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智脑研究再提速 中国脑智科学研究获阶段性成果

作者:李佳师来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2018-07-14 18:13我要评论


如何加速了解人脑成长肌理与机制,如何更好地按照青少年大脑成长的规律来施教是全社会关注的问题。7月14日中国儿童青少年脑智研究全国联盟(以下简称“智脑联盟”)全国协作研究进展交流会在北京举行,会上宣布了诸多联盟成员单位近10个月来的研究成果,许多成果令人振奋。同时,在会上科大讯飞联合北京师范大学等联盟其他成员单位发布了“讯飞教育脑计划”,讯飞宣布将在未来十年出资20亿元,助力中国智脑研究提速。

中国加速智脑研究,让“中国儿童青少年脑智研究全国联盟”备受关注。智脑联盟成立于2017年9月,由北京师范大学牵头,北京大学、清华大学、中国科学院自动化所、心理研究所、深圳市神经科学研究院、科大讯飞等20余家高校、科研机构和企业代表、心理学与脑科学学术带头人共同参与,联合攻关,以科学理解儿童青少年脑智发育规律,提升脑智发育水平,防治学习困难、情绪行为问题等脑智发育问题。联盟成立一年来在儿童青少年脑发育与智力发展研究方面取得了显著进展和阶段性成果。

一是搭建大数据平台,初步建成中国儿童青少年脑发育轨迹多维度“数据银行”,绘制多模态标准脑模版和脑分区图谱。联盟确定了标准化的数据采集和质控流程。基于科大讯飞的人工智能开放平台和云平台,搭建了数据采集、分析、管理的统一平台,实现了标准化的在线数据采集、存储、分析和管理。  联盟团队初步揭示了儿童青少年发育过程的一系列变化规律,构建了精细年龄分段下的学龄儿童脑发育结构和功能图谱,脑灰质、白质和脑脊液概率图谱,以及以1岁为年龄间隔的各个精细年龄分段下的动态脑结构模板。这些工作是脑发育研究的基础。

二是建立了早发现、早干预,建立儿童学习脑预警指标,透视了儿童语言与数学大脑网络的秘密。应用机器学习技术,联盟团队构建了基于脑白质的识别模型,实现了对阅读障碍儿童个体的高精度自动判别,仅通过扫描大脑的脑白质,就可能有效预测孩子是否具有阅读障碍。联盟团队发现,障碍儿童阅读的相关脑区激活不足、白质纤维存在异常、皮层厚度和表面积也有别于正常儿童。深圳大学神经科学研究院谭力海教授提出了大脑语言功能区文化特异性理论,由于表意文字与表音语言的可能差异,应研究适合中国儿童阅读脑网络发育规律的识别和促进工具。

三是关注个体社会化健康发展,揭示儿童情绪神经网络发育敏感阶段联盟团队探寻到儿童青少年脑发育与情绪认知发展的重要关联模式,发现儿童期情绪相关神经网络正处于高度可塑性和易感性并存的关键发育阶段。而最新一项研究发现,大脑对负面情绪信息的记忆经过睡眠固化后,会变得更加难于“被驾驭和抑制”。这项成果揭示了“隔夜愁更愁”现象背后的神经机制,为家庭和学校心理健康教育等提供了新启示。

联盟团队最新的脑电研究揭示,以愤怒面孔为代表的负性评价信息会破坏个体的自我面孔加工优势;但自尊可以缓冲潜在社会评价威胁对自我面孔加工优势的抑制。这表明提升儿童的自尊水平可能帮助其有效应对社会评价威胁,从而保持心理健康。联盟团队关于儿童自我概念、亲社会行为等研究结果同样值得家长和老师深思,对于指导儿童建立社交网络、适应社会环境等具有重要意义。

四是揭示了基因与环境对儿童脑智发育的交互作用。大脑和心理发育同时受到先天遗传因素和后天环境因素的影响,只有理解基因和环境的交互作用,才能将科学研究有效应用于教育实践。因此,联盟团队重点关注认知、情绪、人格等心理学特质,着重研究心理发育和脑发育的基因基础。通过研究分别发现了工作记忆、执行功能、智力、语言学习、情绪、人格等方面的关联基因。

联盟团队研究了基因、脑、行为、环境之间复杂的相互关系,发现了基因对海马和工作记忆关系的调节作用,脑在基因和人格之间、基因和语言能力之间的中介作用,环境因素和基因对决策行为的交互作用。下一步,联盟计划通过全基因组-全环境组的研究,详细刻画影响儿童发展和教育的遗传和环境因素及其复杂的相互作用,从而为个性化教育提供科学的指导。

五是监测儿童脑智发育,促进关键脑网络发育,科学训练助推脑智提升。以往儿童的脑智发育研究往往采用横断研究和小规模纵向研究,但每个孩子在不同认知能力的发展水平上有着巨大的个体差异。联盟团队将在全国尽快启动对我国上万名儿童脑智发育及提升机制的“长期追踪”,预期建立个性化的儿童脑认知发展测评、监控、干预体系,准确检测每个孩子的多种认知能力发展和脑发育水平,真正实现因材施教。

核心认知能力是预测中小学生学业成就的重要指标,全方位提升核心认知能力可以促进儿童青少年学业成就可持续的发展。联盟成员单位北京师范大学薛贵团队十年来在儿童认知发育领域积累了丰富经验,研发了带有脑电反馈的计算机化自适应认知训练,这种通过脑电生物反馈训练提高注意力的方案已经开始获得应用。同时脑智联盟成员单位北京师范大学秦绍正、辽宁师范大学杨丽珠等团队针对各种情绪、行为问题和健全人格培养等,开发了个体和团体培训,针对不同维度的脑智训练也正在研发中,以全面促进儿童身心健康发展。

在会议当天,联盟单位分享了阶段性成果的同时也对下一步的研究和工作计划和目标。一是将启动前瞻性学龄儿童脑智发育追踪队列。建立具有全国代表性,体现群体多样性的全国学龄儿童脑智发育追踪队列,采用多中心协作方式,对全国范围内上万学龄儿童进行行为-脑-基因和环境数据的采集与追踪。

二是设立多中心脑影像数据采集标准与质控方案。为保证数据质量,并为后续追踪队列提供关键技术,联盟成员单位北京大学高家红团队将会同北师大、华南师大、中科院心理所、西南大学等建立多中心数据收集和管理的参数、标准、质量控制和处理支持体系,在全国协作研究中使用。这对于多中心采集的影像大数据的融合和共享,保证数据质量和可靠性具有保障作用。联盟将制定严格的成像仪器质量监控流程,统一数据采集规范和标准。

三是将加强数据平台建设,构建全国儿童青少年脑智发育公共服务平台。整合脑智发育测评系统、学习困难(含情绪行为问题)预警分型系统、脑智提升干预系统。在科大讯飞研究院提供的人工智能、大数据和云计算平台上,未来将努力建立基于家庭、学校、医院等专业机构的脑智开发示范平台,为最终实现脑智提升技术的大规模应用奠定基础。


责任编辑:李佳师

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