珠心算思维负荷状态的脑波谱初析

——黄文坤   何祥盛 / 文

主题词:思维负荷  脑波谱   脑功能开发

引言:有很多人认为珠心算能开发儿童的智力,学习它有百益而无一害;也有些人质疑珠心算是思维定势下的机械运动,对儿童的智力开发并无益处。基于两种不同看法的争议,究竟谁是谁非,我们试图用科学仪器作为辅助研究手段,进行初步的分析、推理和比较,仅供同行们探讨,盼之起抛砖引玉的作用。

所用仪器:ME-175E型脑电图机与IBM·PC/XT型微机,联机检测。

测试对象:目前共测试93人(其中57人学过珠心算,36人未学珠心算),比如谢柏坤(男,14岁,初中二年级学生),陈增煌(男,12岁,小学六年级学生),谢佳(女,11岁,小学五年级学生),许可(男,10岁,小学四年级学生),王敏(女,8岁,小学二年级学生),李蓉(女,幼儿园大班),黄丽莉(女,幼儿园中班)。

取样方式:对每位学生均测试安静、默算、听心算3种不同功能的谱能级与耦合系数。因被测学生中有14位是珠心算的优秀选手,目测结论大致相同,经与同龄组未学珠心算的儿童脑电图进行反复的有效对比,考虑到跟踪测试的要求和便利等因素,暂取陈增煌同学的样本作深入详尽的分析。

一般情况:陈增煌,曾获珠心算省赛冠军,身体健康,爱好电脑与运动,刻苦学习,努力追求学业进步,情绪状态良好。初测时间为1998年8月16日,之后每隔半年测试一次,至今已测试12次,每次测试的前一周均要求不准服用任何药物。

脑波所见:

① 闭目安静状态:第IV导联基本节律为长、短程不一的9.5波/秒、50微伏的α活动;波形、节律、调节、调幅均佳。心率70次/分。印象为正常脑电图。

② 闭目默算(暗自心算)状态:第IV导联基本节律为长、短程不一的10波/秒、40~80微伏的α活动,间有少许低波幅电活动;波形、节律、调节、调幅均佳。在报告答案的前11秒,在中线额区出现成串的6波/秒、50微伏单一形θ节律。全程α活动良好。心率73次/分,伴律不齐。印象为正常脑电图。

③ 闭目听心算状态:第IV导联基本节律与默算状态相同。在报告“答案”的前1~1.5秒,在额、颞、中线诸脑区弥散性出现4波/秒、50微伏慢θ活动,持续时间0.1~0.3秒。全程α节律良好。心率75次/分,伴律不齐。印象为正常脑电图。

说明:每次测试全程时间为55分钟,作业指令均在事前安排好;连续记录,中途不停机以防干扰。默算(暗自心算)题目为“加百子”,口令下达后,被试脑波有14秒的α活动所压抑,为低波幅电活动所取代;随后α节律一直良好,逾28秒报告答数为5050。期间α节律全然未被抑制,且答案出现前夕,在额区更有成串的θ波相伴。

工作提出:默算和听心算时,α节律亦未被抑制;相反,它完好地存在于持续性思维作业的全过程。在思维作业接近“卓有成效”之结果的那一瞬间,以额叶为首的诸脑区伴随出现θ活动;已知这种活动来源于丘脑或丘脑下部。鉴于此,可以认为思维结论闪现之时,当是皮层与皮层下结构全面沟通、充分协同、最佳耦合之际;结论是耦合的必然,耦合是结论的基础。

 

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图 8-10-2 闭目心算开始  IV导联

 

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图 8-10-7心算过程中(续其6)  IV导联

 

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图 8-10-9  心算结束,  给出答案 (续其8)   IV导联

 

 

由图8-10-2、7、9(有选择性的缩样图)观察:若以安静状态全频段功率谱值为基准来观察心算状态谱值变化时,各分部的表现是:①左额θ2升高(300→400)、β1频段升高(200→300);②右额θ段升高(700→800)、β1频段升高(400→600);③心θ2频段升高(400→700)、β1频段升高(360→460);左枕全频段一律显  示压抑;右枕β1升高(100→200);在脑与心5分部中,α1~3频段一律显示压抑。在心算功能态,心与左右额区出现追随性选频关系,频

 

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段选在θ2和β1,而极大则出现在心θ2,枕区选频特征不鲜明;而α频段全部被抑制。在默颂功能态,心与左右额区和左右枕区全部显示追随性选频关系,频段选在α3;而极大出现在右额区α3。两种功能态所表现的共同点是心与额区追随性选频关系密切;不同点是心算时选频在θ2和β1而极大在心,黙颂时选频在α3而极大在右额。基于此可以认为,由于人体功能态不同,心与脑的追随性选择频段和极大值出现区域也各异,而这种差异或许正是各种功能态实质性特征之所在。

分析与讨论

⑴若将谱能分析方法与医学心:理学和神经心理学相结合考虑,则是否可以认为认真学习珠心算两年左右,对于培育人才或选拔人才颇有实际意义。一般认为,在右半球优势的人群中更容易培育或选拔出优秀的医生、作家、画家、音乐家、运动员;或者说,右半球优势的人更容易在这类事业中获得成功。在左半球优势的人群中则更容易培育或选拔出优秀的演说家、数学家、教师、法官、律师、警察;他们很有可能在这类职业中成为出类拨萃者。如果,一定要左半球优势的人去摘取音乐家的桂冠,或要右半球优势的人去当律师,则成功的机会可能减小;结局将是事倍功半。当然,执着的成功者应是左右半球谱能级全优势者。如本例珠心算选手。

⑵脑功能与心功能的关系:脑为了认知周围世界,并在困难的作业中进行活动,皮层就必须不只是局部,而且是全部参与激活;同时伴随着脑功能水平的增高,此一增高的水平只有增加氧耗速度才能得以维持;当然,这就对心脏供血提出了更高的需求。这样,脑功能的激活就势所必然的要建立在心功能强化的基础之上。例如,试用心算法默算一道加百子的题目;然后,将心算状态与其自身安静状态相比较。结果发现心算状态中心率均值净增加达20次,同时伴有左心室射血功能增强以及血氧分压和血氧饱和度的增高;经过统计学处理得知,休息和心算这两种不同功能状态间的差异具有非常显著意义。这些增值的直观效果,就是由于进行心算而全面激活脑组织,输送更多的能量物质、糖以及氧。

由此可知,为了保证脑功能激活,必须同时伴有心功能的强化,以求保证向脑提供丰富的血液供给;脑功能、能量代谢和心功能三者是须臾不可分离的。因而初步推想是:珠心算优秀选手的高速思维状态的维持,肯定将对儿童智力开发起到某种程度的正迁移作用。

⑶在限定其人、限定其事的情况下,被试选手具有如下生理心理学特征:①从临床角度看,这是一位右半球功能优势者,左半球功能亦强;②从功率谱能量级别看(α2频段),这是一位右半球能级优势者;③从能级跃迁轨道的花样看(θ3频段),是一位善于集中注意、善于集中思维、善于择优转化的人;从脑——心耦合的角度看,各脑区与心之间共出现7次黄金比,其中有5次落于右半球,故知这是一位右半球激发、和谐、优化水平相当高的人。

在α控制状态下不断地重复珠算轨迹形像确认过程,珠像就会在儿童的大脑里留下深刻的烙印。这时在大脑里面,具体而鲜明的珠像和动珠过程已经是浑然一体、不可分离了。一旦大脑里形成了成功回路,儿童的整个身心就会像驾驶汽车一样,手脚、视线以及注意力都自然地朝着共同的目标相互配合、协调地行动起来。这时就可以说实现得出准确答数的控制权已经牢牢地掌握在儿童自己的手中。由此可以得出一个印象,即是珠心算学童脑部电活动的衰退进程较一般同龄人来得慢些;能维持较高水平的α活动。良好的α节律意味着他们的大脑长时间具有积极的准工作状态、较高的意识活动水平、较稳定的情绪表现以及较强的驱动自己进行有效思维的能力。

结语  以上只是我们第一阶段测试观察后的不成熟之结论,实验过程中参考了大量有关专家的论著,在此一并感谢。该文仅当资料使用,预计再跟踪测试六至七年后会有较为满意的相对结论。我们正准备在北京某著名医院神经科主任的指导下,与福州和厦门各一家大型医院合作,投入更多的人力和物力把《学习珠心算对大脑的影响》的课题进行比较系统的测试、研究与探讨。

 

 

 

 

 

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