神经科学研究显示贫困对语言处理的持久影响

神经科学研究显示贫困对语言处理的持久影响 以往的研究表明，低收入家庭的儿童往往在词汇、语法和阅读等语言技能方面存在缺陷。这些缺陷会对日后的学业和事业成功产生重大影响。然而，目前还不清楚这些语言缺陷是否会持续到成年，也不清楚它们是如何在大脑活动中表现出来的。这项新研究旨在通过研究贫困成人语言处理的神经相关性来填补这一空白。研究报告的作者、密歇根大学社会研究所群体动力学研究中心的研究调查员苏珊娜-珀金斯（Suzanne Perkins）解释说："当我担任高风险背景青少年的特殊教育教师时，我对贫困和其他童年经历（如童年虐待和其他创伤经历）如何影响认知发展产生了浓厚的兴趣。我注意到，具有多重暴露背景的儿童和青少年在学业上尤其吃力。那是在人们谈论创伤知情教育很久之前。我看到有创伤背景的学生原本聪明、投入、好学，却要面对相互竞争的认知需求，这使得他们成功完成任务比没有这种复杂背景的青少年更具挑战性"。这项研究是对一个大型研究项目的纵向跟踪，该项目跟踪来自不同社会经济背景的儿童的发展情况。参与者来自现有的一个群体，其中包括收入低于美国贫困线的家庭和中等收入家庭。该研究对每个家庭的一名儿童和一名家长进行了多波数据收集，从他们 9 岁开始，一直跟踪到 24 岁。密歇根大学招募了 54 名 24 岁的参与者（其中 24 人来自贫困组，27 人来自中等收入组）进行脑成像研究。研究人员在接受一系列语言处理任务的同时，使用功能性磁共振成像（fMRI）监测他们的大脑活动。这些任务包括音位解码、阅读识别、阅读理解和接受词汇评估，以及涉及处理印刷和口语单词的事件相关任务。珀金斯告诉《心理邮报》："儿童时期的贫困是大脑发育面临的一个常见且可预防的潜在挑战。我们知道，在低收入环境下成长的儿童，其父母受教育程度往往较低，获得书籍和营养食品等大脑健康基石的机会较为有限，接受高质量幼儿教育的机会较少，就读公立学校的成绩也较差。所有这些都会导致成年后的学业成绩、教育和职业成果较低"。"大多数成年人在阅读和其他语言使用方面的日常功能都很好。大多数人都能看懂手势、菜单、求职申请和在职材料，并能与同事和生活中的其他人进行有效沟通。我们想知道，在贫困中长大的成年人在多大程度上可能会在大脑处理新音素的方式上存在差异，这可能会让接受高级学校教育或新的工作挑战显得畏首畏尾"。尽管两组儿童在行为语言测试中的表现都在平均范围内，但贫困组儿童在音位解码和阅读识别任务中的得分一直较低。这表明，幼儿期的贫困会对特定的语言技能产生持久的影响，即使整体语言成绩看起来一般。音位解码是指理解和处理组成单词的各个音（音素）的能力。它包括识别字母和声音之间的关系，从而正确阅读单词，尤其是不熟悉的或编造的单词（假词）。而阅读识别则是指快速准确地识别和理解书面文字的能力，通常是通过对字形和图案的视觉记忆来实现的。它包括在不需要读出声音的情况下一眼就能认出常见的单词。脑成像结果显示，中等收入背景的成年人左侧额叶下回（IFG）和其他通常与语言处理相关的区域（如布罗卡区和韦尼克区）表现出更高的激活度。这些区域对音位解码和阅读理解等任务至关重要，表明中等收入参与者利用标准神经通路进行语言处理。相比之下，在贫困中长大的成年人在这些传统语言区域的激活程度较低，但在右侧 IFG 和视觉词形区域 (VWFA) 等补偿性区域的激活程度较高。这些区域活动的增加表明，贫困群体的个体依靠其他神经通路来达到与中等收入群体相似的语言表达水平。这种对不同脑区的依赖表明了神经可塑性，即大脑通过开发新的语言处理策略来适应早期的环境挑战。这些发现强调了大脑发育受早期社会经济条件影响很大这一观点。在贫困组中观察到的神经适应性反映了大脑对童年贫困的不利影响进行补偿的能力。尽管神经活动存在潜在差异，但这种补偿可能使个体在语言任务中表现出色。研究还强调了教育程度在减轻童年贫困对语言处理能力影响方面的重要性。虽然目前的收入对语言功能没有明显影响，但教育程度越高，语言能力越强。这表明，持续教育有助于抵消早期贫困的一些负面影响，为提高语言技能和认知发展提供了途径。珀金斯解释说："我们发现，童年贫困的成年人在阅读每个人都必须读出来的新颖非单词时，大脑通路的使用并不典型。即使考虑到各组之间差异不大的整体任务行为表现，情况也是如此。这表明，我们没有测量的贫困方面，如学校教育不佳、书籍较少和营养状况较差，可能会影响大脑学习处理新单词的方式，而且这种处理方式的改变会持续到成年。这些改变了的处理环境中新词的方式可能会导致来自低收入背景的成年人回避具有挑战性的语言环境，包括高级学校教育和职业培训。""事实证明，童年贫困是一种不太理想的发展环境。其政策含义之一是，我们必须解决并消除儿童贫困问题，而在美国，我们有能力做到这一点。对于在贫困中长大的成年人来说，这项工作不应被视为对当前语言功能的谴责。大脑具有很强的可塑性，我们发现来自贫困家庭的成年人在处理语言时会有一些不同，但这并不妨碍任何成年人的语言发展或语言挑战。我认为，我们的工作表明，那些害羞或对自己的语言能力缺乏自信的成年人可以在新的语言环境中（如高级学校教育）茁壮成长，而且在语言生成或理解方面的任何实际缺陷都可以得到补救"。虽然这项研究为了解童年贫困对大脑功能的长期影响提供了宝贵的见解，但它也有局限性。样本量相对较小，参与者主要是白种人，这可能会限制研究结果对其他种族和民族群体的普遍适用性。此外，该研究的重点对象是右撇子、健康且未服药的人，这可能无法反映更广泛的经历过贫困的成年人群体。未来的研究可以探讨贫困的不同方面（如压力、营养和教育机会）如何导致大脑功能的变化。此外，将更多样化的样本纳入研究范围也会有所裨益，以检验这些发现是否适用于不同的人口群体。从童年到成年跟踪大脑发育的纵向研究可以更全面地了解早期经历如何塑造神经通路。珀金斯说："我的长期目标是厘清各种创伤暴露（包括长期贫困压力）的认知结果。我感兴趣的是，紧张的生活经历是否会成为一种机制，导致大脑处理新音素的方式发生适应性变化。了解独特的、相互竞争的和综合的认知处理差异，可以开发出有针对性的干预措施。"这项题为《童年贫困后的语言处理》的研究由 Suzanne C. Perkins、S. Shaun Ho、Gary W. Evans、Israel Liberzon、Meroona Gopang 和 James E. Swain 合著。 ... PC版： 手机版：

神经科学家戳破大脑的聪明假象

神经科学家戳破大脑的聪明假象 人们都以为这东西是聪慧和进步的演化产物，可实际上它又混乱无序又容易犯错！ ◎ 编辑推荐 听被科学耽误的单口喜剧演员讲大脑，带你感受好玩儿的脑科学！ 全面戳破大脑的聪明假象，无情揭露大脑的奇葩属性，彻底将大脑请下神坛！ 相信读毕此书，你 会明白，为什么大脑总在给生活添麻烦，以及它如何蠢得让人哭出声来！ ◎ 内容简介 人们普遍认为，科学写作应该崇高、严肃，同时也将大脑视为一种界限模糊的构造，既是连通人类经验与未知世界的桥梁，也是一个不可亵渎的妙物。但作者站在神经科学家的立场，却一直在与此唱反调。在作者看来，大脑确实复杂难懂，也的确非常有趣，但若就此把它特殊化，认为它批评不得，就会很没意思。反倒是大脑那些较为随性、杂乱的特性，与其完全无视，反而更应该重视，甚至大书特书。 因此，本书不仅写作风格诙谐幽默，而且讲的还都是大脑如何经常犯错的糗事，将神经科学与普通日常生活之间的距离大大拉近，令神秘而引人好奇的大脑走下神坛，帮助读者快乐地了解关于大脑想知道的一切。 ◎ 媒体推荐 非常有趣，一场关于现代认知科学和心理学的盛大之旅。 《华尔街时报》（Wall Street Journal） 令人信服，旁征博引，有理有据。信得过的作者，值得读的好书。 威尔士记者、纪录片制作人、电台主持人 乔恩·荣森（Jon Ronson） ◎获奖记录 本书作为一本国际畅销的科普读物已经在25个国家出版，非常适合大众阅读和知识普及。同时，作者在《卫报》上开设的专栏两年来也已经收获了超过1,600万的阅读量，广受各界人士的赞誉。 第十六届“文津图书奖”推荐图书 #脑科学 #科普 #通俗读物

神经科学家揭示大脑如何决定记忆内容

神经科学家揭示大脑如何决定记忆内容 最近的研究发现，海马体中的"锐波涟漪"是一种大脑机制，它决定了哪些日常经历会成为永久记忆，闲暇时的显著涟漪会导致睡眠中的记忆巩固。神经科学家在过去几十年中发现，大脑会在当晚的睡眠中将一些日常经历转化为持久记忆。最近的一项研究介绍了一种机制，它能决定哪些记忆足够重要，可以保存在大脑中，直到睡眠将其永久固化。在纽约大学格罗斯曼医学院研究人员的领导下，这项研究围绕着被称为神经元的脑细胞展开，这些神经元通过"发射"或使其正负电荷的平衡发生波动来传输编码记忆的电信号。在一个名为海马体的大脑区域中，大群神经元有节奏地循环发射信号，在几毫秒内产生信号序列，这些信号可以编码复杂的信息。这些向大脑其他部分发出的"呼喊"被称为"尖波涟漪"，代表了 15% 的海马神经元近乎同时发射的信号，因其活动被电极捕捉并记录在图表上时所呈现的形状而得名。过去的研究将波纹与睡眠中记忆的形成联系在一起，而最近发表在《科学》杂志上的这项新研究发现，紧接着5到20个尖锐波纹的白天事件在睡眠中会被更多地重放，从而巩固为永久记忆。而很少或没有尖锐波纹的事件则无法形成持久记忆。该研究的资深作者、纽约大学朗贡卫生院神经科学与生理学系比格斯神经科学教授、医学博士 György Buzsáki 说："我们的研究发现，尖锐波纹是大脑用来'决定'保留和丢弃什么的生理机制。"这项新研究基于一个已知的模式：包括人类在内的哺乳动物会体验世界片刻，然后暂停，再体验一会儿，然后再暂停。研究报告的作者说，在我们关注某件事情之后，大脑计算往往会切换到一种"闲置"的重新评估模式。这种瞬间停顿在一天中都会发生，但最长的空闲期发生在睡眠中。Buzsaki 及其同事之前已经证实，当我们积极探索感官信息或移动时，不会出现锐波纹波，只有在之前或之后的空闲停顿期间才会出现锐波纹波。目前的研究发现，尖锐的波状三角形代表了觉醒后这种停顿期间的自然标记机制，标记的神经元模式会在任务后的睡眠中重新激活。重要的是，我们知道尖锐的波状纹是由海马"位置细胞"按照特定顺序发射的，我们进入的每一个房间和老鼠进入的每一个迷宫臂都是由这种细胞编码的。对于被记住的记忆，同样的细胞会在我们睡觉时高速发射，"每晚回放记录的事件数千次"。这个过程加强了相关细胞之间的联系。在本次研究中，研究小组通过电极跟踪了小鼠连续运行迷宫的过程，这些海马细胞群尽管记录的经历非常相似，但却随着时间的推移而不断变化。这首次揭示了在迷宫运行过程中，涟漪在清醒时暂停，然后在睡眠时重放。当小鼠在每次跑完迷宫后停下来享用含糖食物时，通常会记录到尖锐的波状瘫痪。作者说，小鼠食用奖励后，大脑就会从探索模式切换到闲置模式，从而出现锐波瘫痪。通过使用双面硅探针，研究小组能够在迷宫运行期间同时记录动物海马中的多达 500 个神经元。这反过来又带来了挑战，因为独立记录的神经元越多，数据就会变得异常复杂。为了获得对数据的直观理解、可视化神经元活动并形成假设，研究小组成功地减少了数据的维数，在某种程度上就像把三维图像转换成平面图像一样，而且没有失去数据的完整性。第一作者、布扎基实验室的研究生杨婉楠（Winnie）博士说："我们努力将外部世界排除在外，研究哺乳动物大脑先天和潜意识中将某些记忆标记为永久记忆的机制。为什么会进化出这样一个系统仍然是个谜，但未来的研究可能会揭示出一些设备或疗法，它们可以调整尖锐的波纹，从而改善记忆，甚至减少对创伤事件的回忆"。编译来源：ScitechDaily参考文献:《海马体锐波涟漪对记忆经验的选择》，作者：Wannan Yang、Chen Sun、Roman Huszár、Thomas Hainmueller、Kirill Kiselev 和 György Buzsáki，2024 年 3 月 28 日，《科学》。DOI: 10.1126/science.adk8261 ... PC版： 手机版：

用于脑机接口的工程石墨烯界面有望改变神经科学

用于脑机接口的工程石墨烯界面有望改变神经科学 这项研究由加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2）与巴塞罗那自治大学（UAB）及其他国内外合作伙伴共同发起，目前正通过衍生公司 INBRAIN Neuroelectronics 开发治疗应用。石墨烯技术的主要特点在欧洲石墨烯旗舰项目（European Graphene Flagship project）的多年研究之后，ICN2 与曼彻斯特大学（University of Manchester）合作，率先开发出 EGNITE（Engineered Graphene for Neural Interfaces，用于神经接口的工程石墨烯），这是一类新型的基于石墨烯的灵活、高分辨率、高精度植入式神经技术。该成果最近发表在《自然-神经技术》（Nature Neurotechnology）杂志上，旨在通过创新技术为神经电子学和脑机接口的蓬勃发展做出贡献。EGNITE 以其发明者在碳纳米材料制造和医学转化方面的丰富经验为基础。这项基于纳米多孔石墨烯的创新技术集成了半导体行业的标准制造工艺，可组装直径仅为 25 微米的石墨烯微电极。这种石墨烯微电极具有低阻抗和高电荷注入的特性，是灵活高效的神经接口的基本属性。临床前功能验证与 ICN2 合作的多位神经科学和生物医学专家利用中枢神经系统和周围神经系统的不同模型进行了临床前研究，结果表明 EGNITE 能够异常清晰和精确地记录高保真神经信号，更重要的是，它还能提供高度针对性的神经调节。EGNITE 技术将高保真信号记录和精确神经刺激独特地结合在一起，可能是神经电子疗法的一个重要进步。这一创新方法填补了神经技术领域的一个重要空白，而在过去二十年中，神经技术领域的材料几乎没有取得任何进展。EGNITE 电极的开发有能力将石墨烯置于神经技术材料的最前沿。国际合作与科学领导力石墨烯旗舰项目是欧洲在过去十年间提出的一项倡议，旨在推动欧洲在依靠石墨烯和其他二维材料的技术领域取得战略领先地位。这一科学突破的背后是 ICN2 研究人员 Damià Viana（现就职于 INBRAIN Neuroelectronics）、Steven T. Walston（现就职于南加州大学）和 Eduard Masvidal-Codina 在 ICREA 领导人 Jose A. Garrido 的指导下共同努力的结果。Garrido 和 ICREA Kostas Kostarelos（ICN2纳米医学实验室和英国曼彻斯特大学生物、医学与健康学院的负责人）的指导下进行。巴塞罗那自治大学（UAB）神经科学研究所和细胞生物学、生理学与免疫学系的泽维尔-纳瓦罗（Xavier Navarro）、娜塔莉亚-德拉-奥利瓦（Natàlia de la Oliva）、布鲁诺-罗德里格斯-梅阿纳（Bruno Rodríguez-Meana）和豪梅-德尔-瓦莱（Jaume del Valle）也参与了这项研究。这项合作得到了巴塞罗那微电子研究所（IMB-CNM）、英国曼彻斯特国家石墨烯研究所、法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学格勒诺布尔神经科学研究所和巴塞罗那大学等国内外知名机构的大力支持。在 CIBER 研究员 Xavi Illa 博士的指导下，在 IMB-CNM（CSIC）的微米和纳米加工洁净室进行了与标准半导体制造工艺的技术整合。临床转化：下一步行动文章中描述的 EGNITE 技术已获得专利，并授权给 INBRAIN Neuroelectronics 公司使用，该公司是 ICN2 和 ICREA 在中船重工集团 IMB-CNM 支持下在巴塞罗那分拆出来的公司。该公司也是石墨烯旗舰项目的合作伙伴，目前正在牵头将这项技术转化为临床应用和产品。在首席执行官卡罗琳娜-阿吉拉尔（Carolina Aguilar）的领导下，INBRAIN Neuroelectronics 公司正在为这项创新石墨烯技术的首次人体临床试验做准备。加泰罗尼亚在半导体工程方面的产业和创新前景广阔，其雄心勃勃的国家战略计划建设最先进的设施，以生产基于新兴材料的半导体技术，这为加快将今天介绍的这些成果转化为临床应用提供了前所未有的机会。《自然-纳米技术》这篇文章介绍了一种基于石墨烯的创新神经技术，该技术可利用现有的半导体制造工艺进行升级，具有产生变革性影响的潜力。ICN2 及其合作伙伴将继续推进和成熟所述技术，以期将其转化为真正有效和创新的神经治疗技术。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：