《Developmental Cognitive Neuroscience》：Neural responses to state curiosity in young children
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本研究针对儿童好奇心如何调节学习过程的神经机制尚不明确的问题，开展了关于儿童状态性好奇的神经基础研究。研究人员利用功能磁共振成像（fMRI）技术，在5至8岁儿童学习其感兴趣（高好奇心状态）与不感兴趣（低好奇心状态）的动物知识时扫描其大脑活动。结果发现，高好奇心状态能显著提升儿童的学习记忆效果，并伴随着大脑额下回、外侧枕叶、丘脑、壳核及杏仁核等区域激活的增强。此外，多变量分析揭示了背外侧前额叶、梭状回、角回、楔前叶和小脑等脑区的活动模式能可靠地区分不同好奇心水平。这项研究发表于《Developmental Cognitive Neuroscience》，其意义在于首次揭示了支持好奇心驱动学习的神经系统在童年早期即已 engaged，为理解儿童学习机制及教育干预提供了神经科学依据。
在童年早期，好奇心如同一位无形的导师，引导着孩子们探索未知世界，为他们的学习搭建脚手架。然而，这个看似本能的过程，其背后的大脑工作机制却一直是个谜。以往的研究多集中在成年人身上，我们知道当人们对某个知识感到好奇时，学习效果会更好，大脑中的多巴胺系统、海马体等区域会活跃起来，就像为学习做好了热身准备。但是，对于正处于大脑发育关键期的儿童，好奇心是如何在他们的脑海中“点燃”学习热情的呢？是同样的大脑区域在努力工作，还是有一套独特的、属于童年的“好奇系统”？这个问题不仅关乎我们对人类认知发展的理解，更对如何设计更符合儿童天性的教育方法具有深远意义。为了解开这个谜题，来自美国宾夕法尼亚大学的研究团队将目光投向了5至8岁的孩子们，开展了一项别开生面的神经科学研究，成果发表在《Developmental Cognitive Neuroscience》上。
研究人员采用了功能磁共振成像（fMRI）这一无创的脑功能检测技术。他们首先通过一个有趣的“动物分类游戏”，让每位孩子从27种不常见的动物中，选出自己“最想了解”、“一般想了解”和“最不想了解”的动物，从而个性化地定义每个孩子的高、中、低好奇心状态。随后，在fMRI扫描仪中，孩子们被动收听关于这些动物的简短故事（如它们的栖息地和食物）。扫描结束后约15分钟，孩子们接受了记忆测试，包括动物再认、栖息地回忆和食物回忆。研究团队对获取的脑成像数据进行了全脑分析、预设感兴趣区域（ROI）分析（针对背侧注意网络、海马体和伏隔核）以及探索性的多变量搜索灯（searchlight）解码分析，以探寻好奇心水平与大脑活动及学习效果之间的关系。
行为学分析结果
研究结果清晰地显示，好奇心是儿童学习的强大助推器。孩子们对高好奇心动物的记忆效果显著更好，无论是在动物再认任务还是栖息地回忆任务中，高、中好奇心水平下的正确率都明显高于低好奇心水平。不过，在需要区分相似选项的食物回忆任务中，好奇心的增益效应不明显，提示好奇心可能难以克服儿童在精细辨别相似记忆内容时的困难。年龄仅在栖息地回忆任务中显示出积极影响，但与好奇心不存在交互作用，表明好奇心的积极效应在不同年龄段的幼儿中普遍存在。
功能磁共振成像（fMRI）分析结果
全脑分析：对比高好奇心与低好奇心状态下的学习过程，发现高好奇心状态下，大脑的多个区域活动更为强烈。这些区域包括与语言处理密切相关的左额下回、负责视觉信息处理的腹侧视觉流（如外侧枕叶皮层），以及参与注意调节的丘脑和与奖励处理相关的壳核。这表明在高好奇心驱动下，儿童的信息处理系统（视觉、语言）和动机注意系统都得到了更强的动员。
预设感兴趣区域（ROI）分析：在预先设定的三个关键脑区（背侧注意网络、海马体、伏隔核）中，未发现好奇心水平对平均激活强度的显著调节效应。
探索性分析：一个有趣的发现来自杏仁核。作为通常与情绪（尤其是恐惧）加工相关的脑区，杏仁核的激活程度随着好奇心水平的提高而增强。这提示好奇心的唤起可能涉及一种对信息价值的积极情绪评估，而非单纯的恐惧回避。此外，多变量搜索灯解码分析揭示了另一个重要现象：尽管背外侧前额叶皮层（dlPFC）等脑区的平均激活强度未显示好奇心相关的差异，但其内部神经活动的空间分布模式却能可靠地区分高、低好奇心状态。这意味着，好奇心可能通过改变脑区内神经元的协同活动模式（而非简单的整体激活水平）来施加其影响。同样表现出特异性活动模式的脑区还包括梭状回、角回、楔前叶和小脑。
本研究得出结论，在5至8岁的幼儿阶段，自我报告的状态性好奇心已经能够有效预测学习效果，表现为对高好奇心项目更好的记忆。在神经层面，高好奇心状态增强了与感觉信息处理（视觉皮层）、语言加工（额下回）以及注意和动机调节（丘脑、壳核、杏仁核）相关脑网络的激活。特别值得注意的是，多变量分析揭示了前额叶控制区域（如dlPFC）的活动模式蕴含着好奇心状态的信息，暗示了潜在的认知控制机制。这些发现与在成年人中观察到的好奇心相关神经活动具有相当程度的一致性，强有力地表明支持好奇心驱动学习的关键神经系统在童年早期就已经开始运作并发挥作用。
这项研究的意义重大。它首次在神经层面证实了好奇心对幼儿学习的促进作用，将好奇心的效益从行为观察延伸至大脑机制。这挑战了那种认为只需控制儿童的外在注意力（如目光注视）就能促进学习的简单观点，强调了激发内在好奇心对于深度 engagement 学习相关脑网络的重要性。研究结果启示教育工作者和家长，创造能够激发儿童好奇心的学习环境，可能比单纯强调纪律和专注更能从本质上优化儿童的学习过程，为开发基于脑科学原理的教育干预措施提供了宝贵的科学依据。
