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  • 中国儿童青少年脑智研究全国联盟全国协作研究进展交流暨“讯飞教育脑计划”发布会在北师大召开

    7月14日,中国儿童青少年脑智研究全国联盟全国协作研究进展交流会在北京师范大学召开。二十多家联盟成员单位齐聚北京,科大讯飞携手其他联盟单位重磅发布“讯飞教育脑计划”,聚焦脑智科学前沿,分享年度研究成果,研讨未来重点工作,以更好地服务国家基础教育重大需求。

     

          一科大讯飞联合中国儿童青少年脑智研究全国联盟其他单位重磅发布“讯飞教育脑计划”

     

    科大讯飞联合北京师范大学等联盟其他成员单位,发起了“讯飞教育脑计划”,该计划聚焦研究儿童青少年脑与心智发育和提升的新机制与新机理,探索个体学习与课堂教学的新方法与新形式。
     

    中国儿童青少年脑智研究全国联盟牵头单位北京师范大学校长董奇教授说,“人的发展是脑不断构建的过程,因此遵循客观的教育规律就必须研究清楚儿童青少年的脑智发育与提升规律,以使教育符合人才成长规律、促进人的全面发展。科学的教育必须理解脑、适应脑、促进脑。
     

    中国儿童青少年脑智研究全国联盟牵头单位、北京师范大学校长董奇教授致辞

     

     

           科大讯飞董事长、总裁刘庆峰博士说,“讯飞教育脑计划”依托中国儿童青少年脑智研究全国联盟,积极面向国家基础教育重大需求和脑智科学研究前沿,以高科技企业的核心智能技术推动儿童脑智发育规律的创新研究,并围绕学习者精准测评-分型-学习资源适配等教育应用的关键问题,协同开展教育应用转化,真正帮助教育管理者高效决策、教师减负增效和学生个性化学习,把教学相长、精准教学、因材施教落到实处。
     

    科大讯飞董事长、总裁刘庆峰博士介绍“讯飞教育脑计划”
     

           “讯飞教育脑计划”着力围绕“一个平台、两条主线,N项应用”,与脑智研究全国联盟其他成员单位密切合作,努力为联盟其他成员单位的基础和教育应用研究提供强有力的技术支撑,最终为提高儿童青少年脑智发育水平、推进基础教育的质量与公平提供关键技术、资源和大规模应用范式。

     

    一个平台是指为儿童青少年脑智研究全国联盟研究单位提供大规模协作研究的智能平台,在此平台上讯飞将向联盟成员研究单位提供采集、存储、计算以及分析等资源,联盟各成员单位将可以利用讯飞的资源便捷地开展基础及应用研究,创新协作研究模式。

     

    两条主线是指联盟成员单位开展的基础研究与应用研究两条主线,基础研究主要围绕儿童青少年的脑发育、认知与学习以及情绪与行为调控等领域开展,并着力发展学习困难、情绪行为问题发展评价、诊断和干预等应用技术,通过智能技术,实现大范围应用,推进教育质量与公平。

     

    N项应用则是以产品或应用场景为导向的实用技术,讯飞与全国联盟其他各成员单位密切合作,分阶段实施。第一个阶段主要研究感知脑、计算脑、语言脑、音乐脑、运动脑、情绪脑、道德脑和社会脑,面向正常儿童青少年群体研究支撑应用与儿童多元智能特征刻画、分型与预测应用。第二个阶段是以研究学习困难脑、情绪行为问题脑为主的障碍识别、干预应用与有特殊发展需求的儿童关怀应用。第三个阶段是以全面和谐发展的脑及身心健康应用为目标,探究“德、智、体、美、劳”全面发展、促进身心和谐的教与学的脑科学基础,形成科学的全面的人才培养方案建议。
     

    联盟成员签约“讯飞教育脑计划”
     

    为推动“讯飞教育脑计划”的实施,科大讯飞将在未来十年内出资20亿元,用于开展关于儿童青少年脑智活动规律方面的研究,以及建立多模态数据管理中心,协助存储、清理、应用人工智能挖掘儿童青少年脑智发育多模态、多维度数据,培训数千名应用型教育脑科学人才。借助作为国家四大人工智能开放平台之一的讯飞开放平台的技术优势,讯飞将向联盟其他成员单位按需开放大数据系统、云计算系统以及深度学习系统。

     

          二中国儿童青少年脑智研究全国联盟最新工作进展

     

          “中国儿童青少年脑智研究全国联盟”成立于2017年9月,由北京师范大学牵头,北京大学、清华大学、中国科学院自动化所、心理研究所、深圳市神经科学研究院、科大讯飞等20余家高校、科研机构和企业代表、心理学与脑科学学术带头人共同参与,联合攻关,以科学理解儿童青少年脑智发育规律,提升脑智发育水平,防治学习困难、情绪行为问题等脑智发育问题。联盟成立一年来在儿童青少年脑发育与智力发展研究方面取得了显著进展和阶段性成果。
     



    联盟团队专家交流全国协作研究进展

      

    1.搭建大数据平台,初步建成中国儿童青少年脑发育轨迹多维度“数据银行”,绘制多模态标准脑模版和脑分区图谱。

     

    为了在全国范围内开展大规模的数据采集,联盟确定了标准化的数据采集和质控流程。基于科大讯飞的人工智能开放平台和云平台,搭建了数据采集、分析、管理的统一平台,实现了标准化的在线数据采集、存储、分析和管理。

     

    联盟团队初步揭示了儿童青少年发育过程的一系列变化规律,构建了精细年龄分段下的学龄儿童脑发育结构和功能图谱,脑灰质、白质和脑脊液概率图谱,以及以1岁为年龄间隔的各个精细年龄分段下的动态脑结构模板。这些工作是脑发育研究的基础。
     

    北师大及合作单位绘制的中国儿童青少年脑结构标准模板图谱

     

    联盟成员单位北京师范大学、北京大学等团队密切合作在北京开展了儿童脑发育与学校适应的追踪项目,中国科学院心理研究所、西南大学等合作在重庆开展了多个年龄组儿童青少年脑发育的追踪,深圳神经科学研究院、深圳大学、华南师大、辽宁师大等团队已开始在不同地区开展儿童青少年各年龄段的心理行为与脑影像样本积累。这些工作将推动中国儿童脑发育常模参照标准建立,推动多模态人脑连接组学研究的标准化,为全国队列研究的开展奠定了良好的基础。北京师范大学贺永教授研发的具有自主知识产权的多模态脑影像、人脑连接组计算和可视化软件,已被哈佛、牛津、剑桥大学等800多个国内外研究机构使用。这些工作为大规模、多中心数据采集奠定了坚实的基础,为教育神经科学应用的落地提供了强大支撑。 

     

           2.早发现、早干预,建立儿童学习脑预警指标,透视儿童语言与数学大脑网络的秘密。

     

    应用机器学习技术,联盟团队构建了基于脑白质的识别模型,实现了对阅读障碍儿童个体的高精度自动判别,仅通过扫描大脑的脑白质,就可能有效预测孩子是否具有阅读障碍。联盟团队发现,障碍儿童阅读的相关脑区激活不足、白质纤维存在异常、皮层厚度和表面积也有别于正常儿童。深圳大学神经科学研究院谭力海教授提出了大脑语言功能区文化特异性理论,由于表意文字与表音语言的可能差异,应研究适合中国儿童阅读脑网络发育规律的识别和促进工具。
     

    通过扫描大脑的脑白质,可能有效预测孩子是否具有阅读障碍

     

    联盟团队通过研究揭示,语言与数学学习也有着密不可分的关系。数学学习除了涉及到视觉空间网络之外,还运用了大脑的语言网络。数学概念和原理的学习、数学问题的解决等离不开大脑的语义网络,而多位数的计算等则可能与大脑的语音网络密不可分。

     

    脑智联盟在语言和数学学习领域开展的一系列研究,架起了脑科学与基础教育教学之间的桥梁。面向未来,联盟团队成员单位北京师范大学、华南师范大学、中国科学院心理研究所和深圳大学神经科学研究院等单位正结合大脑扫描、行为分析、“基因植入”的模式动物等国际最新技术,试图从更广阔的层面探讨语言的起源、数学学习的本质、语言与数学学习障碍的预防诊断和干预等问题。

     

           3.关注个体社会化健康发展,揭示儿童情绪神经网络发育敏感阶段

     

    联盟团队探寻到儿童青少年脑发育与情绪认知发展的重要关联模式,发现儿童期情绪相关神经网络正处于高度可塑性和易感性并存的关键发育阶段。而最新一项研究发现,大脑对负面情绪信息的记忆经过睡眠固化后,会变得更加难于“被驾驭和抑制”。这项成果揭示了“隔夜愁更愁”现象背后的神经机制,为家庭和学校心理健康教育等提供了新启示。

    大脑对负面情绪信息的记忆经过睡眠固化后,会变得更加难于“被驾驭和抑制”

     

          联盟团队最新的脑电研究揭示,以愤怒面孔为代表的负性评价信息会破坏个体的自我面孔加工优势;但自尊可以缓冲潜在社会评价威胁对自我面孔加工优势的抑制。这表明提升儿童的自尊水平可能帮助其有效应对社会评价威胁,从而保持心理健康。联盟团队关于儿童自我概念、亲社会行为等研究结果同样值得家长和老师深思,对于指导儿童建立社交网络、适应社会环境等具有重要意义。

     

    4.先天还是后天?揭示基因与环境对儿童脑智发育的交互作用。

     

    大脑和心理发育同时受到先天遗传因素和后天环境因素的影响,只有理解基因和环境的交互作用,才能将科学研究有效应用于教育实践。因此,联盟团队重点关注认知、情绪、人格等心理学特质,着重研究心理发育和脑发育的基因基础。通过研究分别发现了工作记忆、执行功能、智力、语言学习、情绪、人格等方面的关联基因。

     

    联盟团队研究了基因、脑、行为、环境之间复杂的相互关系,发现了基因对海马和工作记忆关系的调节作用,脑在基因和人格之间、基因和语言能力之间的中介作用,环境因素和基因对决策行为的交互作用。下一步,联盟计划通过全基因组-全环境组的研究,详细刻画影响儿童发展和教育的遗传和环境因素及其复杂的相互作用,从而为个性化教育提供科学的指导。

     

    5.监测儿童脑智发育,促进关键脑网络发育,科学训练助推脑智提升

     

    以往儿童的脑智发育研究往往采用横断研究和小规模纵向研究,但每个孩子在不同认知能力的发展水平上有着巨大的个体差异。联盟团队将在全国尽快启动对我国上万名儿童脑智发育及提升机制的“长期追踪”,预期建立个性化的儿童脑认知发展测评、监控、干预体系,准确检测每个孩子的多种认知能力发展和脑发育水平,真正实现因材施教。

    基于脑机接口的个性化高效学习系统

     

    核心认知能力是预测中小学生学业成就的重要指标,全方位提升核心认知能力可以促进儿童青少年学业成就可持续的发展。联盟成员单位北京师范大学薛贵团队和李小俚团队十年来在儿童认知发育领域积累了丰富经验,研发了带有脑电反馈的计算机化自适应认知训练,这种通过脑电生物反馈训练提高注意力的方案已经开始获得应用。同时脑智联盟成员单位北京师范大学秦绍正、辽宁师范大学杨丽珠等团队针对各种情绪、行为问题和健全人格培养等,开发了个体和团体培训,针对不同维度的脑智训练也正在研发中,以全面促进儿童身心健康发展。

     

          三中国儿童青少年脑智研究全国联盟未来工作计划

     

    与会代表对于各联盟单位取得的阶段性成果给予了充分肯定,对前期工作中积累的经验和存在的问题进行了深度讨论,并提出了下一步重点工作计划。

     

    第一 ,启动前瞻性学龄儿童脑智发育追踪队列。

     

    建立具有全国代表性,体现群体多样性的全国学龄儿童脑智发育追踪队列,采用多中心协作方式,对全国范围内上万学龄儿童进行行为-脑-基因和环境数据的采集与追踪。

     

           第二,设立多中心脑影像数据采集标准与质控方案。

     

           为保证数据质量,并为后续追踪队列提供关键技术,联盟成员单位北京大学高家红团队将会同北师大、华南师大、中科院心理所、西南大学等建立多中心数据收集和管理的参数、标准、质量控制和处理支持体系,在全国协作研究中使用。这对于多中心采集的影像大数据的融合和共享,保证数据质量和可靠性具有保障作用。联盟将制定严格的成像仪器质量监控流程,统一数据采集规范和标准。

     

    第三,加强数据平台建设,构建全国儿童青少年脑智发育公共服务平台。

     

    整合脑智发育测评系统、学习困难(含情绪行为问题)预警分型系统、脑智提升干预系统。在科大讯飞研究院提供的人工智能、大数据和云计算平台上,未来将努力建立基于家庭、学校、医院等专业机构的脑智开发示范平台,为最终实现脑智提升技术的大规模应用奠定基础。
     

    在现代科学技术的推动下,全世界科学家对儿童青少年学习和脑发育的探索逐步深入。中国儿童青少年脑智研究全国联盟集合全国力量,开展大范围的联合攻关,聚焦教育,大力推动与中小学基础教育的紧密结合。北京师范大学等二十多家全国儿童青少年脑智研究联盟成员单位将继续发挥示范引领作用,通过跨学科交叉融合、多中心协作、技术攻关与共享、科研成果应用与转化,为提升全体国民素质、推进我国基础教育优质均衡发展提供智力支撑,助力中国亿万儿童青少年健康成长。