大脑中的神经递质水平预测数学能力
在 5 个年龄组（6 岁、10 岁、14 岁、16 岁和 18 + 岁）。图片来源：Zacharopoulos G 等人，2021 年，PLOS 生物学，CC-BY 4.0
大脑中的谷氨酸和 GABA 与数学能力有相反的关系，数学能力在发育过程中会发生变化。
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神经递质 GABA 和谷氨酸具有互补的作用——GABA 抑制神经元，而谷氨酸使它们更加活跃。今天（2021 年 7 月 22 日）发表在PLOS Biology上，由牛津大学的Roi Cohen Kadosh 和 George Zacharopoulos 领导的研究人员表明，大脑顶叶沟中这两种神经递质的水平可以预测数学能力。该研究还发现，随着儿童发展为成人，这两种神经递质和算术流畅性之间的关系会发生转变。
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大脑兴奋/抑制水平被认为与学习有关，尤其是在关键时期。然而，对于它们与可能发生在数十年的复杂学习之间的关系，人们知之甚少。为了解决这个问题，研究人员测量了 255 人（从 6 岁到大学生）的 GABA 和谷氨酸水平。参与者还参加了两次数学成绩测试，他们在算术问题上的表现与 GABA 和谷氨酸水平相关。
研究小组发现，在年轻人中，大脑左侧顶内沟（大脑顶部、左侧、后部的一个褶皱）中较高的 GABA 水平与更高的数学流畅度相关，而谷氨酸则相反。在成年人中，结果几乎完全相反。低 GABA 浓度与更高的数学流畅性有关，同样，谷氨酸的情况正好相反。由于参与者相隔大约 1.5 年接受了两次测试，研究人员还能够证明，第一次测试时的神经递质水平可以预测以后的数学成绩。
我们对 GABA、谷氨酸和学习的了解大部分来自实验室中的啮齿动物实验，这些实验不能直接说明学校的自然技能，例如随着时间的推移而发展的数学。这项针对人类的纵向研究将帮助研究人员更好地了解学习与大脑可塑性之间的关系，尤其是在可能跨越数年的关键时期。
Cohen Kadosh 补充说：“我们在 GABA 和谷氨酸与学业成就之间的联系中发现的发育转变突出了一个普遍的、未知的可塑性原则。与之前针对较窄发育阶段的人类或动物研究相比，我们的横断面纵向研究表明，不同阶段的可塑性与大脑兴奋和抑制之间的联系不太可能是一成不变的。我们的研究结果对基于大脑的干预项目的发展也具有重要意义，我们希望在未来对其进行研究。”