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核心概念 神经科学和心理学 收藏的文章 发表:2020年6月11日

磁共振成像的神奇艺术研究大脑阅读

文摘

在《哈利·波特》系列丛书,摄神取念咒语被用于访问和读取另一个人的心灵。但是,魔术总是有一个伟大的责任,应小心使用。同样,磁共振成像(MRI)是一种强大的工具,可以让我们身体的不同部位的详细图像,包括大脑。但MRI也应该只用于解释和谨慎。MRI给了我们一个机会,从外面看身体的不同部位。一些麻瓜(非巫师)使用核磁共振成像来研究人类大脑的秘密。虽然不能用来读某人的心,它可以告诉我们大脑的样子,作品,成长,学习。例如,核磁共振可以帮助我们理解大脑如何学会阅读和可能是不同的在挣扎的孩子学习阅读。

你喜欢阅读吗?你读过哈利波特的书吗?阅读是一种能力,学会了通过指令(例如,一个老师或父母教你)在家或在学校,需要多练习。许多不同的东西帮助我们成为伟大的读者。当我们长大了,我们有很多的经验,和我们的身体,我们的思想,我们的感情,我们周围的环境总是不断变化的。在生命的早期,我们学习更简单的技能,就像理解某些声音的含义,识别人脸,或者散步。事实上,甚至在我们出生之前开始学习!当我们长大了,我们学习更复杂的技能,喜欢说单词和句子,阅读,以及如何与他人互动。学习新技能与大脑的发展相辅相成。但许多不同的事情会影响我们如何发展,包括改变我们的环境,我们的学习经验,甚至我们的DNA,这是亲生父母传递给我们的信息。

这也是真正的阅读。阅读是一种能力,我们实践很长一段时间我们成为好。但是这种做法开始之前我们接的第一本书或去上学。甚至在我们出生之前,我们开始听声音和听觉语言的基本部分。这些经历塑造的大脑区域,之后帮助我们发展阅读技巧。1983年,一个叫珍妮的教授Chall [1)说,学习阅读发生在几个阶段(图1)。今天我们知道许多不同的因素会影响这些阅读阶段和学习阅读可以不同个体之间的儿童和在全球范围内。这些差异存在,因为许多事情会影响阅读的发展,像我们长大了,我们所说的语言,我们的语言的词汇,我们玩游戏和语音的能力(例如,说“香蕉”也没说声音/ b /),和我们在理解故事2]。

图1——循序渐进,我们学习阅读。
  • 图1——循序渐进,我们学习阅读。
  • 有几个阶段,我们可能会成为流利的读者。学习阅读开始从婴儿开始增长,贯穿教育和直到成年早期(插图:n·m·Raschle;这个图表的顶部是改编自Chall [1])。

大脑如何读

脑成像技术,如磁共振成像(核磁共振成像)可以研究大脑是如何学习的。MRI是像一个大相机,可以把身体的不同部分的图像实例,大脑。核磁共振原理是测量来自体内水分子的信号。身体的每个部分都是有点不同,正因为如此,MRI信号来自不同,每个部分。使用计算机科学家们从这些信号可以创建详细的图像(如果你有兴趣阅读更多关于核磁共振成像的物理,你可以阅读”核磁共振成像的物理和我们如何使用它来揭示心灵的奥秘“凯瑟琳Broadhouse(为孩子们写的3])。磁共振成像允许我们研究大脑是如何运作的,同时我们正在做或感觉(大脑的功能),以及如何构建大脑(结构)。

当大脑成长和学习,大脑的不同部分之间的连接被创建。随着时间的推移,这些连接构建网络。网络是大脑的不同部位,一起工作。像一个训练有素的音乐组,大脑网络帮助我们学习喜欢阅读技能。当我们学习时,大脑的细胞(称为神经元)连接到对方伸出自己的小胳膊(称为轴突),甚至增长新的武器。随着时间的推移,许多轴突连接到对方,建立长高速公路,调用白质束。这些高速公路使信息从大脑的一部分到另一个地方。使用核磁共振,科学家们已经了解到,我们可以阅读,因为大脑的不同部分变得更加活跃,互相交流学习。这些大脑区域有好笑的名字:occipitotemporal区域,或大脑的“信箱”(我们处理字母和单词);颞顶区(能帮助我们玩的声音语言,比如找出没有声音/ b /的“香蕉”是“香蕉”);伪劣额叶区域(指导我们的“船长”)。当大脑区域经常互相交谈,高速公路可以变得更强大。

阅读的一个重要公路是轴突的集合,我们称之为弓状纤维束,因为它的形状像一个弧。在帮助我们的大脑区域网络阅读,像弓状纤维束路径允许的运输信息从一个区域到另一个地方。在挣扎于读书,孩子们大脑的阅读网络有时是建立以稍微不同的方式或采取其他途径的信息。在一些大脑,阅读区域之间的高速公路运输信息可能是狭窄的,像一个车道的交通而不是两个。或者高速公路可能不太光滑,像一个道路崎岖不平的表面或许多红绿灯。这些差异使大脑区域之间的通信挑战,一些儿童,阅读成为一项艰巨的任务(图2)。

图2 -阅读大脑。
  • 图2 -阅读大脑。
  • 在顶部,你可以看到大脑区域的名称和功能用于阅读。在一起,这些大脑区域形成大脑的网络阅读。在阅读期间,这些地区变得更加活跃和互相交谈。有时信息传播在这个网络顺利(左下),但有时它可以更具挑战性(右下角)(插图:n·m·Raschle)。

发展性阅读障碍、阅读障碍悖论

人类大脑的发展是复杂的,而且它并不奇怪,一些大脑开发不同于其他人。有时,这些差异会有后果,发现只有在以后的生活中。在普通学校类,大约一个或一分之二的20个孩子找到学习阅读极具挑战性。许多研究人员希望能够预测,尽可能早地,孩子可能会在阅读中挣扎。它更容易帮助一个孩子当问题开始比等,试图帮助他们年后。当我们年轻的时候,我们的大脑更灵活的语言,这使得它更容易学习新事物和解决问题。同样,如果帮助来得很晚,一些苦苦挣扎的孩子可能会变得悲伤,沮丧,或经验欺凌,甚至可能停止想学习。一些父母可能会变得不耐烦,认为孩子不够努力。科学家们希望这些都是重要的原因来帮助识别这些孩子尽可能早。

有些孩子有阅读困难的人可能患有发育难语症,这是一个类型的阅读障碍。通常,这种诊断后孩子们一直试图学会阅读很长一段时间(如第二个或第三个年级)。的斗争与错过了练习阅读无关,懒惰,或缺乏努力。然而,通过这一次,孩子们需要赶上不少在学校做得很好,这是一个巨大的挑战。如前所述,有研究表明,帮助儿童阅读的最佳时间是在幼儿园和一年级,当大脑更多的可塑。当我们识别儿童之间的差异与阅读和斗争时最好能帮助被称为阅读障碍悖论,因为它是与本身(图3)。

图3 -阅读障碍的悖论。
  • 图3 -阅读障碍的悖论。
  • 在大多数的孩子,阅读问题才发现第二或第三级(绿色区域)。然而,最好的和最有效的窗口帮助他们是更早(粉色区域)。

科学家已经证明,我们可以通过口语检测阅读困难的早期迹象,写,或计算机测试。我们想知道是否MRI也可以用于检测早期儿童的大脑的差异最终难以阅读。后来我们发现孩子有学习阅读的斗争似乎有不同的阅读网络(4- - - - - -6]。但是,与支持和正确的教学,这可以改变。

神奇的帮助别人

在哈利波特与向导,科学家不能阅读人们的思想或使用任何其他形式的魔法。但是我们想出了各种方法和技术来研究大脑的学习,其中一个是核磁共振成像。磁共振成像允许科学家研究的部分大脑,使我们能够读取和显示我们可能发生在儿童的大脑斗争与阅读。与每一个研究中,科学家们了解更多关于如何学习,为什么有些人更难学习而不是为别人。最终,这些信息可以帮助我们来支持每个孩子达到他或她的目标。能够这样做是真正的魔法。

术语表

核磁共振成像:代表磁共振成像。核磁共振成像允许科学家人类身体的所有部分的图像。它适用于强大的磁铁和无线电波。

神经元:神经细胞在大脑或脊髓。

轴突:神经细胞的一部分,与其他细胞,用这种方法可以连接传输信息从一个细胞到另一个细胞。

白质束:许多轴突连接大脑不同区域的集合。

难语症:学习障碍,包括阅读困难问题识别语音和学习相关的字母和单词。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我们要感谢那些帮助翻译的文章在这篇文章中,让他们更容易的孩子英语国家外,和雅各布基金会提供的资金需要翻译的文章。在本文中,我们将特别感谢Nienke van Atteveldt和彼得斯Sabine荷兰翻译。我们想说谢谢,把这篇文章献给所有的孩子还是在学习阅读以及教育工作者、家长和专业人士帮助他们。


引用

[1]Chall, j . s . 1983。阅读的发展阶段。纽约,纽约州:麦格劳-希尔公司的书。

[2]城堡,A。Rastle, K。国家,k . 2018。收购结束阅读战争:阅读从新手到专家。Psychol。科学。公共利益。19:5-51。doi: 10.1177 / 1529100618772271

[3]Broadhouse, k . 2019。核磁共振成像的物理和我们如何使用它来揭示心灵的奥秘。前面。年轻人23。doi: 10.3389 / frym.2019.00023

[4]Raschle: M。祖克,J。2012年,Gaab:。功能特征发展性阅读障碍的大脑左半球后部区域之前阅读开始。Proc。国家的。学会科学。美国109:2156 - 61。doi: 10.1073 / pnas.1107721109

[5]Raschle: M。常,M。2011年,Gaab:。大脑结构变化与阅读障碍发病之前阅读相关。科学杂志57:742-9。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2010.09.055

[6]兰格,N。,Peysakhovich B。祖克,J。Drottar, M。Sliva D。史密斯,S。,等。2017。白质改变婴儿发展性阅读障碍的风险。Cereb。皮质27:1027-36。doi: 10.1093 / cercor / bhv281