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數(shù)學，是無數(shù)人心中無法言說的痛。友誼會走散，愛情會變淡，困難會讓你痛苦，生活會使你屈服……只有數(shù)學不會，不會就是不會。但是，你有沒有想過，你之所以數(shù)學不好，是因為語文沒學好？被譽為“數(shù)學之王”、“東方第一幾何學家”的數(shù)學家蘇步青在擔任復旦大學校長時曾說過：“語文是基礎，是成才的第一要素，沒有一定的語文素養(yǎng)根本學不好數(shù)理化等其他科目?！?/span>作為一個數(shù)學家，蘇步青卻把語文素養(yǎng)放在了如此重要的地位上，是因為人們的文字閱讀能力會直接影響他們理解、解決數(shù)學問題能力的高低。近日，一位來自布法羅大學的研究人員通過觀察大腦的功能連接網(wǎng)絡，從科學的角度再次對這一聯(lián)系進行了佐證。他在研究閱讀困難癥的過程中意外地發(fā)現(xiàn)了相似的現(xiàn)象：大腦在進行數(shù)學運算時，其控制閱讀能力的區(qū)域其實也在發(fā)揮作用。要想弄清楚語文閱讀是如何影響我們的數(shù)學成績的，我們先要搞清楚我們的大腦是如何工作的。人類的大腦包括由神經(jīng)束連接的兩個半球，即左腦和右腦。左腦控制身體右側的運動，而右腦控制身體左側的運動。左腦最主要的機能在于具有語言中樞，掌管說話、理解文字、數(shù)學、寫作、邏輯等功能，較偏向理性思維的左腦因此也被稱為“科學腦”。而右腦負擔較多的情緒處理，掌管著音樂、繪畫等能力，又被稱為“藝術腦”，其具有韻律、想象、空間感、創(chuàng)造力等抽象思維能力。大腦的兩個半球專門負責不同的心理功能，但是大多數(shù)行為和能力都需要大腦的兩個半球同時活動。大腦的定義可以分為廣義和狹義，廣義的大腦泛指人腦的整個結構，而狹義的大腦則僅僅指的是大腦皮質，它分為4個腦葉：額葉、顳葉、頂葉和枕葉。額葉控制著人的情緒和人格，頂葉則控制人的肢體運動和感覺，枕葉是后腦勺的部分，它是處理視覺信息的中樞。而我們的閱讀功能則是由靠近耳朵的顳葉實現(xiàn)的，位于左側顳上回尾部的韋尼克區(qū)（Wernicke’s Area）與語言理解相關的功能有著密切的聯(lián)系，是人們優(yōu)勢半球中的聽覺言語中樞。如果該區(qū)域受到損壞，患者就會對語言理解產(chǎn)生障礙，無法理解聽到和看到句子的含義，反映在閱讀上即是讀寫能力低下。不同的大腦區(qū)域負責不同的功能，大腦必須把各個功能連接起來才能完成一件事情。功能連接，不同于大腦解剖學上的結構連接，它是對大腦運作過程中每時每刻的連接狀態(tài)的一種動態(tài)描述。我們不要把它想象成物理性的由神經(jīng)元主導的大腦區(qū)域連接，試著從你每天的生活入手，思考這些功能連接是如何幫助你完成一個又一個的基礎行為。比如，你的大腦就是一臺筆記本電腦。當你工作時，你用筆記本電腦制作表格、發(fā)送郵件或連接打印機打印一份文件，而到了晚上，你把筆記本電腦帶回了家并把他連接在電視上播放一部電影。由此可見，如何使用這些連接取決于你是在工作還是放松，即功能連接會根據(jù)你當前面臨的任務而變化。想象一下，不遠處的飯店墻上懸掛了一張?zhí)貎r菜單板，此時你就站在你站在離它只有幾步遠的地方瀏覽著菜單。當你發(fā)生“看菜單”這個行為時，大腦枕葉中的視覺皮層開始工作。但因為你在閱讀的同時，也在聽著別人討論菜譜，那么此刻你的視覺皮層與聽覺皮層是同時工作，相互連接的，且互不干擾。當你對某樣菜特別感興趣想指給同伴看時，你不小心把菜單從墻上撞了下來。當你下意識地伸手去接時，大腦線路和連接就會發(fā)生改變。你不再閱讀，也聽不到別人的講話，視覺皮層停止與聽覺皮層的連接，轉而與前運動皮層形成連接，同步工作，引導你的手去抓住下落的菜單。因此，功能連接是大腦不同功能區(qū)域之間的連接和變化。不同的行為或任務，產(chǎn)生不同的連接方式。正如邁克諾根所說的，此時大腦內(nèi)形成了不同的功能性網(wǎng)絡。在人們的固有印象中，文字閱讀和數(shù)學計算之間的差異就如同藝術和科學的差別之大。但一項來自布法羅大學的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代人基本的三大技能：閱讀、寫作、計算可能以我們從未想象過的方式重疊在一起，互相影響著彼此。布法羅大學心理學系的助理教授克里斯托弗·邁克諾根博士對研究結果表示非常驚訝，他認為通過探索大腦如何在發(fā)生非閱讀行為時繼續(xù)使用閱讀功能，能夠指導人們更好地處理和解決其他各類問題，這提升了讀寫能力的價值和重要性。“閱讀決定一切?！?/span>現(xiàn)在這句話不再是一句激勵學生學習語文的標語，它在科學的論證中已經(jīng)成為一個決定性的結論。為了研究閱讀時大腦的功能連接情況，邁克諾根開發(fā)了一種新的深度學習方法，即多元模式分析（MVPA），它可以將事物同時進行多種分類。這一深度學習網(wǎng)絡尤其適合探究有條件的、存在非線性關系的變量，因此它可以觀察人們閱讀時大腦被激活或未被激活的區(qū)域。線性關系是指一個變量的變化直接成比例影響另一個變量，而這種關聯(lián)在非線性關系中則很不穩(wěn)定，因為一個變量的改變不一定會造成另一個變量按比例變化。但深度學習網(wǎng)絡可以分析這類非線性關系，從而輕松化解傳統(tǒng)研究方法面臨非線性時的挑戰(zhàn)。邁克諾根以兩個數(shù)據(jù)集為基礎，對大腦在閱讀和計算時的運作情況分別進行了分析。第一個為閱讀組，其中包含8-13歲的具有不同閱讀能力水平的188名青少年兒童，而第二組則是計算組，由132位閱讀和數(shù)學能力各異的8-14歲兒童組成。兩組的兒童都進行了相同的6組閱讀測試，如詞匯的押韻判斷等，數(shù)學組兒童則增加了心算部分的測試。值得關注的是，在閱讀組的眾多受試者中，研究人員根據(jù)每個兒童在測試時大腦的功能性核磁共振掃描（fMRI）圖像和其測試分數(shù)，創(chuàng)建了一個子數(shù)據(jù)集，里面同時包含了14名閱讀障礙者（測試得分低于85分）和14名擁有閱讀天賦的兒童。同時，閱讀障礙兒童通過其他的語言和詞匯測試排除了由于智商低下引起閱讀障礙的可能性。在多元模式分析的幫助下，邁克諾根在第一個數(shù)據(jù)集，即閱讀組中，以94%的正確率識別出了閱讀障礙者。他也在分析過程中獲取了子數(shù)據(jù)集中受試者的大腦功能關聯(lián)情況。當然，他的結論不能僅憑一組數(shù)據(jù)就確認是正確的。因此，他接著使用數(shù)學組來驗證他的大腦功能連接分析模型是否具有普適性。他通過數(shù)學組心算乘法的測試，從受試者功能性核磁共振臊面（fMRI）圖像中測量了心算計算時大腦功能區(qū)的關聯(lián)情況。在解決數(shù)學問題時的四個不同階段中的大腦活動多次實驗結果表明，雖然兩組受試者參與了語言和數(shù)學這兩種不同的測試，但觀察到的兩組兒童的大腦功能連接卻是相同的。無論是閱讀組還是數(shù)學組，他的多元模式分析都能以94%的準確率識別出具有閱讀障礙的兒童。這不僅證明了其模型預測的準確性，更加證實了大腦在進行數(shù)學計算時，大腦的閱讀功能也在發(fā)揮著作用。大腦中用于閱讀的功能連接也同樣在數(shù)學計算中被應用，這可能不符合人們的想象，但事實就是即使閱讀和計算是兩個如此的不同任務，大腦也使用了相同的功能網(wǎng)絡去處理它們。邁克諾根表示：“顯然，不管是功能性核磁共振掃描（fMRI）成像還是多元模式分析得到的結果，都顯示閱讀功能的動態(tài)連接網(wǎng)絡也出現(xiàn)在了人們遇到數(shù)學問題時?！?/span>他表示，這一發(fā)現(xiàn)佐證了現(xiàn)代教育要在學生全面發(fā)展的基礎上著重加強培養(yǎng)讀寫能力的原因。因為我們通過從小訓練使大腦形成的強大閱讀能力實際上能幫助我們更好地解決數(shù)學難題。孩子不會做數(shù)學題，如果經(jīng)常長時間的訓練仍然沒有長進，那么他可能不是邏輯能力差，而是閱讀能力差。若根本讀不懂題目或不知道題目在問什么，又何談解題呢。隨著大腦認知領域研究的界線變得越來越模糊，許多領域的研究內(nèi)容都交叉相融。邁克諾根還想知道閱讀功能網(wǎng)絡還對那些功能領域發(fā)揮著作用。他說：“你的閱讀技能將影響你解決其他領域問題的方式，當這一關聯(lián)得到透徹分析后，我們可以利用它幫助那些在數(shù)學或其他方面有學習困難的孩子。”和教育界許多資深專家一樣，他認為比起僅僅提高閱讀能力，加強教育對閱讀的重視是更重要的一件事情。畢竟，培養(yǎng)閱讀能力可以改變的不僅僅是一個人對其他學科的學習能力，更是塑造一個有素養(yǎng)、有內(nèi)涵的人必不可少的途徑之一。https:///rading-skills-math-18021/https://www./articles/10.3389/fncom.2021.590093/fullhttps://www./us/basics/left-brain-right-brainhttps://www./articles/321037#functions-and-characteristics-of-each-hemisphere
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