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| 儿童青少年言语智力发展的脑网络形态发育关联基础 |
| 发布时间:2026-08-25 作者: 浏览量: 【关闭】 |
引言北京师范大学左西年教授团队联合中国人民大学心理学系杨晓虹教授团队、英国约克大学Elizabeth Jefferies教授,在国际著名交叉学科期刊《iScience》发表了封面文章“Domain-general and language-specific brain networks are differentially associated with verbal intelligence during development”。该研究利用儿童青少年加速纵向脑影像队列数据,考察了语言特异性脑网络和领域一般性脑网络的结构形态发育与言语智力发展的动态关联,为理解儿童青少年言语智力发展的神经基础提供了新的证据。 研究背景与科学问题当我们发现一个孩子不仅“懂得多”,还能把自己的想法说清楚时,这背后往往不只是词汇量的积累,还包括理解和概括概念,以及运用语言进行推理和判断的能力。这些复杂的言语能力既需要语言知识,也离不开注意、记忆和认知控制等一般认知能力的支持。 过去许多研究认为,语言的理解和产生主要依赖大脑中左侧额颞叶分布、专门负责语言加工的语言特异性网络。然而,在现实生活中,人们使用语言并不只是理解词语和句子,还需要根据目标组织信息、结合已有经验并进行推理。例如,当孩子需要说明两个概念为什么相似,或者依据生活经验回答问题时,可能并不仅仅依赖语言网络,还需要多重需求网络和默认网络等领域一般性的脑网络参与。那么,儿童青少年言语智力发展具有怎样的脑网络基础?领域一般性脑网络是否也在其中发挥着重要作用、又发挥着何种作用? 对此,学界存在两种不同观点。一种观点认为,语言能力主要依赖大脑中专门负责语言加工的语言网络;另一种观点则认为,复杂的语言加工不仅需要语言网络,还需要负责注意、推理和认知控制等功能的领域一般性脑网络共同参与。为了回答这一问题,研究考察了语言网络、多重需求(MD)网络和默认(DM)网络的结构发育在不同年龄阶段与言语智力的关联,旨在揭示儿童青少年言语智力发展与大脑结构形态成熟的动态关系。 研究方法研究样本来自“中国人彩巢计划”(Chinese Color Nest Project, CCNP),共纳入320名6—15岁儿童青少年,包括585次脑影像扫描数据。研究采用中文版韦氏儿童智力量表中的言语理解指数 (Verbal Comprehension Index, VCI) 评估儿童青少年的言语智力,并结合结构形态磁共振成像数据,分别测量语言网络、MD网络 和DM网络的灰质容量。在此基础上,研究首先描绘了言语智力与脑网络灰质体积的随龄发展轨迹;随后构建时变效应模型,用以识别脑网络灰质容量与言语智力显著相关的年龄窗口,检验特定年龄阶段的脑-行为关联模式;最后比较了三个脑网络对言语智力个体差异的相对贡献,从而揭示脑网络结构形态发育与言语智力在儿童青少年时期的动态关联。
图1 言语理解指数及其三个分测验材料示例 主要研究发现图2结果显示,儿童青少年的言语理解指数总体随年龄增长而提高。与此同时,语言网络、MD网络和DM网络的灰质容量均呈现非线性的下降趋势,反映了儿童青少年时期大脑持续的发育与结构形态重组过程。
图2 言语智力与脑网络灰质体积的发展轨迹。图A为言语理解指数的随龄发展轨迹。图B依次展示了语言网络、MD网络和DM网络的灰质容量发育情况。 图3结果显示,脑网络灰质容量与言语智力之间的关联也会随年龄动态变化。在儿童早期,三个脑网络的灰质容量均与言语智力呈显著正相关关系;进入13—15岁后,领域一般性的MD网络和DM网络与言语智力之间呈现出更为稳定的关联,这一结果也在独立样本中得到验证。进一步比较三个脑网络的相对贡献发现,MD网络在不同数据样本和年龄阶段具有较大的相对权重。这些结果表明:进入青春期后,言语智力的个体差异与领域一般性脑网络结构形态发育的联系更加紧密,其中,MD网络可能具有尤为重要的作用。
图3 言语智力与脑网络灰质容量之间的动态关联。图A为北京地区数据的分析结果。图B展示重庆地区数据的验证结果。 主要科学结论和学术价值儿童青少年的言语智力并不是由单一脑区或单一网络独立支持的。基础的语言理解离不开语言网络,但当儿童需要运用语言进行概念概括、抽象推理、现实判断或表达复杂内容时,大脑还需要调用领域一般性认知资源的支持。尤其在13—15岁阶段,多重需求网络和默认网络的灰质体积与言语智力个体差异之间的联系更加稳定。 具体来说,随着儿童进入青春期,言语能力的发展不再只是词汇知识不断积累的过程,还越来越依赖认知控制、目标维持、知识提取和情境整合等高阶认知能力。其中,多重需求网络在不同数据样本和年龄阶段均表现出较大的相对贡献,说明儿童要将已有的语言知识灵活运用于推理、判断和表达,可能还需要领域一般性脑网络的共同参与。 这一发现说明,儿童青少年的言语智力发展是语言特异性网络与领域一般性脑网络共同参与、动态协作的过程。研究不仅拓展了对言语智力神经基础及其发展变化的认识,也提示我们,在关注儿童词汇和语言知识积累的同时,还可以进一步关注推理、执行控制等一般认知能力的发展。
基金支持本研究得到科技创新2030——“脑科学与类脑研究”重大项目(2021ZD0200500)、国家自然科学基金(31871108)、北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室开放课题基金、中央高校基本科研业务费专项资金以及中国人民大学科学研究基金(23XNKJ01)资助。 论文具体信息Zhou, Z.†, Yang, X.†, Ju, P., Rong, M., Jefferies, E.*, & Zuo, X.-N*. (2026). Domain-general and language-specific brain networks are differentially associated with verbal intelligence during development. iScience, 29, 116704. 原文链接:https://doi.org/10.1016/j.isci.2026.116704
认知神经科学与学习国家重点实验室发展人口神经科学课题组 供稿人:周子航、杨晓虹 供图人:周子航、杨晓虹 审核人:左西年 |
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