来形成的“以中枢为基础”的组织几乎没有影响。

虽然这是中枢及其连接首次被证明在学习困难和发育障碍中发挥关键作用,但近年来它们在大脑障碍中的重要性正变得越来越明显。剑桥大学的研究人员此前曾表明,它们在青春期开始出现的精神健康障碍(如精神分裂症)中也扮演着重要角色。

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