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 我特地選用了2011年第六期中國(guó)科學(xué)院院刊的心理學(xué)學(xué)科專輯中董奇《認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)：理解和促進(jìn)人類心理發(fā)展的新興>給大家做一次系統(tǒng)的介紹轉(zhuǎn)載在心理學(xué)之家PSYBOOK.

本文作者董 奇 北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師、學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，北京師范大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)第六屆心理學(xué)科評(píng)議組組長(zhǎng)。主要從事兒童、青少年心理發(fā)展與評(píng)價(jià)，語(yǔ)言與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)及其腦機(jī)制研究。已出版學(xué)術(shù)著作5部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇。E-mail: dongqi@bnu.edu.cn



1 發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的興起

發(fā)展心理學(xué)（最初為兒童心理學(xué)）誕生至今已經(jīng)跨越了一個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間。作為研究人類畢生發(fā)展（life-span development）進(jìn)程中個(gè)體心理發(fā)展規(guī)律、機(jī)制及其影響因素的一門學(xué)科，百年來(lái)，發(fā)展心理學(xué)研究者采用觀察法、調(diào)查法、實(shí)驗(yàn)法等，通過(guò)橫斷設(shè)計(jì)、縱向設(shè)計(jì)和聚合交叉設(shè)計(jì)（橫斷與縱向設(shè)計(jì)的結(jié)合），圍繞身心發(fā)展的關(guān)系、身心發(fā)展的敏感期與可塑性、心理發(fā)展的個(gè)體差異（共性與差異性），以及遺傳、環(huán)境對(duì)個(gè)體心理發(fā)展的交互影響等進(jìn)行了大量的探討。著名發(fā)展心理學(xué)家皮亞杰利用臨床觀察法對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了著名的發(fā)生認(rèn)識(shí)論，部分解釋了人類認(rèn)識(shí)的發(fā)生及結(jié)構(gòu)這一重大哲學(xué)問(wèn)題，被譽(yù)為20世紀(jì)重大的學(xué)術(shù)成就之一。皮亞杰之后的信息加工范式，通過(guò)嚴(yán)格控制的行為實(shí)驗(yàn)法，揭示了人類心理發(fā)展的精細(xì)機(jī)制，對(duì)精確刻畫人類心理發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。百余年來(lái)，發(fā)展心理學(xué)的研究大大加深了人類對(duì)自身心理產(chǎn)生與發(fā)展的理解，在滿足潛能開發(fā)、心身健康促進(jìn)、人口素質(zhì)提升等方面的重大社會(huì)需求上日益發(fā)揮重要作用。然而，由于研究手段與技術(shù)的限制，傳統(tǒng)以外顯行為觀測(cè)為主的發(fā)展心理學(xué)研究難以無(wú)損傷、動(dòng)態(tài)、客觀地考察心理的物質(zhì)基礎(chǔ)，無(wú)法從根本上闡明“遺傳?螄環(huán)境”、“結(jié)構(gòu)?螄功能”、“身?螄心關(guān)系”等心理發(fā)展的基本科學(xué)問(wèn)題。

近20年來(lái)，隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)（cognitive neuroscience）的興起，尤其是無(wú)損傷腦影像技術(shù)的出現(xiàn)，使得探索正常大腦的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)展成為可能，為發(fā)展心理學(xué)與腦科學(xué)的結(jié)合提供了技術(shù)上的可行性，并催生了一門新興的學(xué)科——發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)（Developmental cognitive neuroscience）。由Mark Johnson撰寫的著作《發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)》（1997）和Charles A. Nelson領(lǐng)銜主編的《發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)手冊(cè)》（2001）的出版被認(rèn)為是發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)這門新興學(xué)科正式誕生的標(biāo)志[1-2]。

發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的主要目標(biāo)是從基因、神經(jīng)、認(rèn)知行為和環(huán)境等多個(gè)水平上研究生理發(fā)育（特別是腦發(fā)育）與心理發(fā)展及學(xué)習(xí)的相互作用，進(jìn)而揭示腦發(fā)育與認(rèn)知功能發(fā)展的關(guān)系，遺傳與環(huán)境對(duì)心理發(fā)展的交互作用，個(gè)體差異的腦生物基礎(chǔ)以及各種學(xué)習(xí)過(guò)程的大腦活動(dòng)機(jī)制。從研究思路上講，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)不僅從“靜態(tài)”的視角研究大腦發(fā)展與心理行為發(fā)展的關(guān)系，而且從“動(dòng)態(tài)”視角研究畢生發(fā)展進(jìn)程中各種認(rèn)知功能的發(fā)生、發(fā)展和衰退的過(guò)程，以及伴隨著學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)等影響大腦結(jié)構(gòu)和功能的動(dòng)態(tài)變化及其可塑性。從研究方法和技術(shù)手段上講，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)融合了心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)影像學(xué)、生物信息學(xué)、分子遺傳學(xué)等多學(xué)科的研究方法和技術(shù)手段，綜合運(yùn)用磁共振成像技術(shù)（MRI）、功能磁共振成像技術(shù)（fMRI）、腦電技術(shù)(EEG &ERP)、腦磁圖技術(shù)（MEG)、近紅外成像技術(shù)（NIRS）、光學(xué)成像技術(shù)（optical imaging）、穿顱刺激技術(shù)（TMS）、單細(xì)胞記錄技術(shù)(single-cell recording)、基因型檢測(cè)，以及心理行為測(cè)查等多種自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的研究方法和技術(shù)手段。

發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究居于身心關(guān)系和人類智能的產(chǎn)生及豐富兩大基本問(wèn)題之間的交匯處，具有重要的科學(xué)價(jià)值?？茖W(xué)界日益達(dá)成共識(shí)，只有理解了人類心智系統(tǒng)是如何在發(fā)展中構(gòu)建起來(lái)的，才能真正理解成熟的系統(tǒng)是如何工作的。不僅如此，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究還具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，它可以為開發(fā)大腦潛能和優(yōu)化教育質(zhì)量，為各類兒童青少年的發(fā)展性認(rèn)知障礙以及老年退行性認(rèn)知障礙的診斷、治療和康復(fù)，進(jìn)而為提高人口素質(zhì)，增強(qiáng)綜合國(guó)力提供科學(xué)支撐。由于發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，幾乎所有發(fā)達(dá)國(guó)家都站在國(guó)家戰(zhàn)略的高度，在多個(gè)大型“腦科學(xué)”研究計(jì)劃中支持和部署該新興學(xué)科的發(fā)展，在多個(gè)大型“腦科學(xué)”研究計(jì)劃中，布局發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究。我國(guó)政府也高度重視認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)，特別是發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究，在《2006—2020年國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中，明確提出要重點(diǎn)開展對(duì)“腦發(fā)育、可塑性與人類智力的關(guān)系，學(xué)習(xí)記憶和思維等腦高級(jí)認(rèn)知功能的過(guò)程及其神經(jīng)基礎(chǔ)”的研究[4]。在世界各國(guó)和相關(guān)國(guó)際組織的大力支持下，近20年來(lái)，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)得到了快速發(fā)展。多所世界知名大學(xué)成立了發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究中心與實(shí)驗(yàn)室，多個(gè)相關(guān)學(xué)術(shù)期刊創(chuàng)刊，2011年，由Elsevier出版的《發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)》（Developmental Cognitive Neuroscience）雜志正式出版。從1999—2009年短短的10年間，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)表的研究論文數(shù)量從年均不足150篇上升到將近800篇（圖1），有關(guān)發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的大量的中文譯著[3-4]和文章也紛紛發(fā)表[5-6]。

2 發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的主要進(jìn)展

在過(guò)去十幾年中，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)主要探討了大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育、功能發(fā)展與心理行為發(fā)展的關(guān)系，遺傳與環(huán)境對(duì)個(gè)體心理行為發(fā)展的交互影響，以及心理行為發(fā)展個(gè)體差異的神經(jīng)機(jī)制。下面從這4個(gè)方面介紹當(dāng)前發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的主要研究進(jìn)展。

2.1 大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育與個(gè)體心理行為的發(fā)展

結(jié)構(gòu)是功能的基石，不管是兒童、青少年還是成人，其心理行為的發(fā)展離不開大腦結(jié)構(gòu)的發(fā)展。正常的大腦發(fā)育序列是個(gè)體心理行為正常發(fā)展的基礎(chǔ)；反之，異常的腦結(jié)構(gòu)發(fā)展可能會(huì)導(dǎo)致個(gè)體心理行為發(fā)育的異常。認(rèn)識(shí)這些問(wèn)題不僅有助于了解畢生發(fā)展進(jìn)程中大腦發(fā)展變化的規(guī)律，而且有助于了解人類心智的起源、各種發(fā)展障礙的矯治以及認(rèn)知老化的干預(yù)等。在現(xiàn)代腦成像技術(shù)出現(xiàn)以前，主要借助尸體解剖（post-mortem）等手段研究大腦結(jié)構(gòu)的發(fā)展變化[7]，但由于被試數(shù)量非常少，且無(wú)法動(dòng)態(tài)揭示活體大腦發(fā)育與心理行為發(fā)展之間的關(guān)系，大大限制了人們的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)代腦成像技術(shù)的出現(xiàn)，特別是彌散張量成像（diffusion tensor imaging, DTI）等技術(shù)的出現(xiàn)可以幫助我們通過(guò)無(wú)創(chuàng)的手段研究活體大腦結(jié)構(gòu)的發(fā)育和變化，以及大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育與心理行為發(fā)展的關(guān)系。發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)從一開始就把大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育與個(gè)體心理行為發(fā)展之間的關(guān)系作為重點(diǎn)研究領(lǐng)域。

首先，通過(guò)研究活體大腦結(jié)構(gòu)的發(fā)育規(guī)律，發(fā)現(xiàn)大腦發(fā)育存在非同步性。研究發(fā)現(xiàn)，大腦發(fā)育的非同步性首先體現(xiàn)在不同皮層區(qū)域上。最先發(fā)育成熟的是一些初級(jí)皮層，比如軀體感覺(jué)皮層和視覺(jué)皮層等，而最后成熟的則是需要整合各初級(jí)功能的高級(jí)聯(lián)絡(luò)皮層，如背側(cè)前額葉等[8]。大腦成熟與老化遵循相反的路徑和模式。大腦的成熟遵循著“由后到前”（posterior to anterior）的漸進(jìn)式成熟過(guò)程[14]。但是，大腦的老化卻似乎遵循著相反的模式，即“由前向后”（anterior to posterior）的老化進(jìn)程[16]。換言之，成熟越晚的腦區(qū)似乎卻反而老化的越早，而成熟越早的腦區(qū)卻反而老化的越晚。大腦發(fā)育的非同步性還體現(xiàn)在大腦的兩種重要組成部分——灰質(zhì)和白質(zhì)的發(fā)育上?；诨屹|(zhì)體積的研究發(fā)現(xiàn)，大腦的灰質(zhì)體積隨著年齡的增長(zhǎng)呈現(xiàn)出倒 U型的發(fā)育軌跡，到了青春期的時(shí)候大腦灰質(zhì)的體積達(dá)到峰值，而青春以后則呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)[9, 10]，而基于白質(zhì)體積的研究發(fā)現(xiàn)，腦白質(zhì)的體積從兒童期到青春期是持續(xù)增加的[9]，而且不同腦區(qū)的白質(zhì)纖維束的發(fā)育曲線不盡相同 [11]?；谄雍穸鹊亩垦芯窟€刻畫了大腦不同區(qū)域的發(fā)育規(guī)律，發(fā)現(xiàn)越是與高級(jí)功能相關(guān)的腦區(qū)，其細(xì)胞構(gòu)筑越復(fù)雜，并具有更復(fù)雜的發(fā)育軌跡[12]。比如，對(duì)于 5—11 歲的兒童而言，其右側(cè)額葉、雙側(cè)頂枕等腦區(qū)的皮層厚度隨年齡變薄，但是一些語(yǔ)言功能腦區(qū)的皮層厚度卻隨著年齡的增加變厚[13]。

其次，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)揭示了大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育的個(gè)體差異特點(diǎn)，對(duì)提出針對(duì)性的促進(jìn)方案具有重要意義。例如，大腦總體積存在一定的性別差異，男性大腦比女性的大9%—12%[15]。男性大腦的總體積在 14.5 歲左右達(dá)到峰值，而女性則發(fā)育的更快，大約11.5 歲就可以達(dá)到峰值，6歲時(shí)大腦的體積已經(jīng)發(fā)育到峰值的 95%[14]。不管是灰質(zhì)、白質(zhì)纖維的發(fā)展，還是相關(guān)腦區(qū)灰白質(zhì)的分布，也同樣存在著性別差異[11]。

第三，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)為認(rèn)識(shí)個(gè)體大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育與其心理發(fā)展之間的內(nèi)在聯(lián)系提供了科學(xué)依據(jù)。有關(guān)腦皮層發(fā)育與兒童智力發(fā)展的研究發(fā)現(xiàn)，不同智力水平兒童的腦區(qū)皮層厚度變化率有顯著的差異，這為研究和預(yù)測(cè)個(gè)體認(rèn)知能力提供了新的視角[17]。此外，正常兒童的白質(zhì)結(jié)構(gòu)（如白質(zhì)擴(kuò)散屬性）與認(rèn)知能力有緊密的關(guān)系。例如兒童的額葉白質(zhì)與工作記憶容量[18]，顳葉白質(zhì)與語(yǔ)言能力[18]，額葉、枕頂聯(lián)絡(luò)皮層的白質(zhì)與智商[19]，顳葉、頂葉白質(zhì)與閱讀能力[20]，以及額葉紋狀體區(qū)域與抑制控制能力[21]之間存在著顯著的相關(guān)性，即各種認(rèn)知和行為能力與大腦的皮層發(fā)育和白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性有關(guān)，腦結(jié)構(gòu)發(fā)育是大腦功能和認(rèn)知發(fā)展的神經(jīng)基礎(chǔ)。

2.2 腦功能發(fā)展與個(gè)體心理行為的發(fā)展

大腦功能發(fā)展與個(gè)體心理發(fā)展緊密相關(guān)，大腦功能的模塊化、特異化以及相關(guān)功能網(wǎng)絡(luò)的形成是心理發(fā)展的重要保障，是心理發(fā)展從不成熟轉(zhuǎn)向成熟的重要體現(xiàn)，也是探討心智起源以及身心關(guān)系的重要參照指標(biāo)。近年來(lái)，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)通過(guò)EEG、MEG、fMRI和NIRS等信號(hào)的變化以及相關(guān)功能網(wǎng)絡(luò)連接模式的變化，從多個(gè)層面、多個(gè)角度探討了腦功能發(fā)展與個(gè)體心理發(fā)展的關(guān)系。

利用EEG和腦磁圖（MEG）等具有高時(shí)間分辨率技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)，隨著兒童年齡的增長(zhǎng)，EEG各頻段的波幅強(qiáng)度逐漸減弱，尤其是delta（0—3 Hz）、theta（4—7 Hz）和alpha（8—12 Hz）慢波頻段。這可能提示不同腦區(qū)間隨機(jī)連接減少了，去除了無(wú)用突觸，從而保留了腦區(qū)間更有效的連接網(wǎng)絡(luò)[22]。這些慢波活動(dòng)的改變不僅僅局限在時(shí)間維度上，同樣體現(xiàn)在空間維度上：即慢波活動(dòng)最強(qiáng)的腦區(qū)在兒童發(fā)育過(guò)程中，會(huì)有一個(gè)從后向前發(fā)生轉(zhuǎn)變的過(guò)程[23]，這種改變反映了皮層成熟的過(guò)程，即大腦皮層的成熟最開始在后部區(qū)域，逐漸發(fā)展到額葉區(qū)域。這與大腦結(jié)構(gòu)的成熟遵循相同的順序。而且EEG和MEG信號(hào)的發(fā)展變化并不是勻速的，中間可能伴隨著一些突變。例如：研究發(fā)現(xiàn)兒童的EEG發(fā)展有一個(gè)重要的關(guān)鍵期，在大約10歲的時(shí)候EEG的頻率范圍開始會(huì)向alpha轉(zhuǎn)變[24]。更為重要的是，EEG和MEG中某些特定成分可能預(yù)測(cè)兒童的一些外在行為能力，例如語(yǔ)言能力[25]，視覺(jué)能力[26]等。

近些年來(lái)，fMRI 技術(shù)和近紅外光學(xué)成像（NIRS），尤其是靜息態(tài)fMRI 技術(shù)和近紅外光學(xué)成像（NIRS）技術(shù)由于不需要被試的主動(dòng)配合，可以提供早期嬰幼兒階段腦功能發(fā)展的重要信息，因此，受到發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究者的格外重視。最近研究發(fā)現(xiàn)，人腦的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)在嬰兒期就已經(jīng)存在[27]， 6個(gè)月大的嬰兒已經(jīng)形成了數(shù)字處理的右側(cè)頂葉腦功能區(qū)[28]，學(xué)齡初期（7—9 歲）兒童的短程連接逐漸減少而長(zhǎng)程連接逐漸增多，反映了不同腦區(qū)之間分離和整合的變化規(guī)律[29]。另外，結(jié)合復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)和模式識(shí)別技術(shù)，功能連接模式甚至能夠預(yù)測(cè)兒童、青少年的生理年齡[30]?？傊?，這些研究說(shuō)明，兒童腦功能發(fā)展過(guò)程中相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了相當(dāng)精密的調(diào)整，也提示腦功能發(fā)展和個(gè)體心理發(fā)展與學(xué)習(xí)之間存在著密切的聯(lián)系。

2.3 遺傳與環(huán)境對(duì)個(gè)體心理行為發(fā)展的交互影響

遺傳與環(huán)境對(duì)個(gè)體心理行為發(fā)展的影響是發(fā)展心理學(xué)研究的基本問(wèn)題之一。早在古希臘的柏拉圖和亞里士多德就開始從哲學(xué)思辨的角度對(duì)此進(jìn)行了探討。之后，以高爾頓為代表的先天決定論通過(guò)家族研究證明了先天因素的影響，而以華生為代表的后天決定論則通過(guò)行為塑造的方法揭示了后天經(jīng)驗(yàn)的重要作用。100年來(lái)的雙生子研究、收養(yǎng)研究和家系研究逐漸達(dá)成一致，認(rèn)為遺傳和環(huán)境都是影響心理發(fā)育的重要因素。然而，這些研究并沒(méi)有觸碰到真正的遺傳物質(zhì)——基因，更沒(méi)法具體分析哪些基因如何與環(huán)境因素共同影響心理的發(fā)展。近年來(lái)，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)融合基因技術(shù)、腦成像技術(shù)以及信息技術(shù)對(duì)這個(gè)老問(wèn)題從新角度進(jìn)行了探討[31]。

發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的重要進(jìn)展之一是突破了傳統(tǒng)心理學(xué)只能通過(guò)雙生子研究估計(jì)遺傳作用的限制，從基因?qū)用嬗?jì)算行為的遺傳率，改變了傳統(tǒng)遺傳與環(huán)境研究中，必須依賴特定被試人群（雙生子等）的限制。例如最近一項(xiàng)研究通過(guò)分析549 692個(gè)基因多態(tài)位點(diǎn)，估計(jì)出人類智力有很高的遺傳性，其中晶體智力的遺傳率為40%，流體智力的遺傳性為51%[32]。人格也有很高的遺傳性，僅多巴胺系統(tǒng)相關(guān)的基因就能解釋敏感性人格15%的個(gè)體差異，并且遺傳和環(huán)境因素對(duì)人格有各自獨(dú)特的貢獻(xiàn)，其中親子關(guān)系對(duì)人格有2%的貢獻(xiàn)[33]。

發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)對(duì)基因與環(huán)境交互影響心理發(fā)展的機(jī)制進(jìn)行了研究。在人格的研究中發(fā)現(xiàn)， DRD4基因與兒童的沖動(dòng)性特質(zhì)相關(guān)，但是受到親子關(guān)系的調(diào)節(jié)，良好的親子關(guān)系下非7R基因型的兒童沖動(dòng)性更高，不良親子關(guān)系條件下則相反[34]。成年人的抑郁程度與5HTT基因有關(guān)，按照5HTTLPR基因型將被試分成ll、ls、ss三組，發(fā)現(xiàn)ss組的被試其兒童期受到的虐待越嚴(yán)重則成年后抑郁程度也越嚴(yán)重，ll型被試的受虐待程度則與抑郁程度無(wú)關(guān)，ls型被試介于他們之間[35]。與此類似，Caspi等人還發(fā)現(xiàn)兒童期被虐待的經(jīng)歷與MAOA基因交互作用影響個(gè)體成年后的攻擊性[36]。

隨著技術(shù)的發(fā)展，最近發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)開始把腦?螄基因?螄行為聯(lián)系起來(lái)，探討基因與環(huán)境對(duì)腦發(fā)育以及心理發(fā)展之間的交互影響[31]。例如研究發(fā)現(xiàn)兒童腦電與性格的關(guān)系受其DRD4基因的VNTR多態(tài)性調(diào)節(jié)，9個(gè)月時(shí)的腦電活動(dòng)模式及其基因型能較好地預(yù)測(cè)其4歲時(shí)的性格：9個(gè)月時(shí)EEG左側(cè)化且DRD4基因L型的兒童4歲時(shí)更聽(tīng)話，9個(gè)月時(shí)EEG右側(cè)化且DRD4基因L型的兒童4歲時(shí)更難集中注意[37]。

這些研究克服了傳統(tǒng)心理學(xué)研究難以觸及到心理發(fā)育的腦和基因機(jī)制的弱點(diǎn)，摒棄了分別研究遺傳和環(huán)境作用的片面思路，識(shí)別了影響心理發(fā)育的關(guān)鍵基因，探索了基因、腦和環(huán)境因素對(duì)心理發(fā)展的復(fù)雜交互作用，取得了重大研究進(jìn)展，極大推動(dòng)了并將繼續(xù)深化對(duì)心理發(fā)育規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

2.4 心理行為發(fā)展個(gè)體差異的神經(jīng)機(jī)制

發(fā)展心理學(xué)的一個(gè)重要目標(biāo)就是揭示心理和行為發(fā)展的個(gè)體差異，包括正常人之間的差異以及正常群體與發(fā)展性障礙個(gè)體之間的差異。與傳統(tǒng)偏重行為指標(biāo)不同，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)從神經(jīng)機(jī)制角度揭示個(gè)體差異的神經(jīng)指標(biāo)和機(jī)制，并致力于個(gè)體差異的早期預(yù)測(cè)，從而深入揭示個(gè)體差異產(chǎn)生的機(jī)制、革新人們對(duì)發(fā)展性障礙的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)早期預(yù)測(cè)、診斷和干預(yù)等帶來(lái)技術(shù)革新。

發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)通過(guò)揭示個(gè)體發(fā)展差異的神經(jīng)指標(biāo)，結(jié)合傳統(tǒng)行為和認(rèn)知的測(cè)量，大大提高了個(gè)體差異測(cè)量的準(zhǔn)確性，并在一定程度上做到了個(gè)體差異預(yù)測(cè)的超前性。以語(yǔ)言學(xué)習(xí)為例，在一系列的研究中，董奇及其同事發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)前大腦的激活模式能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)兩周后[38]，甚至半年以后的學(xué)習(xí)成績(jī)[39]。采用追蹤研究，Hoeft等（2007）[40]分別采用學(xué)年初的行為測(cè)試數(shù)據(jù)、腦結(jié)構(gòu)和功能成像數(shù)據(jù)以及行為和腦的數(shù)據(jù)的結(jié)合來(lái)預(yù)測(cè)學(xué)年末的閱讀成績(jī)。結(jié)果表明，整合了行為數(shù)據(jù)和腦成像數(shù)據(jù)的綜合模型比單獨(dú)只包含行為數(shù)據(jù)的模型以及單獨(dú)只包含腦成像數(shù)據(jù)的模型具有更好的預(yù)測(cè)效度。一般對(duì)閱讀障礙進(jìn)行確診要等到三四年級(jí)，但利用腦指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)可以起到早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)的作用。Molfese等（2000）[41]的研究發(fā)現(xiàn)，利用兒童出生時(shí)對(duì)言語(yǔ)刺激和非言語(yǔ)刺激反應(yīng)的腦電指標(biāo)可以成功預(yù)測(cè)8歲時(shí)哪些兒童將成為正常閱讀者（normal reader），哪些兒童會(huì)出現(xiàn)較差的閱讀者（poor reader），哪些兒童會(huì)有閱讀障礙（dyslexia）。 Hoeft等（2011）[42]的追蹤研究發(fā)現(xiàn)所有初期的行為測(cè)量（包括一些常用的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)驗(yàn)）都不能預(yù)測(cè)2.5年后閱讀障礙兒童是否能夠提高；而結(jié)合fMRI與DTI方法的兩個(gè)腦測(cè)量指標(biāo)的多變量模式可以正確預(yù)測(cè)（72%正確率）兒童2.5年后的閱讀能力。fMRI任務(wù)全腦分析指標(biāo)的多變量模式能夠達(dá)到90%的正確率。采用類似的研究思路，研究者在老年癡呆等其他臨床方面的早期預(yù)測(cè)上也取得顯著進(jìn)展[43]。

發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)對(duì)個(gè)體差異的神經(jīng)機(jī)制和指標(biāo)的研究大大推動(dòng)了各類發(fā)展障礙人群干預(yù)方面的研究與實(shí)踐。首先，由于早期預(yù)測(cè)的可能，為早期干預(yù)提供了寶貴的時(shí)間，從而提高了干預(yù)的有效性；第二，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究能為驗(yàn)證某些傳統(tǒng)的行為矯正技術(shù)的有效性提供更有說(shuō)服力的證據(jù)。如Temple等（2003）考察了行為矯正對(duì)閱讀障礙兒童腦功能的影響。fMRI掃描發(fā)現(xiàn)，通過(guò)矯正，閱讀障礙兒童左側(cè)顳-頂葉、左側(cè)額下回的激活顯著增加，說(shuō)明行為訓(xùn)練可以改善閱讀障礙者的腦功能，為閱讀障礙兒童的行為矯正提供了有力的證據(jù)[44]；第三，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究能為推動(dòng)基于腦的新的矯正方案和思路，包括直接針對(duì)大腦的無(wú)損腦刺激技術(shù)，神經(jīng)反饋技術(shù)和神經(jīng)藥物技術(shù)等；第四，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究能為推動(dòng)個(gè)性化的干預(yù)提供有效的指導(dǎo)。比如，不同個(gè)體對(duì)不同的干預(yù)措施具有不同的反應(yīng)（response to intervention）。采用腦成像技術(shù)，研究者能夠有效區(qū)分對(duì)某種干預(yù)措施的反應(yīng)者和不反應(yīng)者[45]，從而為制定不同的干預(yù)措施提供指導(dǎo)。

3 大力促進(jìn)我國(guó)發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)發(fā)展的建議

由于發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究可以直接為提高國(guó)民素質(zhì)與健康，尤其是提高兒童、青少年的素質(zhì)與健康提供重要科學(xué)原理，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，因此，受到世界各國(guó)的高度重視。我國(guó)是世界上的人口大國(guó)，0—14歲兒童、青少年就達(dá)2.2億（第六次人口普查數(shù)據(jù)），我國(guó)2010年頒布的《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出，要提升教育質(zhì)量、促進(jìn)教育公平、推進(jìn)我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展，就必須深入認(rèn)識(shí)并遵循兒童、青少年心理發(fā)展規(guī)律和學(xué)習(xí)規(guī)律。因此，在我國(guó)大力開展發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究，除了盡快占領(lǐng)這一世界學(xué)科發(fā)展前沿外，還將為我國(guó)國(guó)民素質(zhì)與健康的提升提供科學(xué)原理和關(guān)鍵技術(shù)，其具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

近些年來(lái)，我國(guó)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者已開展了豐富的發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究，國(guó)家科技部支持建立了以兒童、青少年心理發(fā)展與學(xué)習(xí)為研究核心的北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中科院心理所、生物物理所、神經(jīng)所以及北京大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)也都在布局發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)方面的研究。相對(duì)于國(guó)際發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究，我國(guó)研究的總體水平還存在著一定差距，但由于發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)是新興學(xué)科，國(guó)外也剛剛起步，因此其差距與傳統(tǒng)發(fā)展心理學(xué)研究相比要小，只要我國(guó)繼續(xù)加強(qiáng)在這方面的布局與投入，研究者們遵循學(xué)科發(fā)展的最新趨勢(shì)建立良好的攻關(guān)模式，我國(guó)在該領(lǐng)域具備在較短時(shí)間內(nèi)站到世界前沿的可能，并同時(shí)滿足國(guó)家社會(huì)發(fā)展的重大現(xiàn)實(shí)需求。為進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，建議未來(lái)應(yīng)在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步加強(qiáng)：

3.1 進(jìn)一步加強(qiáng)發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究布局

我國(guó)的兒童、青少年人口在數(shù)量上超過(guò)許多國(guó)家的人口總和，是世界未來(lái)人力資源最重要的組成部分；我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入老齡化社會(huì)（第六次人口普查60歲及以上人口的比重占13.26%，達(dá)1.78億），促進(jìn)他們的成功老化，提高其腦與心理健康水平對(duì)于社會(huì)和諧發(fā)展和家庭幸福至關(guān)重要。因此，我國(guó)沒(méi)有理由不重視以研究人類心理發(fā)展、尤其是以兒童、青少年和老年心理為主要研究對(duì)象的發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。盡管近年來(lái)，我國(guó)加大了發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究，但是與生理發(fā)展相關(guān)研究相比，無(wú)論是國(guó)家“973”計(jì)劃、還是科技支撐計(jì)劃、自然基金委重大研究計(jì)劃等都還缺乏對(duì)發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)研究的支持。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的研究布局也明顯不足，例如美國(guó)一項(xiàng)全美兒童研究項(xiàng)目（National Children’s Study），2010年的投入就達(dá)1.938億美元。建議國(guó)家進(jìn)一步加強(qiáng)發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究布局，尤其是把加大我國(guó)兒童青少年心理發(fā)展中的突出問(wèn)題研究作為重要工作來(lái)抓，更好地服務(wù)于國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

3.2 開展以問(wèn)題為導(dǎo)向的“基因-腦-環(huán)境-行為”多層面、多學(xué)科交叉的大型聯(lián)合攻關(guān)研究

發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究現(xiàn)已從基因、腦、行為單一層面的獨(dú)立研究逐漸轉(zhuǎn)向“基因-腦-環(huán)境-行為”的多層面、多學(xué)科的交叉整合研究，這就需要發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、遺傳影像學(xué)、分子遺傳學(xué)、教育學(xué)、兒童醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等相關(guān)學(xué)科高度融合，采集基因、腦、行為等多模態(tài)的數(shù)據(jù)，開展大樣本的、長(zhǎng)期的追蹤研究，顯然單一學(xué)科的研究者是難以勝任的。其需要不同研究機(jī)構(gòu)、不同學(xué)科及擅長(zhǎng)不同技術(shù)的研究者圍繞同一研究問(wèn)題，加強(qiáng)合作，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)協(xié)同創(chuàng)新。例如，由北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牽頭，組織全國(guó)52家科研機(jī)構(gòu)單位共同承擔(dān)的國(guó)家科技部基礎(chǔ)性工作重點(diǎn)專項(xiàng)“中國(guó)兒童青少年心理發(fā)育特征調(diào)查”，建立了我國(guó)兒童、青少年心理發(fā)展的首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的測(cè)評(píng)工具、常模和全國(guó)首個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，并且在服務(wù)國(guó)家重大需求中發(fā)揮了重要作用。建議中國(guó)心理學(xué)會(huì)及其二級(jí)分會(huì)的發(fā)展心理學(xué)分會(huì)，中國(guó)認(rèn)知科學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)教育學(xué)會(huì)以及中國(guó)教育學(xué)會(huì)腦科學(xué)與教育研究分會(huì)等相關(guān)學(xué)術(shù)組織，建立多學(xué)科對(duì)話平臺(tái)（定期聯(lián)合舉辦會(huì)議、出版雜志等），推動(dòng)不同學(xué)科研究者的合作，開展多層面、多學(xué)科交叉的大型聯(lián)合攻關(guān)研究。

3.3 重視發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的理論體系與人才培養(yǎng)體系建設(shè)

發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)從正式誕生到現(xiàn)在才十幾年的時(shí)間，盡管在這十幾年中，發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究得到了快速發(fā)展，但是發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)作為一門新興學(xué)科的理論體系與人才培養(yǎng)體系還沒(méi)有完全建立起來(lái)，我國(guó)在這方面尤其缺乏，如果一個(gè)學(xué)科不能建立完善的理論體系與人才培養(yǎng)體系，將嚴(yán)重制約該學(xué)科的發(fā)展后勁及可持續(xù)發(fā)展能力。建議我國(guó)的發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究者重視這一學(xué)科的知識(shí)體系、發(fā)展脈絡(luò)、理論假設(shè)、方法論建設(shè)，完善發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)方向博士研究生與碩士研究生培養(yǎng)目標(biāo)與要求、課程設(shè)置等方案，培養(yǎng)出更多發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)高級(jí)人才。

致謝 感謝北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室羅良、陶沙、薛貴、王亞鵬、陳春輝、朱皕、劉麗、賀永、宋艷、龔高浪、舒妮、李瑾等同志在文獻(xiàn)收集、整理等方面給予的幫助和大力支持。

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Developmental Cognitive Neuroscience: A New Discipline on Understanding and Promoting Psychological Development

Dong Qi

（National Key Laboratory of Cognitive Neuroscience and Learning, Beijing Normal University 100875 Beijing）

Abstract Understanding and promoting psychological development is an important mission of scientific research. In the past decade, developmental psychology integrated with neuroscience, genetics, and molecular biology and gave birth to developmental cognitive neuroscience, which provided new perspective for understanding the origin, development, and neural and social mechanism of human mind, and shed light on promoting human mind. Great progress has been made in understanding the relation between brain structure / function and development of psychology, the interaction of genetic and environmental factors on development of psychology, and individual differences in corresponding neural mechanism. Because of the great scientific value and realistic significance of developmental cognitive psychology, we should seize the opportunity to support this new discipline to improve human resource from 3 levels: allocation of resource in national science and technology, supporting cross-discipline projects focusing on key questions, and setting up education system for high-level researchers. By doing so can enable us play a leading role in this field, and fulfill the requirement of improving human resource.

Keywords developmental cognitive neuroscience, psychological development, brain development, genetics, environment