童話vs事實: 不同題材閱讀對發育中大腦的重要性

發布時間:2019-04-25 14:53:48 來源: 北京賽博爾醫藥科技有限公司

摘  要

以往神經生物學對文段理解的研究集中于敘事理解,然而,成功地融入到現代社會,特別是在教育環境中,也需要理解新的信息(即“說明性理解”)。該研究使用功能性磁共振成像,在典型發育的兒童中來探查不同類型的文段理解是否需要專門的腦網絡,除了語言區域以及默認模式網絡(DMN)中理解區域的預期激活之外,對說明性文字的理解時,額頂控制網絡(FPN)中需要更大的激活,并且對DMN中對后部區域的依賴性要小得多(相比于敘事性文字)功能連通性分析顯示,與敘述文段理解相比,FPN與DMN存在強相關,并且隨著閱讀材料專業性的增加,這種網絡間交流增加。這些發現表明,相對于敘事的理解,對說明性文字的理解表現出DMN的另一種獨特模式,可能是非社會理解過程的基礎之一,以自上而下的方式,幫助目標導向的理解過程。簡單講,本研究發現不同類型的文段理解對發育中的大腦有不同的神經需求。

關鍵詞:理解  語言  神經影像


研究背景

在以往的研究揭示文段加工的認知以及神經復雜性,但這些研究往往是對故事的理解(敘事性理解),然而說明性文字理解在當今社會以及教育環境中至關重要,但學生的對說明性文字的能力遠不及敘事性文字,在美國,閱讀能力出現了“四年級大跌”的現象,罪魁禍首就是說明文的出現。

研究目的:比較在兒童中說明性理解和敘事性理解是否需要不同的大腦資源,并且這些差異與閱讀材料專業性間是否存在交互作用

研究假設:兩種文本理解都需要語言區域以及DMN中基本語言加工以及記憶激活的大腦相關區域;此外,與敘事性文字理解相比,說明性文字理解需要FPN更高強度的使用,用于外界信息和自身知識的整合。


研究方法

被試:62名三年級兒童參與實驗,進行核磁掃描,最終有45名被試數據保留分析。

行為測試:IQ、Woodcock Johnson III語言測試(保證得分在75以上)、使用Gates MacGinitie et al. (2000)測試說明性以及敘事性閱讀能力。

文章內容:被試持續閱讀10段文章(5篇說明文,5篇敘事文,平均文字量:146.40 ± 6.48),并且使用CohMetrix使以下指標等同:音節/詞、詞頻、詞的具體性、句子長度以及Flesch-Kincaid年紀水平。被試在每個實驗部分中觀看到兩段文字。

研究過程:fMRI掃描中,被試完成兩個掃描部分,每一個部分有三個條件:文章閱讀、非字母數字符號以及注視點。

fMRI分析:包括預處理、組分析、功能連接分析以及動態功能連接分析。


研究結果

說明性文段理解vs敘事性文段理解存在不同的大腦網絡


圖 說明性理解與敘事理解依賴于不同的網絡。 

(a) 說明性理解(橙色)>敘事理解(藍色)激活表明,說明性理解比敘事理解需要更多的FPN(額頂網絡)參與和更少的DMN(默認網絡)參與。 

(b) 箱形圖對比了被試說明理解> 基線(橙色)和敘事理解>基線(藍色)的激活,分別將FPN和DMN作為mask。 


更專業的說明文段理解與FPN與DMN之間更強的交流相關

圖 說明性理解的標志:FPN和DMN之間的更多的交流

(a)對FPN種子點的功能連接分析發現(取自說明性理解>敘述理解的激活),FPN與DMN所有主要中心節點具有顯著更大的相關性(在說明理解>敘述理解中)

(b) FPN到DMN的相關性越高,閱讀能力越強,圖表示,x軸為閱讀能力,y軸為說明性理解-敘事性理解的FPN-DMN連接t值。


FPN與DMN間動態功能連接

圖 跨FPN和DMN節點的動態連接。

(a)在六個不同的時間窗口下,FPN-DMN連通性變化,在前三個時間窗口上是顯著的,并且各個區域間是顯著的,圖中紅色表明在說明理解中更相關顯著,藍色代表在敘事理解中顯著。

(b)FPN-DMN相關性(Fisher's z變換r值)對于所有時間點的說明理解都很重要。


討 論

不同題材的文本理解存在不同的神經系統參與,對于說明文本的理解,不僅僅需要語言以及偏左側化的默認網絡(DMN)的參與(敘事文本理解同樣激活),還需要DMN獨特的參與模式——通過自上而下、目標導向的網絡(額頂網絡,PFN),該過程需要高度地使用FPN使讀者具有一定的閱讀目標并與DMN之間產生交互作用

關于DMN的激活:兩種不同題材文本理解都存在DMN的激活,DMN網絡扮演了對文本建構內部情景模型的角色;此外,在說明文本理解過程中,發現了一種獨特的DMN組織模式,兩側角回(angular gyrus, AG)激活以及連接減少,這可能與更為專業化的語義加工有關

說明理解需要FPN更高的利用,FPN的角色在于調節不同的網絡,以及在任務中起到目標導向的作用。在本研究中,FPN中的節點集中于與DMN中右側角回的溝通(盡管相比于敘事理解激活降低),也表現出FPN會減少不必要的激活過程

更強的FPN-DMN活動的被試表現出更強的閱讀能力,這可能是因為他們具有更高的理解監控能力,如,他們能夠實時辨別不理解的文本內容。


參考文獻(閱讀原文查看)

Aboud, K. S., Bailey, S. K., Del Tufo, S. N., Barquero, L. A., & Cutting, L. E. (2019). Fairy Tales versus Facts: Genre Matters to the Developing Brain. Cerebral Cortex.doi:10.1093/cercor/bhz025 


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