孤独症儿童为什么有数学天赋？可能因为他们用的是“人脸识别”

作者：团子

来源：微信公众号：孤独症康复小助手（ID：gh_efd343f7d94d）

相当多的孤独症儿童拥有令人惊讶的数学天赋。这一现象在科学研究中也得到了证实。研究表明，大约10%的孤独症个体在数学等领域展现出特殊的才能，而某些研究甚至发现包括数学在内的特殊天赋比例高达37%。

虽然平均而言，孤独症儿童的数学学习能力是否与普通儿童相当仍然存在争议，但普遍认为孤独症儿童的数学能力大多处于正常范围内。这一点与他们在语言和社交沟通方面遇到的明显挑战形成了鲜明对比。令人感兴趣的是，一些研究发现，孤独症儿童在解决数学问题时，常常激活通常用于面部识别的大脑区域。

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孤独症儿童用面部识别区计算数学

在一项数学评估中，孤独症儿童在数值运算部分的表现显著优于普通发育的儿童。不过在数学推理的子测试中，两组儿童之间则没有表现出显著的差异。

有趣的是，在解决数学问题时，孤独症儿童和普通儿童尽管进行数学任务时都涉及到类似的脑区，但这些脑区的激活模式却明显不同。

在孤独症儿童中，腹侧颞枕皮层（VTOC）的激活模式与他们在数学任务中的表现高度相关。这一脑区的激活模式可以预测他们的数学能力。相比之下，典型发育儿童在解决数学问题时，更依赖于背外侧前额叶皮层（DLPFC）和顶叶皮层（如左顶内沟和角回）的激活模式，这些脑区与工作记忆和复杂问题解决能力密切相关。

在解剖学上，腹侧颞枕皮层（VTOC）包含视觉联想皮层的多个分支，参与处理各种特定类别的信息，例如单词、数字、物体和面部。有趣的是，孤独症儿童在解决数学问题时用到的大脑部分，与大脑中处理面部信息的区域有很大的重叠。这些具体的大脑区域位于梭状回的FG1和FG2亚区。这个区域具有很高的可塑性，也就是说，它能根据经验调整自己的功能。这表明孤独症儿童在数学问题解决时的大脑活动模式之所以与众不同，可能是因为他们对某些特定类型的信息更敏感。

特别地，VTOC中的梭状回对我们熟悉的物体，比如面孔和数字，反应更加敏感。最新的研究表明，通过系统的感知训练，我们可以提高这些大脑区域的活动水平。因此，在大脑发展的关键阶段，孤独症儿童较少地关注面部可能有助于改善对数字等信息的处理。这表明，对数字及其代表的数量加强关注可能有助于在VTOC中形成特定的神经表征，从而提升孤独症儿童解决数学问题的能力。

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孤独症儿童在数学中使用的策略与普通儿童不同

研究发现经过数学训练后孤独症儿童和普通儿童都表现出类似的进步，但两组儿童在解决训练中已学习过的问题所使用的策略截然不同。

具体来说，普通儿童在训练后更多地使用基于记忆的策略（memory-based strategies）来解决数学问题，比如他们可能不经运算，直接根据记忆说出答案。而孤独症儿童则倾向于持续使用基于规则的策略（rule-based strategies），比如，孤独症儿童更多地使用分解策略，这是一种更复杂的算术问题求解策略，将复杂的问题分解为更小的、易处理的部分 。

这种差异表明，孤独症儿童在数学学习中更多地依赖于已掌握的解决问题路径和规则，而不是简单的记忆。在任务被充分训练时，他们与普通儿童相比显示出类似水平的学习增益。然而，对于未经训练的新颖任务，他们在不同情境中泛化学习的能力表现较差，这反映了孤独症儿童在数学学习中独特的认知机制。

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大脑可塑性的作用竟截然相反

大脑的可塑性可以理解为一段学习或训练之后，大脑进行相同任务时活动模式发生的变化。对于普通儿童来说，学习的提升与大脑的神经可塑性显著正相关。这意味着在数学任务的训练中，普通儿童的大脑区域表现出活动模式变化越大，其学习进步也越大。

有两个相邻大脑区域的可塑性被确定无论对于普通儿童还是孤独症儿童都与数学能力的进步高度相关，包括内侧颞叶（MTL）和顶内沟（IPS）。内侧颞叶是大脑中与长期记忆的形成、维持和检索密切相关的关键区域，涉及情景记忆（记住特定事件的背景和细节）和声明性记忆（关于事实和信息的记忆）。MTL包括海马和周围皮质区域，这些部分在记忆的编码和提取过程中起着至关重要的作用，MTL的健康和功能完整性对于维护个体的记忆能力极为重要；与此同时，顶内沟（IPS）在大脑中扮演着处理数学思考和空间推理的重要角色，参与数量处理、计算和数学操作，同时与注意力和解决复杂问题密切相关。IPS在处理数学信息时帮助进行符号理解和数量感知，是连接视觉信息和认知处理的关键节点，特别是在涉及空间和视觉组成的任务中。

但奇怪的是，孤独症儿童的学习进步与他们这两个脑区的可塑性负相关（即与稳定性正相关）。也就是说，在数学任务的训练后，大脑活动模式变化越小，表现出越高的神经稳定性的儿童，则学习提升越大。这表明，对于孤独症儿童来说，似乎大脑的稳定性而非灵活性，似乎更有助于他们在数学学习中的成就。

对于这一截然相反的结论，目前尚没有有信服力的解释，不过这些发现对于孤独症儿童的数学教学至少有两个启示：

1、孤独症儿童可能更依赖视觉或规则性较强的学习方法。这提示教育者开发更加视觉化的数学教学工具和方法，如使用图形、图像和具体物理模型来帮助这些儿童理解抽象的数学概念。

2、教学应该尽量减少过于频繁或剧烈的变化，提供一个更稳定、一致的学习环境。

参考文献：

Liu, **, et al. "Atypical cognitive training-induced learning and brain plasticity and their relation to insistence on sameness in children with autism." Elife 12 (2023): e86035.

Iuculano, Teresa, et al. "Brain organization underlying superior mathematical abilities in children with autism." Biological psychiatry 75.3 (2014): 223-230.

作者简介：团子，本文转载自微信公众号：孤独症康复小助手（ID：gh_efd343f7d94d），最前沿的研究成果，最自然主义的干预方法。我们正站在加速理解孤独症大脑的奇点，要关注，不要错过。