“门前大桥下游过一群鸭,快来快来数一数,二四六七八。”这首数字歌,伴随了很多人的童年,两三岁的小朋友都能唱得滚瓜乱熟。不过数字背得熟,就等于会数数吗?计数能力强弱到底和什么有关?
人从认识数字到理解数字,把一个个抽象的数字符号和具体事物的数量联系在一起,直到数学思维的建立,从神经解剖学和神经生理学角度,我们大脑的神经网络是如何构建和活动的,具体过程是怎样的?
早先的研究已经表明,尽管小孩时常能从1数到10,但他们要等到4岁左右才会真正明白这些数字意味着什么。
“格塞尔婴幼儿发展量表直到42月龄才首次对计数提出要求,之前的所谓‘数数准确地说,应该是一种记忆和顺序的背诵,就像背歌谣、背唐诗一样,孩子可能并不理解‘数到底是什么。”天津市儿童医院康复医学科主任赵澎介绍说。人对于数字理解能力的提升是一个循序渐进的过程,是多种能力的综合体现,这包括智力水平、社交学习能力,以及注意力等等。
大脑发育的生理基础主要包括以下三方面內容:首先是神经突触的修剪和精化。信息传递需要神经元之间的联系,这种联系就是依靠神经突触完成的。在孩子出生后一两年内,突触的生长非常旺盛。随着生长发育,最终功能性不明确的突触被修剪下来,突触精化后连接成了大脑高速公路网,各通路都与其功能一一对应,比如负责视觉、触觉、运动功能等。
其次是脑回路的分化。人在出生前,脑回路的分化就已经达到一定程度,出生后通过不断发育,青春期前后基本类似于成年人。脑回路分化程度越高,其功能区的分化就越精细。
最后是白质的髓鞘化。髓鞘就像包裹在电线外面那层绝缘层,人大脑的神经细胞相对处于液态环境,传递信息的神经纤维就像电线一样,如果电线绝缘不好的话,就会“乱窜电”,信息传递就会有散失。这些功能对于儿童的学习进程缺一不可,都会不同程度地影响儿童对于计数的认知。
目前已知计数功能主要和大脑顶叶有关,包括缘上回和角回。这个功能区主要与疼痛触摸、温度觉、压力感觉有关。
很多人存在偏科的现象,对于数学相关的问题时常“不灵光”。对此,南京脑科医院儿童心理卫生研究中心所长柯晓燕说,在智商处于正常范围内的人群中,的确可能存在5%的人,明明智力水平正常,在其他方面的表现也没有问题,但就是在某个方面特别“不行”。医学上管这叫做特殊学习障碍,而这可能和神经系统的发育与功能有关。如果是在数学学习上特别难,可能和顶叶的功能存在密切联系。
通过对爱因斯坦大脑进行研究发现,其大脑内的星型胶质细胞数量比一般人多,负责数学的大脑区域——顶叶也比一般人大20%左右,这些可能是爱因斯坦数学思考能力比一般人更强的原因。
不过数学能力强,到底是大脑先天这部分功能就强大,还是后天经过训练导致大脑部分区域分化强于一般人?大脑神经胶质细胞增多和数学能力有何关系,起什么作用?对于这些问题,赵澎表示,对于脑科学的研究是没有止境的,虽然大脑的功能分区早已确定,但关于角回和缘上回在数学学习中起的具体作用,不同个体左右脑的差异是如何形成的,这些问题有待于科学家们进一步运用神经解剖、功能影像学等手段寻找答案。(《科技日报》2019.11.14)