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有个综艺节目就是让农村和城市孩子互换家庭,体会不同的成长环境,大家普遍觉得城里更适合孩子学习有更好的师资力量和教学设施。但是,科学家们研究了大脑结构后,可不这么想。《英国教育心理学杂志》发表的论文称,农村地区的植被覆盖率更高,孩子在学校的表现会更好,因为植物可以提高孩子的空间工作记忆,从而提高数学和注意力。所以要想保护大脑,提高成绩,环境中多添些绿色很有必要。

探寻大脑中的贫困印记 科学家在孟加拉国研究营养不良如何影响儿童发育

根据东英吉利大学的最新研究,出生于贫困的儿童在早期大脑功能方面表现出重要差异。

研究发现 绿植不太需要视觉听觉处理

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研究人员研究了印度农村地区4个月至4岁儿童的大脑功能。他们发现,收入较低的儿童,母亲受教育程度较低,大脑活动较弱,更容易分心。来自东英吉利大学心理学院的首席研究员约翰斯宾塞教授说:每年,低收入和中等收入国家的2.5亿儿童未能发挥其发展潜力。

伦敦大学的这项最新研究显示,农村孩子比城里孩子学习更好,得益于他们大脑发育得更好。研究表明,在植物较多地区长大的孩子,大脑中可以有更多的灰质,会影响到注意力和数学能力。灰质的增加意味着孩子们有更好的工作记忆,能帮助他们理解周围环境建立空间意识。而拥有良好的空间意识,可以有助于学校学习。

在孟加拉国首都达卡市,一名儿童正在做脑电图。

因此,越来越需要了解贫困对早期大脑和行为发展的全球影响。以前的研究表明,贫困和早期逆境会严重影响大脑发育,导致贫困的恶性循环。但很少有研究在发育早期就研究过大脑功能。

具体来讲,研究表示植物有助于大脑发育,因为它们对于视觉和听觉方面处理占用的大脑要比人造环境少,所以身处植被多的环境里,大脑不容易疲劳。

图片来源:Smita Sharma for Nature

我们希望更多地了解出生在较贫穷背景中的儿童的功能性大脑发育 - 看看为什么许多人没有充分发挥其潜力。这项工作是干预工作的第一步,旨在促进早期大脑健康,避免逆境保持。该团队包括斯特林大学的研究人员,他们在印度人口最多的北方邦进行了他们的研究。

伦敦大学学院的这项研究观察了生活在英格兰城镇的4758名儿童的空间工作记忆,他们普遍都出生于2000-2001年,一直跟踪记录他们的成长过程。研究人员通过查看卫星地图,测量出他们居住地区绿地的面积。然后将其与孩子们在空间工作记忆测试中的表现进行比较,例如记住屏幕上一闪而过的形状或颜色。而那些生活区域绿植覆盖少的孩子,在测试中表现得较差。

上世纪60年代末,一组研究人员开始向危地马拉农村地区有小孩的家庭分发一种营养补充剂。他们正在测试一个假设,即在生命的最初几年里获得足够多的蛋白质能减少发育不良的发生率。

他们使用便携式功能性近红外光谱(fNIRS)设备测量了42名农村四至四岁儿童的大脑活动。fNIRS系统通过一个连接到计算机的特殊帽子,通过放置在头部的光源将近红外光照射到皮质组织中。他们调查了孩子们的视觉工作记忆

研究人员因此表示,那些在混凝土丛林中长大的孩子,空间工作记忆比农村的孩子差。而空间工作记忆的本质就是人们记录周围事物信息的能力。而且还会影响人们是否能适应新环境,以及记住物体的方位,找到它们的位置,在执行看似无关联的任务时记住必要信息。而且,它还与注意力集中以及数学计算能力密切相关而这两项正是在学校成为学霸,取得优异成绩的关键。

事实的确如此。获得补充剂的儿童比对照组儿童平均高出1~2厘米。不过,好处并未就此止步。接受了补充营养的儿童变成青少年后在阅读和知识测试中的得分更高。当研究人员在本世纪初重回此地时,在最初3年里接受了补充剂的女性完成了更多年的学业,而男性获得了更高的收入。

  • 或者他们在视觉信息发生时能够存储视觉信息和检测视觉环境变化的能力。

研究意义 首次探讨绿植对孩子的影响

“如果没有这些后续追踪,此项研究很有可能会被遗忘。”美国乔治亚州埃默里大学妇幼营养专家、领导后续研究的Reynaldo Martorell表示。相反,此项研究使诸如世界银行等金融机构将早期营养干预视为在人类健康方面的长期投资。

我们每天使用大约10,000次视觉工作记忆。儿童在婴儿早期就开始发展这项技能,并在儿童期和青春期逐渐改善。我们知道它是早期认知发展的优秀标志,斯宾塞教授说。该研究是与位于印度勒克瑙的社区赋权实验室合作进行的。参与者是从北方邦的Shivgarh周围的村庄募来的。

研究报告的作者艾里尼弗洛里教授说:空间工作记忆是一种重要的认知能力,它与孩子的学习,尤其是数学成绩密切相关。我们的研究结果表明绿色空间对大脑功能有积极作用,接触自然的绿色的环境,通过减少对视觉或听觉处理的要求,可以恢复注意力资源。

自危地马拉研究以来,包括巴西、秘鲁、牙买加、菲律宾、肯尼亚和津巴布韦在内的全球各地的研究,开始将婴幼儿的生长缓慢或者发育不良同较低的认知测试得分和糟糕的学校成绩联系起来。

他们参加了一个视觉测试,涉及彩色方块的闪烁显示。测试的目的是看孩子们是否能够很好地记住颜色,以确定显示器的一侧总是有颜色变化,而另一侧的颜色总是保持不变。考虑了父母教育,收入,种姓,宗教,家庭中的子女数量和经济地位等因素。

弗洛里教授补充说,长时间耗费注意力,会导致精神疲劳,最显著的表现就是感觉烦躁,很容易分心。另外,绿色空间还可以改善成年人的健康和幸福感,进而为孩子带来更和谐的家庭生活。

一幅画面逐渐显现出来:小时候过矮是诸如饮食欠佳、腹泻病经常发作等不良条件的迹象,并且是智力低下和夭折的预测指标。据估测,发育不良影响全球1.6亿儿童。不过,并非所有的发育不良均同这些糟糕的结果存在关联。如今,研究人员正试图解开生长和神经发育之间的关系。营养不良是唯一的罪魁祸首吗?情感上受冷落、传染病或者其他挑战是否也发挥了作用?

结果与美国中西部地区的家庭儿童进行了比较。该研究小组发现,来自母亲受教育程度和收入较低的家庭的印度儿童大脑活动较弱,大脑左侧额叶皮质区域的牵张器抑制较差,这与工作记忆有关。

弗洛里教授说,研究小组的发现为学校开设更多户外课程提供了支持,并鼓励建筑师和规划师设置公园和开放的绿色空间。而且,无论社区的平均经济水平如何,绿植都能起到同样的积极效果。同理,不论父母受教育程度的高低,参加体育锻炼的多少,是否生活在贫困区,绿植都同样会带来好处。

在孟加拉国首都达卡的贫民窟内,Shahria Hafiz Kakon是试图回答这些问题的先锋。在那里,约有40%的儿童在两岁时出现发育不良。作为孟加拉国腹泻疾病研究国际中心的卫生官员,Kakon正在领导一项前所未有的发育不良儿童大脑成像研究。“在孟加拉国,开展大脑成像研究是一个非常新的想法。”Kakon说。

该研究还表明,便携式神经影像技术可用于发展中国家的农村地区,将创新技术带到最需要早期评估工具的地方。虽然逆境对大脑发育的影响可能使儿童陷入贫穷的代际循环,但大脑可塑性的巨大潜力也是希望的源泉。通过与当地社区的家庭合作并将创新技术引入该领域,我们希望我们能够在未来的工作中共同打破这贫困循环。

研究人员表示,他们的研究首次探讨了绿植面积与孩子工作记忆之间的关联,这一发现更加佐证了户外环境在孩子长大过程中有助于智力发展。

对贫困儿童开展脑成像研究

西班牙有一个研究发现,住在公园、花园或林地附近的孩子,或者学校周围有很多绿植的孩子,比在钢筋丛林里生活的孩子大脑要早发育成熟一年。弗洛里教授补充说:还有一种说法认为,在绿植更多的社区,成年人更加健康,身材更苗条。但是,遗憾的是,关于绿色空间对儿童的积极作用却鲜有研究,尤其是在认知领域。

以西方标准衡量,1.63米高的Kakon并不高,但在其工作的由小型住宅楼改造而成的达卡市一家诊所里,她比大多数女性同事都要高。在最近的一个早晨,Kakon和一位半夜给她打电话的母亲呆在一起:这个女人的儿子发烧了。在为男孩做检查前,Kakon像往常一样,询问了他的母亲家庭状况如何以及他在学校表现得怎么样。很多父母称呼Kakon为apa——在孟加拉语中是“大姐姐”的意思。

张树婧 编译

但很罕有色金属研商所究在生长开始时期就钻探过大脑机能,因为植物能够升高孩子的长空专门的工作纪念。大约5年前,盖茨夫妇基金会开始对追踪生活在逆境中的婴幼儿的大脑发育感兴趣,尤其是发育不良和营养不良的婴幼儿。该基金会曾在Kakon的诊所研究过儿童对疫苗的反应。高比率的发育不良以及该团队同参与者形成的紧密联系,促成了最新研究。

为顺利开展研究,基金会使这个达卡团队同美国波士顿儿童医院和哈佛医学院儿科神经科学家Charles Nelson取得联系。Nelson在脑成像和童年逆境研究方面经验丰富。2000年,他开启了一项追踪儿童大脑发育的研究。这些儿童在艰苦的罗马尼亚孤儿院中成长。尽管吃穿不愁,但这些儿童几乎得不到任何激励,也没有社交或精神支持。很多经历了长期的认知问题。

Nelson的研究表明,这些孤儿的大脑带有被忽视的印记。核磁共振成像显示,到8岁时,和由亲身父母抚养大的孩子相比,他们拥有较小的灰质和白质区域,而这部分大脑同注意力和语言相关。在刚会走路时便从孤儿院搬到寄养家庭的儿童则避开了一些缺陷。

参与达卡市研究的儿童经历了完全不同的成长环境。他们被通常共同生活在狭小空间里的大家庭包围。Nelson介绍说,他们“是生活在小房间里并且整天盯着白色天花板的孩子的反面”。

不过,孟加拉国的儿童的确面临着营养和卫生设施不足的问题。研究人员此前并未分析此类条件对大脑发育造成的影响。目前有一些对在贫困中长大的儿童开展的脑成像研究。不过,它们大多数关注的是高收入地区,比如美国、欧洲和澳大利亚。Nelson表示,无论那里的孩子有多贫困,大部分都能获得一些营养食品、清洁用水和卫生设备。生活在达卡贫民窟的儿童则在污水横流的开放沟渠边生活、玩耍。“全世界还有很多儿童像生活在达卡的孩子一样。”Nelson说,“但在大脑层面上我们对其一无所知。”

2015年年初,Nelson团队和孟加拉国研究人员将达卡简陋的诊所改造成先进的实验室。为了利用脑电图设备,他们不得不找到一个墙壁上没有电线且没有空调设备的房间,因为这两者都会干预设备探测大脑活动的能力。

与此同时,研究人员设立了一个针对功能性近红外光谱技术的房间。应用fNIR时,儿童需要戴着测量大脑血流的传感器发带。虽然该技术提供的大脑活动信息同来自功能性核磁共振成像的结果类似,但它不需要大型机器,儿童也无须保持静止不动。自上世纪90年代起,fNIR被用在婴儿中。目前,该技术在低收入国家越来越有吸引力。

研究人员还在诊所附近的医院里开展了核磁共振成像。迄今为止,他们扫描了12名2~3个月大但发育不良的婴儿。和罗马尼亚的孤儿以及发展中国家那些在贫困中成长的儿童类似,这些孩子比20名发育良好的婴儿拥有更少的灰质区域。对于这么小的孩子来说,很难区分是哪个区域受到了影响,但拥有较少的灰质同6个月大时在语言和视觉记忆测试中的较差分数存在关联。

达卡研究中的约130名儿童在36个月大时接受了fNIR测试,而研究人员在发育不良和生长于其他逆境的儿童中发现了不同模式的大脑活动。这些儿童的个子越矮,对诸如卡车等非社交性的图像和声音作出响应时的大脑活动便越多。个子比较高的儿童对诸如女性面孔等社交性的刺激物作出更多响应。

EEG在发育不良的儿童中探测到较强的脑电活动,以及一系列反映解决问题和大脑区域之间交流的脑电波。这让研究人员大吃一惊,因为在孤儿和贫困儿童中开展的研究通常发现脑电活动被抑制。这种差异可能同达卡的儿童面临的不同类型的逆境相关,包括食物不安全、感染以及母亲患抑郁症比例较高。

定义儿童大脑发育标准轨迹

此类研究面临的一个挑战是研究人员仍试图找出正常的大脑发育看上去是什么样子。达卡研究开始的几年前,一个由英国和冈比亚研究人员组成的团队对冈比亚农村地区两岁前儿童进行了EEG和fNIR测试。此次研究也得到了盖茨夫妇基金会的资助。

和达卡研究类似,科学家正在探寻大脑发育同包括营养、亲子互动在内的一系列指标存在何种关联。不过,他们还试图定义儿童大脑发育的标准轨迹。

俄勒冈健康与科学大学儿科神经科学家、盖茨夫妇基金会顾问Daniel Marks表示,基金会和美国国立卫生研究院有很大的推动力来详细阐明正常大脑发育的轨迹。“这只是问题紧迫性的一种反映。”

盖茨夫妇基金会发现和转化医学部副主任Jeff Murray介绍说,对Dhaka研究进行资助的动机在于,它将揭示预示着成年后不会拥有好结局的婴儿大脑的不同模式,并且可被用于探究哪些干预措施发挥了作用。