“重塑”大脑！浙大团队发现会算数很关键

 

研究团队将142名中国小学生随机分为两组，进行为期五年的追踪研究。训练组从小学一年级开始，每周接受约2小时的系统性珠心算训练。对照组仅参与常规学校课程（如数学、阅读等）。两组儿童其余的学校课程保持一致。五年训练期结束后，研究人员对孩子们进行了较为系统的行为评估和脑影像采集。

研究发现，珠心算组儿童的执行功能和数学能力之间的关联强度显著高于对照组。这表明长期的珠心算训练让这两种能力在认知结构上更紧密地“绑定”在一起。

更值得注意的是，训练组孩子在执行功能和数学能力上的个体差异（变异性）显著低于对照组。这意味着训练让孩子们在这些核心认知能力上的表现更趋于一致。

图1. 执行功能与数学能力的去分化现象

科研团队在征得学生家长同意后，开展安全无损的磁共振成像扫描，脑成像分析显示，训练组大脑网络连接模式发生了显著改变，特别是与注意控制、任务管理和内在自我加工思维相关功能连接增强。更进一步的分析表明，对于执行功能任务和数学任务，训练组儿童的大脑功能连接模式高度相似（重叠度高），而对照组的模式则相对独立。

这些结果与行为层面观察到的两种能力关联性增强相对应，表明长期珠心算训练对支持这两种能力的“共享神经回路”的塑造作用。

图2. 执行功能和数学能力相关的连接模式及其组内相似性

此外，研究人员发现，训练组儿童大脑额顶区域的静息态功能连接模式的个体间相似程度显著高于对照组。这解释了为什么训练组孩子的能力个体差异更小。更有趣的是，在训练组内部，这种大脑活动模式的“同步率”越高，孩子的执行功能和数学能力得分也越高。而这种关联在对照组中不显著。这表明，融入训练形成的“集体脑模式”，可能是获得高水平认知能力的关键神经特征。

图3. 脑-行为关联分析

这项历时五年的珠心算训练研究就像一位技艺高超的“雕塑师”，深刻地重塑儿童的大脑功能和认知：它“融合”能力——让儿童原本可能随着年龄趋向分化的执行功能与数学能力变得更加紧密关联、协同发展；它“重塑”大脑——在脑中塑造共享神经回路来同时支持这两种能力，并促使孩子们的大脑活动模式趋向一致，是高水平认知能力的关键标志。

这一发现不仅揭示了珠心算提升认知能力的深层机制，也让我们对大脑惊人的可塑性和通过训练优化认知发展充满了希望。未来，基于这种认知训练的脑可塑性机制，或许能帮助指导并开发出更多提升综合认知能力的有效方法。

相关成果发表在国际著名期刊《Advanced Science》 (2025)。论文的第一作者为浙江大学物理学院的博士后徐天勇，华东师范大学的刘欣阳博士（现任职于加利福尼亚大学旧金山分校）为并列第一作者，浙江大学物理学院的陈飞燕教授、香港浸会大学周昌松教授、德国奥尔登堡大学Andrea Hildebrandt教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了中国珠算心算协会、齐齐哈尔珠算协会以及齐齐哈尔市当地学校师生的大力支持。



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