珠心算训练对儿童执行功能的影响

The previous project focused on numerical cognition and aimed to explore the changes of numerical cognition ability and the neural correlates of numerical processing by abacus training. We found that abacus training improved the number processing efficiency, increased SNARC effect in children, and improved the involvment of visuo-spatial processing. Furthermore, abacus training increased the working memory span and the FA in visuo-spatial processing network. Three papers have been published; four papers are under review, and some more papers are preparing..Based on previous project, a 4-year longitudinal research will be proposed. The current project focuses on the following questions by behavioral, ERP, fMRI, and DTI experiments: 1) Effects of abacus training on executive function (including behavior, brain function and structure) in children, according to two components of executive function: response inhibition and Switching. 2) Effects of abacus training on the relationship between executive function and mathematical capability in children.

青年基金项目“珠心算儿童数字认知神经机制的实验研究”以儿童数字认知为核心，考察珠心算训练对儿童数字感知、心算加工及数学抽象推理能力的影响及其神经机制。研究发现珠心算训练促进了儿童数字加工的效率；增强了儿童数量与空间表征的联结；在数字加工过程中更多的采用视觉空间表征；提高了儿童的工作记忆容量，且增强了视空信息处理相关的神经通路的白质一致性（FA）。且该项目基于fMRI、DTI和VBM的实验结果，提出了基于珠心算的数字认知加工的初步模型。该项目已发表论文3篇，另4篇论文在审稿中，还有部分论文在撰写中。基于该青年基金，本项目拟结合行为学测试，基于神经影像的脑成像技术（ERP、fMRI、DTI和MRI ）和多种数据分析方法进行系统研究，通过为期四年的跟踪，从反应抑制、转换两个独立的执行功能成分，考察珠心算训练对执行功能的影响（包括行为、功能及脑结构）；以及珠心算训练对执行功能与数学能力关系的影响。

该项目“珠心算训练对儿童执行功能的影响”是上一个青年基金项目“珠心算儿童数字认知神经机制的实验研究”的延续和深入。上一个项目以儿童数字认知为核心,考察珠心算训练对儿童数字感知、心算加工及数学抽象推理能力的影响及其神经机制。该项目在上一个项目的基础上，主要考察珠心算训练对执行功能的影响(包括行为、功能及脑结构);以及珠心算训练对执行功能与数学能力关系的影响。经过5年对200多名小学生的追踪研究，我们发现1）珠心算训练能够促进儿童数学认知能力，影响儿童认知转换能力，且珠心算训练能够调节数学能力和认知转换能力之间关系；2）珠心算训练能够促进儿童执行功能的提升--工作记忆能力, 并且影响其神经网络的小世界属性；3）珠心算训练能够影响儿童的执行功能及其执行功能网络的神经效能；4）珠心算训练能够影响儿童的功能网络，促进不同子网络之间的连接。另外，作为本项目的预实验，以成人为实验被试，我们发现珠心算训练效应能够迁移到视觉空间工作记忆任务上。本项目是第一个关注珠心算对执行功能的训练效应及其神经机制的纵向研究，我们的研究一方面可以为远迁移效应的神经功能可塑性研究提供一定的借鉴，另一方面可为珠心算的教育和教学实践提供理论指导。