童话vs事实: 不同题材阅读对发育中大脑的重要性

发布时间:2019-04-25 14:53:48 来源: 北京赛博尔医药科技有限公司

摘  要

以往神经生物学对文段理解的研究集中于叙事理解,然而,成功地融入到现代社会,特别是在教育环境中,也需要理解新的信息(即“说明性理解”)。该研究使用功能性磁共振成像,在典型发育的儿童中来探查不同类型的文段理解是否需要专门的脑网络,除了语言区域以及默认模式网络(DMN)中理解区域的预期激活之外,对说明性文字的理解时,额顶控制网络(FPN)中需要更大的激活,并且对DMN中对后部区域的依赖性要小得多(相比于叙事性文字)功能连通性分析显示,与叙述文段理解相比,FPN与DMN存在强相关,并且随着阅读材料专业性的增加,这种网络间交流增加。这些发现表明,相对于叙事的理解,对说明性文字的理解表现出DMN的另一种独特模式,可能是非社会理解过程的基础之一,以自上而下的方式,帮助目标导向的理解过程。简单讲,本研究发现不同类型的文段理解对发育中的大脑有不同的神经需求。

关键词:理解  语言  神经影像


研究背景

在以往的研究揭示文段加工的认知以及神经复杂性,但这些研究往往是对故事的理解(叙事性理解),然而说明性文字理解在当今社会以及教育环境中至关重要,但学生的对说明性文字的能力远不及叙事性文字,在美国,阅读能力出现了“四年级大跌”的现象,罪魁祸首就是说明文的出现。

研究目的:比较在儿童中说明性理解和叙事性理解是否需要不同的大脑资源,并且这些差异与阅读材料专业性间是否存在交互作用

研究假设:两种文本理解都需要语言区域以及DMN中基本语言加工以及记忆激活的大脑相关区域;此外,与叙事性文字理解相比,说明性文字理解需要FPN更高强度的使用,用于外界信息和自身知识的整合。


研究方法

被试:62名三年级儿童参与实验,进行核磁扫描,最终有45名被试数据保留分析。

行为测试:IQ、Woodcock Johnson III语言测试(保证得分在75以上)、使用Gates MacGinitie et al. (2000)测试说明性以及叙事性阅读能力。

文章内容:被试持续阅读10段文章(5篇说明文,5篇叙事文,平均文字量:146.40 ± 6.48),并且使用CohMetrix使以下指标等同:音节/词、词频、词的具体性、句子长度以及Flesch-Kincaid年纪水平。被试在每个实验部分中观看到两段文字。

研究过程:fMRI扫描中,被试完成两个扫描部分,每一个部分有三个条件:文章阅读、非字母数字符号以及注视点。

fMRI分析:包括预处理、组分析、功能连接分析以及动态功能连接分析。


研究结果

说明性文段理解vs叙事性文段理解存在不同的大脑网络


图 说明性理解与叙事理解依赖于不同的网络。 

(a) 说明性理解(橙色)>叙事理解(蓝色)激活表明,说明性理解比叙事理解需要更多的FPN(额顶网络)参与和更少的DMN(默认网络)参与。 

(b) 箱形图对比了被试说明理解> 基线(橙色)和叙事理解>基线(蓝色)的激活,分别将FPN和DMN作为mask。 


更专业的说明文段理解与FPN与DMN之间更强的交流相关

图 说明性理解的标志:FPN和DMN之间的更多的交流

(a)对FPN种子点的功能连接分析发现(取自说明性理解>叙述理解的激活),FPN与DMN所有主要中心节点具有显著更大的相关性(在说明理解>叙述理解中)

(b) FPN到DMN的相关性越高,阅读能力越强,图表示,x轴为阅读能力,y轴为说明性理解-叙事性理解的FPN-DMN连接t值。


FPN与DMN间动态功能连接

图 跨FPN和DMN节点的动态连接。

(a)在六个不同的时间窗口下,FPN-DMN连通性变化,在前三个时间窗口上是显著的,并且各个区域间是显著的,图中红色表明在说明理解中更相关显著,蓝色代表在叙事理解中显著。

(b)FPN-DMN相关性(Fisher's z变换r值)对于所有时间点的说明理解都很重要。


讨 论

不同题材的文本理解存在不同的神经系统参与,对于说明文本的理解,不仅仅需要语言以及偏左侧化的默认网络(DMN)的参与(叙事文本理解同样激活),还需要DMN独特的参与模式——通过自上而下、目标导向的网络(额顶网络,PFN),该过程需要高度地使用FPN使读者具有一定的阅读目标并与DMN之间产生交互作用

关于DMN的激活:两种不同题材文本理解都存在DMN的激活,DMN网络扮演了对文本建构内部情景模型的角色;此外,在说明文本理解过程中,发现了一种独特的DMN组织模式,两侧角回(angular gyrus, AG)激活以及连接减少,这可能与更为专业化的语义加工有关

说明理解需要FPN更高的利用,FPN的角色在于调节不同的网络,以及在任务中起到目标导向的作用。在本研究中,FPN中的节点集中于与DMN中右侧角回的沟通(尽管相比于叙事理解激活降低),也表现出FPN会减少不必要的激活过程

更强的FPN-DMN活动的被试表现出更强的阅读能力,这可能是因为他们具有更高的理解监控能力,如,他们能够实时辨别不理解的文本内容。


参考文献(阅读原文查看)

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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