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脑科学与教育蓝皮书:书法训练影响大脑及认知能力吗?

连载33 | 脑科学与教育:书法训练影响大脑及认知能力吗?

作者:陈文

编者:孙晓园

连载33 | 脑科学与教育:书法训练影响大脑及认知能力吗?

内容概要

◾书法已被越来越多的研究证实对个体的身(生理层面的心律、呼吸、脉搏、血容积、血压及大脑激活水平等)、心(情绪、人格、心理健康等)均有积极影响。

书法训练对执行功能相关的认知功能(包括注意灵活性、空间记忆力和抑制控制能力)有促进作用。

◾书法艺术训练可能存在敏感期。

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案例解读

前面我们系统讲述了艺术训练对大脑及认知能力的影响(点击阅读),我们了解到,各种形式的艺术训练的确能够对个体的大脑和行为产生积极影响。本篇,我们分享一篇案例,对书法训练的影响做更详细的说明。

书法作为中国传统文化的瑰宝,具有悠久的发展史。在漫长演化发展过程,书法逐渐形成了篆、隶、草、楷、行五种书体,风格各异,但始终保有其实用价值,更具有极高的艺术价值,对中华文化产生了深远影响。

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图片来源于网络

自古以来,无论书法家还是非书法家都普遍认同书法具有怡情、养性、健心的价值。但是这些书法的益处很大程度上来自于书法家或者书写者的主观感受,缺少实证研究。自上个世纪七十年代开始,随着心理学家对书法练习过程及功效的关注和研究,书法已被越来越多的研究证实对个体的身(生理层面的心律、呼吸、 脉搏、 血容积、 血压及大脑激活水平等)、心(情绪、人格、心理健康等)均有积极影响,且有不少研究试图通过EEG(脑电)、fMRI(功能性磁共振成像)等无创性脑功能成像技术进一步探讨书法训练的脑机制。

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图片来源于网络

研究表明,书法训练对儿童的人格、情绪及心理状态有积极影响,对青年的心理健康具有显著的积极作用。依托北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室,整合多个研究团队,通过顶层设计、结果互证的研究思路,试图从行为(包括认知能力)、脑科学、艺术和教育等四个层面对书法学习进行全面的研究。该项目实验组为北京师范大学书法系具有5年以上书法经验的37名健康大学生,其中一名被试由于年龄大于3个标准差而被剔除,剩余36名(男/女=16/20)作为书法组被试。对照组为52名(男/女=18/34)无书法及键盘乐器经验的文科背景健康大学生被试。

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同时对两组被试进行年龄、性别、利手、受教育年限匹配,并通过高级瑞文智力测验(Raven’s Advanced Progressive Matrices,APM)进行IQ测查,进行智力水平控制。研究采用了简单反应时、字形划销测验、Slosson儿童与成人视觉操作表现测验(Slosson Visual Motor Performance Test, S-VMPT)、线索靶子测验、心理旋转测验、Corsi 积木模板任务和Stroop色词实验等7个子测验,分别对应着个体的加工速度、正字法加工能力、视动整合能力、注意灵活性、空间认识能力、空间记忆力和抑制控制能力。

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图 实验中的7个子测验及对应能力

研究结果没有发现长期书法艺术训练对加工速度、正字法加工能力、视动整合能力和空间能力等认知能力有显著影响,但却发现书法训练对执行功能相关的认知功能(包括注意灵活性、空间记忆力和抑制控制能力)有促进作用。同时,因为研究收集了书法被试的临摹作品和创作作品,并进行量化评分,因此,进一步发现训练年限与临摹平均分呈显著正相关(r=0.390,p=0.021),但与创作平均分没有显著相关(r=0.164,p=0.346)。书法训练的起始年龄与临摹平均分(r=-0.627,p<0.001)和创作平均分(r=-0.347,p=0.041)均有显著负相关关系,说明书法艺术训练可能存在敏感期。此外,抑制控制能力指标(该指标越小,表明抑制控制能力越强)与创作平均分有显著正相关(r=0.352,p=0.048),说明抑制控制能力过强不利于书法创作水平的提高[1]。可以推测,书法训练作为一种艺术训练形式,在提高个体对基本技能把控的同时,需要加强个体创造力的发展。

北京师范大学未来教育高精尖创新中心学习科学实验室博士后陈文于2017年在PLoS One 国际期刊上发表一篇关于书法练习对执行功能影响的研究,这是关于书法训练的第一篇fMRI 研究[2]。基于长期书法训练对个体执行功能(包括工作记忆、抑制控制、注意灵活性)有积极影响的行为结果,研究进一步从静息态大脑活动的功能连接(functional connectivity,FC)强度考察与执行功能三个核心成分相关的神经机制。研究选取与执行功能相关的主要脑区作为种子点,从全脑水平上考察静息态下各体素与这些种子点的功能连接强度。发现,在工作记忆维度上,书法组功能连接强度显著高于对照组的脑区包括:1)与左侧背外侧前额叶种子点相关的右半球的梭状回、中央后回、中央前回和左半球的颞上回、颞中回,中央后回,中央前回和贺希尔氏回(下图A);2)与右侧dlPFC种子点相关的左半球的颞中回、颞下回和双侧楔前叶(下图 B);3)与左侧额上回种子点相关的左半球的前扣带回皮质和角回,以及右半球的内侧眶额叶皮层、楔前叶和初级视觉皮层如距状皮层(下图 C)。

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图 在工作记忆维度上,书法组与相关种子点的功能连接强度

显著高于对照组的脑区

图片引自Chen W, He Y, Gao Y, et al. Long-Term Experience of Chinese Calligraphic Handwriting Is Associated with Better Executive Functions and Stronger Resting-State Functional Connectivity in Related Brain Regions[J]. Plos One, 2017, 12(1):e0170660.

综上所述,长期书法练习对个体执行功能三个核心认知能力的增强存在相关的神经机制。因为长期书法练习引起大脑功能可塑性的变化,即引起有书法经验个体的静息态脑活动相关功能连接增强,从而行为上外显出来的结果就是执行功能相关认知能力提高。

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教学启示

尽管素质教育已经提倡和开展了很多年,但迫于中高考压力,很多学校仍然对音乐、美术等课程不够重视。然而,脑科学的相关研究表明,艺术训练不仅能提高学生的艺术技能,还能促进他们想象力、创造力以及其他相关认知能力的发展。鉴于此,对学校教育提出四条建议:

◾营造良好的艺术学习氛围,可以让更多的艺术作品及艺术家走近校园,同时提供“走出去”的艺术学习机会,例如参加各种艺术比赛、参观美术馆等。

◾学校教育中,应积极开设各项艺术课程,鼓励学生创办业余兴趣社团,在陶冶情操,提高艺术技能和修养的同时,还能促进学生认知能力的提高,尤其可以通过艺术创作培养学生的创新能力。

◾研究表明,像音乐及书法等艺术类的训练存在敏感期,教师及家长应该充分重视儿童的艺术训练,可以起到事半功倍的学习效果。

◾教师在日常教学中也应该将艺术元素更多地融入课堂之中,激发学生的学习兴趣和积极性。例如,教师在语文教学中,可以创设音乐情境,一方面让学生领略音乐的魅力,另一方面能够有助于教学内容的开展。

参考文献

[1] 陈文.长期书法训练对大学生认知能力的影响及相关神经机制研究 (博士) [D]. 北京师范大学.2017.

[2] Chen W, He Y, Gao Y, et al. Long-Term Experience of Chinese Calligraphic Handwriting Is Associated with Better Executive Functions and Stronger Resting-State Functional Connectivity in Related Brain Regions[J]. Plos One, 2017, 12(1):e0170660.

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